雄安新区的数字孪生变电站应用及探索

传统行业的传统生产方式,应该寻求更契合时代的数字解法。对于安全和成本的关键性场景,数字孪生技术具备打破时空界限的潜力,但研究依然不够深入。为探索数字孪生在变电站运检中的实用化应用,以雄安数字孪生变电站为案例,结合变电检修运维实际总结痛点问题,并提出成熟的数字孪生应该具备快速扫描建模,物理引擎底座、虚实双向交互的实用化能力。相关技术研究应紧扣标准化和实用化目的,在现有技术的基础上做迁移、延伸等适用化应用。数字孪生技术在变电站运检中潜力巨大,相关理论在各个领域已经存在应用,但实用性示范工程的落地化应用,仍需进一步的体系化研究和标准化研究。

数字化移动储能系统在雄安新区的应用

介绍雄安新区配电网建设现状和移动储能在雄安新区的应用场景,针对现有电网设备水平普遍偏低、网架基础过于薄弱、供电能力严重不足的问题,提出数字化移动储能系统,从系统架构、储能转换效率、控制策略等方面对该系统进行分析,并通过实例验证了该系统在10kV配电网柔性补强、解决过渡期电网季节性/时段性重过载问题方面的优势。

“计件+绩效”提升数字化供电所综合管理水平

1提出背景国网邢台市任泽区供电公司经济开发区供电所现有供服员工82人,其中50岁以上的有47人。任泽区供电公司经济开发区供电所原有的供电所供服员工的绩效考核指标体系基本以定性考核为主、以定量考核为辅,各项量化考核指标任务按职能进行分解下达。

市场机制下考虑风险的售电公司日前电价决策方法

售电公司在进行电力零售业务电价决策时需要考虑各种不确定因素引起的收益风险。基于"电网公司-售电公司-用户"三层市场构架,提出了一种基于多代理服务构架的售电公司日前小时电价风险决策方法。该方法在保证用户隐私性的情况下,应用负荷电量电价弹性矩阵对用户侧进行建模,并采用条件风险价值度量售电公司决策风险,构建计及售电收益与潜在收益的售电公司日前小时电价决策模型,通过混沌粒子群算法进行求解。最后通过算例分析验证了所提风险决策方法对协调售电公司利润与风险的效果。

基于大数据分析的电力信息系统安全状态监测技术研究

信息系统作为电力物联网建设的核心关键部分,一旦电力信息系统受到威胁,将影响整个电网的安全稳定运行。目前基于电力信息系统的安全防护策略主要集中于传统的保护和检测方法上。然而,许多威胁发生在很短的时间内,很容易被忽略,无法及时发现。这些威胁通常会对电力信息系统造成巨大影响,干扰其正常运行。针对这一问题,文中提出了一种基于大数据分析的电力信息系统安全状态监测机制。基于模糊聚类,有效评估网络运行情况。同时提出了一种博弈理论和机器学习相结合网态势感知模型,有效降低电力信息系统的安全运维风险。仿真结果验证了所提安全状态分析策略的有效性和实用性。

数字化技术下电网安全态势感知评估方法

为了提高电网的安全性,需要进行电网的安全态势感知评估,提出数字化技术下电网安全态势感知评估方法。构建数字化技术下电网安全态势大数据分析模型,进行安全态势特征分析,提取反映电网安全态势信息的统计特征量,进行信息融合和感知分析。根据自相关统计特征分析方法进行量化特征分析,结合量化回归分析方法,建立模糊度函数,提取电网安全态势模糊信息管理参数,通过规则性约束特征分解方法,进行数字化技术下电网安全态势质量评价和评估。仿真结果表明,采用该方法进行电网安全态势感知评估的准确性较高,评估结果的收敛性较好。

与城市新区建设相融合的变电站外观研究

近年来随着全国城镇化水平的提高,城市新区开发建设也进入一个新阶段,而市民对于新区的美好环境需求也日益增长。从城市型变电站的外观入手,研究了变电站的建筑分类和设计中的关键问题及影响因素,提出了与环境相融合的4种设计理念,最后以国内某新区的设计实践为例进行了具体分析。这些对国内相关建设具有一定的借鉴意义。

Koopman原理内嵌MLP神经网络模型驱动的电力系统非线性振荡特征分析方法

针对电力系统非线性动态特性表征与物理机理融合不清晰、精度低的问题,提出了一种Koopman原理内嵌多层感知机(MLP)神经网络模型驱动的电力系统非线性特性表征与分析方法。阐明了Koopman算子的基本原理,分析了Koopman算子在非线性系统时序演化中的作用。采用MLP神经网络构建编码、解码映射,进而形成Koopman原理内嵌的神经网络深度学习模型,通过深度学习实现非线性系统“编码映射-线性演化-解码映射”3种结构的演化逼近。分析了将所提方法应用于电力系统动态特性分析的物理机理,建立了所提方法的求解与应用流程。通过单机与4机系统算例对所提方法进行对比验证,结果表明所提方法可以精确表征平衡点稳定域内的系统动态过程,可用于电力系统非线性振荡动态特性解析。

基于条件风险价值的时序运行燃煤采购决策模型

随着新能源的渗透率提升以及燃煤价格的波动性增强,燃煤发电企业面临市场困境,需要权衡燃料成本和风险,合理进行燃煤采购。在此背景下,提出基于条件风险价值(Conditional Value-at-Risk,CVaR)的时序运行燃煤采购决策模型。首先,将全年8760 h时序运行模拟嵌入发电企业燃煤采购决策中,考虑负荷和新能源出力变化,以区域运行成本最小为目标,模拟燃煤机组出力曲线;其次,对发电曲线进行时段累加得到厂级发电量,将发电量和现货市场煤价作为外源输入,考虑市场煤价的不确定性风险,构建基于条件风险价值的燃煤组合采购决策模型,对长协合同煤和现货市场煤的采购量进行决策;最后,通过算例分析验证模型的有效性。结果表明,所提模型可以根据精细化模拟的发电计划进行燃煤组合采购,并且可以在控制CVaR风险的情况下,使燃煤采购的期望成本最低,相较于风险中性决策模型,所提模型考虑了决策者的风险偏好,降低了决策结果的尾部风险,更加符合生产经营实际。

考虑多元协同互动的微能源网多目标优化运行

微能源网是促进新能源消纳和碳减排的重要载体,可提供电、热、气、氢等多类型的能源,有利于实现多种能源的统一协同调度。首先提出了含高比例风电的低碳微能源网架构,电、热系统通过包含电-热-氢多能转化和存储的能量枢纽互联;其次,综合考虑微能源网对上级网络能源价格及节点边际碳排放强度的响应、微能源网中配电网和热网自身的优化运行、电-热-氢能量枢纽内部灵活调节、终端负荷柔性能量需求,建立了考虑多元协同互动的微能源网多目标优化运行模型。通过分段线性化、二阶锥松弛、多目标加权模糊化处理技术将优化模型转化为易于求解的混合整数二阶锥单目标规划问题。最后,通过电-热-氢能量枢纽将改进的IEEE33节点电力系统和改进的巴厘岛32节点热力系统互联组成微能源网进行仿真验证,结果表明考虑多元协同互动的能源供需在系统运行经济性和低碳性方面具有优势。

基于关键帧提取与图像识别的电网设施数字化重建

提出一种基于视频关键帧提取与图像识别的电网设施数字化重建方案。首先,通过移动作业终端拍摄待重建设施的视频序列,提取视频的关键帧并利用YOLOv5网络识别并提取电力设施锚框去除环境背景,构造图像集;然后,以运动恢复结构为原理进行三维重建,提出改进定向快速旋转算法提高相机位姿计算精度,进而实现电网设施三维模型重建;最后,以变压器为例,验证所提方法可以有效完成电力设施三维模型的重建。

35 kV交流输电线路直线塔无人机巡检自动化控制系统设计

为解决35 k V交流输电线路直线塔巡检无人机自适应能力差,导致巡检作业易出错中断的问题,该文设计一种新型无人机巡检自动化控制系统。此系统由MPU9250九自由度惯性传感器、加速度计、磁力计,采集输电线路直线塔无人机巡检状态数据,通过积分法、三角函数关系、倾斜补偿方法,解算获取直线塔无人机巡检的姿态、速度、位置数据信息;使用基于模糊PID的自动化控制器,计算无人机巡检的姿态、速度、位置偏差与偏差率,自动调整无人机旋翼转速,控制无人机巡检状态,完成35 kV交流输电线路直线塔无人机巡检自动化控制。实验中,此系统使用下,无人机巡检状态与指定轨迹一致,俯仰角、横滚角、航向角偏差值为0°。

电能计量装置远程校验监测系统研究

介绍了一种关口电能计量装置远程校验监测系统,由现场监测设备、通信前置机、主站系统三部分组成。通过现场布置标准电能表及相关监测设备,可以实时或按计划采集关口电能表的脉冲、电压、电流等信号,从而实现对关口电能表及计量互感器二次回路状态监测。主站系统通过远程采集和数据处理,可构建误差测试、接线检查、谐波分析、状态评估、异常告警等功能,实现电能计量装置远程检验和运行状态监测。电能计量装置远程校验监测系统已完成开发,并在110 kV桃园变电站工程中进行示范应用,实现了站内关口电能表及计量互感器二次回路的在线监测,进一步增强了计量检定周期到达前的电能表状态监测管理。

基于正序电流有功分量的有源配电网多端差动保护方法研究

分布式电源的接入,使得潮流双向流动、短路电流变化复杂,传统三段式电流保护难以适用。针对分布式电源负荷多端接入场景下难以解决数据同步的问题,提出一种基于正序电流有功分量的多端差动保护方法,利用正序电流有功分量为直流量、基本不受对时误差影响的特点,构造差动保护判据,实现多端差动保护。仿真结果表明,该方法能够有效判别区内故障,且具有一定的抗过渡电阻能力。

四通道表面肌电信号采集系统设计与研究

面向表面肌电信号在康复机器人领域的应用,设计了一种四通道表面肌电信号采集系统。表面肌电采集系统包含了检测电极设计、前置放大电路、高通滤波电路、工频陷波电路、低通滤波电路、后级放大电路和电源电路。实验基于右前臂桡侧腕长伸肌,对设计的四通道表面肌电信号采集系统采集的信号进行了测试分析。实验结果表明,系统能够很好地采集到人体表面肌电信号,每一个通道的信噪比为58±3dB,可以看出表面肌电信号采集设备对噪声的抑制能力较高,且采集到的信号质量高,能够应用于康复机器人领域。

基于改进GWO-PSO算法的变电站二次系统保护策略

微电网在并网或孤岛等不同模式运行时,网络拓扑结构的变化对变电站二次系统的协调保护策略提出了较高的要求。为此,提出一种基于结合改进灰狼优化算法和粒子群优化算法的变电站二次系统保护策略。首先,以最小化变电站中所有继电器的总动作时间为目标建立数学模型;然后,针对过电流继电器协调优化问题,将灰狼优化器和粒子群优化结合,采用改进后的GWO-PSO算法进行模型求解;继而,采用中央保护中心、智能电子设备和通信通道来获取和传输实时数据,提出了微电网在不同模式下的变电站继电保护策略。仿真结果表明,相对于传统方法,所提方法计算速度快且能够明显提升保护系统的速动性。

基于LabVIEW的变电站移动机器人轨迹跟踪虚拟仿真系统设计

移动机器人在变电站中应用广泛,如何确保其移动轨迹准确高效,成为业内关注的重点。该文提出一种基于LabVIEW的变电站移动机器人轨迹跟踪虚拟仿真系统,以提高移动机器人的巡检效率以及轨迹运行精确度。研究系统结合遗传算法对巡检轨迹进行优化,保证机器人轨迹跟踪路径最优。同时结合分数阶模糊PID控制实现变电站移动机器人轨迹跟踪时的精确度。通过LabVIEW软件构建机器人轨迹跟踪虚拟仿真框架,并通过对比实验进行验证。实验结果表明,研究系统相比其他机器人巡检方式具有更好的稳定性以及轨迹跟踪精确性。

智能变电站蓄电池在线评估方法研究

提出了一种新的蓄电池在线评估方法,用于支持变电站智能化建设。将电化学阻抗谱技术应用于蓄电池充电状态和健康状态在线评估。提出了一些针对电池评估的改进建议。详细讨论了噪声数据集的准备、结果的后处理和测量的模型拟合。该方法的有效性通过一个密封铅酸电池充电进行实验证实:首先,通过实验确定扰动幅度,然后通过所提出的方法测试电池状态。结果表明,在线评估结果与通过实验室型高精度仪器获得的结果一致。而且利用所提出的方法,不必中断与电池相连的变电站电力系统的运行,验证了所提出方法的有效性。

基于光伏发电的电力线路线损优化管理研究

针对电力系统中存在的光伏发电线路损耗问题,首先,提出了一种光伏发电对电力线损优化的光伏线损介入模型,选取300+J100的PQ型光伏电源为并网电源,采用8种不同接入方案,对7个不同节点进行了仿真测试分析,实验证明,光伏电源在一定容量下的接入可以有效降低配电系统的支路线损,提高线路的工作效率,并保障线路安全;其次,介绍了基于光伏发电的电力线路损耗优化管理技术,包括逆变器并网技术和并网控制技术,并着重分析了2种技术在光伏发电系统中的应用成效。该研究成果能够提高电力系统的能效,并适应清洁能源发展的趋势。

“无感服务”模式下的电靓和美乡村建设

国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司(以下简称“雄安供电公司”)贯彻落实乡村振兴战略目标,探索通过“无感服务”的目标理念,优化农村供电服务保障体系,巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接,以“无感服务”润物无声的方式,助力电靓和美乡村和乡村振兴示范区建设。1研究背景“无感服务”是指供电公司对用户提供服务过程中,用户感知不到或感知微弱,却能方便快捷的享受到高效、优质的供电服务保障。在电靓和美乡村背景下,如何通过对“无感服务”理念的探索实施,优化农村电力服务体系,实现用户享受高效便捷的用电体验是值得努力的方向。