基于TOPSIS的电网融冰决策技术IDSS研究

针对电网冰雪凝冻灾害防护常态化的趋势,为提升防灾技术和装置的经济性,从电网融冰技术组合运用TOPSIS理论构建决策模型,并运用IDSS理论,提出基于TOP-SIS算法的电网融冰IDSS系统模型.运用本文提出的模型和设计的系统模型,根据TOP-SIS的计算结果来对确定一次覆冰过程中应首先进行融冰操作的地区.最后通过实证分析,验证了决策支持系统模型的有效性,实现对融冰决策的优化.

基于极值Ⅰ型概率分布模型的湖南地区电网覆冰重现期计算

分析电网覆冰重现期,对于掌握冰灾规律从而指导抗冰工作具有重要指导意义。为此,提出了基于极值I型分布的电网覆冰重现期计算方法,结合97个气象站1951-2008年的覆冰日数观测数据,计算了97个气象站点15a一遇、30a一遇、50a一遇和100a一遇冰灾的覆冰日数,计算结果显示,长沙马坡岭气象站100a一遇的覆冰日数为14.78d。按照特别严重覆冰重现期为11d以上的划分标准,在极值Ⅰ型计算模型下,湖南电网特别严重覆冰重现期为24.8a。根据计算结果,绘制了湖南省多年一遇覆冰分布图,该图显示,湖南的覆冰严重区域集中在湘西南和湘东南地区。覆冰分布图为今后电网抗冰设计工作提供了指导。

基于皮尔逊Ⅲ型概率分布的湖南电网覆冰重现期计算

电网覆冰重现期表征了特定覆冰出现的频率,掌握准确的电网覆冰重现期对于电网抗冰工作具有重要作用。利用湖南气象台97个观测站57年的覆冰观测数据,提出了基于皮尔逊Ⅲ型分布的电网覆冰计算方法,计算了湖南地区97个观测站15年一遇、30年一遇、50年一遇和100年一遇冰灾的覆冰日数。结合采用插值法,绘制了全省覆冰日数重现期分布图,该分布图为电网抗冰工作提供了重要技术指导。利用全省的平均覆冰日数,以覆冰日数大于11天为特别严重覆冰的划分方法,开展了特别严重覆冰重现期计算。计算结果表明,湖南地区类似2008年的特别严重覆冰重现期为12.4年,这与过去57年上曾经出现了四次类似特别严重覆冰情况吻合。特别严重覆冰重现期的计算,提升了对电网抵御冰灾重要性的认识。

湖南电网220kV线路直流融冰问题研究

分析了线路融冰顺序、电源点选择以及短路点选择三个融冰线路问题,根据其解决方法和模拟现场参数利用Matlab搭建仿真模型计算线路融冰电流,并选择性加入谐波抑制电抗控制谐波畸变率。利用VFP开发了一套存储查询线路电气参数以及计算融冰时间的防冻融冰管理系统,并根据其计算结果分析了融冰时间与覆冰厚度、融冰电流、风速、气温之间的关系。在娄底220kV田上线上,采用移动式直流融冰装置,搭建仿真模型计算融冰电流和分析其谐波影响,并通过管理系统计算融冰时间,计算结果与现场融冰的结果基本吻合。

基于12脉动整流技术的500kV输电线路融冰装置实现

500kV输电线路多采用分裂导线,因此常规的交流融冰方法难以提供足够的融冰电流。为解决500kV覆冰线路的融冰问题,提出了基于12脉动整流技术的高电压、大电流直流融冰方案。并根据500kV输电线路长度的多样性,采用了多档位调压、直流输出方式灵活组合的线路融冰方法。数学理论分析和系统仿真计算表明该方法能够满足不同长度的500kV输电线路的融冰电流需求。根据湖南500kV变电站线路参数,研制了满足15～50km的500kV线路融冰需要的大功率直流融冰装置,并进行了现场运行试验。试验结果为:现场试验波形与设计仿真波形一致,验证了系统模型仿真和理论分析的正确性;500kV线路导线温度从初始31.3°C升至42.9°C,温升11.6°C,温升明显;且直流融冰装置运行正常。试验结果表明,该方法可满足500kV分裂导线的融冰电流需要,电流热效应明显,可较好解决超高压输电线路的覆冰问题。

基于模糊识别和神经网络的电网覆冰长期预测方法

对湖南省电网覆冰的历史数据和众多长期气象因子进行统计分析,提取与湖南电网覆冰相关的影响因子,并通过模糊识别方法对这些影响因子进行筛选,得到湖南电网覆冰的长期预报因子,并建立BP神经网络的湖南电网覆冰长期预报模型,对2007—2010年湖南电网的覆冰天数进行预报。在影响因子的基础上建立了传统的逐步线性回归模型,比较结果表明模糊识别和神经网络相结合的预报模型要优于逐步线性回归模型,对电网防冻融冰计划具有指导意义。

湖南电网直流融冰装置运行与维护

2008年以来,直流融冰装置得到广泛应用。其特殊性和不常用性,决定了直流融冰装置运行维护工作的重要性。文中介绍直流融冰装置的基本原理及结构组成,阐述固定式直流融冰装置运行的简要步骤,提出直流融冰装置运行维护工作的内容及要求。

某省级电网220kV及以上输电线路故障统计与分析

针对目前已有的输电线路故障原因不明确问题,提出了输电线路故障分类方法,阐述了不同故障分类的特点。统计了2005—2014年某省级电网输电线路故障情况。并分析了该省气温与输电线路冰灾故障的关系。分析了山火跳闸风险的时间分布规律,阐述了持续干旱对输电线路山火故障的推动作用。结果表明,雷击、山火、冰灾及外力破坏是影响输电线路安全稳定运行的主要因素,冻雨持续日数是影响冰灾故障次数的关键因素;该省3—8月为输电线路受雷电活动影响较严重的月份,13:00—19:00是1 d中雷击跳闸次数最多的时间段。最后,针对自然灾害输电线路故障统计规律提出了从灾害预测、监测、评估、处置等方面加强电网防灾减灾新理论、新技术、新装备的研发应用的建议;针对非自然灾害输电线路故障统计规律提出了强化监管手段、提高风险预控能力的管理措施。

基于调压整流的配网线路直流融冰方法及其装置研究

目前配网线路主要采取的人工除冰方法进行融冰,无法迅速有效地实现除冰。在统计分析湖南部分地区配网线路的型号和长度的基础上,根据各种线型的最小融冰电流和最大融冰电流,经过融冰电压等计算,提出了基于调压整流的直流融冰方法。研制了相应的移动式直流融冰装置,有效地解决了冰灾发生时2km以内长度的任意线型配网线路的融冰问题,能够显著地降低电力设施受冰冻灾害破坏的损失。

特高压输电线路直流融冰变流系统设计

随着特高压的推广,特高压输电线路的抗冰融冰正成为研究的热点。特高压输电线路由于线径粗、线路长,所需融冰电流与装置容量大,其电流融冰是一个研究的难点。针对特高压输电线路的特点提出了分段直流融冰方法,其将特高压输电线路分成若干段,选取重覆冰区的线路段设置直流融冰点与融冰短路点,可以有效减小融冰装置容量。针对特高压输电线路融冰所需直流融冰装置容量大特点,为了减小融冰装置网侧电流的谐波畸变率,采用24脉波整流变压器+多台整流器并联方式,可以有效减小直流融冰装置对网侧电源的干扰,并可减小输出直流电压纹波因数。最后对所设计的特高压输电线路直流融冰装置进行了仿真研究,采用24脉波整流变压器+多台整流器并联方式后,可以有效消除整流器引起的输入侧电流中5次和7次谐波电流,整流变压器输入侧电流低次谐波总畸变率仅为0.51%,输出直流电压脉波数为24,电压纹波因数仅为0.616。仿真结果证明了所设计特高压直流融冰装置的可行性与正确性。

特高压直流输电线路分段直流融冰方案

针对融冰线路一般不是全线覆冰的情况,提出了在重冰区线路下方建设分段直流融冰站的分段直流融冰方案。融冰距离取100km,通过对特高压直流线路大截面导线融冰电流范围和融冰时间的计算,确定融冰电流为12 000A,所需融冰功率153MW。为满足融冰功率的需求,提出了分段直流融冰站所需交流电源的电压等级为220kV。最后设计了2套24脉动整流电路并联的分段直流融冰装置,并对装置的设备参数进行了设计选型。通过Matlab仿真软件对特高压直流线路的分段直流融冰进行仿真,结果表明设计的装置其融冰电流可达10 980A,且输出电压为24脉动,总谐波畸变率(THD)仅0.83%,验证了该方案的可行性。

输电线路覆冰厚度短期多变量灰色预测模型研究

为了降低输电线路覆冰事故对电网安全造成严重的影响,对输电线路的覆冰厚度进行预测将能够有效地指导电网抗冰工作。采用了多变量灰色模型对输电线路的短期覆冰厚度进行研究,通过与实测数据的对比验证了该模型的准确性和适用性,并与传统的覆冰增长模型进行了对比。研究表明该模型可以有效地解决历史覆冰厚度观测数据相对较少的问题,为输电线路覆冰厚度的短期预测提供了新的途径;对于线路尚未覆冰,由天气预报得到的气象参数该模型也可以预测;该模型的预测效果优于传统的覆冰增长模型。在覆冰多发季节、多发地区,应用该预测模型能够更好的指导输电线路抗冰工作。

直流融冰装置拓扑结构的比较研究

对直流融冰装置的三种典型拓扑结构(二极管不可控整流、晶闸管全控整流和基于IGBT的全控整流)的性能和经济实用性进行了综合比较研究。在分析三种结构的工作原理基础上,建立了三种融冰结构的整流模型,从整流调压性能、谐波及无功特性、装置功耗、经济成本特性、功能扩展等方面进行了对比研究,并结合某线路融冰需求对上述三种结构性能进行了仿真验证。对比后得出结论:不可控整流结构成本低、大容量装置易实现,可应用于中长距离线路融冰;晶闸管全控整流结构具有输出直流电压平滑调节、可扩展为SVC的特点,可应用于有无功补偿需求的线路融冰;基于IGBT的全控整流结构输出电压调节能力强、电能质量优越,但成本高、系统复杂,在短距离线路、小容量融冰应用中占有优势。比较研究结论将为直流融冰工程装置结构的选择和设计提供有益参考。

基于SVG的可视化技术在继电保护定值在线校核系统中的应用

随着越来越多的电力自动化系统集成于调度自动化平台,图形系统的标准化与图形共享是电力自动化系统研究的重要方向之一。针对目前继电保护定值在线校核系统图形建模存在的问题,提出了从整定计算系统、故障信息系统中导出图形文件再导入到定值在线校核系统的方案,实现了上述系统图形之间的无缝连接,达到了图形共享的目的。在简要分析继电保护定值校核图形交互、数据可视化需求的基础上,采用.Net平台反射机制与JavaScript函数之间相互通信,实现了继电保护定值校核结果的动态刷新与良好交互。通过采用多种展示手段,很好地实现了告警功能。目前,所采用的方案在某省级电网公司在线校核系统中得到了成功应用。

STATCOM对直流融冰整流变压器直流偏磁的影响及抑制方法

利用12脉动直流融冰装置的整流变压器将静止无功发生器(STATCOM)接入交流电网,可以使整流变压器得到充分利用,为系统提供动态无功支撑,并有效改善融冰方式运行时的电能质量。针对STATCOM系统中整流变压器的直流偏磁问题,对1台链式STATCOM样机中的变压器直流偏磁现象进行了试验研究和分析,并提出了链式逆变器的直流分量控制方法和针对整流变压器的最大直流电流分量控制方法,该方法可以有效抑制整流变压器的直流偏磁。所提出直流偏磁抑制方案的有效性通过在30 k VA链式STATCOM样机上得到试验验证,一旦检测到有直流电流分量,直流偏磁抑制分量就会很快起作用,使变压器铁芯停止偏磁过程,并回到正常状态。

可减小输入侧谐波及输出电压可调的融冰装置

针对农配网线路线型复杂且各种线型所需融冰电流取值范围差异较大的特点,设计并测试了一种输出直流电压可调的融冰装置。将直流斩波原理与整流原理相结合,使设计的装置可根据不同负载输出不同的直流融冰电流。同时,引入二阶定K型滤波器以减小直流斩波引起的输入电流谐波畸变率,并利用融冰导线所含的电感代替斩波电路所需的平波电抗器以减小融冰装置体积与重量。根据设计制作了装置样机,并对其进行了仿真与实验测试。仿真结果表明,加入LC电路后,该装置可将输入电流谐波总畸变率从65.74%降为31.08%,也能减小部分输入电流。实际实验中,加入LC电路的装置输入电流谐波总畸变率30.14%,波形与仿真结果基本一致,验证了提出的设计方案的可行性。

特高压直流输电大截面导线带电覆冰与融冰特性试验研究

现有小截面导线覆冰和融冰规律不能直接线性换算至大截面导线,为此在人工气候实验室开展LGJ-720/50和JL/G3A-900/40这2种特高压直流输电大截面导线的带电覆冰与融冰试验,分析覆冰厚度增长与电流和气象参数的变化规律,得到大截面导线融冰时间与融冰电流、环境温度和风速、覆冰厚度的特性曲线。研究结果表明运行电流通过产生焦耳热降低水滴在大截面导线上的冻结系数能抑制覆冰增长;风速增大、降雨量增加可以增大水滴的碰撞系数和收集系数,温度降低可增大冻结系数,从而加快导线覆冰增长速度;环境温度还决定着导线覆冰类型。大截面导线融冰时间主要取决于导线表面需要融化的冰层厚度,并随着融冰电流的增大逐渐减小;环境温度越低,风速越大,融冰时间越长;融冰时间随覆冰厚度增加呈线性规律增长。研究结果能够为特高压直流输电线路阻冰和融冰提供理论指导。

基于不可控整流移动式直流融冰装置的研究

针对湖南电网输电线路的冰冻灾害,提出了基于不可控整流的直流融冰技术,并研制了移动式直流融冰装置,可实现0～150km各种线型的输电线路融冰,解决了输电线路线型复杂、长度不等的融冰问题。移动式直流融冰装置对长沙向阳变电站110kV向黄I线进行了现场试验,该导线型号为LGJ-185,长度为12.626km,施加603A电流10分钟后,导线温度从-1℃上升到24.2℃。

引鸟策略在输电线路鸟害防治领域的研究与应用

随着人类生态文明的发展、环保意识的增强,鸟类的繁衍数量逐渐增多,活动范围日趋扩大,鸟害俨然已成为输电线路的三大危害之一,仅次于雷击灾害和外力破坏。本文结合鸟害事故成因,研究引鸟策略在输电线路鸟害防治领域中的实践应用。

配网交流融冰仿真分析及工程应用研究

配网线路分布广、支线多、线型复杂,且多经过易覆冰的微地形微气候区域,是冰灾防治工作的难点,本文比较交直流融冰特点,提出一种适用于配网的固定式交流融冰装置,对融冰过程中配电变压器分流进行仿真分析,并通过试点工程应用,证实这种方法的实用性。