基于VMD-XGBoost模型及因果特征选取的汽轮发电机组振动信号预测技术研究

“双碳”目标下,我国能源格局产生深刻变化,对汽轮机发电机安全稳定运行的要求进一步提高,深入挖掘分析海量运行数据有助于机组运行状态的评估及预测。提出构建汽轮发电机组参数因果关系网络探究参数间的因果关系,利用VMD算法分解振动信号并搭建XGBoost预测模型对各信号分量进行预测,叠加各信号分量的预测值以得到振动信号的预测结果。利用国内某1000MW汽轮发电机组运行数据对所提模型进行论证实验,结果表明本文所提模型有较高预测精度。

福建省动力与电气工程学科发展研究报告

动力与电气工程学科是现代科技领域中推动经济社会发展的核心学科之一,包括电气工程、动力机械工程、工程热物理、热工学等专业门类。在福建,该学科总体上处在"跟跑"阶段,特别是工程热物理学、热工学等基础学科发展滞后,学科总体上还难以支撑产业发展的需要。对此,本文建议将该学科纳入"双一流"建设计划,重点服务海峡西岸能源基地建设特别是核电基地建设,服务福建实施"中国制造2025",支撑创新驱动发展战略、服务福建发展需求。

基于场路耦合的电力变压器不同运行方式下漏磁场的仿真研究

针对变压器运行方式改变,变压器在短路电流的冲击作用下,绕组的磁场分布特性存在差异的问题。本文采用了场路耦合的有限元仿真方法,以1台SSZ11-50000/110三相三绕组电力变压器为研究对象,建立了变压器仿真模型,根据建立的变压器的三维模型,考虑变压器在高-中运行方式下,中压侧绕组出现三相短路故障时,计算出了绕组最大分接、额定分接、最小分接3种情况下瞬态漏磁场,分析了3种不同分接情况下绕组不同位置的轴向、辐向的最大磁感应强度分布规律。仿真结果表明,绕组在短路过程中漏磁场的分布情况与运行状态、时间和空间有关。当t=0.01 s,随着短路电流出现最大值,绕组轴向和辐向的瞬态漏磁场数值均为最大,绕组轴向内侧、外侧、中间外侧和辐向顶端和底端漏磁场分布规律差异明显。同时,3种不同分接类型的切换,对高压绕组的磁感应强度畸变影响较大,对中压绕组的磁感应强度畸变影响较小。上述计算结果,可为设计变压器绕组结构提供理论参考。

电力CPS研究综述

电力信息物理融合系统(CPS)是电力系统的一个全新领域,并对国民经济和社会发展影响重大。本文首先介绍了电力CPS的概念、特征和结构模型,接着从基础理论和应用研究两方面综述了电力CPS的研究现状,包括建模理论、系统框架、仿真技术、安全性与可靠性及能源互联网等方面,最后,总结了电力CPS的几点发展趋势,并提出了发展建议。

电力系统动态无功优化模型的实用化研究

针对传统动态无功优化存在的问题,提出一种动态无功优化问题的实用化模型。该模型从控制设备动作次数定义出发,通过预优化后,将全天设备动作次数约束分解为每时段的设备动作次数约束,从而将完整的动态无功优化模型转化成与常规单个时间断面的静态无功优化模型相同的表达形式;利用内嵌罚函数的非线性原对偶内点法作为其优化算法。采用IEEE118节点系统作为算例来验证该模型的正确性,计算结果表明所提模型能在满足最大允许动作次数约束的前提下获得优化解,且可以明显提高计算速度。

电力系统动态仿真数值积分算法研究综述

随着电网系统的不断发展,仿真时间长、电网规模大、计算准确性要求高以及在线仿真速度快对电力系统动态仿真提出了更高的性能要求。数值积分算法是高性能仿真分析最重要的环节。文章围绕数值积分算法的3个性能指标,从积分格式、算法特性、仿真应用以及研究动态4个方面,对应用于电力系统动态仿真的经典积分算法(欧拉方法及其变形、梯形积分方法及其变形、Runge-Kutta法、线性多步法)和新型积分算法(Taylor级数法、矩阵指数法、配点法)进行了综述,分析了各算法的特性和优缺点。文章指出梯形积分法应用最为广泛,但在中长期仿真过程中Gear方法更受亲睐;而新型积分算法由于具备高阶精度和良好的数值稳定性,可以为电力系统高性能动态仿真计算提供参考。

新形势下电力客户服务现状及改进方法研究

随着我国电力体制市场化改革进程的不断推进,面对售电市场的逐步放开,竞争压力的显现,电力企业要认识到客户服务的重要性,努力解决客户服务中存在的问题,提高客户服务水平,从而在未来竞争中继续保持优势。本文深入分析了新形势下我国电力客户的服务现状,并对未来电力企业客户服务的发展方向进行了探究。

配电网中考虑不确定性的分布式电源规划研究综述

间歇性分布式电源接入配电网运行大幅增加了配电网中的不确定性因素,给相关规划工作带来了新的挑战。介绍了适用于规划阶段的风电、光伏和负荷等一系列不确定性因素的建模工作;评述了传统配电网中考虑不确定性的分布式电源(DG)规划方法,包括多场景规划方法、机会约束规划方法和模糊规划方法;综述了主动配电网中考虑不确定性的规划方法,包括单层规划方法和双层规划方法。在此基础上,从网源协调规划、风险规划、考虑全寿命周期成本的DG规划、考虑需求侧管理的DG规划和考虑储能系统接入的DG规划等方面着手,展望了配电网中考虑不确定性的DG规划领域在未来可能出现的理论和方法。

基于二阶锥规划的间歇性分布式电源消纳研究

分析了主动配电网(ADN)中各种主动管理措施的机理。基于变压器高压侧电压、负荷、间歇性分布式电源(IDG)时序特性,通过配电网潮流方程及约束条件松弛,提出ADN中IDG消纳的二阶锥规划(SOCP)模型。该模型以IDG消纳量最大为目标函数,考虑分布式电源出力切除、有载调压变压器(OLTC)分接头调节、无功补偿等多种主动管理措施。采用CVX建模工具包及GUROBI解法器对模型进行求解。改进的IEEE 33节点算例验证了模型的有效性。

中压配电系统供电模型研究

针对传统中压配电系统分析只关注馈线接线模式、未考虑多电压等级协同供电的不足,提出了中压配电系统综合供电模型.依据地形与负荷密度的特点,构建了能够体现变电站互联结构的供电架构.结合供电结构与中压馈线接线模式的多种类型,形成了综合供电模型.通过供电单元个数与供电能力等指标,得出了供电模型的属性与外特性.通过所构建的供电模型,可从配电网整体角度来反映变电站与中压馈线综合供电方式,对配电网供电方案的理论分析与实际构建等工作均有重要指导意义.

一种开放式电力系统科研开发与测试平台的设计与实现

为满足科研开发与测试领域对数据支撑和应用集成平台的灵活性和可扩展性的高要求,采用自律分散系统模型和开放网关服务协议(open service gateway initiative,OSGi)规范,设计实现了一种开放式的电力系统科研开发与测试平台。首先,基于自律分散系统模型设计实现软件总体框架;接着,以3层Map为数据结构设计元数据,并设计数据变化触发的数据驱动机制;然后,根据电力数据流的分层特征设计分层解耦管理框架,提出以元数据为边界解耦系统功能并以数据驱动协调系统功能的应用集成方案。最后,以电网安全稳定离线自动分析、电网实时运行断面数据获取、电网弱连接识别和振荡源定位分析的开发集成测试为例,展示了该平台具有很好的灵活性和可扩展性。

自律分散的电力系统复合自动计算分析工具设计与实现

在现有电力系统计算分析软件的体系结构不够开放的限制条件下,从电力系统计算分析工作的特点出发,对计算分析进行层次划分,提炼复合自动计算分析工具设计的2个关键技术问题。基于自律分散系统模型和OSGi规范,设计功能流程和框架,解决上述2个关键技术问题,完成复合自动计算分析工具的标准化整体设计,为综合型的复合自动计算分析功能的实现提供一般方法。设计实现了以数据变化驱动的案例生成流程;以PSD电力系统计算分析软件为例,完成标准计算分析工具的调用设计;设计任务调度器,实现计算内核的管理和计算任务的调度;最后以特高压电网振荡解列故障样本筛选和电网安全稳定控制措施有效性自动校验为例,展示了复合自动计算分析工具总体设计的可行性和实用效果。

基于分散-分布式控制理念的微网等微增率加速算法研究

针对全分散控制收敛速度慢的问题,基于分散-分布式控制理念,提出了一种加速实现微网分布式电源等成本微增率的控制策略。该策略采用一致性算法,在稀疏通信网络约束下加速实现了微网的经济调度。在该策略下,分布式电源可以在分散、分布式控制两种模式下运行。同时分析了通信延时和通信故障对控制策略的影响。研究结果表明,该策略有效加速了等微增率收敛过程,该策略受通信延时和通信故障的影响很小。

考虑新能源不确定性的电网谐波污染预测评估

新能源发电因受环境条件、气象变化等因素的影响而具有波动性和随机性。为分析新能源并网后的注入谐波电流对电网谐波分布的影响,提出一种考虑新能源不确定性的电网谐波污染预测评估方法。首先,采用深度卷积生成对抗网络学习各类型新能源机组的发电特性,获取目标机组在各场景下的功率区间;其次,建立新能源发电的区间谐波发射模型,提出基于RDM的区间谐波潮流算法;最后,基于非整次秩和比法对谐波污染进行区间分级评估,并通过某实际电网的仿真验证所提方法的可行性和有效性。

基于prim算法和灵敏度的配电网扩展规化研究

针对配电网中的新增负荷,分析了用户业扩负荷接入配电网后对电网的影响情况,提出一种基于改进的最小生成树算法优化负荷接入点的分析方法,对用户业扩负荷接入问题进行优化求解,并采用灵敏度分析方法对网架节点进行稳定性分析,验证了改进的最小生成树算法(prim)和灵敏度分析方法在配电网扩展规划中的可行性。通过与遗传算法(GA)相比较,得出采用prim算法规划的总费用较小且系统电压的静态稳定性较好。

弹性煤电供应链一体化风险管理框架研究

主要研究以全面提升煤电供应链弹性为目标的一体化风险管理框架。研究内容主要包括全面分析煤电供应链各成员单位(包括煤炭企业、电力企业、铁路运输、港口等)的特性,识别煤电供应链内外部的风险因素,建立完整的煤电供应链一体化风险管理框架模型。

基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制策略研究

中央空调(central air-conditioner,CAC)作为一种典型可控负荷,具有良好的需求响应潜力。该文针对传统控制策略CAC主机直接启停方式的局限性,提出一种基于参数序列化的CAC变负载率(variable load rate,VLR)调节控制策略。首先,以常规水冷CAC为研究对象,基于不同运行模式特征对主机热力学动态建模。其次,基于参数序列化技术,考虑用户舒适度及CAC锁定约束,以室内温度为序列化参数形成响应群体筛选队列,根据响应目标确定可控群体;采用VLR方法,对可控群体进行精细化负载率调节。最后,在仿真算例中,比较了本文方法与传统启停策略的差异,分析了锁定约束对控制效果的影响。在工作模式下,模拟上层电网控制中心下发调控信号,实现削峰效果。结果表明:基于参数序列化技术,能够保证用户的舒适度,筛选出适合调控的CAC负荷群体;结合VLR方法,实现对CAC负荷群的精细化调节,目标值响应精度更高。

高频电压下油纸绝缘系统的局部放电及产气特性研究

高频变压器在提升电能传输效率的同时,也会加速油纸绝缘系统缺陷的劣化进程。为研究油纸绝缘系统在高频电压下的劣化特性,采用柱板模型模拟油纸绝缘的沿面放电缺陷,搭建高频局部放电试验平台,在10、20、30 k Hz电压下采用恒压法进行多组局部放电试验。利用摄像机和罗氏线圈分别记录试验现象和放电信号,分析高频电压下局部放电图谱和产气特性,并与工频局部放电试验的结果进行对比。结果表明:随着频率的提高,油纸绝缘系统的局部放电起始电压显著降低,单位时间内关键气体的产气量明显提高;但在高频电压下,绝缘油的劣化比绝缘纸板的劣化更为严重,因此提高了关键气体中H2的比例。由于空间电荷效应,放电相位集中于电压极性反转相位附近,且高频电压下的放电相位比工频电压下的放电相位宽;同时,在高频电压下,电压的上升速率、单周波内的有效放电时延受到频率的影响,使单周波内的平均放电幅值、平均放电次数在20 k Hz附近出现极大值。

继电保护装置运行年限评价的研究

针对继电保护状态检修中一刀切地评价装置运行年限的问题,介绍了一种装置合理运行年限估计的方法。首先以装置缺陷产生原因和失效率特点将装置缺陷分为早期缺陷、偶热缺陷和老化缺陷。然后将装置现场数据作为随机截尾试验数据分类计算装置中后期缺陷发生次数期望,其中早期缺陷为固定值,偶然和老化缺陷分别符合指数和威布尔分布。接着分析状态检修制度和装置配置方式对检修工作开展的影响,从而构建以单位时间费用最小为目标的函数估计装置合理的运行年限。最后利用某地区线路保护装置现场数据说明本方法的可行性。

基于多代理的主动配电网规划样本自动模拟研究

可再生能源的高渗透率接入、柔性负荷的高参与度、运行协调管理的高效可靠要求,均使得传统的管理投资方式难以满足多主体接入下配电网的投资发展要求。为适应主动配电网中多主体接入,促进清洁能源的消纳,为配电网精确投资规划提供丰富样本,提出基于多代理的主动配电网规划样本自动模拟模型。基于构建的分布式电源、储能及柔性负荷的多代理时序模型,提出了以电网代理引导的主动配电网自动协调模拟策略;考虑负荷增长模式与配电网技术路径更迭,实现不同投资方案下主动配电网的规划样本自动模拟,以提高主动配电网中多主体的利用效率。算例结果表明,所提模型通过追随主动配电网技术路径的发展,能够有效实现配电网长时间尺度的运行模拟。通过自动模拟方法产生的分布式电源出力与负荷波动情况等配电网特征量可用取代作为后续配电网投资规划的数据样本。