新型环保气体双三氟甲基硫醚的热稳定性研究

为了降低SF_(6)高温室效应对环境的影响,寻找环境友好、性能优异的SF_(6)替代气体很有必要,双三氟甲基硫醚(CF_(3)SCF_(3))因其综合性能良好有望成为新一代SF_(6)替代气体。为了探究CF_(3)SCF_(3)的热稳定性,将CF_(3)SCF_(3)样品充入石英管中,使用管式炉加热该气体。在特定温度保持一定时间后,采集气体样品并送入气相色谱质谱联用仪中,提取样品色谱与色谱峰对应的质谱,并在NIST 2017数据库中搜索所获质谱以确定气体成分。研究发现:该气体在450℃时开始生成极少量CF 3 SSCF 3;在500℃时开始出现较为明显的分解;温度继续升高至550℃后,有更多气体分解,并出现了CF 3 CF 3、CS 2、CF 3 SCF 2 CF 3等更多分解产物。由此可知CF_(3)SCF_(3)热稳定性与C_(4)F_(7)N基本相当。研究成果为SF_(6)的环保替代提供了新选择。

热电联产调度下电-气耦合系统关键负荷供应分析

因具有经济环保、多能转换等特点,今后热电联产(combined heat and power,CHP)系统将进入规模化应用阶段,优化CHP系统规模与选址有助于解决电网故障时关键负荷保电难题,提升电网运行弹性。为此,在构建考虑动态能效的CHP系统和电-气耦合能源系统网络模型基础上,提出了以经济性最优为目标的电-气综合能源系统关键负荷供应优化方法。以IEEE 14节点系统为例提出CHP系统最佳配置方案,验证内外部故障下所提CHP系统配置方案的有效性和可行性。最后,对CHP系统电效率、能源价格等因素对成本的影响进行敏感度分析。

基于NSGA-Ⅱ和模糊决策的交直流混合微电网多目标优化调度

风电、光伏等可再生能源在微电网的渗透率日益增加,使得交直流混合微电网经济调度难度加大。为实现含高渗透率可再生能源的交直流混合微电网的优化运行,结合分时电价机制,对蓄电池充放电策略进行研究。以经济成本和总节点电压偏差为优化的目标函数,建立考虑蓄电池荷电状态和公共直流母线关键节点电压偏差的多目标优化模型;针对非支配排序遗传算法(non-dominated sorting in genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)只能求出一个非劣解集的特点,将NSGA-Ⅱ和模糊决策相结合,利用模糊决策从非劣解集中寻找最优解。最后针对交直流混合微电网算例,求出交直流混合微电网的优化调度策略,结果表明该算法能有效降低交直流混合微电网运行成本以及公共直流母线关键节点的电压偏差。

面向新型能源体系的电力市场机制发展趋势研究

新型能源体系是我国能源体系发展的必然趋势,电力市场机制能否匹配新型能源体系的要求,是决定新型能源体系成效的关键因素。为此,总结新型能源体系的内涵和特征,提出基于新型能源体系的电力市场建设框架;在此框架下,梳理我国电力市场机制建设情况,包括横向层面的新能源和新型主体(如储能、虚拟电厂)参与现货市场机制、辅助服务市场机制、容量充裕性保障机制,以及纵向层面的省间-省内市场衔接机制,同时从多种能源协调发展角度分析煤-气-电-碳-绿证协同机制。最后,结合新型能源体系建设目标,分析当前电力市场机制存在的问题,并提出未来面向新型能源体系的电力市场机制发展建议。

带辅助散热设备的油浸自冷式变压器热路模型研究

散热器的散热方式是变压器热特性的重要影响因素。在传统Swift模型基础上,增加平均壁温、散热器空气侧热阻等参数,建立变压器改进热路模型。随后给出改进模型中关键参数的计算方法,即2种散热方式(自然对流与加装风扇的辅助散热方式)下散热器空气侧的对流换热系数。最后利用改进模型计算油浸自冷式(oil natural air natural,ONAN)变压器在2种散热方式下的顶层油温,并与现场实测值进行对比。结果表明改进模型在自然对流方式下顶层油温的最大计算误差不超过2.63℃,在辅助散热方式下的最大误差不超过2.16℃,验证了改进模型的准确性。

基于粒子群算法的无线电能与信号并行传输系统参数设计

功率传输通道和信号传输通道相互之间存在干扰,导致信号传输通道会降低功率传输效率,而功率传输的干扰则导致信号传输不稳定。针对此,对无线电能与信号并行传输(simultaneous wireless power and data transfer,SWPDT)系统的能量传输效率和信号传输稳定性问题展开研究,提出一种可实现稳定的功率与信号并行传输的参数设计方法。针对功率信道对信号传输信道的干扰问题,采用双边LCC补偿拓扑和带阻网络;针对信号传输增益受限的问题,考虑各电路之间的耦合关系,提出一种提高信号传输增益的谐振参数优化方法;基于传输增益与功率信道干扰的关系,提出基于粒子群算法并以信号传输信道参数为核心的优化设计方法,以提高系统的信噪比。最后,通过仿真和实验验证所提方法的可行性和正确性。

基于解析法的架空地线感应电流分布特性分析

针对架空地线感应电流的沿线分布进行分析,指出可在梯形网络的首尾两端各加1个电压源来等效杆塔对地电压,感应电流整体呈两端小、中间段大的“n”字形分布。通过解析法直接推导出感应电流的上限值,其大小仅与单位长度地线的感应电压和阻抗有关。结合理论推导与MATLAB/Simulink仿真计算,对比2种常见接地方式下的地线感应电流,发现一侧逐基接地、一侧分段接地的节能接地技术虽然能有效减少能量损耗,但不能降低感应电流的峰值。对导线换位、地线故障这2种特殊情况下感应电流分布的分析表明:导线换位时,地线电流整体减小;接触不良故障时,不仅可能引起故障点异常发热,还会在附近产生多个发热点。

一种异物清除作业机器人机构的优化设计

针对输电线路的作业环境和异物清除的作业特点,提出一种适用于输电线路异物清除作业的机器人机构优化设计。该机器人机构包括机器人移动本体和作业工具,作业工具包括电热清除工具及电锯清除工具,可实现对输电线路上的可燃性和可切割性异物的清除作业。建立机器人的运动学模型,仿真分析电锯清除作业和电热清除作业的过程,对机器人样机系统进行优化设计。相关实验结果验证了该机器人系统具备在输电线路上清除可燃性或可切割性异物的功能。

GIS盆式绝缘子应力超声检测技术应用与展望

盆式绝缘子是气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal-enclosed switchgear,GIS)的重要部件,其应力集中引发微裂纹是导致GIS绝缘故障的原因之一;研究盆式绝缘子应力检测技术对预防绝缘子开裂、保障GIS设备安全运行具有重要意义。为此,分析GIS盆式绝缘子应力来源,介绍GIS盆式绝缘子表面应力应变检测技术,阐述材料在单轴应力、平面应力状态下的声弹性方程,研究2种应力超声检测技术——纵波法和临界折射纵波法的特点及其在GIS盆式绝缘子应力检测中的应用前景,最后对GIS盆式绝缘子应力超声检测的研究方向进行了展望。

基于改进YOLOv3的电力设备红外诊断方法

针对电力设备异常发热故障诊断过程中识别目标设备单一、红外数据集样本数目庞大、平均识别准确率较低和识别速率较低的问题,提出一种基于深度卷积神经网络的改进YOLOv3目标检测方法,识别和定位绝缘子、隔离开关触头、套管、线夹4类电力设备及其异常发热区域。在改进YOLOv3算法的训练过程中,网络将数据集图片裁剪为416×416像素大小,使用Yolomark工具对图像进行标注,得到的标签和样本集一起送入深度学习卷积神经网络进行训练,经历多轮迭代后得到最终模型,最后采用运检部门用红外热像仪现场采集的电气设备红外图谱数据进行效果测试。实验结果表明,训练得到的改进YOLOv3模型相比于YOLOv3和快速区域卷积神经网络(faster region convolution neural network,Faster R-CNN)算法,识别定位的准确率较高,检测速度更快,可基本实现实时检测,可有效应用于变电站电力设备的红外巡检工作。

一种基于背靠背式电力弹簧的光伏并网功率波动抑制方法

针对光伏发电出力波动导致的配电网功率波动问题,提出了基于背靠背式电力弹簧(back to back electric spring,B2B-ES)的功率波动抑制方法,以保障配电网的稳定运行。首先,分析了含户用光伏的配电网功率波动机理,建立了B2B-ES的有功功率控制模型;然后,设计了基于B2B-ES有功指令控制的功率波动抑制策略,采用粒子群优化算法计算有功指令,根据有功控制流程选择B2B-ES工作模式,将有功指令传送给对应的模式,以实现对户用光伏并网功率波动的抑制;最后通过仿真实验,验证了所提方法的有效性。

COVID-19重大疫情下的电网负荷趋势评估新方法

特殊疫情时期,存在可能无法及时解决的、导致电网事故的临界缺陷问题,由此引起电力系统频率异常波动、运行过电压、无功补偿不足等情况,严重降低电网运行的经济性,影响电网运行的安全性和稳定性;对此,提出一种基于二分段-D-shape的负荷趋势评估新方法。首先以相邻正常年份春节假期后的电网负荷曲线进行样本训练,依据相似度指标训练出标准日负荷曲线;再利用二分段-D-shape评估法对2019年12月爆发的新型冠状病毒(COVID-19)疫情下春节后的负荷曲线进行计算,从而实现对节后负荷曲线趋势特性的有效评估。该方法可为后续的电网决策提供可靠的理论依据,实例分析证明了其可行性和有效性。

采用绝缘横担提高10 kV架空线路耐雷水平的研究

针对山区10kV配电线路绝缘导线易发生雷击断线事故的问题,分析典型10kV绝缘导线的断线机理,计算线路雷击感应过电压,提出采用绝缘子与绝缘横担配合来提高线路绝缘水平的防雷措施。通过试验得出结论:线路绝缘横担的有效绝缘长度大于60cm时,绝缘导线的雷电冲击绝缘水平可达到385kV以上;当横担表面存在重度污秽且饱和湿润的条件下,60cm长度绝缘横担的绝缘水平下降至224kV,增加硅橡胶伞裙护套后其绝缘水平可提高至403kV。基于上述结论,提出在绝缘横担表面增设多伞裙硅橡胶护套以提高线路的污闪冲击绝缘水平,满足重度污秽地区10kV线路的防雷要求。

基于S-RBFNN的变电作业人员着装图像识别算法

在室外复杂的作业环境中,现有的传统径向基神经网络着装识别算法的识别精度不够高且漏警率偏高。在变电站作业现场中,若采用人工智能图像识别技术来辅助进行安全监察,不仅能及时制止作业人员的着装违章行为,还可大大降低作业风险。为此,提出一种基于样本Q邻域敏感度的径向基神经网络着装识别算法。该算法首先提取作业人员图像的头盔、上衣和下衣3部分的形状和颜色特征向量;然后采用蒙特卡洛法随机采样训练样本邻域中的点,以扩充样本的数量并降低分类器输出的波动性,进而构建考虑样本邻域敏感度的损失函数;最后采用高斯牛顿法迭代求解隐含层到输出层的权值,建立以高斯函数为基函数的径向基神经网络分类器。仿真结果表明,基于敏感度的径向基神经网络图像识别算法能有效降低漏警率,在实际应用中鲁棒性更强。

基于不同阻抗特性的距离保护Ⅲ段整定方法

为解决距离保护Ⅲ段在发生线路过负荷情况下误动的问题,且保证在相邻变压器低压侧故障时距离保护Ⅲ段可靠作为后备保护,对基于不同阻抗特性的距离保护Ⅲ段整定方法进行分析,并提出对应的负荷限制电阻的计算方法。为验证所提出的距离保护Ⅲ段整定方法和负荷限制电阻计算方法的准确性和有效性,基于实际电网数据进行仿真,并对一起电网线路跳闸事故进行分析。仿真分析结果表明:基于正确整定的负荷限制电阻,在负荷电流和负荷角最大的情况下,距离保护Ⅲ段可靠不动作;在相邻变压器低压侧发生各种类型故障时,距离保护Ⅲ段可靠动作,准确地发挥后备保护的作用。

电力-天然气区域综合能源系统多能流计算及静态稳定性分析

冷、热、电负荷的急剧增长为区域综合能源系统的稳定运行带来挑战,为此提出构建含有能源集线器的电-气联合系统模型。首先根据电网的静态电压稳定指标的思想,提出气网的静态气压稳定指标概念,分析负荷变化对区域综合能源系统中子系统的影响;继而利用分解求解法进行多能流计算,并根据子系统的指标曲线确定薄弱子系统。结果表明,系统负荷与所提出的指标呈正相关,且所提指标可用于确定区域综合能源系统的薄弱子系统,为系统的静态稳定分析提供帮助。

无线充电系统发射和接收线圈优化

发射线圈和接收线圈是无线充电系统中的关键组成部分,二者的尺寸以及两线圈间的距离影响着系统的传输功率及效率,但对于两个线圈尺寸的最优匹配问题还未有系统的设计方法。针对此,以圆形发射和接收线圈为例,推导两线圈间的互感公式,用Mathcad绘制两线圈间互感随两线圈的径径比、接收线圈与传输距离间径距比变化的曲线,不同径距比下互感随发射线圈宽度变化的曲线,以及互感随发射线圈内外径变化的曲线。根据以上曲线得出两线圈的最优匹配尺寸,并以此进行了3组线圈匹配优化实验,分别绘制出输出电压和系统效率随传输距离的变化曲线。相关实验验证了所提优化方法的可行性。

储能电站在含光伏电源配电网中的优化配置

在以光伏电源为代表的分布式电源随机性出力特性与负荷特性不匹配的情况下,电网合理配置大规模储能电站对于提高分布式电源的渗透率有着重要意义。为此,提出了离散概率光伏模型和蓄电池储能模型及相关控制策略,综合降低网损和电压波动的目标函数,采用标准粒子群优化算法研究了储能电站在含光伏电源配电网中的优化配置,通过实际案例得到了不同光伏电源配置下储能电站的最优选址定容配置方案,并分析了不同负荷特性对储能电站接入配置的影响。研究成果可应用于光伏电源与储能电站组合配置的电力系统规划工程应用和可靠性分析。

一种带有逆变器控制的新型可调电抗器

针对可调电抗器中普遍存在的电抗值无法连续可调、谐波污染大、响应慢、稳定性差等问题,提出一种基于电压型逆变器及带气隙变压器控制的新型可调电抗器方案——将新型可调电抗器串联连接于电力系统,通过控制变压器二次绕组电压的幅值及相位,实现变压器原边等效阻抗的连续无级可调。以串联型可调电抗器带阻感负载为例,根据劳斯判据进行推导计算,得出系统稳定运行条件。基于电力仿真(power simulation,PSIM)软件对系统进行仿真,在满足稳定运行条件时,该可调电抗器阻抗连续无级可调,没有饱和现象,且不产生任何噪声或谐波。理论分析及仿真结果验证新型可调电抗器及稳定性条件的有效性。

复合有机酸在超超临界运行炉化学清洗中的应用

基于某电厂超超临界运行炉化学清洗的工程需求,结合锅炉结构特点及垢层成分分析,从常用有机清洗剂中初步筛选出羟基乙酸+甲酸为清洗介质。实验室小型试验验证了羟基乙酸+甲酸的清洗效果,并确定了双氧水的钝化浓度。描述了工程的实施过程并介绍了关键技术措施。清洗结果表明:化学清洗效果优良,各项指标均优于清洗导则的要求,其中,除垢率98.7%,腐蚀速率1.428 g/m^2h;清洗废液经处理后,COD、pH和悬浮物指标均达到了国家排放标准。