基于重载荷大跨度桁架机器人的电力物资智能搬运系统研究

随着国家电网“具有中国特色国际领先的能源互联网企业”战略目标的提出,电力物资仓储逐步向数字化、智能化方向迈进。针对重型电力物资仓储的核心环节——智能搬运,提出一套桁架机器人配合AGV及顶升平台的智能搬运解决方案。分析在重载荷、大跨度、外形各异等复杂工况条件下,如何实现高安全性、高精度、高效率的搬运;分析桁架机器人与AGV及顶升平台之间的协同工作,以及如何在重载荷下实现双顶升平台的高精度同步控制;提出采取RFID技术实现智能搬运过程的自动数据采集。

电力电缆局放及温度的多维度检测方法研究

电力电缆在电力、建筑、通信等供电及辅助系统中应用愈来愈广,然而电力电缆在高电压、强电场、大电流以及复杂环境条件下,容易发生绝缘老化、电树枝化、甚至击穿故障。此外由于铜损、介质损耗发热会导致电缆温度升高和恶化加剧,因此通过监测电缆局放及温度来实现监测电缆绝缘性,是保障电网安全运行的重要手段。文章研发了具有高速采集功能的高频检测模块(100 MHz)。基于此模块,文中结合同步信号降噪技术,滤除现场各种类型的干扰信号;结合聚类多源分离技术,解决了多源叠加影响类型诊断的问题;结合小波滤波降噪技术,有效地滤除窄带型干扰信号。基于大量现场实践经验,构建了包含各种典型放电类型各个发展阶段的放电信息指纹库,实现了对局部放电缺陷类型的准确诊断和基于放电发展阶段的状态评估和预警。提出了低成本高频局放及温度检测的改进方法,实现了局放及温度的同时监测功能,并提高了电力电缆局放及温度多维度检测的可靠性。

溢出风险约束下省间省内两级电力现货市场协同出清方法

新能源的快速发展对电力市场机制提出了新的要求。为促进新能源消纳与保障电力供应,中国建立了省间和省内两级电力现货市场。然而,随着省间市场交易规模和占比的提升,各省电力供应间联系更为紧密,加剧了省内市场间的风险传递。首先,基于当前省间省内两级现货市场衔接机制分析了各省现货市场间的风险传递特征,进而引入溢出风险价值的概念以量化评估省间省内两级市场下的风险传递;其次,为抑制省间省内两级市场下的风险传递,基于两阶段随机优化理论,构建了溢出风险约束下的省间省内两级现货市场协同出清模型;进一步,考虑因各市场运营机构不同而带来的隐私保护需求,建立了基于交替方向乘子法(ADMM)的省间省内两级现货市场协同出清模型求解方法;最后,通过算例分析验证了所提出的市场出清模型与方法在抑制省间省内两级市场协同下风险传递中的有效作用。

基于Light-Resnet卷积神经网络的电力设备监测数值识别算法

在智能电网中,精确监测输电、配电及供电关键设备的运行状态对在线运维至关重要。面对人工抄录和巡检的低效,以及监测装置数字化升级的复杂安装、高成本和长周期等挑战,结合图像采集装置与图像处理技术,根据计算资源合理分配任务,开发了一种基于Light-Resnet数值识别算法,该算法通过D-Add损失函数优化网络训练过程,实现电力设备监测数据的远程读取。实验表明:Light-Resnet以6090的参数量在MNIST数据集获得了98.8%的严格准确率,结合边端协同机制,终端侧能耗降低了20.73%。这一算法不仅证明了自身在资源受限环境下的适应性和高效性,同时D-Add损失函数的设计也显著提升了网络的准确度。

国际电工委员会《以新能源为主体的零碳电力系统》白皮书解读

构建以新能源为主体的零碳电力系统是助力全电社会转型、实现全球清洁低碳能源体系的重要手段,也是实现“双碳”目标的重要支撑。文中对国际电工委员会出版的《以新能源为主体的零碳电力系统》白皮书进行解读。首先,介绍了白皮书发布背景,阐述了零碳电力系统所需的关键技术及面临的挑战;其次,总结了零碳电力系统领域标准化框架;最后,对零碳电力系统中涌现的新技术标准方向进行了讨论。构建体系化的零碳电力系统国际标准将为电力系统安全运行提供有力支撑。

周期规律增强的多视角短期电力负荷预测

短期电力负荷预测对电力系统的可靠运行具有重要意义。现有方法存在如下问题:缺乏对特征之间依赖关系的挖掘;忽略了电力负荷变化的周期性规律。为此,提出一种周期规律增强的多视角短期电力负荷预测网络(EPISODE)方法。EPISODE方法主要包括2个核心组件:多视角特征学习组件和周期规律增强的电力负荷预测组件。前者旨在有效提取电力负荷数据中的静态特征与时序特征,以得到增强的特征表示;后者则是对电力负荷数据进行一般性时序挖掘和周期性时序挖掘,从而得到全面的电力负荷历史数据表征。基于后期融合的方式,实现短期电力负荷预测。在真实公开的电力负荷预测数据集上进行了大量实验。实验结果证明了所提方法相比现有基准方法的先进性。

基于级联式模糊控制的电氢耦合直流微网能量管理策略研究

针对电氢混合储能系统在平抑直流微网中功率波动时面临的功率分配问题,提出了一种基于级联式模糊控制的电氢耦合直流微网能量管理策略。该策略中一次模糊控制器依据储氢罐储氢状态(stateofhydrogenstorage,SOH)与锂电池荷电状态(state of charge, SOC)求解出一次功率分配因子,对直流微网净功率进行一次分配;二次模糊控制器结合一次功率分配参考值与SOH对一次功率分配因子作出校正。此外,为使氢储能系统中具有非线性工作特性的电流控制型装置(电解槽、燃料电池)能够对能量管理系统作出高效响应,采用插值法将功率分配参考值转换为电流参考值。通过Matlab/Simulink仿真结果证明,所提能量管理策略有效缩小了氢储能系统在非合理区间的功率波动范围并提高了氢储能系统中装置的响应精度与速度。

基于局部电场的零值绝缘子检测技术研究

采用电场法可检测出绝缘子串零值片,而现有技术通常通过扫测整串绝缘子的电场分布曲线来找出绝缘子串零值片,这一方法操作难度大、效率低。文中提出通过探测绝缘子局部电场的方法来识别零值绝缘子,首先建立零值绝缘子检测仿真模型,得到含检测装置的绝缘子串电场畸变特性;然后,通过该特性获得零值片的局部电场识别判据;最后,通过设计传感器、探测装置验证仿真结果,并实现零值绝缘子的点测识别。研究结果表明,采用三阵列电场法可以实现零值绝缘子检测。装置长度应大于电场的畸变区间长度,对于文中研究对象可取130 mm;识别判据为探头1、3变化率小于10%,探头2偏差率小于50%。检测时,对于高压端和中压端,检测装置应为正对钢脚,在低压端应为正对伞裙。研究结果可为输配电外绝缘智慧运维提供理论支撑。

省间电力现货市场试运行分析及思考

省间电力现货市场已连续不间断结算试运行超2年,在落实省间中长期交易的基础上,实现了市场化电力余缺互济和资源大范围优化配置。实践表明,省间现货市场在提升全网保供能力、促进清洁能源消纳等方面发挥了重要作用。文中首先介绍了2022年以来省间电力现货市场试运行情况以及运行成效;其次,从市场框架、出清机制、申报机制等方面对省间现货交易机制进行了分析。最后,结合省间现货市场建设的现状,对未来发展方向进行了展望。

适应能源转型发展的输配电价动态激励机制研究

在能源转型的背景下,“重约束,轻激励”的输配电定价方式已不适应输配电网络低碳、安全、高效转型的发展需求。因此,该文设计了一种激励与约束相容的输配电价动态激励机制,研究表明:转型阶段下,需要进一步通过优化电网投资结构,减少投资冗余来提高输配电网络运营效率,电网仍是成本超支风险的主要承担者;省级电网的低碳、安全、高效之间的耦合协调程度整体呈现为逐年提升;所提激励机制兼顾差异性和公平性,有利于各省输配电网的清洁、低碳、可持续发展。

电力变压器油中溶解气体离群值识别和数据重构

高质量传感数据是驱动新型电力系统数字化和智能化发展的基础,而由于传感器性能退化、传输中断或其他干扰因素,数据时常出现错误和异常值,造成数据利用率低等问题。针对在役电力变压器油中溶解气体在线监测数据,该文提出了基于COPOD、孤立森林(IForest)与Grubbs的联合方法提升油中溶解气体数据的价值。首先,通过COPOD和IForest筛选出包含离群点的数据集,再采用Grubbs对其进行检验,有效识别离群值。进一步地,采用掩码方式优化训练Transformer神经网络模型,填补空缺值重构油中溶解气体数据序列。在相同气体数据序列上,所提算法正确识别点数、正确识别离群点数和受试者工作特征曲线平均面积相比于传统K-近邻算法分别提升了3.5%、29.4%和5.0%。对于数据填补,对比双向缩放算法,填补后的数据与实际数据的方均根误差均值为7.29μL/L,平均绝对误差均值为2.7μL/L,性能分别提升了9.7%和9.2%,有效地提高了数据的质量和利用率。最后,通过11台500 kV变压器油中溶解气体数据分析,有力支撑了变压器状态评价和设备数字化管理。

13X分子筛对C_(4)F_(7)N混合气体碳氟分解产物吸附性能研究

环保绝缘气体C_(4)F_(7)N具有优异的绝缘性能,与缓冲气体CO_(2)混合后具有在气体绝缘设备中运用的潜力。选择合适吸附材料对C_(4)F_(7)N混合气体分解产物吸附处理,可保证环保绝缘气体设备的安全稳定运行。文中通过气体吸附实验探究了13X分子筛对C_(4)F_(7)N混合气体主要4种碳氟分解产物的吸附性能,并分析其对主要气体C_(4)F_(7)N和CO_(2)体积分数的影响。通过观测吸附实验后各碳氟分解产物体积分数变化,进而对13X分子筛关于开断实验后的混合气体吸附性能进行评估。实验结果表明13X分子筛对C_(3)F_(6)和C_(3)F_(8)有较强吸附性能,吸附效率高达89%以上,但对C_(2)F_(6)和CF_(4)吸附能力较差,CF_(4)吸附效果不明显另外,实验后主气成分C_(4)F_(7)N和CO_(2)的体积分数会受到一定影响。混合气体吸附实验中,13X分子筛对C_(3)F_(6)和C_(3)F_(8)表现出一定的吸附能力,但没有单一气体吸附效率高,可以通过增加分子筛的使用量来吸附处理混合气体中C_(3)F_(6)和C_(3)F_(8)分解产物。

基于MapReduce的并行化电网运行数据处理方法研究

在大规模新能源的新型电力系统中,由于云端电力数据存在结构复杂、数据量大及多维度的特点,因此不利于发挥数据对运行的指导作用,甚至有可能危害电力系统的安全、稳定运行。针对上述问题,文中提出了一种基于MapReduce的电网数据分析方法。其将云计算应用于新型电力系统,并构建了基于MapReduce云计算模型的并行化处理算法,进而提升了系统的响应速度。通过将该方法应用于电网的数据处理结果表明,所提方法可以有效地提高电网运行数据处理的准确性和工作效率。在海量数据的工况下,其处理效率约为30 min,且随着数据量的增加仍可保持稳定性与准确性,实现了网格化的并行分析。

基于机器视觉和卷积神经网络的无人化智能装卸研究

利用机器人可以大批量、不间断作业的优势,设计基于机器视觉和卷积神经网络的无人化智能装卸方法。使用机器视觉系统采集无人化智能装卸机器人装卸时的图像数据,通过自适应卷积神经网络的无人化智能装卸图像识别方法获得待装卸物体,将其在图像坐标系下的坐标值运用张氏标定法转化为机器人坐标系下的坐标值,根据转化结果采用快速扩展随机树算法驱动机器人运动到坐标位置,实现待装卸物体的无人化智能装卸。实验结果表明:该方法能识别出全部待装卸物体;标定所得重投影误差值小,无人化智能装卸机器人运动路径短,并能有效避开所有障碍物,能高效、精准地装卸全部待装卸物体。

基于最大熵原理的谐波评估指标研究

随着新型电力系统的加速构建,电网的谐波特性日益复杂,研究谐波数据的有效统计管理,对评估电网电能质量好坏具有重要意义。提出一种基于最大熵原理的谐波评估指标统计方法,通过记录并保存谐波数据的平均值、中心距等数字特征,使用最大熵原理对谐波进行概率分布拟合,达到保存并识别谐波特征的目的,方便数据储存;利用拟合的概率分布获取谐波95%概率值和99%概率值两种谐波评估标准,保证了指标的准确性和一致性。最后通过谐波实测数据进行算法实例分析,验证了所提方法的有效性。

基于改进GCC算法的交流配电电缆局部放电在线定位方法研究

由于受到电磁噪声等因素的影响,现有的电缆局部放电定位方法不能准确定位放电故障。为处理该问题,在双端定位法的基础上,提出一种面向工程实际应用的电缆局部放电信号在线定位方法。基于改进的广义相关算法估计信号时延,并考虑局放信号的波速不定性,采用修剪均值数据滤波算法提高多定位样本下的局部定位精度。最后在仿真及试验中,通过与传统时延估计法进行对比,对所提方法的准确性进行验证。试验结果表明,相比传统的时延估计定位方法,所提方法在环境干扰严重、检测设备采样频率受限的条件下,能够有效提高时延估计精度,减小定位误差,试验定位相对误差为0.47%,满足工程实际要求。

脉冲负载两级式DC-DC拓扑与控制策略研究

为满足脉冲负载直流变换器高功率密度和高动态响应性能的要求,研究了一种应用于脉冲负载的两级式直流变换器。选用滤波电感更小、系统环路带宽更高的三电平同步整流Buck变换器作为前级变换器,选用DCX-LLC谐振变换器作为后级变换器,其相对闭环控制LLC在动态响应及效率方面更具优势。然后提出优化TL-Buck开关管电压应力的软起动策略,解决了软起动阶段飞跨电容电压在完成充电后降到很低的问题。最后,通过仿真和实验验证了所提两级式直流变换器闭环及软起动控制策略能优化前级TL-Buck起动时开关管电压应力。

基于参数自调节的电氢耦合系统调频控制策略研究

针对含质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的氢储能系统频率控制问题,为提高氢储能系统的频率稳定性,提出了一种基于虚拟参数自调节的系统频率控制策略。其中,电氢耦合系统以PEMFC为依托,光伏、储能电池为辅助,通过PEMFC、光伏、储能电池三者混合向系统综合负荷供电。通过数学模型构建,观察出系统内发生微小扰动后,PEMFC及储能电池的动态响应变化,改变虚拟控制参数,调整系统内的功率分配。由于PEMFC和储能电池动态响应时间不同,对于PEMFC和储能电池采取不同的控制策略,具体体现为对PEMFC采取下垂控制,而对储能电池采取惯量控制,来达到维持系统内频率在正常范围内微小波动并趋于稳定的目的。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台搭建模型验证了所提策略的有效性和优越性。

基于改进LADRC的构网型储能调频控制策略研究

为提升高比例风电渗透下电力系统的频率稳定性,同时解决风储联合系统调频过程中参数间相互影响难以兼顾导致系统调频控制性能不佳的问题,提出一种基于改进型线性自抗扰控制策略(linear active disturbance rejection control,LADRC)的构网型(grid-forming,GFM)储能调频控制策略。首先,在传统应用LADRC对角频率进行快速控制的基础上,引入有功差额补偿,加速有功指令响应速度,消除参数互耦。同时,针对构网型储能调频控制策略参数影响规律,分析了角频率和参考功率至输出功率的小信号模型,推导控制环节传递函数,实现对系统调频性能优化。最后在Matlab/Simulink仿真平台上搭建风储联合系统仿真模型,对不同控制策略在不同工况下电网频率和储能出力的变化情况进行对比分析。结果表明,所提控制策略有效提升复杂工况下风储联合系统对电网频率的支撑能力。

一种基于圆周运动轨迹方程的电力系统基波频率测量方法

随着新能源的大规模接入,系统惯量降低,电力系统的频率波动变得剧烈,增加了频率准确测量的难度,而频率的测量精度直接关系着电力系统各类基于频率控制应用的有效性。因此,该文从圆周运动角度,提出了一种新颖的频率精确测量方法。该方法建立了电力系统电压信号正弦变化的旋转相量圆周运动表征模型,基于匀速圆周运动和变速圆周运动的轨迹运动方程,推导了旋转相量及其导数与系统频率之间的函数关系;利用二次多项式拟合电压信号动态变化的幅值和相角,提出了基于最小二乘法的旋转相量及其导数求解方法,进一步,提出了基于频率网格化的迭代优化方法,消除了频率偏移对算法的影响。仿真和硬件测试表明,所提算法在频率偏移、线性和非线性变化条件下均能准确地测量基波频率。