5G技术在UHV换流站中的应用实践

【目的】为了更好地支撑特高压(UHV)站点基建管控和智能运检业务需求,国内首次将第五代移动通信技术(5G)用于UHV换流站基建现场。【方法】在实现豫南站5G网络全覆盖的基础上,搭建5G虚拟专网,部署移动边缘计算(MEC)云平台。充分考虑前期基建和后期运行的需求,将智能基建工地与后期智慧换流站同步衔接,依托5G优势,融合人工智能(AI)等技术,实现了UHV基建施工现场各类数据的实时采集、统一汇聚。提供了UHV基建的远程视频监控、工程监控预警、基建现场全景呈现、安全隐患识别和专家远程辅助指导等多功能场景的5G解决方案。组织开展了智慧工地、智能巡检和智能管控类5G系列应用,开展了5G网络适配性测试。【结果】文章为豫南换流站业务应用提供了灵活、大带宽和高速率的5G通信手段。有效赋能了UHV换流站内各项业务需求,验证了5G对UHV建设与巡检类业务的承载能力,提升了管理效率,降低了运维成本。【结论】5G在UHV豫南换流站的成功应用,提供了5G+能源互联网的典型UHV变电站解决方案,验证了5G在电力行业的可行性,推动了5G在电力场景的深化应用。

特高压换流站抗震韧性及震后修复策略快速评估方法

地震作用下特高压换流站中设备极易损坏,然而由于资源条件限制使得震后抢修效率较低,从而导致了大量经济损失。为寻求高效的震后修复策略,该文搭建一套基于功能状态模型的抗震韧性快速评估框架。从结构和电气两方面建立换流站系统的二维功能网络模型,并利用贝叶斯网络进行功能状态快速评估。为提高系统震后修复效率,提出一种生物启发式多目标优化算法,利用震后迭代模拟得到系统阶梯型功能时变函数。通过对一典型±800 kV特高压换流站进行抗震韧性分析,得到换流站系统的关键抢修设备及最优修复策略,证明了最优修复策略的有效性和必要性。该框架量化了特高压换流站的震后修复过程及抗震韧性水平,可为换流站系统的震后应急抢修提供参考。

UHV对接入区域高压配电网安全稳定的影响

采用EPRI-E'等值方法建立包含特高压和大中型城市高压配电网的多电压等级电网仿真模型,从特高压线路故障后退出、配电网内部线路和主要电源点N-1故障的时域仿真分析,研究了特高压投运后高压配电网稳定受到的影响,并定义最短路径确定受影响程度较大的区域.仿真结果表明,特高压线路发生故障后双线跳开,最短路径为5左右的220kV站点出线潮流变化较大,部分将过载或重载,可能诱发系统的连锁故障;配电网内部的故障如果是在特高压系统故障后发生,系统存在崩溃的风险.最后,针对特高压投运后系统的运行特征,提出了相应稳定控制的措施,确保电网安全稳定运行.

基于CNN-SVM的特高压三端混合直流线路故障区域识别方法

提出一种基于卷积神经网络–支持向量机(Convolutional neural network-support vector machine,CNN-SVM)的特高压三端混合直流线路故障区域识别方法。首先,对昆北侧、龙门侧的直流线路边界和柳北侧T区边界的频率特性进行分析,发现不同故障区域的故障特征存在一定差异。然后,使用经验小波变换提取故障特征,将其作为CNN-SVM的输入量,故障区域作为输出量,构建并训练CNN-SVM模型;将由测量点得到的故障特征量输入到训练完成的CNN-SVM模型中,进行故障区域识别。最后,搭建昆柳龙仿真模型,进行故障仿真实验验证。结果表明,该方法的故障区域识别率高,且可耐受300Ω的过渡电阻。

换流站加装同步调相机的涉网仿真试验及功能验证

随着江西电网的第一条特高压直流输电工程——雅中—江西±800kV特高压直流输电工程及1 000 kV特高压赣江变电站的建成,标志着江西电网特高压时代的进一步推进。同步调相机具有优异的暂态无功补偿性能,能减缓特高压直流线路接入后带来的受端交流系统冲击。因此,必须详细验证特高压直流输电系统加装同步调相机对电网的作用。文章以特高压鄱阳湖换流站为例,通过调相机涉网试验仿真,验证了同步调相机良好的动态无功输出能力。

特高压输电技术的研究与我国电网的发展

介绍了特高压输变电技术的研究及工程应用 ,结合我国电网的发展趋势 ,分析了特高压输电的技术经济优势及我国已具备的条件和基础 ,认为特高压输电在我国是必要的 ,技术上也是可行的。提出了实施特高压输电需研究的重点技术问题。

基于无线通信和光通信的高压输电线路监测系统

提出一种高压输电线路监测系统方案,该系统由安装在输电线路铁塔上的无线监测节点、光通信节点以及电力特种光缆中的空闲纤芯组成。这些无线节点和光节点通过AdHoc组网方式构成具有自适应功能的基础通信网络,通过无线接力传输和光信号接力传输相结合的方式,实现监控中心与任意监测节点之间的双向信息交互。该系统可以对复杂地形条件下的长距离输电线路进行全程、逐塔的实时监测,还可以支持工作人员在输电线路延线的邻近区域内,利用专用无线终端接入监测网络,进行语音、数据、视频的双向通信,为线路检修和抢险救灾等特殊场合提供应急通信手段。

我国未来同步电网的战略构想

电网作为电力市场的载体和国民经济的基础设施,承担着优化能源资源配置方式、保障国家能源安全和满足国民经济发展的重要作用。在分析我国同步电网现状的基础上,结合未来电网发展趋势,提出以特高压交流联接形成华北-华中-华东同步电网的战略构想,对其科学合理性及技术可行性进行论述,并指出,抓紧实施试验示范工程是验证交流特高压输电技术的关键。

交流特高压在中国应用的经济和安全分析研究

就交流特高压在我国远距大容量输电、区域网互联和特高压网3个应用范围进行了安全性和经济性分析,在直流高压(包括背靠背)、交流500kV和特高压3种方案之间展开比较。结合有关特高压文章中不同观点进行讨论,结论是在3种不同应用范围,与直流高压(包括背靠背)、交流500kV比较,交流特高压在经济和安全方面都没有优势。其中,远距大容量输电在600km及以上优选直流高压输电,600km以下优选交流500kV,在接近600km和大于7000MW以上的输电容量可在500kV与特高压之间进行比较选择。交流互联因扩大同步网降低了安全稳定性,直流背靠背互联可提高安全性但投资较大,需根据不同情况进行优选。特高压网的互联经济效果与其它方式的互联效果差别不大,若再考虑投资因素,可推荐超高压网+直流和超高压输电+背靠背或超高压互联模式。建议积极展开提高我国超高压网利用率的研究。

±800kV直流接地极对交流电网的影响范围

±800kV特高压直流输电单极-大地回路方式运行时强大的入地电流将对接地极周边环境及交流电网造成很大影响。针对随着四川大规模交直流电网的建设,交流变电站和直流输电接地极选址的矛盾日益突出的问题,根据±500kV直流输电工程的运行经验,结合具体极址资料和假定交流电网模型,采用经典镜像法和数值积分法分析计算了接地极对周边交流电网的影响范围。计算结果表明:流入交流系统的电流值,不仅与变电站间的地理位置及直线距离有关,同时与交流电力系统的网络接线及其参数等因素有关;±800kV直流接地极当其额定工作电流为4000A时,在选址时应至少对其周边20km范围内进行影响评估,作为新建换流站或≥110kV电压等级交流变电站,最好在距离接地极60km以外选择。

我国未来电网建设从巴西电网大停电应吸取的经验

2009年11月10日,巴西电网发生全国性大面积停电事故。这是1999年以来与依泰普水电站输电系统故障相关联的第四次大停电事故,受到国外媒体和国内电力界广泛关注。根据各网站对巴西电网大停电的报导资料,分析了大停电的起因、发展过程、影响因素和深层次根源。巴西电网大停电的深层次根源是依泰普水电站的±600kV、6300MW高压直流输电系统以及765kV双回交流输电系统,大容量远距离直接接入圣保罗地区电网,直流输送容量超过地区电网最大负荷10%以上。在分析巴西电网大停电的基础上,探讨了我国未来电网建设从巴西电网大停电应吸取的经验和教训。最重要的经验和教训是:在我国未来电网规划、建设和运行中应避免大容量远距离点对点直接输电到地区电网;根据我国未来的发电能源和负荷中心特点,宜规划和建设1000kV/750kV同步联网电网,以网络输电代替大容量远距离点对点直接输电,构筑安全经济的全国同步大电网。

发展特高压交流输电,促进全国联网

针对我国电网的发展趋势 ,论述了发展特高压输电的必要性。通过与± 5 0 0 k V直流输电和 75 0 k V交流输电的比较 。

基于Bayesian网络与复杂网络理论的特/超高压输电线路状态评估模型

为有效衡量特高压输电线路外部工作条件和所在系统内部运行状态对线路状态评估的影响,采用Bayesian网络定量分析了输电线路在各种外部条件下的故障概率;结合复杂网络理论分析方法,引入系统几何量参数量化线路重要程度的差异;借鉴风险评估思想,提出了基于Bayesian网络与复杂网络理论的输电线路综合状态评估模型。仿真计算结果表明,所提模型对电网中运行风险高且系统地位重要的线路具有较好的辨识能力。与基于线路外部条件信息的状态评估方法相比,该模型增加了系统内部运行信息,提高了线路实时重要性的辨识能力,且计算速度快,符合实际工程需要。

特高压输电线路计算功率法差动保护

特高压输电线路分布电容对电流差动保护影响大,而差动电流补偿算法要求准确的线路参数,目前无法准确地实时测量线路参数,针对此问题,提出一种计算功率法差动保护,该保护原理与线路参数无关。基于分布参数线路二端口网络模型,分析了正常运行、区外故障和各种区内故障下的计算功率差动量和制动量。理论分析和EMTDC/PSCAD仿真表明,该保护性能不受对地并联电抗支路(分布电容容抗和线路并联电抗器)的影响,选相准确,抗过渡电阻能力强,差动门槛值的整定简单,且与线路参数无关。提出了计算功率的工程实用算法,计算量小,适用于目前的微机保护装置。

基于压缩感知的特高压输电塔实时监测系统数据传输方法研究

特高压输电塔形成的强电磁场干扰及所处的野外恶劣自然环境严重影响无线传感器网络的数据传输质量,造成了无线传感网络通信数据溢出、误码率增加等问题,文章以基于无线传感器网络构建的特高压输电塔实时监测系统为基础,对无线传感器网络在强电磁环境下的通信特性进行了研究,提出了一种基于压缩感知理论的低信噪比信道编码传输方法(LSCC),该方法对测量矩阵进行了改进,并在信道删除概率的基础上自适应调整信息发送的比特量,减少重构所需测量值个数。实验验证表明,低信噪比信道编码传输方法降低了特高压输电塔强电磁场引起的信道干扰带来的数据溢出率11.29%,有效地增强了输电塔监测系统的实际应用性能。

电网络法计算交流特高压绝缘子串电压分布

特高压输电线路绝缘子串较长,电压分布很不均匀。为给线路工程提供设计参考数据,利用电网络法并结合试验,计算和分析了56片绝缘子串在干燥及污湿情况下的电压分布。结果表明:绝缘子劣化将加剧电压分布的不均匀;采用自身电容较大的绝缘子,增加杆塔高度和横担长度均能改善绝缘子串的电压分布;泄漏电导增大和不同位置绝缘子杂散电容的差异也可减小电压分布的不均匀性。在工程应用中,采用自身电容较大的绝缘子对改善特高压绝缘子串电压分布的效果最为明显。

特高压输电线路工程造价预测模型研究——基于因子分析及BP神经网络

本文在对特高压输电线路工程进行项目划分的基础上,分析识别出影响特高压输电线路工程造价的主要因素,并使用因子分析法对其中18个主要影响因素进行度量,将得到的5个因子作为输入、工程单位造价作为输出,构建了基于BP神经网络的造价预测模型,以国内已建和在建的9个特高压输变电工程中的75段输电线路工程数据为样本进行了实证研究,结果证明预测模型对特高压输电线路工程造价进行预测具有可行性和较高的准确性,为特高压工程全生命周期内管理优化提供了一种新的思路和实现方法。

特高压输变电工程安全风险预警研究

针对特高压输变电工程的安全问题,提炼出安全风险预警指标,运用BP神经网络方法,建立安全风险预警模型。以皖电东送淮南至上海特高压输变电工程实际数据为例,利用MATLAB完成BP神经网络的训练与检验。结果表明,该模型可以及时有效地完成施工过程的安全风险预警工作。

华东核心网架中长期发展模式

华东电网将逐步发展为多特高压交直流输入、交直流并列运行的特大型受端电网,现有500kV电网的发展模式将发生较大变化。根据华东电网的特点以及规划特高压落点的布局,对华东电网进行板块划分,通过对电网的供电安全分析和短路电流计算,研究板块之间的相互联系模式及短路电流控制措施,从而明确未来华东500kV电网的功能定位及与特高压电网协调发展的运行模式。