GPS欺骗信号对变电站时间同步装置的干扰分析与测试

当前无人机诱骗设备发射的GPS欺骗信号对变电站自动化系统的安全问题尚未明晰。为此提出了一种全球定位系统(global positioning system,GPS)欺骗信号对变电站时间同步装置的干扰评测方法,理论分析了GPS欺骗信号对变电站时间同步装置的影响。测量了无人机诱骗设备在不同发射功率下的欺骗信号功率强度及电场强度空间分布,实验验证了GPS欺骗信号对时间同步装置接收卫星质量与授时精度的影响,分析了无人机诱骗设备的发射功率以及其与时间同步装置GPS/北斗卫星导航系统(Bei-Dou system BDS)接收天线间的距离对授时精度的影响规律。结果表明:时间同步装置天线距离无人机诱骗设备10 m以外,GPS诱骗信号不会使时间同步装置进入守时状态;时间同步装置天线距离无人机诱骗设备60 m以上,GPS诱骗信号对时间同步装置的影响可忽略不计,为变电站安全稳定运行提供了参考依据。

抗噪性高斯过程用于风电系统暂态电压稳定性的评估

基于机器学习的风电系统安全评估方法已成为当下热点,但对样本噪声影响不予以充分考虑,则难以保证系统暂态电压稳定性评估的准确性和可靠性。为此构建抗噪性高斯过程多分类模型(noisy input multi-class Gaussian process,NIMGP),首先,引入稀疏高斯过程,选用诱导点代替部分原输入点进行训练,以降低模型计算的复杂度;其次,对模型中的输入数据引入可加性高斯噪声实现抗噪处理,通过泰勒级数法近似求解含噪声输入的高斯过程,使输入噪声转化为输出噪声、改善模型评估性能。最后,在含风电场的新英格兰39节点系统进行仿真,对系统暂态电压的稳定、临界和失稳状态及稳定样本的稳定裕度进行预测。多种不同工况仿真结果对比表明,NIMGP具有较强的泛化能力、在不同工况下仍有较好的预测精度。

基于动态贝叶斯网络的输电走廊山火风险时空评估

针对输电线路山火灾害的时空分布不均衡特性,提出了一种基于动态贝叶斯网络的输电走廊山火风险时空评估方法。首先,收集了影响山火发生的人为、气象、植被和地理四大类共计17个因子数据,利用随机森林算法筛选出重要因子,降低输入的数据维度和模型的复杂性;然后,构建贝叶斯网络消除因子间的耦合关系,并在此基础上建立了月时间尺度的动态贝叶斯网络山火风险评估模型,与贝叶斯网络模型相比,引入上一个时间的影响因子可以提高评估准确性。接着进一步细化时间尺度,发现随着时间尺度变小,模型评估效果逐步提升,3天为时间尺度的动态贝叶斯模型准确率达86.39%。最后利用动态贝叶斯网络模型绘制了广东省2022年清明节期间山火发生风险分布图,为电网防山火工作提供依据。

基于改进YOLOv7的实时输电导线缺陷检测方法

输电导线是电力系统中重要的组成部分,输电导线缺陷将影响电力系统运行。因此提出了基于改进YOLOv7算法的输电导线缺陷检测方法。首先,提出了一种自动扩充数据集的方法,可以使用少量图片建立输电导线缺陷数据集;其次,提出了一种轻量化自注意力主干网络,对YOLOv7的主干网络进行替换,并使用BiFPN进行特征融合。实验结果表明:所提出的改进后的YOLOv7算法将精准度从原本89.4%提升到97.5%;同时,算法将检测速度提升了约60.49%,FPS从原有的52.36帧提升至84.03帧,可以做到对输电线路的实时检测,降低了输电导线缺陷的误检漏检率,提升了检测速度,提高了巡检效率。

含风电接入的区域综合能源系统电/热储能配置

为解决综合能源电/热储能配置问题,提出了一种含风电接入的区域综合能源系统电/热储能配置方法。首先,构建风电功率预测的动态神经网络预测模型,对区域综合能源系统内的风电场出力进行有效预测。然后,分析区域综合能源系统电/热储能充放能行为,建立储电、储热与区域风电场功率的联系,并考虑电热耦合关系,形成电/热储能的联合优化配置模型。最后,选取某地实际数据,设置3个场景,将预测结果代入优化模型计算储电和储热配置,对比验证了该方法下风电预测具有较好效果,有利于储能资源的优化配置和降低成本。

直流系统机电暂态通用化建模技术

将交直流大电网的机电暂态仿真分为交流网络和直流网络。参考交流网络的建模方法,将全部直流输电系统作为直流网络进行统一建模仿真,将直流输电系统建模由嵌入交流系统的元件扩展到直流网络的维度,交直流网络在换流母线处进行信息交互。通过建立LCC换流节点、VSC换流节点、直流负荷、直流线路等的数学模型,详细说明了直流网络方程的建立及求解方法,通过算例系统对所提出方法进行仿真计算,结果表明,所提方法能够有效适应多种不同类型的直流输电形式。

直流分压器频率响应现场试验源及试验方法

良好的高压直流分压器的频率响应特性是直流控制保护系统安全可靠运行的基础。由于缺乏轻便可靠的高压宽频现场试验电压源,目前直流分压器频率响应试验只在出厂试验时开展,且一般仅开展工频电压试验,无法客观有效地掌握直流分压器的现场实际暂态特性。本文基于高压功率放大器和任意波形的信号发生器搭建了一套高压直流分压器宽频现场试验电源,通过电感补偿措施提升了其驱动容性负载的能力,可针对不同电压等级的直流分压器,产生频率范围为50~3000 Hz、幅值为10 kV的试验电压,满足各类直流分压器频率响应试验要求。该试验电源及试验方法轻便易行,有助于推进直流分压器现场频率响应特性试验的开展。

面向需求响应业务传输的预编码优化技术

随着需求侧管理领域的快速发展和信息化水平的提升,越来越多的需求响应(demand response,DR)终端将会接入电网。作为靠近用户的末端设备,现有的需求响应终端在信息处理方面还具有很大的提升空间。本文梳理现有的DR业务,基于现有的时空编码(space time coding,STC)编码技术原理,提出了一种改进型多流STC预编码方案(preSTC-MC),通过引入在破零均衡后置的均衡补偿系数,改善DR业务传输通道,并对其BER和算法的时延开销进行了分析。结果表明,preSTC-MC方法在计算过程中并未引入过多的计算开销,但在相同SNR的条件下表现出较好的性能。

南方电网多直流协调稳定控制系统实现与验证

随着南方电网“西电东送”直流送电规模的不断扩大以及云南电网外送功率的不断增加,交直流稳定控制系统的耦合现象愈发严重,电网有效的调控能力不断减弱,导致送端电网高频问题突出。为此,设计和实现了南方电网多直流协调稳定控制系统,其通过共享直流稳定控制系统的配套电源,降低云南弃水风险,支撑了南方电网的安全稳定运行。为了验证多直流协调稳定控制系统策略功能的正确性和有效性,策划并实施了新东直流双极闭锁现场传动试验。现场试验结果表明,多直流协调稳定控制策略正确执行、相关装置可靠动作。最后,本文也对多直流协调稳定控制系统的后续优化方向进行了展望。

南方区域复杂交直流互联电网系统运行特性与安全稳定控制

南方电网交直流互联、远距离、大容量、超高压输电,通过多回交流线路与周边地区及国家互联互通,运行特性复杂。本文结合近年来南方区域电力系统运行实践,对复杂交直流互联电网运行特性进行深入探讨,揭示了当前南方区域电网运行的主要安全风险,包括:单一原因引发共模故障风险突出,一、二次设备拒动在交直流紧密耦合场景下稳定问题突出;频率、功角稳定问题严重影响主网安全。在总结梳理稳定控制措施的基础上,提出了构建基于广域信息的电力系统安全稳定防线,以提升未来南方区域电网安全稳定控制水平。

南方电网电磁环网解合环运行方式研究

电磁环网是电网发展过渡阶段的产物,南方电网范围内部分电磁环网故障后存在暂稳、热稳等稳定问题,造成主网运行调控困难,极端情况下运行风险极高。本文通过研究南方电网存在问题的典型电磁环网,根据安全稳定分析研究制定相关电磁环网解合环运行方案,提出了电磁环网解环原则及运行要求,为电磁环网解合环运行提供参考。

地区发电系统风电渗透率经济区间估算

在发电系统中,风电渗透率的提高会带来双重经济影响,因此在电源规划时确定合理的风电并网比例是关键的一步。立足于国内电源结构以燃煤火电为主的实际,提出风电渗透率经济区间的估算方法,该估算方法在保证电量供应前提下,考虑风电并网后发电侧的整体效益水平,计算出经济层面的风电合理渗透区间。首先分析风电并网会带来的主要正向影响与负向影响;其次研究不同风电渗透率下,发电侧节能减排效益、投资成本、备用容量成本和调峰成本的计算方法,进而得出综合经济效益的计算方法,形成风电渗透率经济区间的计算模型;最后通过具体算例分析,计算不同风电渗透率下发电系统的各项经济影响变化,求解风电渗透率经济区间,分析模型参数变化对风电渗透率经济区间的影响。结果表明,提高系统灵活性和改善风电经济性是实现高比例风电并网的关键。

基于隧道磁电阻的微型电流测量技术

智能电网与透明电网要求研究和研制更加智能化、体积更小、更便于安装、价格更便宜的电力系统传感器。磁电阻效应的发现及其器件的发展为电力系统电流测量提供了一种新的技术手段,并能够大幅减小电流传感器的体积。在梳理和对比目前主流的几种电力系统电流测量技术的基础上,提出了3种基于隧道磁电阻的电流传感器设计技术路线,重点提出并推导了两种粘贴型微型电流传感器的技术原理,分析了该测量原理的优缺点和适用范围。针对电力系统不同电流测量场景,指出了基于隧道磁电阻的微型电流测量技术的发展和研究方向。

阀组未连接交流母线跳闸功能仿真分析和应用

为防控类似2018年“3·21”巴西大停电事故,针对特高压直流开展整流侧阀组未连交流母线失压风险分析,分别分析了送端换流站全部交流线路跳开、换流变间隔所在串开关跳开、交流系统故障等导致的失压或无交流滤波器运行情况,进而提出了增加阀组未连接交流母线跳闸功能。经过仿真验证,该功能可以在换流阀未连接交流母线时快速跳闸停运直流并发出闭锁信号,避免安稳装置因未及时收到闭锁信号而延迟动作。新增逻辑经现场验证并实施,增强了南方电网系统安全可靠运行能力。

淋雨条件下变压器套管伞裙参数优化与仿真

目前国内外对变压器套管伞裙参数的研究较少,而且在已有的套管闪络特性研究中大部分采用空心套管试品,未考虑内部导电杆对套管外绝缘电场的影响。通过有限元COMSOL软件对500 k V变压器高压套管进行建模仿真,研究了淋雨条件下伞间距和伞伸出对套管外绝缘电场的影响。同时建立无导电杆和电容芯子的简化模型,研究了导电杆和电容芯子对套管外绝缘电场的影响。结果表明,伞间距增大使空气间隙电场相对极差明显降低,也使空气间隙平均电场略微上升。沿面路径平均电场随着伞伸出增大而线性减小,其相对极差在大伞伸出为85~100 mm时随着伞伸出增大而减小。无导电杆时,伞裙凹陷处电场强度略高,伞裙边缘处电场畸变减小,但套管外绝缘电场分布与有导电杆时基本相似。

两回输电线路交叉跨越故障的短路电流计算方法

随着输电线路的分布日益密集,两回输电线路在交叉跨越点处发生交叉跨越故障的可能性剧增,现有短路计算方法仅能处理多点复杂故障类型,无法处理同一交叉跨越位置多跨接点的复杂故障类型。为此,提出了一种含多跨接点的交叉跨越故障的短路电流计算方法。首先构建交叉跨越两回输电线路在故障点处的序网络方程,并建立含多跨接点复杂故障的通用故障拓扑,然后按相构建两回线路交叉跨越故障端口的故障边界条件方程,利用相序转换变换为各序网的故障边界条件方程,再联合序网络方程求解故障电流和电压。最后,利用PSCAD/EMTDC构建电网故障仿真模型,仿真结果验证了该方法的正确性。

220kV断路器失灵保护动作延时优化

针对传统220 kV断路器失灵保护整定值在部分情况下无法满足系统稳定对故障切除时间要求的问题,基于220kV断路器失灵保护的特点和系统对故障切除时间的要求,分析了主保护动作时间、开关分闸时间、燃弧时间、电流元件返回时间等影响故障切除时间的因素及其时间边界,评估了跳母联断路器、线路跟跳两段时限与跳相邻断路器配合的必要性,提出了综合考虑系统极限切除时间、失灵延时下限时间的断路器失灵保护动作延时优化方案,兼顾了失灵保护配合和系统稳定需要,并提供了故障持续时间的计算方法。

柔性直流电网协调控制策略

针对包含新能源孤岛送出、孤岛供电以及双极结构的复杂柔性直流电网,提出了一种协调控制策略。整个协调控制系统包含广域协调控制系统和换流站协调控制系统。发生换流站故障或直流线路故障后,广域协调控制系统根据工况对各柔性直流换流站及其他子系统进行总功率调控,同时各换流站根据工况和指令切换控制模式或改变自身功率,配合进行协调控制。通过对典型柔直电网中典型工况的仿真,验证了本文提出的协调控制策略可明显改善故障情况下的柔性直流电网响应特性,提高柔性直流电网安全稳定运行能力。

柔性直流输电提升常规直流输电短路比的原理及方法

柔性直流输电(VSC-HVDC)馈入受端交流电网后对原有常规直流(LCC-HVDC)将产生重要影响。基于含VSCHVDC和LCC-HVDC的混合双馈入直流系统,分析了计及VSC-HVDC影响多馈入有效短路比指标,量化了VSCHVDC馈入点及馈入电流对LCC-HVDC有效短路比的提升作用。结合VSC-HVDC稳态运行目标及LCC-HVDC的暂态电压支撑需求,设计了一种可最大程度提高多馈入有效短路比的VSC-HVDC控制策略,通过PSCAD中的数字仿真验证了该策略的有效性。

考虑用户利益的柔性负荷优化控制算法

为解决电网峰谷差持续扩大带来的影响,从用户侧角度出发,针对空调房间、电热水器和电动汽车分别提出了柔性负荷优化控制算法。该算法基于分时电价,同时考虑用户经济效益和舒适度进行双目标优化控制,并通过智能用户终端实现。在算法中,改进了传统的空调房间和热水器负荷模型,将复杂的多变量强耦合过程解耦为多个独立的单变量子过程,并采用参数回归获取模型参数,减少算法中的随机变量。其次,将电动汽车纳入优化控制,分别研究了单向充电电动汽车(grid to vehicle,G2V)和双向供电电动汽车(vehicle to grid,V2G)的优化算法。采用粒子群算法分别求解优化结果。基于MATLAB的仿真结果验证了所提算法在经济利益、用户体验和电网削峰填谷方面上的优势。