模糊理论在智能变电站通信网络评价中的应用

针对目前智能变电站通信网络状态评估难、网络复杂等问题,在智能变电站体系结构的基础上,提出了一种模糊理论用于智能变电站通信网络状态综合评价。采用隶属函数将元素转化为隶属度,并结合层次分析法和斯皮尔曼相关系数法确定权值,根据隶属度和权值得到综合评价结果。通过算例对不同情况进行对比分析,验证了该方法的优越性。结果表明,该方法可以反应整个通信网络的状态,也可以进一步反映负荷状态、报文传输效果等,为系统状态的维护提供一定的依据。

不同载流运行下冷绝缘高温超导电缆的温度场数值分析

针对冷绝缘高温超导电缆(Cold Dielectric High Temperature Superconducting cable,CD HTS cable)在不同载流下的运行稳定性,采用有限元数值分析方法对超导电缆内部温度场进行准确计算和分析。根据超导电缆内部各层传热特征,建立基于ANSYS的CD HTS电缆有限元模型,给出正常载流及故障载流下超导电缆温度场分析传热边界条件,计算得到不同载流情况下超导电缆本体温度分布变化规律,从而为其通流能力影响下的运行稳定性分析提供参考依据,对超导电缆的故障保护具有一定的指导意义。

高温超导电缆导体层电流分布研究

通过建立高温超导电缆等效电路模型,并提出电流分布等效数学方程,求得高温超导电缆导体层电流分布。绕制一根0.2m长110kV/2kA高温超导电缆样缆,并进行载流能力实验,得到各层电流分布结果。分析发现,各层电流分布的实验结果与理论计算结果吻合,从而验证电流分布计算模型的正确性,以及调整绕制角度对均匀层间分流的有效性。研究结论对以后更长高温超导电缆的载流能力分析具有一定的指导意义。

故障电流冲击下高温超导电缆磁–热耦合特性数值计算与分析

冷绝缘高温超导(cold dielectric high temperature superconducting,CD HTS)电缆在电力系统输电运行中,不可避免地会受到故障电流的冲击。在故障持续时间内,超导电缆产生大量热量,导致温度升高,从而使超导电缆由超导态向正常态转变,对超导电缆载流性能产生影响。通过建立故障电流下超导电缆等效电路模型与热传导模型,提出了超导电缆在故障电流冲击时的各层电流瞬态分布解析算法,通过耦合电磁计算与传热分析模型,提出了超导电缆故障电流冲击下的温度分布数值计算法。最后,对110 k V/3 k A冷绝缘高温超导电缆在25 k A、持续3 s故障电流冲击时的电流分布和温度分布情况进行了计算分析。结果表明:在故障时间内,伴随导体层温度逐渐上升,各个导体层电流呈下降趋势,各层的温度在92 K前后上升速率不再相同,铜骨架承受近96%的故障电流,分流作用明显。分析结果为设计故障电流冲击下超导电缆的故障保护策略提供了参考依据,对保障超导电缆的稳定运行具有指导意义。

110kV/3kA高温超导电缆输电网络接入运行特性仿真计算与分析

随着城市电力需求的不断增长以及提高电网运行安全和对环境保护的要求,传统输电网络已不能完全满足城市供电的需求,高温超导(HTS)电缆的发展为解决这些矛盾提供了可能,可以应用在那些受制于地形和安全因素而不能建造架空线路的地区,以满足负荷需要。基于高温超导材料的临界特性,利用Matlab搭建了高温超导电缆失超后的暂态模型,基于PSCAD/EMTDC建立了一个110k V/3k A的冷绝缘高温超导电缆的仿真模型,并将超导电缆模型接入一个110k V的三端环网式电力网络,模拟了外部短路故障对超导电缆线路的影响,并对高温超导电缆和普通线路的功率分布进行了比较。结果表明,高温超导电缆具有更大的短路容量,更有利于电网电压稳定和调节。

高温超导电缆交直流伏安特性测试与分析

为了研究高温超导电缆在直流和交流载流情况下伏安特性的变化规律,提出基于第二代YBCO高温超导体的冷绝缘超导电缆交直流伏安特性测试方法,搭建了伏安特性测试实验系统,通过对一根0.2m长,110k V/1.5k A高温超导电缆样缆的交直流伏安特性进行测试,获得了超导电缆在直流、30Hz、100Hz和工频载流下伏安特性变化规律。结果表明,超导电缆的直流伏安特性曲线呈现E-J指数关系,且失超变化清楚,而交流下当超导电缆通流值低于直流临界值时,交流伏安特性曲线变化平缓,之后随通流能力增加后该曲线呈逐渐上升趋势,超导电缆没有出现明确的失超变化点。研究结果对于开展超导电缆运行稳定性研究提供了较大的参考价值。

超导电缆波纹管内过冷液氮流动阻力特性研究

基于Fluent软件,采用30 m高温超导电缆模型,分析了波纹管几何结构对恒温器内液氮压力损失的影响,也与光滑管的流阻特性进行了对比分析。结果表明:压力损失与液氮流量的平方成正比,在相同体积流量下,过冷液氮在波纹管内的压力损失随着波纹管波距的增大而减小,随着波纹管波高的增大而增大。

单通道冷绝缘高温超导电缆铜骨架的设计计算

单通道冷绝缘高温超导电缆的铜骨架直径的主要决定因素为超导电缆的短路热稳定性、载流能力以及交流损耗。除此之外,由于超导层带材的排布方式间接地影响了超导电缆的载流能力、交流损耗以及超导电缆的机械强度,因此在设计时带材排布方式也是必须要考虑的设计铜骨架直径的因素。文中综合考虑各因素之间的重要程度,提出了设计单通道冷绝缘高温超导电缆铜骨架的设计流程,并以110kV/3kA的高温超导电缆为例进行了设计计算。

波纹管对超导电缆出口液氮温度的影响

建立了30米长高温超导电缆的二维模型,利用Fluent软件对该模型进行仿真分析。在该模型中,采用波纹管恒温器,分析了波纹管的波距、波高等因素对出口液氮温度的影响。结果表明:在相同的热负荷及流量下,波纹管的波距越小,波高越大,出口液氮温度越高。超导电缆波纹管内液氮温度模拟,为低温冷却系统的优化设计提供理论依据。

基于LabVIEW的高温超导电缆交流损耗测试系统设计

交流损耗是影响超导设备设计和运行的一个重要因素。为了研究冷绝缘高温超导电缆交流损耗的变化规律,提出了一种基于虚拟仪器(LabVIEW)的高温超导电缆交流损耗的测量方法,并搭建了交流损耗的测试系统。通过美国国家仪器公司的数据采集系统获取超导电缆内外导体层的端电压和各层电流信号,基于互相关算法求出每层端电压和电流信号的相位差,在消除接头电阻的影响后计算得到交流损耗。在50Hz和60Hz的情况下,测量了0.2m长、110kV/1.5kA的高温超导电缆模型样缆的交流损耗。结果表明在对数坐标下,交流损耗随传输电流增大而线性增大,将频率归一化后,不同频率下电缆的损耗曲线基本吻合,单位周期的交流损耗值相同。研究的结果对于高温超导电缆研究和应用具有一定的参考价值。

高温超导电缆层电流分布对电缆稳态运行特性的影响分析

为了分析冷绝缘高温超导电缆层电流分布对其稳态运行特性的影响,提出超导电缆的等效电路模型,给出求解各层电流的矩阵方程,应用超导电缆的温度分布计算模型和边界条件,获得不同均流效果下的超导电缆最大载流能力和稳态径向温升,并与有限元计算结果进行对比。结果比较表明,各层电流均衡分布不仅能提高电缆的载流能力,而且可以降低超导电缆的稳态运行温升,提高了超导电缆在稳态运行时的稳定性。

高温超导飞轮储能系统磁悬浮力的仿真计算与实验分析

超导磁悬浮飞轮储能装置储能密度大、储能效率高,具有很好的发展前景。阐述了超导磁悬浮飞轮储能装置的基本原理。主要研究了超导块与永磁体之间的间隙、两者的半径和永磁体厚度等尺寸参数对磁悬浮力的影响。运用有限元分析软件ANSYS对磁悬浮的基本模型进行仿真计算,得到模型的磁力线分布,进一步总结各个参数和磁悬浮力之间的关系,并进行实验验证得到的结论。

基于改进级联失效模型的配电网CPS脆弱性评估

随着信息技术的发展,网络攻击的手段也日渐增多和变强,无法在真正意义上实现对网络攻击的完全防御。因此,对网络攻击下的系统脆弱性进行评估尤为重要。对网络攻击场景下配电网信息物理系统的网络拓扑和级联失效过程进行研究,建立了考虑信息节点过载状态和应急恢复过程的配电网信息物理系统级联失效模型和脆弱性评价指标,在基于改进的IEEE 118节点和巴拉巴西-阿尔伯特无标度网络上进行仿真,验证了该模型可以更好的描述实际情况;同时计算并分析了网络性能参数对配电网CPS脆弱性的影响,为优化系统防御策略提供参考。

电压互感器二次回路多点接地分析

介绍电压互感器多点接地的危害,分析电压互感器二次回路的接地方式及存在的问题,总结电压互感器多点接地的查找方法,提出有针对性的防范措施,以保证继电保护及安全自动装置的可靠稳定运行。

基于联邦学习的隐私保护区域交通流量预测模型

区域交通流量预测是智慧交通系统的一项重要功能。联邦学习可以支持多位置服务提供商(Location Service Provider,LSP)的联合训练,使得训练数据集可以更加全面地覆盖整个区域的交通流量,提高预测准确率。但是,当前基于联邦学习的区域交通流量预测方案存在车辆数据去重、训练节点背叛以及隐私泄露等问题。为此,构建了基于联邦学习的隐私保护区域交通流量预测(Privacy-Preserving Regional Traffic Flow Prediction based on Federated Learning,PPRTFP-FL)模型。模型采用中心部署架构,由联邦中央服务器协调各个LSP联合完成模型的训练,并对全局模型进行梯度聚合与模型更新;采用交叉评价加权聚合的策略来防御部分不可信节点对全局模型的恶意攻击,提升了全局模型的鲁棒性;预测阶段使用同态加密聚合算法,各LSP在不泄露自身运营数据的情况下实现了更准确的流量预测。利用相关数据集进行测试,测试结果表明当训练数据集覆盖区域流量充分的情况下,本模型相比本地模型的预测准确率有明显的提升。对模型进行不同比例的恶意节点攻击实验,由实验结果可知,系统在存在恶意节点情况(当恶意节点数量小于总节点数量50%时)下仍具备较好的防御效果。

风电场电力监控系统网络安全防护措施优化

介绍了当前风电场电力监控系统安全防护基本现状,从远程运维、终端接入、系统本体、人员管控等方面分析了存在的网络安全风险,针对上述问题提出从边界防护、安全配置、纵向加密等方面强化安全防护水平,并提出明确要求,实现对外部网络攻击的有效阻断。

电力监控系统安全漏洞管控策略优化方法

介绍了当前电力监控系统网络安全面临的严峻形势,针对电力监控系统安全漏洞管控工作存在的问题,提出从漏洞扫描、验证确认、安全评级、漏洞消缺、消缺复测、登记入库6个方面进行优化,并详细介绍了优化方法的具体做法。将该方法应用于某省电网公司电力监控系统安全漏洞管控工作,漏洞消缺速度得到大幅提升,漏洞修复率达到99.94%。结果显示该方法对缩短漏洞修复时间,降低安全漏洞被利用风险,提升电力监控系统安全防护整体水平具有重要作用。

高速铁路牵引变电站电力监控系统安全防护策略

介绍高速铁路牵引变电站监控系统的系统构成、网络结构以及通信方式,分析当前铁路牵引变电站监控系统存在的网络安全问题,提出应建立完善的综合安全防护保障体系,并从数据传输、访问控制、安全加固、监视预警等方面提出对应的安全防护策略,认为该策略可有效提升铁路牵引变电站的安全防护水平,确保高速铁路的安全稳定运行。

电能计量用通信规约安全改造技术

网络攻击正向工业控制系统渗透。电能量采集关系到各方面经济利益,及时获取精准的电量数据尤为重要。基于IEC 62351标准对采用网络传输的102规约进行了网络安全性改造,在传输层增加传输层安全(transport layer security,TLS)协议,应用层采用哈希运算消息认证码(Hash-based message authentication code,HMAC)对报文应用服务数据单元(application service data unit,ASDU)进行安全性校验,实现电能量采集系统主子站间通信加密、认证和完整性校验功能。测试电能量采集系统102规约改造前后主子站间通信的认证时间、单帧数据增加时间等关键数据指标。测试结果表明:应用层改造环节消耗较多时间,在报文帧数量大的情况下会严重影响通信效率。综合比较,当TLS使用国密SM4加密套件时,整体性能较优。

基于区块链的智能电网监控

随着智能电网系统的广泛应用,电力公司可以通过网络获取实时用电数据以满足负荷预测以及电力营销等业务需求,电力用户也可及时得知当月电费,甚至了解何时用电量较大以及哪个电器耗电量最大等具体细节,但这也导致了数据泄露的风险。为此文中利用主权区块链技术和智能合约的实施,为电力公司和电力用户之间提供一个可信任系统,使得电力供需双方都能安全、透明地获取用电数据。