摘要:随着我国电力体制改革的深入和节能减排政策的实施,风电并网容量日益增长,储能新技术的应用也为电力系统调度带来新的挑战。为此,提出一种考虑大用户直购电的风火储联合系统环境经济调度模型,该模型综合考虑了风电出力、碳排放权交易、储能系统及大用户直购电等多因素参与的优化求解问题,分析储能系统、大用户的参与对风火联合系统调度在环境和经济效益方面的影响。针对传统萤火虫算法寻优过程中易出现振荡的问题,提出一种混沌自适应萤火虫算法对调度模型进行求解,并以IEEE 39节点系统为例进行仿真分析,验证所提调度模型的正确性及混沌自适应萤火虫算法求解此类问题的有效性。

摘要:氢相较于电更易存储的属性,使其可在高比例可再生能源消纳中发挥重要作用。在此背景下,着重研究不同时间尺度氢需求(柔性氢需求)对区域综合能源系统运行优化的影响。在区域综合能源系统建模中,重点考虑可再生能源出力不确定性、需求侧响应和柔性氢需求。通过分析小时级年电力负荷需求和光伏出力数据,以最小化系统年运行费用为目标,研究不同光伏消纳水平下柔性氢需求对区域综合能源系统优化运行的影响。仿真结果表明,随着氢需求时间尺度逐渐增大(终端存储能力逐渐增强),系统经济性逐渐提高,并在设备运行、与上级电网交易和需求侧响应等方面有显著效果。

摘要:为提高综合能源系统内可再生能源消纳水平,量化不确定性机组出力对系统调度的影响,首先构建包含氢能—天然气混合储能的综合能源系统,分析混合储能在系统中的运行特性;其次,构建综合能源系统多目标优化调度模型,利用多目标CVaR方法对风电机组不确定性风险进行描述;然后,采用模糊C均值—综合质量评估方法(FCM-CCQ)与改进的粒子群算法将系统不确定性问题转化为确定性问题;最后,分别求解不考虑不确定性的单目标优化结果和考虑不确定性的综合目标优化结果。结果表明:混合储能设备能够有效地提高可再生能源消纳水平,实现能量的多级转化;可再生能源不确定性将增加综合能源系统综合成本,系统风险承受能力越强,调度结果越优。

摘要:未来机场供电系统将纳入多种分布式电源,逐步向机场微电网发展。为提升机场微电网运行经济性,机场微电网需要应用调度策略。在此背景下,针对传统调度策略在快速性和精准性上存在不足的问题,以典型机场微电网为研究对象,建立机场微电网的优化调度模型。同时,提出一种改进型麻雀搜索算法用于机场微电网优化调度求解,相比基本麻雀搜索算法,加入非线性变化权重因子以避免算法进入局部收敛。对比分析结果表明所提改进麻雀搜索算法具有收敛速度快,寻优精度高的优点,可有效降低机场微电网运行成本。

摘要:随着微电网系统在海岛区域的广泛应用,微电网系统的可靠性评估难度也有所提升。基于此,提出了基于多典型场景采样的微网可靠性计算方法。首先采用k-means聚类算法对电网运行大数据进行典型场景提取,将体现时间关联性的“出力—负荷”作为提取特征量进行处理;其次,提出基于场景概率分布的拉丁超立方抽样方法,使得采样频率与场景出现概率一致;然后,根据各场景中各元件的状态时间序列进行抽样并计算各场景的可靠性指标,再利用全概率公式得出微电网综合可靠性指标。最后采用某微电网系统进行算例分析,结果表明所提模型方法能够快速准确地进行微电网可靠性评估。

摘要:随着新能源渗透率不断地提高,电力系统惯量水平逐步下降,导致频率稳定问题愈加突出。提出一种提升新能源电力系统频率稳定性的控制策略,通过检测系统惯量中心频率变化率与系统等值惯量水平估算频率事件发生时系统的不平衡功率,并调整换流器功率参考值,为系统提供惯量支撑。所提的不平衡功率估算方法包括系统惯量中心频率变化率检测和系统等值惯量计算2部分:考虑到系统惯量中心频率曲线经过本地测量频率曲线二阶导数零点,系统惯量中心频率曲线可由二阶导数零点连接得到的分段线性曲线近似;系统等值惯量计及了系统中非同步元件的有效惯量,可通过统计系统同步惯量、发电机功率变化与不平衡功率总额获得。提出了按照新能源装机容量占比补偿不平衡功率的附加控制方法,在频率事件发生时快速调整新能源接入换流站的功率参考值,以抑制系统频率波动。PSCAD/EMTDC仿真验证了所提附加控制策略的有效性。

摘要:首先针对稀疏地区中低压配电网由于供电半径延长导致的线路末端电能质量问题,提出基于电力电子调压器的直接电压控制策略,该策略结合延时信号消除的锁相环同步方式和比例积分谐振器,能够迅速地改善线路末端低电压以及三相不平衡的电能质量问题,实现线路电压的动态连续补偿;然后在此基础上,进一步推导并验证电力电子调压器装置容量与供电半径的数学关系式,为该装置在工程上的配置提供理论依据;最后,结合稀疏地区配电网实际运行场景,在Matlab/Simulink中搭建电压等级为10 kV的电力电子调压器仿真模型,仿真结果证明所提电力电子调压器直接电压控制策略的有效性以及装置容量与供电半径间的数学关系式的准确性。

摘要:储能单元是直流微电网可靠运行需要解决的关键环节,传统的双向Buck-Boost变换器在电压增益及成本等方面不具有优势,因此需要新的设计方案。首先,以基于级联型Buck-Boost变换器的储能系统为研究对象,提出级联Buck-Boost变换器作为子模块的系统设计方案;然后,通过对级联Buck-Boost变换器的工作模态分析,确定其在Buck和Boost模式下的电压增益,并给出调制策略,同时结合直流微网运行模式,进一步提出储能系统的整体运行方案,在不同的工况下采用合适的控制策略来维持微网的可靠运行;最后,搭建相关仿真验证了所设计的储能系统和控制方案的有效性。

摘要:随着高压直流输电系统规模的不断扩大,发生在换流站内的换相失败对直流输电工程的安全稳定运行的影响越来越大。本文提出了储能虚拟同步机的概念并完成了该模型的搭建,验证了储能虚拟同步机对HVDC系统的换相电压跌落具有较强的的支撑作用。充分利用储能虚拟同步机的无功补偿特性,提出了一种利用储能虚拟同步机应对多馈入直流换相失败的多布点方法。该方法首先从各节点与换流站间的电气距离入手,以此确定待补偿区域;然后对带补偿区域内的节点进行非故障点电压反应速率平均值计算,以此为指标确定最佳的储能虚拟同步机安装站点;最后在PSCAD中进行仿真,得到单一储能虚拟同步机接入对换相失败的抑制效果,通过与实际电网运行数据进行对比,验证了本布点方法确能有效发挥储能虚拟同步机的聚合作用、更好地抑制换相失败。

摘要:针对现有的配电网中薄弱环节识别方法的不足,考虑电压暂降幅值和持续时间对敏感设备的影响,提出了一种基于脱网负荷容量的电网薄弱环节识别方法。首先,将幅值和持续时间划分为多个区间;然后,使用解析式法,计算线路故障时节点电压幅值在各区间的概率,拟合持续时间分布的概率密度函数,计算电压暂降持续时间在各区间的概率,由此得到线路故障时节点电压暂降的幅值和持续时间位于各区间的概率,即电压暂降发生概率;最后,通过各区间内的电压暂降发生概率和敏感设备故障概率,计算线路故障导致敏感设备故障的概率以及电网的总脱网负荷容量,并将脱网负荷容量作为电网薄弱环节的识别指标。以IEEE-39节点系统为例做了验证分析,并与其它方法进行对比,结果表明了此方法的有效性。

摘要:间谐波源对地导纳幅值很小,因此传统并联谐振分析一般忽略间谐波源对地导纳。如果间谐波源对地导纳对并联谐振的影响较大,则忽略间谐波源对地导纳可能会严重降低并联谐振分析结果的准确性。为证明并联谐振分析计入间谐波源对地导纳的必要性,该文基于IEEE 33节点配电网模型建立并联谐振测试系统,开展间谐波源对地导纳对配电网并联谐振影响的研究。基于模态分析法发现特定节点处间谐波源对地导纳能够明显影响并联谐振,通过灵敏度分析,发现在特定节点处间谐波源对地导纳虚部对并联谐振的影响较大,揭示了间谐波源对地导纳显著影响并联谐振的本质原因,并验证了配电网并联谐振分析计入间谐波源对地导纳的必要性。

摘要:大规模分布式电源的接入给配电网运行可靠性带来挑战,导致传统电网故障诊断方法难以满足含分布式电源配电网安全运行要求。首先从提高配电网综合可靠性目标出发,分析含逆变型分布式电源的配电网因控制器的快速响应导致其故障电流变化大的问题;然后针对传统故障分析方法进行扩展,使得在配电网故障分析中能够准确计算来自分布式电源的故障电流和电网检测的电流的有效值;最后通过IEEE标准配电网上的算例分析,证明该方法在不同故障情况下计算故障电流的准确性。研究成果为提高配电网运行稳定性、可靠性及全面提升配电网自动化水平提供参考依据。

摘要:谐振接地系统在不同故障条件下发生单相接地故障时,故障信息十分微弱,给故障检测带来了极大的困难。但故障馈线与健全馈线的短时窗暂态零序电流时频域分布特性存在差异,利用S变换强大的时频分析能力对单相接地故障下零序电流的暂态特性进行了分析,以各馈线中暂态零序电流在不同频率下不同时刻的特征差异为依据,构造零序电流幅值时频矩阵,在综合考虑多种频率信息、突显时频局部特征的基础上,提出了一种基于S变换时频特性的故障选线新方法。该方法弥补了传统选线方法仅基于单一特征频带涵盖信息不足以及各馈线特征频带不一致的缺陷,结合图像处理相似度原理,通过综合相关系数实现配电网谐振接地系统单相接地故障选线。仿真结果表明该方法受故障位置、故障电阻、故障初始角、网络结构的影响较小,对不同故障接地类型都能进行有效判别,故障边界明显,可靠性好,抗干扰能力强,适用性更广。

摘要:配电网发生高阻接地故障时,传统的选线方法可靠性不高。对健全线路与故障线路在高阻接地条件下暂态零序电流的差异性进行分析,发现健全线路与故障线路的暂态零序电流趋势不同,两者对应趋势的斜率正负相反。因此提出了一种基于暂态零序电流包络线拟合斜率的故障选线方法。首先对暂态零序电流利用牛顿插值算法求取包络线;然后通过可变遗忘因子递推最小二乘法计算各条线路的拟合斜率,利用健全线路与故障线路包络线拟合斜率值正负相反的特点构建出选线判据;最后大量仿真结果表明:提出的选线方法适用于各种故障条件。

摘要:由于大多数传统的配电网对地参数测量方法主要针对配电网对地电容的准确测量,而对地泄漏电阻测量并不精确,且无法消除对地参数测量过程中的消谐电阻和电压互感器内阻抗产生的影响,致使测量结果误差较大;同时,传统测量方法不能广泛适用于不同系统接地方式情况,实际应用较为不便。为此,提出一种基于零序电压调控的配电网对地泄漏电阻测量方法,选择配电网外接特制的带有分接抽头的Y/△接线接地变压器上合适的分接抽头接地,获得一个较小的零序电压,并测量出此时的系统零序电流,将所得电压和电流值通过运算得到系统对地泄漏电阻。利用PSCAD/EMTDC仿真软件对提出的对地泄露电阻测量方法进行仿真验证分析,所得测量结果误差小,且适用于不同的系统接线方式,表明了该方法测量精度高,适用性广,且安全经济,使用便捷。

摘要:近年来县级供电公司配电网投资持续加大,但对配电网投资效益缺乏一套科学合理的配电网投资效益评估体系。本文首先从装备水平、运行水平、供电能力、网架结构和降损增供等方面构建两级配电网投资评估指标体系;其次,综合运用层次分析法和熵值法分别计算一级和二级评估指标权重系数;然后,采用主成分分析方法降低各评估对象评价指标数据之间的相关性;最后,基于TOPSIS对各评估对象配电网投资效益优劣进行排序。该方法可指导上级管理单位对各县级供电公司配电网整体投资效益进行科学合理评价,有效指导下一年配电网投资计划。

摘要:架空导线的覆冰舞动是导致线路跳闸的重要因素,严重威胁着电力系统运行的安全性与稳定性,如何科学合理地根据气象信息来计算架空导线的覆冰舞动跳闸概率成为亟待解决的问题。为计算输电线路在冰冻气象下发生舞动所致的短路跳闸概率,首先收集冰冻气象区域的风速、冻雨量、温度及湿度等信息,采用Weibull分布拟合风速的概率密度分布函数并计算导线覆冰厚度;其次,基于牛顿法建立覆冰导线单自由度舞动模型,采用里茨—伽辽金法求得幅值解析表达式,使用该表达式结合风速的概率分布与覆冰厚度求得舞动幅值越限的概率分布函数;然后,通过分析三相导线发生非同步舞动时的相位关系,得到了某一舞动幅值下发生跳闸的概率;最后,利用蒙特卡洛方法模拟覆冰导线舞动跳闸的过程,得到了舞动越限跳闸概率的统计值。算例结果表明,该方法能由气象预报获得的气象信息对未来时段的舞动跳闸概率做出准确计算。

摘要:通过对熔断器熔体在8/20 μs雷电流作用下温升过程数学模型的推导及分析,认为熔体材料热传导系数、常温电阻率、环境温度及熔体异常断裂均有可能影响熔体温升过程,进而影响熔断器工作性能。在对某熔断器熔体结构进行合理简化,并针对实际情况提出相关假设的基础上,利用Ansys有限元软件建立熔体热电耦合有限元模型,对正常熔体及受上述4种因素影响熔体在不同雷电流幅值作用下温升情况进行了仿真,得到了不同情况下熔断器的雷电流幅值-弧前时间特性曲线。由仿真结果可知,这4种影响因素均会影响雷电流作用下熔体温升速度,进而影响熔体温升过程,从而改变熔断器在雷电流幅值作用下的弧前时间,可能造成熔断器发生熔断,导致熔断器工作性能下降。最后通过对仿真结果的分析比较,提出4种保障熔断器安全正常运行的措施。

摘要:基于DGA数据的智能变压器故障诊断方法准确率易受输入特征影响以及极限学习机参数选择困难的问题,提出基于邻域粗糙集与自适应变异粒子群极限学习机算法的变压器故障诊断方法。首先,结合各DGA故障诊断标准建立变压器故障初始特征集,采用邻域粗糙集分析后获得属性重要度高的关键特征指标;其次,针对粒子群算法优化极限学习机参数时容易早熟、陷入局部最优的缺陷,提出带有早熟自检变异机制的改进粒子群算法优化极限学习机;最后,通过变压器DGA数据实例诊断,将之与IEC三比值法以及不同组合的极限学习机诊断性能进行比较,表明所提方法诊断精度更高。

摘要:关联规则挖掘算法常用于基于油中溶解气体分析的变压器故障诊断中。为进一步提升诊断效果,提出一种基于改进关联规则挖掘模型的变压器故障诊断方法。首先,构建可调整的状态重要度评估标准计算方式,能够适应不同输入特征并将其中的罕见高危数据纳入分析,从而有效应对现实应用过程中可能出现的极端状况;其次,直接基于输入特征量导致的故障风险而非特征量的数据占比或出现频率求解相应故障风险权重,能够更加准确地衡量各特征量所带来的影响;最后应用Relim算法进行关联规则挖掘,从而改善挖掘效率。实例仿真结果表明,所提出方法相较采用固定重要度评估标准计算方式、传统风险权重求解方法以及Apriori关联规则挖掘算法的故障诊断方法,具有更好的诊断准确率、实际可行性以及运算效率。

摘要:针对GIL中球形金属颗粒自由跳动造成严重绝缘故障的问题,在分析金属颗粒受力情况的基础上,搭建根据实际GIL设备等比例缩小的实验平台,拍摄和记录金属颗粒在腔体内的运动轨迹和起跳场强,进行多次重复性实验保证实验结果的一般性。实验结果表明:当金属颗粒材质一定时,球形颗粒的起跳场强主要由颗粒的半径决定,气体压强和电压极性对起跳场强几乎没有影响,起跳场强随着颗粒数量的增加而降低;球形颗粒在直流GIL中运动时可能出现伪谐振现象和围绕负电极徘徊运动的飞萤现象,颗粒半径越大,飞萤现象的概率就越高;球形颗粒在靠近绝缘子时,颗粒的起跳速度比在高压导体中部时更快;存在多个颗粒时,会出现颗粒分时起跳现象,整体的运动轨迹和单个颗粒的运动轨迹基本相似。

摘要:传感器的供电维护阻碍了物联网系统在变电站的应用发展。提出一种基于无线传输的变电站物联网系统供电方法,以实现物联网系统的自持运行。首先,建立能量采集和分配模型,分析信号传输模型,利用CSMA协议对时隙共享信道上与电源节点通信进行信号传输,有效降低了多节点无线供电信道竞争问题。其次,对传感器能量演变进行分析,设计出2种传感器能量供给方案,其中次优方案给每个节点固定分配功率,以较低的性能换取较简单的实现,另一种方案是动态调整分配的功率,为每个节点提供最大功率,得出最佳能量分配比,旨在提升系统的无线供电效率。最后,建立10节点仿真模型,验证所提出方法的有效性。结果表明,文章所提方法可以实现变电站物联网系统的自我维持。

摘要:电力刀闸是电力系统基本组成部件,系统运维时刀闸状态往往需要人工多次确认。在此背景下,提出一种新的刀闸状态识别方法。首先,将输入的三维刀闸图像转换为彩色点云数据,并从彩色点云数据中提取场景特征;然后,利用现有的方向直方图颜色特征描述算法,基于局部纹理和形状信息构建识别特征的描述符,并根据给定提取的特征描述符,执行两阶段匹配过程以找到场景和目标的彩色点云模型之间的对应关系;其次,使用霍夫投票算法过滤对应集中的匹配误差,并估计刀闸的初始三维姿态;最后,姿态估计阶段采用随机样本一致性和假设验证算法来改进初始姿态,且过滤带有错误假设的不良估计结果。实验结果表明,该方法不仅能成功识别复杂电力场景中的刀闸部件,而且能准确估计目标的三维姿态信息。

摘要:红外热像检测法在瓷绝缘子低零值诊断领域拥有独特的优越性。但由于超—特高压瓷绝缘子串长度可达10 m以上,常用工业热像仪—机载镜头难以清晰地拍摄超—特高压瓷绝缘子全串红外图谱,对基于全串温度特征的劣化智能诊断造成了严重困难。针对此现实难题,提出一种基于加权数据融合的双段温度曲线拼接方法。本方法避免常规红外图像拼接方法存在的目标缺失问题,且相比于舍入拼接、中点拼接等曲线拼接方法具有较高的拟合准确性。以1 000 kV绝缘子串为例,阐明所提曲线拼接方法的基本算法和流程;以500 kV绝缘子串为例,进行多种曲线拼接方法的对比研究,分析验证所提方法的有效性与可行性。

摘要:输电导线作为架空输电线路重要的部件,在巡检过程中如果被发现存在缺陷可能导致重大电力事故的发生。对高像素无人机巡检图像进行导线缺陷识别所需计算量大且缺陷目标区域范围小,若在无人机巡检过程中实现实时较高精度的识别能够大大加快巡检效率。本文提出一种利用无人机搭载板载计算机实时处理高清摄像头采集的高分辨率导线图像识别导线缺陷的方法。该方法首先采用语义信息分块将导线图像降采样处理,然后利用分割网络获取低像素导线分割区域并对其网格化,裁剪出多个导线区域,将导线区域以降采样比例映射回高像素原图像后再裁剪出多个导线高分辨率导线区域,批次输入yolov3网络进行导线缺陷识别,最后根据输入的高精度关注区域在原图像的相对位置获得缺陷识别目标区域。实验结果表明,提出的识别方法可以实现对相机采集的高分辨率导线图像进行高帧率的缺陷实时识别,为无人机智能化巡检提供新的思路。