Improve power quality of coal mine power network based on gray system theory

Unified Power Quality Controller（UPQC） was proposed to comprehensively improve power quality of coal mine power network and its basic structure and operation principle was introduced. In order to overcome time lag of Active Power Filter（APF） in compensating harmonic and reactive current, a novel method based on gray system theory was proposed to predict harmonic current and other distortion component. The mathematical model of component to be compensated was constructed by data sequence of distortion component, which could exactly forecast compensation signal of next period. The optimal control strategy was selected according to the principle of output signal approaching component to be compensated as near as possible. Before predicating each time the oldest data was eliminated while the latest data was added to data sequence. Then new predication model was established once again. The results show that the method can always construct mathematical model with variation of system parameters, reflect the latest state of system and not increase calculation quantity. The feasible and effective control strategy can improve power quality of coal mine power network.

基于耦合关系挖掘的电力网络错误数据注入检测

为了提高电力网络稳定性和脆弱性评估的准确性,以及有效地检测和处理错误数据注入问题,提出了基于耦合关系挖掘的电力网络错误数据注入检测方法。根据电力网络与注入错误数据耦合关系,挖掘电力网络与错误注入数据之间一对一、一对多、多对多对应关系。根据耦合关系挖掘结果,构建电力网络错误数据注入检测模型,结合时间更新数据完成电力网络错误数据注入检测。由检测评估结果可知,该方法能够确定所在区域是脆弱区域,与实际区域一致。网络崩溃指数在0.9~1.0范围内波动,与实际模块2所处情况一致,具有精准的检测结果。

基于模型迁移和SVM的煤矿电网单相接地电容电流预测方法

针对智慧化矿山背景下煤矿电网单相接地电容电流预测精度低和智能预测实现困难的问题,提出了一种单相接地电容电流智能预测方法。采用模型迁移思想扩充矿用橡套软电缆的电容电流样本数据,以解决智能预测中电容电流数据不完备的问题;基于Sobol’敏感性方法分析了影响单相接地电容电流的关键因素及其各因素的交互关系,确定智能预测模型输入特征量;在此基础上,通过基于稀疏技术的支持向量机建立煤矿电网单相接地电容电流智能预测模型,并引入鲸鱼算法优化预测模型超参数,克服了电容电流数据样本容量小的不足。采用厂家测试数据及多家煤矿电网现场实测数据进行试验,结果表明:电缆绝缘层外径和绝缘层内径是影响单相接地电容电流的关键因素;所提方法预测煤矿电网单相接地电容电流的平均误差为2.26%,相较于现有预测方法,误差分别下降了34.19%,24.91%和7.40%。该方法实现了煤矿电网单相接地电容电流的准确预测,并为其智能化预测提供了新思路。

煤矿井下供电自动化监控技术研究与应用

井下供电系统作为煤矿生产的重要保障,因其供电网络自动化监控水平低下、保护配置落后等问题导致短路及越级跳闸事故频繁发生,严重影响煤矿生产与效益。采用自动化供电监控技术对传统煤矿井下供电监控系统进行改造,提出了一种基于分布式监控结构、专用防越级跳闸通信网络的煤矿井下供电自动化监控方案。系统采用分布式电力测控分站作为功能载体,集成各类智能传感设备,实时监测井下各供电所高压开关等设备。同时在井下各变电所安装防越级智能综保器,结合防越级专用通信环网构建防越级保护子系统,有效提高系统保护可靠性与准确度,消除保护死区。经实际应用,系统可有效识别并快速可靠切除故障,保护动作准确性及灵敏度显著提高,对于提高煤矿供电安全可靠性及无人值守水平具有实际意义。

基于数据挖掘的电力通信网络安全态势识别系统设计

文章提出一种基于数据挖掘的电力通信网络安全态势识别系统,采用模块化设计,通过数据采集与预处理、特征提取与选择、态势识别与评估以及报警与响应等功能模块,实现对电力通信网络安全态势的全面感知与实时分析。仿真实验结果表明,该系统能够准确识别各类安全威胁,响应时延满足电力系统实时性要求,具有良好的应用前景。

煤矿源网荷储一体化建设模式研究

煤矿源网荷储一体化系统的运行目标为绿电作为煤矿生产支持性电源,力求最大限度的减小煤矿生产对电网的调峰需求。文章首先总结归纳了不同工作制下煤矿负荷的运行特性,结合该特性分析了风光发电与之在电力、电量上的匹配关系,得出了瞬时发电电力盈余较大、整体用电电量缺额较大的矛盾情况。针对此矛盾情况,分析了储能充放电流程以及其削峰填谷、平衡消纳电量的支持性作用。提出了微电网“源荷互动”的控制策略。

基于数据驱动的电力光纤通信网脆弱节点动态挖掘

电力光纤通信网络脆弱节点受到外界影响或系统干扰时,会导致线路元件的相继故障,缩减网络的使用寿命,为此提出基于数据驱动的电力光纤通信网络脆弱节点动态挖掘方法。首先在大数据环境下剔除网络中的冗余节点,并根据剔除结果交换节点信息,确定通信网络脆弱节点位置连接后,获取通信网络的异常范围;再依据划分出的通信异常范围提取该区域中的节点脆弱性能特征,建立脆弱节点挖掘模型;最后依据该模型挖掘出通信网络中的脆弱节点,实现电力光纤通信网络脆弱节点动态挖掘。实验结果表明,利用该方法开展通信网络脆弱节点挖掘时,节点挖掘精度平均值为98%,网络传输时延最小值为19 ms,节点挖掘消耗时间为0.42 s,节点覆盖程度为96.88%,通信网络脆弱节点挖掘性能较好。

矿井电网漏电保护新方法

提出了一种基于最小二乘矩阵束算法的矿井电网漏电保护新方法。该方法在附加直流源系统基础上,提取各支路零序电流信号,利用最小二乘矩阵束算法提取各支路零序电流信号的直流分量;根据提取出的各支路直流分量,计算各支路的对地绝缘电阻值;若某支路对地绝缘电阻值小于动作值,则判断该支路发生了漏电故障。仿真结果表明,该方法准确、可靠,适应性强。

适用于矿山电网的单相接地故障选线新方法

针对现有矿山电网故障选线方法信号检测灵敏度低、受中性点运行方式及接地点电弧的影响大等问题,分析了单相接地故障的序电流及谐波电流特性,根据基波负序电流主要经接地线路首端流向系统、非接地线路首端无基波负序电流流过等结论,提出了一种以基波负序电流为主判据、谐波总电流为辅助判据的单相接地故障选线新方法,并对该方法进行了可靠性分析及仿真计算。仿真结果表明,与传统故障选线方法相比,该方法受中性点运行方式、故障类型等因素的影响小,具有更好的可靠性和自适应性。

基于Web技术的煤矿井下供电电网实时监控系统

介绍了一种基于Web技术的煤矿井下供电电网实时监控系统 ,给出了系统实现的原理和结构组成 ,重点介绍了系统软、硬件功能及实现方法。系统实现了通过Internet/Intranet网络实时监测井下高压开关的运行状态 ,并可通过地面监控终端遥控井下高压开关的分。

消除单端行波测距死区的煤矿电网故障定位

单端行波故障定位由于故障行波特征难于分辨,故障距离若与非故障线路基本特征匹配时,导致单端行波测距方法无法完成,因此输电网中实用的故障定位均为基于GPS精确校时的双端行波法。在深入剖析煤矿中压电网发生故障后的行波传递的基本特点的基础上,充分考虑煤矿电网馈线支路多、线缆混合情况等矿区电网的特点,对单端行波故障定位原理特点作深入分析。定义行波瞬时功率,改进了电压、电流行波易受线路中噪声影响的问题,提高了信号的可测性;并根据选线结果及线路本身参数,利用故障线路中两个反应故障距离的反射波头时间关系验证反射波头,解决单端行波定位的死区问题。PSCAD/EMTDC仿真实验表明,该故障定位方法具有较高的精确度,完全能适应煤矿电网的特点。

基于信息融合的矿山电网复合保护

针对矿山电网,提出一种基于工频电流与故障暂态电流信息融合的复合保护方案,即在线路边界处并联一定通频带的带通滤波装置,利用装置对通频带内暂态电流分量的衰减作用,强化区内、外故障时故障暂态电流的能量差异。通过PSCAD/EMTDC仿真,验证了带通滤波装置导致区内、外故障暂态电流分量产生明显的差异。采用参考向量法以全子集的方式对暂态电流和工频电流两种证据构建基本信任分配函数,从而减少"折扣规则"对信息的损失,并利用D-S证据合成理论对两种证据进行信息融合,以基本信任分配函数的决策方法来判断区内故障。仿真计算结果表明,这种方法不但可以准确区分区内、外故障,同时还可以保证雷击干扰或开关操作干扰时保护不误动,可望实现井下6/10 kV配电线路的全线速动保护。

基于故障暂态电流主频分量的矿山电网暂态保护

针对矿山电网提出一种基于故障暂态电流主频分量的保护方案。分析了井下6/10 kV配电线路的故障暂态电流主频频段,并在线路边界处并联通频带为该主频频段的带通滤波装置,利用该装置对通频带内暂态电流分量的衰减作用,强化区内、外故障时故障暂态电流主频频带内能量差异。利用PSCAD/EMTDC软件对所提方案进行仿真验证,并依据结果合理选择保护整定值。仿真结果表明:带通滤波装置使得区内、外故障暂态电流主频频带内能量产生了明显的差异;保护方案不易受故障类型、过渡电阻以及故障初相角的影响。

基于PSCAD矿山电网越级跳闸实验教学仿真平台

结合某煤矿6 k V电网发生的越级跳闸事故,阐述了矿山电网保护配置的缺陷及越级跳闸的原因,利用仿真平台对事故现象进行还原仿真;然后结合煤矿电网线路较短以及井下电缆发生短路概率高等实际情况,给出防止越级跳闸的措施,基于PSCAD/EMTDC搭建矿山电网越级跳闸仿真试验平台,并在该平台上仿真验证措施的有效性。该平台可使理论教学与实验教学有机结合,学生可在仿真平台上通过改变线路和保护参数观察矿山电网越级跳闸的现象,以及采取不同措施防止越级跳闸,既保证了学生对基本理论知识的理解,满足教学效果,又能为创新型、综合性实验的开设提供理想平台。

基于网络数字化挖掘的电网拓扑结构辨识

在分析电网物理与运行特性基础上,应用复杂网络理论对电网拓扑模型进行网络数据挖掘,实现对电网拓扑模型的结构辨识。提出了基于有功和无功网络分解的有向加权电网拓扑模型,给出了线路方向选取与线路权重计算的方法;重新定义了最短电气路径及相关网络参数,提出了平均贡献度的概念及计算方法;在此基础上,对电网进行了骨干网与社区网的数据挖掘。IEEE 39节点算例结果表明:基于有功和无功网络分解的有向加权拓扑模型更好地反映了电网的本质特征,验证了模型的有效性;基于复杂网络的结构分析能快速、有效地对网络重要单元及区域进行划分,为电网安全性分析及无功区域划分提供了参考。

利用社区挖掘的快速无功电压分区方法

针对电力系统无功网络具有强区域解耦性的特点,利用复杂网络理论中的社区网络挖掘方法,即发现复杂网络中的抱团特性,提出了一种电网无功快速分区方法。首先,分析了电力网络的物理特性与运行特性,结合复杂网络理论的相关参数定义,构建了符合电力网特点的拓扑模型;然后,利用社区网络挖掘法对无功拓扑进行了划分,并将结果与其他分区方法进行了对比分析。算例结果表明:兼顾了电网物理与运行特性的社区网络分析法与已有无功分区方法有着近似结果,有一定的合理性,且计算方法简单快速,符合复杂电网分析和工程计算需求。

基于模糊层次分析法的煤矿电网电压态势预警研究

煤矿供电系统电压水平直接影响到电动机的启动及正常运行,但目前电网监控系统不能利用监测的实时电网结构参数和实时潮流分布数据对电网运行状态及电压水平进行预警研究,从而不能消除电网运行中的安全隐患。文章利用电网监控系统实时潮流分布数据,结合层次分析法和模糊理论,通过选取电压态势预警评判指标构建了模糊综合评判矩阵,评估当前电网电压水平,分析电压发展趋势,实现了煤矿电网电压运行态势预警,完善和提高了电力监控系统的监控功能。

一种附加直流电源漏电保护器的研制

分析了煤矿井下中性点不接地供电系统对地绝缘电阻的基本要求,给出了附加直流电源检测对地绝缘电阻的原理与保护方法;在此基础上介绍了一种附加直流电源漏电保护器的软、硬件设计方案。实验和实际运行结果表明,该附加直流电源漏电保护器误差较小,能够满足煤矿井下电网的漏电保护要求。

基于双控制器的矿井供电网络漏电检测装置

针对现有馈电保护开关动作慢的缺点,设计了一种基于双控制器的矿井供电网络漏电检测装置。该装置以ATmega329单片机为控制核心实现故障判断和控制功能,采用ATT7022 DSP实现交流信号采集与统计计算功能,从而分开处理数据处理和控制功能,有效提高了装置的故障处理速度和交流信号数据采集的准确性;其选择性漏电检测电路采用自调节、自适应功能设计,对不同的矿井环境具有较好的适应性。调试试验结果表明,该装置精度较高,动作速度快,适应性强。

基于不同RS与NN组合的数据挖掘配电网故障诊断模型

在将基于 RS(粗糙集 )理论的数据挖掘用于配电网故障定位诊断模型研究的基础上 ,提出和构造了 4类不同的 RS与 NN(神经网络 )组合的故障诊断模型 ,给出了 RS与 NN在 4类模型中实现不同的互补性、关联关系、应用机理和原则及相应的局限性。通过对 5类模型的仿真测试结果比较 ,证明数据挖掘模型潜在知识发现的重要意义 ,并对 4类模型中 RS的应用机理和性能作出全面的评估。文中对