Development and Application of Lightning Protection Technologies in Power Grids of China

In recent years,along with the rapid expansion of power grids,the increasing complication of grid structures,and the development of smart grids and energy technologies,the lightning protection of power grids becomes increasingly prominent.Power grids of China have acquired significant achievements on lightning protection technologies,which are reviewed in this paper.A technical route of lightning protection is introduced in detail; it allows us to find problems through detection and measurement of lightning,to analyze problems through evaluation and simulation of lightning,to solve problems through lightning protection measures,and to prevent problems through hazard risk warning of lightning.Following the route,the technical breakthroughs of these four aspects in China are presented,including the chinese lightning detection network(CLDN),natural lightning observations,lightning faults detection at transmission lines,lightning current measurements,progresses in lightning distribution maps,lightning fault replays,lightning hazard risk evaluations,and lightning simulated experiments,as well as novel lightning protection measures.The practical devices and systems corresponding to the technologies mentioned above are also introduced and discussed.Due to the progress of lightning protection technologies in recent years,despite the rapidly growing length of transmission lines in China,the lightning accident rate is controlled at a certain level.

基于图表映射融合技术的大电网运行业务平台化人机交互设计

为更好满足大电网运行业务中高效感知电网状态的需求,开展了软件前后端数据组织和接口设计方面的研究。在融合海量人机交互技术关键要素的基础上,提出一种大电网分析模型图模一体化与多关系表数据映射与融合的平台化技术方案,并通过2669个厂站大电网案例验证方法的有效性。结果表明,所提方法在实现诸多功能需求基础上具备较高的模型检索效率与优秀的前端渲染性能,可为大电网运行业务人机交互设计提供参考。

我国电网智能安全技术的关键专利分析

新安全格局下,为促进电网安全管理由传统模式向安全生产全过程数字化、信息化、智能化模式的转变,基于2008—2023年我国电网智能安全专利数据,采用网络中心度分析和主路径分析等方法,描绘专利地图;提取关键专利技术子群,并系统分析电网智能安全的技术发展情况、技术发展重点;基于专利地图和专家意见,运用熵权-优劣解距离法(TOPSIS),就我国既有智能安全技术社群对电网安全智能化的支撑度进行评价。结果表明:我国电网智能安全技术已形成11类关键技术社群,其中,电网智能安全过程技术是最丰富的知识群组。11类电网智能安全技术社群中,对电网智能安全支撑度较高的技术是智能控制技术、智能调度技术和网络通信安全技术。智能安全技术对电网传统安全目标中的安全管控能力和安全稳定能力有较好的支撑度,并对电网的现代安全目标中的安全治理能力和主动安全能力有较好的支撑度,但对安全韧性能力的支撑度不高。

基于电网多源数据的电力知识图谱构建方法

电力知识图谱构建方法重复采集电网多源数据,针对构建得到的知识图谱置信度过小的问题,设计一种基于电网多源数据的电力知识图谱构建方法。通过设定实体电网多源数据采集架构,采用局部线性嵌入算法筛选重复采集的电网多源数据。将电力知识间的关系转变可识别特征数值,抽取多源数据中的电力知识划分图谱层级,构建电力知识图谱结构。结合电力知识采集环境完成实验,实验结果表明,文中设计的构建方法准确率为97%,召回率为0.78%,F值为93,满足电力知识图谱的构建需求。

云端保电新模式下电网接线图增量自动成图算法

电网接线图增量成图过程复杂,容易受到接线不对称性影响,使得电网增量接线距离较远,导致成图后电压态势达不到理想状态。为了解决该问题,在云端保电新模式下引入A^(*)算法,自动生成电网接线增量线路图。使用A^(*)算法计算线路交叉和拐点代价函数,规划单线路路径,处理T型接线,对重复线路进行偏移处理。计算接线图形极坐标,连接所有更新后的极坐标点,实现接线图形拼接。计算连接起点到终点位置代价函数,在云端保电新模式下布局三相四线。计算引力、斥力、重力,将发散节点收敛于图形重心,构建节点运动方程,组装三相对称图形和各相单相不对称部分,美化接线图,使得成图效果清晰美观。通过案例分析可知,该算法接线所经过节点少,且自动成图算法与理想成图后电压一致,新增线路位置电压达到250 V,说明使用该方法能够达到理想成图效果。

基于BERT模型的电网基建工程知识图谱特征提取方法

由于电网基建工程涉及因素较多,导致在对其知识图谱特征进行提取时,F1值难以得到保障,为此,本文章提出基于BERT模型的电网基建工程知识图谱特征提取方法研究。以RDF模型为基础,构建了以三元组为基本单元的电网基建工程知识图谱模型;通过关系(即边)之间的联系,实现对电网基建工程知识图谱目标特征的有效提取。在测试结果中,设计方法对于不同特征,对应的提取结果F1值基本稳定在0.90以上,最大值达到了0.94,与对照组相比,在稳定性和有效性方面具有较为明显的优势。

面向T型接线的电网地理接线图自动成图技术研究及应用

随着电网规模不断扩大,电网地理接线图越来越复杂,其绘制、维护愈发困难,已成为电力调度自动化运维工作的一大难点。本文介绍一种基于电网全景模型,综合厂站范围指定、经纬度定位、T型接线(简称T接线)同步生成、多图层展示等多项技术的电网地理接线图自动成图方法,适用于各种级别和复杂度的电网。该方法依托间隔容器模型,引入T接线同步生成技术,使成图完整性极大提升;根据电网设备电压等级不同,引入多图层技术,实现地理接线图不同电压等级设备的分图层展示,使成图效果显著加强;成图布局支持人工调整,且图模异动后不被自动复原,有效弥补了自动成图在局部处理时存在的不足。目前,该方法已在某地区电网的智能电网调度控制系统中实现首次应用。实践证明,该方法大幅降低了电网地理接线图在绘制及更新过程中的人力成本,具有广阔的推广前景。

电网潮流与网架信息智能化分析框架的设计与实现

当前基于潮流计算的电网静态安全分析存在智能化程度不高、图-表-数信息割裂、耗时耗力和低效等问题。针对其中数字化与可视化环节,提出一种面向智能化电网安全分析的网架信息数字化与潮流结果可视化方法。详细说明了电网潮流数字化与可视化模块的框架,并着重介绍了基于图像识别技术的网架信息获取算法。以某省份电网为例说明了实现过程和实施效果。模块的核心内容高准确率地提取了数字化的网架信息,改变了现有的网架拓扑输入方式,完成了智能化电网静态安全分析自动化设计的重要一环,为电力系统的数字化智能化发展提供了支撑。

基于径向基函数的电网不平衡线损预测方法

电网线损预测关系到电力公司发电工作计划的制定和实施。当前线损预测方法更适用于长期预测,在三相不平衡产生的线损预测应用中误差较大。针对上述问题,提出一种基于径向基函数的电网不平衡线损预测方法,该研究中通过DEMATEL选出电网不平衡线损影响指标,通过均方根电流法计算电网不平衡线损;将径向基函数作为输入(线损影响指标)和输出(电网不平衡线损)之间的“桥梁”,建立二者之间的映射关系模型,实现电网不平衡线损预测。结果表明,与基于LSSVM的预测方法、基于双模调频分解的预测方法、基于K-means线性回归的预测方法相比,应用所研究预测方法,EA值(0.1526×10^(4)kVar·h)和EC值(1.6358×10^(4)kVar·h)更低,说明所研究预测方法的准确性更高。

面向电力物联网调度任务的分布式知识图谱

能够充分利用各类型信息的知识图谱技术是实现电力物联网网络智能调度的关键一环。然而由于电力网络分层调度的特点,造成了知识图谱分布式的问题。梳理了知识图谱的概念及构建的一般方法,提出了一种基于联邦学习思想的分布式知识图谱架构,边缘调度中心对知识图谱进行本地更新,并上传至高层云平台。高层云平台对知识图谱进行补全及融合,调度中心之间可相互迁移知识图谱的学习表示方法。在知识图谱融合方面的初步结果表明,基于GCN的方法远优于基于TransE的方法。

电网工程地铁图展示项目关键任务进程系统设计

针对电网工程地铁图分解规划效果受限,展示板块局部变量转换率较低,系统关键任务进程展示结果混乱的问题,进行电网工程地铁图展示项目关键任务进程系统设计。优化任务进程展示的主变化电路和信号转换器,重新分解规划电网工程地铁图关键任务进程,并据此构建WBS关键任务分解模型,进而建立地铁进程展示模块,设计地铁图项目任务进程展示算法,展示关键任务进程,完成电网工程地铁图展示项目关键任务进程的系统设计。测试结果表明:关键任务进程系统的展示板块局部变量转换率最高为69.8%,使得电网工程地铁图展示项目关键任务进程系统更具有实际应用价值。

上海电网需求侧负荷模式的组合识别模型

区别于传统按行业分类的需求侧负荷分析方法,利用自组织映射神经网络、K-means、模糊C均值、ID3决策树等数学工具构建了基于聚类、分类技术与决策树结构分析的负荷模式组合识别模型,并对上海电网需求侧负荷进行了特征指标计算、类别判断与挖掘、聚类评判、分类知识解释等综合分析。根据上海电网14个行业357个用户的日负荷数据集进行算例分析,指出了上海电网需求侧负荷类型、行业分布、关键指标等模式特点,验证了该模型的正确性、有效性与工程适用性。

风功率波动下的电网在线安全和经济调度方法

风功率大幅波动后,如何在线调节常规机组出力,以改善潮流分布并提高电网的功角安全性,尤为重要。前期研究发现,映射弹性势能越小潮流分布越均衡,且功角安全性越好。故将其与经济性指标结合,构建了安全经济综合优化模型。为适用于风电接入后的在线调度,基于Pareto最优解分布,分析了安全性与发电成本、网损的关系,提供了权重选择和模型简化的依据;为减小对全网潮流的影响,提出了基于功-角灵敏度排序的在线调节机组选择方法。当实际或超短期预测的风功率波动量达到阈值,即可启动该综合优化,得到参与机组的出力调整量。在IEEE 39系统中接入风电和恒定负荷,选择机组并在每个风功率波动阈值点启动了综合优化和传统经济发电优化;算例结果表明,综合优化后安全性明显提高且网损下降。该研究对提高电网的风电消纳能力和在线运行的安全性,具有实际意义。

电网全息数字地图在工程初步设计评审的应用

作为工程设计评审平台的重要模块之一,电网全息数字地图提供了一种集工程初步设计方案三维展现、多源专题信息显示、多媒体播放于一体的全新技术方案。以这一全新技术方案的应用搭建为主线,介绍了相关业务技术背景,解析了相关技术的原理,着重分析了电网全息数字地图的数据构建原理、技术架构、平台搭建、业务流程等环节。该系统在国家电网公司的试运行表现良好,实现了电网工程信息从文字描述到全息数字表达的创新展示方式的转变,突破了以往二维平面评审的模式,为评审工作提供更丰富的数据来源以及更科学的评审手段及数据,在工程设计评审中发挥了积极、重要的作用。

电网雷害分布图研究

为能够直观反映电网雷害分布,从地闪时空分布基础数据出发,通过确定电网雷害危险电流区间研究确定雷害危险事件频次分布及其分级的评估体系,提出了电网雷害分布确定方法。以华北雷电监测网2003～2006年共计375.2万次地闪记录数据为例,结合华北500、220kV电网典型耐雷水平及其雷害故障历史记录数据,用电网雷害分布统计方法,研制了华北电网雷害图;分析了华北电网雷害事件与雷害分布图相关性。结果表明,电网雷害分布图与电网雷害故障历史记录间有良好的线性相关性。

基于基因图谱的电网应急案例构建结构与检索方法

电网设施是国民生产的关键能源支柱,一旦遭遇成规模突发事件,势必产生连锁反应。突发事件研究属于小样本分析类型,适宜采用案例研究方法。面向突发事件应急应对,案例采集、表示、检索、复用需要在一个合理有效的结构框架下实现。借鉴生物基因图谱的相关研究,提出基于基因图谱的案例表示方法,用以实现应急案例构建。该方法表现出良好的结构性,又能有效表达知识的逻辑内容;同时考虑案例规模相似度、情景属性值与结构相似度,实现案例快速有效检索以辅助决策,在一定程度上弥补了以往表示法的不足。最后,以我国深圳电网为例,进行验证说明。

电网的弹性力学网络拓扑映射

电网拓扑只在二维平面反映地理位置节点的连接情况,无法动态显现状态量之间的关系。将电网映射成三维空间展开布置的纵向受力的弹性网络,既保持了电网原有的拓扑连接状态,又显现了功角之间的物理特性。将广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)实测状态量放入该映射模型,通过弹性网络形变直观地显现电网功角状态变化,摆脱对元件参数精确性的依赖,提高对电网状态变化的预判能力。算例和分析都证明了该映射的合理性。映射的弹性网络适用于功角特性突出的电网状态分析,如静态功角稳定分析、功角可靠性分析和低频振荡机制分析等。该研究对实现电网可视化智能分析与控制具有实际意义。

基于状态拓扑模型的电网安全稳定研究及展望

为应对跨区互联和智能化对电网安全稳定提出的挑战,急需构建融合电网状态和拓扑的直观分析模型。电网数学模型虽隐含了拓扑信息,但对各状态量耦合关系的表达缺乏简明的物理直观性;电网拓扑虽直观,但无法表征状态量之间的物理关系。为此,该文通过功角状态和拓扑映射,得到了电网的映射简明物理模型--映射弹性网;通过力学分析,得到电网功角安全性的定量分析方法和指标,并应用于电网结构安全性分析和安全经济综合优化中。展望未来,该模型及其改进模型,在大电网演化特征及安全性分析、可视化运行、在线稳控防线识别和区间功率振荡机理分析等方面,都将发挥实际作用。

气象地理法在舞动分布图绘制中的改进与应用

电网舞动分布图作为在运输电线路防舞治理及新建线路防舞设计的依据,在确保电网安全稳定运行中发挥着重要作用。继频次法后,气象地理法作为不考虑实际线路影响的舞动分布图绘制方法在国家电网公司范围内得到了推广应用,针对气象地理法在绘制舞动分布图时,采用逐日气象数据可能带来较大的舞动气象日计算误差的问题,提出了以逐时气象数据为基础开展舞动分布图绘制的方法 ,并以浙江省为例介绍了该方法的可行性。

基于GIS地图数据库的电网监控管理系统研究

传统的电网监控管理系统在监控电网时,准确率差,相对误差大,监控效果差。为了提高监控效果,基于GIS技术设置了一种新的电网监控管理系统,对系统的硬件和软件进行设计,主要设计了数据采集器、数据处理器和输入设备,软件部分分为数据采集、数据处理和数字化输出三步。与传统监控管理系统进行对比,设置了对比实验,由实验结果可知,所设计的电网监控管理系统能够有效调高工作准确率,降低相对误差,使监控工作效率得到有效提高。本研究对于电网监控有重要的指导意义。