新型电力系统下负载因素对三相油浸式变压器振动噪声特性影响的试验研究

为了研究新型电力系统下负载因素对S13-M400/10配电变压器振动噪声特性的影响,文中在半消声室中搭建了振动噪声试验平台探究了该变压器的整体模态及其散热片的振动噪声特性,研究了谐波、不平衡负载、过励磁、过载等因素对于该变压器振动噪声特性的影响。研究结果表明,S13-M400/10配电变压器整体模态频谱复杂,固有频率较多;散热片的振动比相邻的油箱箱体部分振动更强烈;三相不平衡负载中不平衡相为B相时振动、噪声小于不平衡相为A相和C相时的振动、噪声;5次谐波下该变压器振动噪声剧增;过励磁状态下变压器的A计权声压级约以17 dB(A)/kV的速率增长,振动剧增;当二倍额定负载时,变压器基频振动幅值提高3~4倍,但变压器噪声变化幅度小于1 dB(A)。文中研究结果对于变压器测点布置及振动控制具有参考意义。

面向并发多业务的宽带电力线载波通信跨层资源分配算法研究

宽带电力线载波通信采用自适应正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)技术有效提升了通信速率,为实现电力多业务应用提供了丰富的通信资源保证。现有研究多是基于单一层级的网络状态进行资源划分,各业务所需速率多为静态预先设定且为固定值,因此会导致各子载波信噪比存在明显差异性的情况下,系统无法根据业务的不同QoS需求及网络中实时队列长度对所需资源进行自适应调整。抑或缺乏依据当前网络状态的动态调配灵活性,导致通信资源的浪费或通信需求无法满足。文章针对并发多业务的资源分配问题,通过应用层、数据链路层、物理层间的数据映射,建立了跨层资源分配模型。根据应用层电力多业务的QoS需求、数据链路层缓存区内队列长度以及底层物理层子载波和系统功率,将数据分组等待时延以及分组损耗映射为实时/非实时类用户的最低传输速率,进而提出基于效用函数的MAC层用户调度和物理层资源分配算法。最后通过典型电力线信道环境仿真实验发现:所提算法比现有2个电力线载波资源分配算法在多业务并发场景下单用户的吞吐量最高可提升47.62%,分组等待时延缩短37.25%,分组损耗降低72.04%。更好的资源分配使得文章所提算法能够在保证QoS需求情况下,允许更多的用户同时接入系统,有效提升了基于OFDM的宽带电力线载波通信资源利用率。

气象因素对电力行业的影响研究

全球气候变化,风电、光伏发电等可再生能源快速发展,电网规模不断扩大使电力系统受气象因素影响越来越突出,新能源消纳问题及多发的电网气象灾害引起电力企业越来越多关注。针对新能源发电,归纳了气象因素对于风电、光伏发电、水电的影响;针对电网设备,分析了雷电、台风、覆冰、舞动等气象灾害的影响形式,总结了相关的预防措施;最后分析了气象因素对电力负荷的影响,阐述了基于气温分析的年最大负荷预测思路。

基于改进的RFBNet电力火灾识别技术研究

针对传统火灾探测器在火灾检测方面的不足,传统的图像识别技术对于火灾预测精度不高的问题,采用基于改进的RFBNet算法进行火灾识别。本算法在原来的RFBNet算法的框架上进行改动,采用自适应特征提取优化特征提取操作、反卷积增强融合和增强型软性非极大值抑制,通过提高网络的特征提取能力、加强层级联系和减少重叠目标的漏检率来提高小目标物体的识别精度低和识别准确率低的问题。实验表明,该方法可以有效识别出火灾,识别精度达到93.5%,优于RFBNet算法,速度上也满足实时性要求。

基于特征选择和随机森林的电力系统受扰后动态频率预测

基于机器学习的电网受扰后动态频率预测方法往往忽视系统拓扑变化,造成当电网拓扑改变后原训练模型可能不再适用。为此,提出一种基于随机森林(random forest,RF)的电网频率预测方法。考虑到随机森林算法的训练时间与特征数量成正比,提出基于斯皮尔曼相关性和层次聚类凝聚的特征去冗余方法,降低输入特征数量。在此基础上,提取反映电网动态频率的关键特征,进一步降低训练时间。对输入特征去冗余前后以及提取关键特征后的不同情况进行对比分析,结果显示所提算法在保证高预测准确率的前提下,能大幅缩短训练时间。新英格兰39节点上的仿真测试验证了所提算法的快速性、容错性和准确性。

户外1100kV GIL薄壁管壳结构柔性设计及温升形变试验研究

针对南阳站中国首台/套户外1100kV特高压气体绝缘金属封闭输电线路(GIL),文中首先介绍了户外特高压GIL管壳结构的几何构型特点和静力学服役特性;然后,结合相关行业标准,从弹性力学角度分析评述了户外特高压GIL管壳结构的柔性设计技术和应力强度分析理论,并梳理了南阳站户外特高压GIL管壳结构强度试验的不足之处;最后以南阳站1100kV户外GIL管壳结构为试验研究对象,于中国首次进行了基于温升应变的日照环境下户外GIL壳体结构的温升形变试验研究,并应用热应力和第三强度分析理论,分析评价了管线结构的温升形变和强度特性,为类似GIL管壳结构的柔性设计和静力学强度评价提供了相应的试验分析基础和技术指导。

基于属性约简与加权最优层次聚类的短期风速混合预测

准确的风速预测是提高风功率预测精度的重要保障。为此,提出一种基于互信息(mutualinformation,MI)属性约简与加权最优层次聚类(weighting optimal hierarchy clustering,WOHC)的离群鲁棒极限学习机(outlier robust extreme learning machine,ORELM)风速混合预测方法。首先,计算32维风速属性特征与风速时间序列间的MI,分析不同特征与风速的相关性。在此基础上,分别采用最大相关最小冗余(maximum correlation minimum redundancy,MRMR)算法和WOHC算法实现风速属性特征的约简及风速样本数据的聚类划分,并通过最优化聚类预处理(clusters optimizationonpreprocessingstage,COPS)确定最优聚类数。然后,采用ORELM对不同样本集分别进行训练,构建ORELM风速混合预测模型。计算待预测点约简后的属性特征与每个聚类中心的欧式距离,选择匹配的ORELM模型进行风速预测。最后,结合东北某风电场实测数据对所提预测方法的有效性和准确性进行验证,结果表明所提方法具有较好的预测精度,能够满足实际风电场风速预测的需要。

多馈入结构背景下的高压直流输电系统换相失败研究综述

多馈入高压直流输电工程的快速发展在一定程度上满足了日益增长的能源输送需求。但直流落点的增加也导致交直流混联电网的耦合特性更加复杂,系统换相失败问题尤为突出。对多馈入直流系统的换相失败问题进行了详细阐述,分析了多馈入直流系统换相失败的影响因素,介绍了多馈入直流系统的换相失败判定与风险评估方法并对比其异同点,总结了多馈入直流换相失败的抑制措施,列举了基于实际多馈入电网模型仿真的工程层面研究结论,最后指出谐波因素的工程实用化分析方法、分层及多端单层结构中的耦合作用分析、多馈入直流系统换相失败抑制措施的适用性扩展是未来多馈入直流系统换相失败研究领域的重点问题。以多馈入结构为切入点,从定义、分析、控制等角度较为全面地阐述了高压直流换相失败问题在多馈入结构背景下的特点。

复合绝缘子异常发热实验室模拟及机理研究

复合绝缘子在输电线路中起到重要的绝缘与承载作用,其运行状态直接影响电网的安全与稳定。针对一起典型的复合绝缘子异常发热现象,首先分析了其外部性能,并在实验室条件下对复合绝缘子进行交流耐压实验,模拟复合绝缘子现场运行状态。通过综合对比干燥、湿润条件下和反向加压条件下的红外、紫外实验结果,并通过解剖检查,证明了本案例中复合绝缘子异常发热主要由局部放电导致。

特高压Ⅴ型复合绝缘子串夹角设计研究

针对自然环境中导线受风荷载作用产生摆动引起的风偏跳闸问题,以某1 000kV线路为研究对象,编写了芯棒复合材料UMAT子程序,使用ABAQUS软件建立复合绝缘子串模型,利用该模型,采用有限元法分析复合绝缘子的屈曲特性,研究了Ⅴ型复合绝缘子串(以下简称"Ⅴ串)的风偏变形特性,以此推导考虑背风串受压时Ⅴ串夹角计算方法;采用谐波叠加法生成线路人工脉动风场,研究脉动风对Ⅴ串夹角设计的影响。结果表明:复合绝缘子串具有较大的变形能力,考虑背风串受压以及脉动风影响时,Ⅴ串夹角的1/2可比最大风偏角小约6°。

考虑光伏发电不确定性的跨省两级优化调度模型

为降低光伏出力预测不确定性对跨省优化调度运行经济性与安全性的影响,提出了一种计及光伏出力预测不确定性的跨省两级优化调度策略。首先,采用长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络作为光伏出力预测模型,通过k-means方法对多个光伏电站出力波动量进行聚类,并将聚类后的光伏出力数据集代入到LSTM模型,生成考虑空间相关性的大规模光伏日前、日内出力预测结果;其次,以日前光伏出力预测曲线和负荷需求曲线为基础,结合火电和抽水蓄能建立日前调度模型,以日前调度结果作为输入变量,进行概率潮流计算完成一级调度,基于NSGA-Ⅱ算法进行多目标交直流混合系统最优潮流计算完成二级调度;最后,以国内某两省实际数据及修改的IEEE 39节点为系统算例,对光伏出力不确定环境下的两级优化调度计划进行分析。算例结果表明,所提调度策略能够协调优化两省可调度资源,降低网络运行越限风险,提高电力系统的经济性与稳定性。

一种可降低首次换相失败风险的预测型低压限流控制

随着交直流混联电网的快速发展,直流输电换相失败已成为严重威胁电网安全稳定运行的关键因素之一。低压限流控制(voltage dependent current order limiter,VDCOL)是直流控制系统的重要环节,能有效减少后续换相失败的发生,但其首次换相失败抑制能力弱。为增强VDCOL首次换相失败抑制能力,首先分析了换相失败与低压限流控制机理;结合交流故障时暂态电流特性提出了一种基于直流电流预测与虚拟电阻的预测型低压限流控制策略;最后基于CIGRE直流标准测试模型,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提预测型低压限流控制器可有效降低首次换相失败风险。该方法在一定程度上突破了现有换相失败预防策略的局限性,可改善交直流混联电网受端故障恢复特性。

SF_(6)气体绝缘设备局部放电分解特征组分三角形诊断法

以SF_(6)为绝缘介质的全封闭式组合电器(GIS)已广泛应用于电力系统。由于金属微粒、绝缘子缺陷等,可能引发设备发生局部放电,甚至造成停电事故。为及时、有效辨识设备内部局部放电故障类型,本文在积累的大量SF_(6)局部放电分解特征组分数据的基础上,提取出表征典型局部放电故障特征的分解特征组分,采用“故障数据分布密度”标准差最小化的原则来确定反映故障状态的主要特征量权重,最终建立了针对SF_(6)气体绝缘设备局部放电的三角形诊断法,实现了典型局部放电故障的诊断。通过已有实验和现场数据,对该方法的诊断准确性进行测试,结果表明该方法可以有效识别局部放电故障并精确区分其放电类型,诊断准确率可达90%。

基于迭代加权改进BP神经网络的电容式电压互感器变比幅频特性拟合方法

针对电容式电压互感器(CVT)的变比幅频特性曲线拟合误差较大的问题,文中以BP神经网络为基础,提出了迭代加权改进的BP神经网络方法,对CVT的变比幅频特性曲线进行拟合,该方法不仅可以保证拟合曲线的均方误差满足收敛条件,还可以有效降低拟合曲线的最大误差。实例计算表明,该方法使得CVT变比幅频特性拟合曲线的最大误差降低24.45%。

基于电化学储能的多馈入直流系统暂态控制及影响因素分析

随着越来越多大容量特高压直流输电工程建成投运,我国电力系统逐渐形成交直流混联结构,电网耦合特性更加复杂,系统的安全稳定运行面临更大挑战。电网侧电化学储能技术近年来在电网中快速发展,有望成为改善交直流混联系统稳定性的有效控制手段。该文针对多馈入直流系统暂态过程中的连续换相失败问题,分析了连续换相失败的机理及储能电站的作用机制,提出了储能电站改进暂态无功控制策略,优化了储能电站的暂态控制效果,并进一步分析了储能电站的容量大小与接入位置两个关键因素对控制效果的影响。以河南多馈入直流系统为例,仿真结果验证了所提储能电站改进暂态无功控制策略能够实现较好的换相失败控制效果。此外,遍历仿真结果也揭示了容量大小与接入位置对储能电站控制效果的影响规律。

输电铁塔螺栓连接结构健康监测技术进展与展望

输电铁塔的局部螺栓连接结构在服役过程中,受到环境静/动载荷的作用,会发生预紧力减小或松动等故障,降低整体输电铁塔结构的承载能力。因此发展输电铁塔螺栓连接结构健康监测技术对电网输电塔线体系的安全可靠运行具有重要意义。对螺栓连接结构的典型结构健康监测技术研究进展进行综述,包括基于动力学理论、导波理论、声弹性效应和计算机视觉技术的结构健康监测技术,介绍这些技术的基本原理和发展现状,并在此基础上对输电铁塔螺栓连接结构健康监测技术进行总结和展望。

多VSC并网系统的低频振荡分析及抑制

随着新能源并网渗透率的增加,高比例电压源型并网变换器(voltage source converter,VSC)接入电网,导致系统的惯性和阻尼显著降低,遭受扰动时易产生功率低频振荡,威胁系统安全稳定运行。采用机电比拟原理构建了电压控制型VSC(voltage-source controlled VSC,VC-VSC)和电流控制型VSC(current-source controlled VSC,CC-VSC)的机械导纳模型,并基于回路阻抗矩阵的模态分析法,对比研究当虚拟惯量常数和电网阻抗变化时VC-VSC和CC-VSC的低频振荡特性。在此基础上,进一步研究当仅可列写出系统部分基本回路阻抗矩阵时,模态分析法的适用性。针对VC-VSC和CC-VSC低频振荡特点的不同,分别提出其对应的抑制策略,并给出参数设计依据。最后,通过MATLAB/Simulink仿真模型验证VC-VSC和CC-VSC的低频振荡现象及其振荡抑制方法的有效性。

西藏电网220kV线路雷害故障及防雷措施分析

雷击跳闸是影响输电线路稳定运行的重要因素之一,本文基于西藏电网实际跳闸情况,针对220kV线路雷击跳闸下的塔型、档距、接地电阻等影响因素进行了分析。以拉萨220kV环网为例,逐一对常见的防雷改造措施进行了讨论。本文的研究结论可以为输电线路防雷改造和降低雷击跳闸率提供有益参考。

复杂电网环境下并网逆变器强迫振荡机理分析与抑制

随着现代工业的迅速发展,非线性电力负荷不断增加,电网电压中出现了大量谐波和间谐波,电网环境日益复杂,这对并网逆变器的安全稳定运行提出了新的挑战。文章详细分析了复杂电网环境下由间谐波电压诱发并网逆变器产生振荡的机理,并提出了相应的振荡抑制措施。文中介绍了电网电压中间谐波的特点及其对并网逆变器输出功率的影响,发现间谐波电压会导致逆变器输出有功功率中存在持续性的周期性波动。通过一个保留主导特征值的逆变器降阶模型,从强迫振荡的角度揭示了周期性的功率波动诱发并网逆变器振荡的机理与特点。在此基础上发现强迫振荡的幅值和主导特征值的阻尼强相关,并提出了直流电压控制环时间尺度的有源阻尼来抑制强迫振荡。最后通过仿真验证了文中振荡机理分析的正确性和振荡抑制策略的有效性。