论技术货架建设在云南电力科学研究院的必要性

通过构建一个职工自由的成果共享和学习平台,提高科技研究的资源利用率,增强员工之间知识的共享,改进技术交流学习模式,推动职工全员参与技术创新。

PFAS及含氟气体管控下环保绝缘气体研究与电力装备应用展望

全球气候变化背景下,SF6的使用将受到更严格的限制。以C_(4)F_(7)N和C_(5)F_(10)O等为代表的低全球变暖潜在值(global warming potential,GWP)、高绝缘强度气体得到了广泛关注,相关高压电气装备已在多个国家推广应用。然而随着2019年《斯德哥尔摩公约》的签署,世界多国逐步出台了针对全氟烷基和多氟烷基物质(polyfluoroalkylsubstances,PFAS)以及含氟气体限制使用的法规和标准,以美国和欧盟为代表的激进PFAS政策也间接导致3M公司计划于2025年底累计停产包括C_(4)F_(7)N、C_(5)F_(10)O在内的58种含氟物质。为此,该文深入剖析PFAS及含氟气体管控背景下环保绝缘气体与装备发展面临的挑战,阐述相关政策对我国气体绝缘装备低碳发展的影响,指出氟碳类环保绝缘气体的全生命周期管控标准的制定及应用监管规范化是目前的重要工作,并对新型绝缘气体分子设计方法、绝缘与放电理论、工程应用技术及产品研发等方面的未来发展进行展望,以期为我国环保电力装备研发及相关政策的制定提供参考。

基于SVM-STL-LSTM的区域短期电力负荷预测研究

针对区域电力负荷的时间序列数据随机性强、预测精度低及单一模型的数据特征提取能力差等问题,提出了一种支持向量机(SVM)、STL时序分解法、长短期记忆神经网络(LSTM)组合的电力负荷预测模型。该模型利用SVM对时间序列的电力负荷数据进行初始预测,并通过STL时序分解法对残差序列进行时序分解,从而提高残差序列的稳定性,减小其随机性,最后用LSTM对SVM的预测误差进行修正。试验结果证明,该方法利用误差修正可有效处理随机性强的数据,有利于预测结果的稳定性,提高预测精度。

高空电磁脉冲晚期环境下电力系统效应研究进展

高空电磁脉冲作为一种广域电磁攻击手段,能对电力设备造成较大冲击,甚至造成电力基础设施瘫痪,严重威胁新型电力系统安全。主要聚焦国内外高空电磁脉冲晚期环境下电力系统效应研究进展。首先,分析了高空电磁脉冲晚期环境下地磁扰动产生机理及感应地电场计算方法,建立了极端地磁感应电流的计算模型。其次,归纳了极端地磁感应电流注入情况下电力变压器、互感器、断路器等典型易损设备效应特征与机理。进一步地,分析了高空电磁脉冲晚期环境极下端地磁感应电流模拟注入装置和效应试验方法,总结了美国国防威胁降低局、美国电力研究院项目等相关试验和电力系统效应仿真与评估研究。最后,从高空电磁脉冲晚期环境效应机理、典型设备效应特征、模拟效应试验和系统级效应评估等层面总结了现有研究结论,梳理了下一步发展方向。

基于随机森林和最大互信息系数关键特征选择的配电网拓扑辨识研究

随着高比例分布式能源(distributed generation,DG)的接入,配电网的拓扑变化更加频繁。针对含DG的配电网拓扑辨识所需量测特征多、辨识准确率低的问题,提出基于随机森林(random forest,RF)算法和最大互信息系数(maximal information coefficient,MIC)关键特征选择的配电网拓扑辨识方法。首先,考虑风光出力的不确定性和相关性,基于Frank-Copula函数得到典型风光出力场景,与配电网不同拓扑相结合构建数据集。然后,根据RF和MIC进行特征选择,筛选出对拓扑辨识最重要且不含冗余信息的关键特征。最后,利用蝙蝠算法(bat algorithm,BA)优化BP(back propagation,BP)神经网络模型对配电网拓扑模型进行辨识。通过IEEE 33节点配电网和PG&E 69节点配电网进行仿真分析,验证所提模型的可行性。

基于电力公用信息模型的配电网储能优化配置

新型电力系统储能建设是提升分布式新能源消纳、改善电能质量的有效手段,现有储能规划研究未能充分利用实际配电自动化系统的可用信息,配置结果难以应用于实际电网。针对这一问题,提出了一种基于电力公用信息模型(CIM/e)的储能优化配置方法。首先,提出CIM/XML的数据解析方法,实现实际配电网的拓扑识别和潮流模型重构;其次,建立计及经济性与电能质量指标、内嵌潮流约束的储能优化配置模型,实现系统运行和规划的一体化设计,给出新增储能布点和容量的优化配置结果;最后,在中国南方地区两个不同电压等级的实际配电系统进行仿真实验,验证了所提方法的有效性。

一种适用于10 kV配电网的混合式电力电子变压器仿真研究

为了克服现有的电力电子变压器能量转换效率低,传输容量小等缺点,提出一种适用于10 k V配电网的混合式电力电子变压器。在所提出的拓扑基础上,推导数学模型并设计合适的控制器、控制策略,可以实现电网无功治理、动态电压跌落恢复、一次侧电压故障容错运行等功能。基于MATLAB/Simulink的仿真,验证了所提出的拓扑、数学模型、控制方法的正确性和有效性。

新能源电力配电网日同期线损异常检测仿真

传统异常数据检测算法在面对海量日同期线损时,检测准确率低且稳定性弱,无法有效的检测出异常问题数据。为提高新能源配电网中日同期数据异常检测的有效性,本基于“源-荷-储”新能源智能配电网系统模型,提一种出将日同期线损差序对比和异常极值判断相结合的DAO日同期线损异常值检测算法。算法首先通过系统建模估算配电网各设备功耗模型,提高同期线损理论计算的准确性;然后通过设置时间尺度,完成IMS同期线损数据的预处理,提升模型构建的时效性;接着以日同期线损理论值与测量值的差序数据为基础,构建AVP差值评估模型,完成序列数据异常判断;最后通过设置序列区域半径与邻异常极点阈值,完成异常数据位置判断。数据异常检测仿真结果显示,较其它五类基线算法相比,DAO算法在测试集中的P、R和F1参数分别平均提高6.24%、7.35%和6.83%,表明DAO算法的检测准确率更高,稳定性更强。综上所述,DAO日同期线损异常数据检测算法通过异常判断与位置极值判断两步走,有效的提高了算法检测的精确性与鲁棒性,在计算机仿真与配电网运维领域中具有重要的研究意义。

基于分散储能的配电网电力电子变压器高质量供电研究

电力电子变压器可以作为配电网与用户的接口,对潮流和电能质量等因素进行主动控制,从而应用在从被动模式转变为主动模式的配电网中。为进一步提升供电质量,减少供电故障对用户的影响,提出一种基于分散储能的电力电子变压器拓扑结构,采用小容量储能单元与各个级联模块分散连接,避免电力电子变压器输出端使用大容量电池带来的弊端。在储能建模与充放电工作机理分析的基础上,进一步提出基于储能单元电荷状态的充放电管理控制策略,可以在配电网故障情况下维持电力电子变压器输出侧电压稳定,使电力电子变压器能够穿越配电网电压深度跌落和短时中断,实现对用户的高可靠供电。仿真结果也证明所提基于分散储能的电力电子变压器拓扑结构及其高电能质量控制策略的正确性。

基于电力线路拓扑信息的线损分析方法研究

本文提出了一种基于电力拓扑信息采集系统的配电网线损分析方法。首先,实时采集电压、电流、供售电量等相关数据信息;其次,根据采集的电压、电流、供售电量等相关数据信息进行数据处理,获取对应节点的运行状态及位置,根据线路拓扑的逻辑关系生成相应的电力线路拓扑图,并根据采集的供售电量数据信息生成相应的分区域、分段、分节点的线损率;最后,结合电力线路拓扑图和对应的线损率对线损异常区域精确定位,实现对线损异常的精准分析。本方法根据采集的数据信息,结合相应的判错标准,对配电网线损异常区域进行分区域、分段、分节点的故障类型分析,可以有效提升配电网异常线损分析研判能力,为线损精准治理提供相应的技术手段。

基于微型PMU数据挖掘的智能配电网态势感知方法研究

智能配电网态势感知是配电系统可靠、经济和安全运行的重要基础,其数据的规模和类型正在快速增长,呈现出典型的电力大数据特征。针对智能配电网微型PMU系统采集和处理的数据呈海量增长的趋势,文章介绍了一种基于微型PMU数据挖掘的智能配电网态势感知方法,快速准确地判断出系统安全状态。该方法首先通过移动和动态时间窗口对采集数据进一步挖掘各类事件的典型特征量,然后根据区域选择和事件类型进行分层标记,降低机器学习算法的运算维度,提高计算效率。随后文章设计了三类型分类器并通过与其他两类分类器进行比较。通过算例测试数据得出所提分类器各项性能指标优异,可见该分类器对于智能配电网态势感知体系建立具有重要的参考价值。

基于电网GNSS站的区域对流层延迟改正建模研究

基于全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)的高精度定位技术是实现无人机自动巡检的基础条件。广东省地处南方沿海地区,大气水汽含量丰富,导致对流层天顶总延迟(zenith total delay, ZTD)在该地区短期变化剧烈;且常规ZTD经验模型在该区域精度较差,导致无人机自动巡检经常出现偏航等情况。对此基于广东电网自建地基增强系统,结合ERA5再分析资料和GNSS-ZTD解算结果,充分考虑ZTD在不同高程范围内的变化,通过分段函数对ERA5再分析资料进行拟合;并考虑年、半年和日周期变化的傅里叶级数来对分段拟合函数的系数进行时序分析,提出新区域ZTD格网模型;最后,使用96个广东电网GNSS站2023年1—3月的数据对所提出的模型进行验证,以其中31个站点作为基准站,以65个站点作为验证站进行模型验证。结果表明所提出的模型定位均方根误差为1.12 cm,远优于常规经验模型。

基于小波阈值的电力谐波信号去噪研究

电力系统不同程度的噪声污染会影响谐波检测的准确性,传统小波阈值去噪方法在工程实际应用上有诸多缺陷,例如硬阈值函数在阈值处不连续、软阈值函数存在固定偏差,量化规则缺乏尺度自适应性等。鉴于此,我们从阈值函数和阈值量化规则两方面改进小波阈值去噪。文中使用改进的软硬阈值折衷函数结合分层阈值选取规则对模拟谐波电力信号去噪。在MATLAB环境下仿真模拟染噪电力谐波信号使用传统和改进阈值方法去噪,从三个去噪效果衡量指标定量分析。结果表明,改进阈值去噪方法提高了重构信号的输出信噪比,降低了均方根误差和平滑度,在不牺牲计算复杂度的条件下可灵活有效去噪。

数字电网边缘侧用电量数据缓存快速部署研究

用电量数据缓存部署过程中受到存储空间限制,导致读写数据缓存不能满足相关要求,因此提出数字电网边缘侧用电量数据缓存快速部署方法。使用容器技术处理数字电网边缘侧用电量数据,使边缘侧用电量数据能够协同工作。在只考虑截止时间和能耗代价的情况下,通过动态子图匹配方式卸载读写任务,快速选择缓存位置。使用轮询调度方式选择最大队列报文进行轮询,维护用电量数据读写队列秩序。将轮询调度结果读写入队列,释放缓存空间,供其他数据分组入队使用,以此实现用电量数据缓存快速部署。实验结果表明,该方法只丢失了写入数据[12,1],出现了新数据[11,6],其余数据均与理想数据一致,说明该方法能够满足用电量数据部署要求。

基于电力负荷预测的高压配电网变电站规划研究

针对现有技术中高压配电网规划不合理的问题,提出基于电力负荷预测的高压配电网变电站规划方法。通过收集历史用电数据及电力负荷变化规律,获取电力弹性系数,计算多个历史时段内的平均增长率;利用BP神经网络,确定样本集以及变量参数,将负荷数据归一化处理,构建高压配电网规划优化模型;按照地区差异选择合适的容载比,设置新增变电站,实现高压配电网合理规划。试验表明,研究方法合理性好。

面向电力铁塔倾角检测的电磁式微风能量采集器研究

电力铁塔倾斜检测是保障高压输电线路安全和稳定运行的重要手段,目前状态检测设备存在功耗高、依赖化学电池供电等问题。该研究设计了一种集成自供能铁塔倾角无线传感系统,通过电磁能量采集器收集高空铁塔风能,由低功耗能源管理电路进行能源存储与负载供电。该系统的性能经电磁仿真和实验验证,采集器可在2 m/s的风速下启动,在8 m/s的风速下,装置空载情况的电压为1.25 V,输出功率为8.2 mW。得到了用BQ25570芯片搭建低功耗能源管理电路,通过升压后输出3.3 V电压对倾角传感器进行供能测试。根据实验结果,此装置可以为铁塔倾角传感器或其他小型电气设备供电,这将为自供能物联网无线传感网络节点提供技术支持。

油浸式电力变压器过载能力评估算法及工程应用研究

油浸式电力变压器的过载能力评估对于确保其安全可靠运行至关重要。目前缺乏一种简单而有效的评估方法,本文通过分析影响油浸式电力变压器过载能力的关键因素,结合变压器的设计原理和片式散热片油箱等效散热面积的概念,首次提出了一种基于油平均温升和顶层油温度的工程评估方法。所提方法考虑了变压器的热特性、冷却系统性能、负载电流、环境温度等因素对变压器温升的影响。该工程评估方法不仅简化了计算过程,还提高了评估结果的准确性。为了验证所提出方法的有效性,利用在运电力变压器实际运行数据进行了工程计算验证。通过与实际测量值进行比较,证实了该方法能够准确地评估油浸式电力变压器的过载能力。

电力装备逆向物流价值评估模型研究

目前在对电力装备进行逆向物流处理时,一般采用拍卖、直接报废等形式,未能准确评估装备剩余价值,甚至按照原材料重量等方式进行价值评估,极大低估了装备的剩余价值。本文经系统调研电力企业装备运行情况,在大量文献分析的基础上,提出电力装备逆向物流价值评估指标体系由外观检查、电气性能等10个指标组成。进而利用熵权法进行了指标权重确定。在此基础上,利用南方电网公司实际案例对模型的科学性进行了评估,结果良好。

面向电力变压器的电磁式振动能量采集器研究

变压器作为电网中的关键设备,对其运行状态进行实时监测十分重要。然而,如何为各类监测传感器提供经济、绿色的电能是实现变压器智能运维的关键所在。因此,本文提出一种面向电力变压器的电磁式振动能量采集器,以收集变压器在工作时产生的100 Hz附近的振动能量,从而实现变压器监测传感设备的自供能。文中采用机械弹簧组将含有线圈的振子悬浮放置,以定量控制其共振频率,进而放大振动幅值,同时在外围配置磁场。建立了采集器的理论模型用以预测其输出电压大小,通过有限元仿真和实验测试对采集器的共振频率和理论模型进行了验证。最后,制作了试验样机,通过实验平台模拟振幅为10μm、频率为100 Hz的振动工况,测得其最大输出功率约为7.1 mW,证明了该文提出的振动能量采集器潜在的应用价值。

基于气象因素与卫星火点的配电网山火故障研究

云南电网山区配网线路长,架空裸导线数量占比多,极易引发山火导致线路设备受损,为防范山火导致的配电线路故障,基于2023年3月至5月云南电网山火高发期内的气象数据与卫星监测的火点数据,对山火引起的配网线路故障进行分析。山火高发期内,检测到配网线路附近火点共634处,其中仅66起导致线路停运,大多数为配合消防停电,仅有一例为因山火导致的线路故障停运。另检测到32起由线路故障导致的火源,其中占比最高的为树木搭接至线路上导致的故障。统计结果表明,目前卫星监测到的火点冗余信息较多,以树障为主的线路故障信息反馈不及时,未来仍应继续完善配网灾害系统。