• 2023年第3期文章目次
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    • >科学研究
    • 源—网—荷—储一体化环境下复杂电网投资决策指标体系的研究

      2023, 38(3):1-13. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.001

      摘要 (385) HTML (0) PDF 1.35 M (513) 评论 (0) 收藏

      摘要:从源—网—荷—储的单一环节和多元交互出发,构建了复杂电网投资决策指标体系。为计及复杂电网中各侧指标的依存和反馈关系,考虑决策者的指标偏好及指标包含的信息量,将ANP?EWM组合赋权法引入到投资决策中。首先,提出复杂电网中源、网、荷、储的单侧指标和考虑网源交互、荷网交互、源荷交互、源储交互、荷储交互、网储交互的交互指标,建立投资决策指标体系;其次,利用博弈论得到ANP?EWM组合赋权法为指标赋权;最后,使用优劣解距离法求取项目总效用值。以IEEE 39节点系统为例,将所提方法与其他赋权法进行比较,验证所提方法的有效性。

    • 能量及调频市场下含储联盟体的竞价行为分析

      2023, 38(3):14-23. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.002

      摘要 (86) HTML (0) PDF 1.88 M (293) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着储能在调频市场的不断发展,关于含储联盟体的决策行为对出清结果的影响及最大化自身收益的问题亟待解决。为探求能量及调频市场下申报不同的功率及电价所带来的影响,提出调频参与度概念,并搭建以最大化含储联盟体的收益及最小化配电系统运营商(DSO)成本为目标的双层优化模型,以跟踪中心轨迹内点法及遗传算法对联盟体间的博弈均衡问题进行求解,确定市场的纳什均衡点,得到2个市场下含储联盟体所采取的最优运行策略。最后,在IEEE 33节点系统算例中对所提模型及方法的可行性进行验证,分析不同调频参与度影响下的出清结果及自身收益情况,得出对调频参与度进行合理选择相比只参与能量市场时可获得更高收益的结论。

    • 分时电价环境下计及新能源消纳的虚拟电厂优化调度研究

      2023, 38(3):24-34. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.003

      摘要 (150) HTML (0) PDF 1.27 M (466) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着“双碳”工作的持续推进以及电力市场的日益成熟,新能源并网已成为中国构建新型能源体系的重要发展趋势。但由于新能源在边际发电成本及出力特质上与传统能源显著不同,其并网工作对电网的运行带来巨大冲击。为解决这一系列问题,首先从需求响应视角引入当量负荷的概念,并基于SVR?PSO算法构建计及新能源消纳和发电成本的需求响应模型,优化分时电价,降低需求侧购电成本;其次,基于分时电价提出计及新能源消纳的VPP双层优化调度模型并制定相应的运行策略,为配电网与需求侧搭建“源荷互动”的桥梁;最后,讨论基于当量负荷优化前后的分时电价对虚拟电厂经济性的影响,为分时电价的制定提供参考依据。

    • 考虑氢能耦合及阶梯碳交易的综合能源系统多时间尺度低碳优化调度

      2023, 38(3):35-46. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.004

      摘要 (107) HTML (0) PDF 1.30 M (384) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现能源的高效利用和降低系统碳排放量和源荷不确定性,提出一种考虑氢能耦合及阶梯型碳交易机制的综合能源系统多时间尺度低碳协同优化调度策略。首先,为有效降低系统的碳排放水平,引入阶梯型碳交易机制,建立低碳经济调度模型。然后,为充分发挥氢能的安全高效、低碳清洁的特性,建立以电解槽、氢燃料电池和甲烷反应器为主的氢能耦合模型,并引入电、热、氢多源储能模型。最后,为降低源、荷预测误差对系统优化调度的影响,并同时考虑到不同能源在不同时间尺度下的响应差异性,构建日前—日内多时间尺度低碳优化调度模型。算例分析表明,氢能耦合系统和阶梯型碳交易机制的引入不仅能提高系统运行经济性,还能减少系统的碳排放量,且所提多时间尺度调度策略能有效平抑系统功率波动,降低系统源荷不确定性。

    • 考虑调峰辅助服务的移动储能车路径优化与充放电策略

      2023, 38(3):47-53. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.005

      摘要 (139) HTML (0) PDF 1.23 M (382) 评论 (0) 收藏

      摘要:新能源汽车的发展带动了锂离子电池产业的成熟,使得移动储能车行业得到迅速发展。考虑将移动储能车参与大功率终端用户调峰辅助服务,并针对移动储能车路径优化与充放电策略展开研究。首先,分析移动储能车运营模式,建立考虑调峰辅助服务的移动储能车优化调度框架;其次,在考虑路径选择、充放电功率限制以及荷电状态(SOC)约束下,在目标模型里计入基于大功率工业用户的DCT计费方式;然后,以移动储能车调峰辅助服务总收益最大为目标,构建移动储能车路径选择与充放电优化模型,并进一步分析DCT计费对用户负荷曲线的影响;最后,以某市实际路网为例,通过算例对比分析验证所提方法的可行性和有效性。

    • 考虑网络重构的多园区储能多目标优化配置

      2023, 38(3):54-64. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.006

      摘要 (90) HTML (0) PDF 1.30 M (364) 评论 (0) 收藏

      摘要:合理的分布式储能配置在园区能源消纳过程中扮演着至关重要的角色。在进行储能电池配置时如何考虑多个园区之间的联络关系以及配置经济性和能源消纳效益之间的制约关系是一个难以解决的问题。此外,现代配电网多为闭环设计开环运行,多园区间的动态联络也是促进能源消纳的重要技术手段。因此,提出一种考虑网络重构的多园区储能的多目标优化配置模型及方法。首先,该模型将配置经济性和可再生能源消纳效益之间的制约关系进行了数学表征,考虑各种投资及运行约束,并引入虚拟功率表征各个园区之间的联络状态,通过网络的动态重构,从系统层面上提高能源消纳水平;其次基于二阶锥松弛及多面体线性化方法将原始难以直接求解的混合整数非线性非凸模型转化为混合整数线性规划模型;最后将所提算法应用于改进的IEEE 33节点系统中,构建多目标帕累托曲线。结果表明,多园区间的动态联络有助于提升彼此能源消纳水平,所提方法能够为工程实践提供多目标储能配置最优解。

    • 基于改进粒子群算法的中央空调系统节能优化控制

      2023, 38(3):65-75,93. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.007

      摘要 (157) HTML (0) PDF 1.45 M (387) 评论 (0) 收藏

      摘要:建筑的中央空调系统等设备用电能源消耗大,导致建筑能耗持续增长。为解决上述问题,首先根据中央空调工作原理,建立中央空调系统各设备能耗的数学模型,并选取决策变量;然后以中央空调系统总能耗最小为目标,以各变量上下限、设备之间的耦合关系、能量守恒等作为约束条件,建立中央空调系统节能优化模型;其次,将室内实时所需冷负荷与室内设定温度作为已知量,各决策变量作为输入量,中央空调系统总能耗作为输出量,降低模型的复杂程度;接着提出一种基于动态权重系数与加速因子的改进粒子群算法(IPSO),对各决策变量进行协同优化控制,搜寻中央空调系统节能优化模型的最优解;最后,通过仿真分析对比IPSO与标准粒子群算法,IPSO结果更优、收敛性更好,优化后的空调系统总能耗较优化前显著降低,验证了所提模型与方法的有效性。

    • 一种基于充电设施瞬时错峰度评估的接纳能力计算

      2023, 38(3):76-83. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.008

      摘要 (92) HTML (0) PDF 1.44 M (291) 评论 (0) 收藏

      摘要:“碳中和、碳达峰”背景下为缓解大规模电动汽车接入带来的配电网增容扩容压力,提出考虑瞬时错峰度的配电网接纳充电设施的容量评估方法。首先建立区域现有负荷和充电负荷的计算模型;其次以全时段潮流计算结果作为安全约束,提出基于二分循环逼近法的接纳能力评估方法;最后利用该方法求解最大接纳能力。在算例中,通过瞬时错峰度评估不同负荷交互特性对接纳能力的影响,求解不同配电网场景下的充电设施接纳能力。结果表明所提方法可以提高配电网容量资源的利用率,减少不必要的扩容增容需求。

    • 基于时变深度前馈神经网络的风电功率概率密度预测

      2023, 38(3):84-93. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.009

      摘要 (150) HTML (0) PDF 1.35 M (349) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统循环神经网络(RNN)和卷积神经网络(CNN)模型对风电功率进行较长时间尺度的短期预测时出现的时不变性问题,应用时变深度前馈神经网络(ForecastNet)模型进行短期风电功率不确定性预测。该模型的网络结构随时间变化以提高多步提前预测能力,模型交错输出以缓解梯度消失问题,使用混合密度网络得到各个时刻的概率密度分布。在避免传统深度学习模型中,该模型能避免递归多步预测累积误差的同时可以充分考虑相邻时刻风电功率的相关性;在模型隐藏层中,使用美国PJM网上的风电功率实际数据,分别应用全连接网络、卷积网络以及基于注意力机制的卷积网络3种神经网络模型进行预测,每次预测未来12 h的风电功率,滚动预测得到未来500 h的风电功率区间和概率密度,实验仿真结果能够证明所提预测模型的有效性。

    • 考虑风电不确定性的交直流混联电网静态电压稳定优化控制方法

      2023, 38(3):94-104. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.010

      摘要 (93) HTML (0) PDF 1.16 M (297) 评论 (0) 收藏

      摘要:静态电压稳定裕度(SVSM)是电力系统运行中常用的电压稳定性评估指标,风电场出力的不确定波动会引起系统SVSM水平变化,可能会给系统安全运行带来威胁。为此,提出了考虑风电场出力不确定性的交直流混联电网静态电压稳定优化控制模型,以最小化系统总调控成本为目标,同时要求在给定风电出力波动范围的情况下,系统SVSM波动区间范围的下界满足给定的安全运行要求。为了求解该三层优化模型,引入参数化逼近方法,将内层和中层优化模型逐层进行参数化逼近,以获得SVSM区间下界与各个控制变量之间关系的近似解析表达式,从而将三层优化模型转化为单层优化模型,并采用SBB求解器求出优化控制方案。同时,提出了采用SVSM对控制变量的高阶混合导数以去除近似多项式中的冗余交叉项的方法来提高计算效率。最后,以修改的IEEE 39节点交直流混联系统为例,验证了所提出方法的正确有效性。

    • 一种量化误差可控的少子模块MMC混合调制策略

      2023, 38(3):105-113. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.011

      摘要 (78) HTML (0) PDF 1.49 M (323) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于中低压配电网下电压等级较低,模块化多电平换流器(MMC)子模块数量也较少,因此少子模块MMC的调制方式对MMC系统的性能有重要的影响。为改善少子模块MMC在最近电平调制方法的输出电压谐波畸变率(THD)大以及在载波移相调制下开关损耗大的缺陷,提出一种为少子模块MMC系统在最近电平逼近调制下设置量化误差,通过判断量化误差将最近电平逼近和载波移相混合的MMC新型混合调制策略,量化误差小于系统给定的量化误差时采用最近电平逼近调制方式,否则采用载波移相调制方式。同时结合环流控制和子模块电压均衡控制,进一步保证少子模块MMC在该混合调制下的正常运行。最后,建立子模块数为4的MMC混合调制的仿真模型,对该少子模块MMC混合调制策略进行仿真研究,结果表明:所提出的少子模块MMC混合调制策略在降低MMC开关次数的同时可将MMC调制误差控制在系统给定的量化误差范围内。关 键 词:直流配电网;模块化多电平换流器;调制策略;谐波分析;均压控制;环流控制

    • 计及电缆分布电容的并网逆变器谐振特性与抑制

      2023, 38(3):114-123. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.012

      摘要 (106) HTML (0) PDF 4.28 M (323) 评论 (0) 收藏

      摘要:逆变器与电网之间的阻抗交互无法避免,当传输电缆的分布电容较大无法忽略时,逆变器并网系统会出现多个谐振点,容易引发高频谐振问题。为此,首先从阻抗交互的角度出发,利用无源性理论分析逆变器并网系统潜在的不稳定区域,以及线路长度和电网侧阻抗对并网逆变器系统谐振频率的影响。然后针对系统的高频谐振问题,提出在逆变器控制通路中串联二阶低通滤波器和相位补偿器的有源阻尼方法对逆变器阻抗进行重塑,使逆变器输出阻抗可以在全频段满足无源性条件,达到抑制高频谐振的目的,从而提升系统的稳定性。最后搭建Matlab/Simulink仿真系统,仿真结果验证所提方案的有效性。

    • 基于自适应指数函数的变参数VSG控制

      2023, 38(3):124-131. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.013

      摘要 (98) HTML (0) PDF 1.82 M (308) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,随着电网的电力电子化程度升高,电网的整体惯量减小,电虚拟同步机(VSG)技术应运而生并迅速发展。其核心思想是模仿传统能源所应用到的同步发电机的电气特性和机械特性,提高高比例分布式能源系统的转动惯量。然而,现有VSG控制策略的控制参数固定或者简单连续变化,针对小扰动可能会引起系统功率的振荡等问题。为更加灵活调整虚拟惯量和阻尼系数,在详细分析VSG基础上,提出一种基于分段指数函数的变参数VSG自适应控制策略,其虚拟惯量和旋转阻尼随电网频率的变化按照指数函数轨迹变化,从而达到减小电网波动的目的,并且扰动变化率较小时参数变化较小,避免引起系统振荡问题;最后设计主电路部分和VSG控制部分的参数,并通过仿真证明了该策略能有效改善逆变器工作的稳定性。

    • 基于注意力机制的二次回路端子文本检测与识别方法

      2023, 38(3):132-139. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.014

      摘要 (86) HTML (0) PDF 1.58 M (305) 评论 (0) 收藏

      摘要:变电站二次回路是二次高级集成业务的基础,采用图像识别技术对二次回路的自动特征识别、信息提取,可实现二次回路的智能运维业务。而变电站采集的图片环境背景杂乱、分辨率低以及失真,使得采用图像识别技术识别不规则文本极具挑战。因此,提出一种基于注意力机制的二次回路端子文本检测与识别方法。该方法主要包含预处理、文本检测和文本识别3个部分,其中文本识别部分提出一种时空嵌入编码方法,可以更好利用图片的位置信息。在训练过程中,相较未改进方法仅需要序列级的标注信息,而无需额外细粒度的字符级别框或分割掩码。最后,通过实际工作场景数据集证明该方法不仅易用、性能好,且在识别精度上也优于其他方法。

    • 基于改进Cascade R‑CNN的绝缘子故障检测方法研究

      2023, 38(3):140-148. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.015

      摘要 (85) HTML (0) PDF 1.99 M (346) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对航拍图中存在的绝缘子故障位置在图像中占比小、背景环境复杂导致的故障检测准确率低的问题,提出一种基于改进Cascade R?CNN模型的绝缘子故障检测方法。在原有Cascade R?CNN模型的基础上,在骨干网络中引入可变形卷积学习几何变换能力,在检测器中引入平衡损失函数平衡难易样本。在模型训练阶段,使用Copy?Paste与Mosica丰富故障绝缘子样本,平衡正负样本。使用该模型对航拍绝缘子图片进行故障检测实验,改进损失函数的模型与传统Cascade R?CNN模型相比平均召回率提升0.38%,引入可变卷积后的Cascade R?CNN模型与Faster R?CNN模型,相比平均召回率,从原来的89.78%变成93.49%,结果表明该模型能够有效克服样本遮挡以及样本不平衡的干扰。

    • 基于节点度搜索分区的配电网状态估计方法

      2023, 38(3):149-156. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.016

      摘要 (130) HTML (0) PDF 1.17 M (353) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着配电网规模的扩大,传统集中式状态估计算法所需构建模型日趋复杂,导致求解过程计算量增大,状态估计时效性和准确性下降。针对此问题,提出一种基于节点度搜索分区的配电网状态估计方法。构建多种区域划分方法,在保证划分后系统可观的前提下对比不同划分方式状态估计的精度与时长,并进一步分析量测冗余度对状态估计准确性的影响,选取IEEE 30节点配电系统进行仿真分析,仿真结果表明所提分布式状态估计方法在状态估计速度、精度上具有明显优势。

    • 环状有源配电网改进电流差动保护方案

      2023, 38(3):157-165. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.017

      摘要 (74) HTML (0) PDF 1.45 M (375) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高配电网供电可靠性和分布式电源接纳能力,有源环状网络成为配电网主要发展方向之一。然而,大量分布式电源接入改变了配电网潮流和故障特征,传统三段式电流保护方案可靠性不足。为此,提出一种针对环状有源配电网的改进电流差动保护方案。首先对环状有源配电网区内、外故障电流关系表达式进行推导,分析两端电流故障分量的向量关系;然后利用保护区段两端故障电流比构造主保护判据,进一步地针对环状结构配电网设置避免保护误动的辅助判据;最后利用PSCAD/EMTDC仿真平台搭建环状有源配电网模型,通过大量仿真分析,验证所提保护方案的有效性和抗干扰能力。该方案同样适用于典型辐射状有源配电网。

    • 长距离电力电缆的距离保护研究

      2023, 38(3):166-173. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.018

      摘要 (124) HTML (0) PDF 1.29 M (372) 评论 (0) 收藏

      摘要:大规模海上风电场是风力发电的重点发展方向,海底电缆作为确保海上风电场并网的重要纽带,其分布电容远高于架空线路,高压远距离输电时线路中的电容电流不可忽略,可能会导致距离保护区内故障拒动的问题。距离保护动作判据的可靠性依赖于测量阻抗的准确性,为此,结合电缆实际物理结构研究电缆电气参数的计算方法,并论证公式的准确性。根据计算结果对电缆线路建立分布参数模型,分析分布电容对保护安装处测量阻抗的影响,推导证明长距离电缆线路测量阻抗与故障距离呈双曲正切的函数关系。在传统的电容电流半补偿方案的基础上,提出一种改进的距离保护方案。利用PSCAD搭建电缆模型并进行故障模拟,仿真结果表明,改进后的方案能够有效补偿线路电容电流、解决距离保护区内拒动以及区外误动的问题,同时兼具较好的抗过渡电阻能力,是一种理想的距离保护方案。

    • 计及电磁干扰的接地网磁场诊断研究

      2023, 38(3):174-181. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.019

      摘要 (74) HTML (0) PDF 1.56 M (290) 评论 (0) 收藏

      摘要:埋设在地下的变电站接地网若是出现断裂等故障将影响设备和人身的安全性,而目前针对接地网的故障诊断仍然以定期开挖检测为主,具有盲目、低效等缺点,因此针对接地网的无损检测具有重要的应用前景。针对电网络诊断法诊断方程欠定的缺点,提出运用磁场反演法对接地网进行检测,并且考虑到接地网现场的电磁干扰问题,设计一套相应的硬件系统装置。首先对接地网进行分析,论述磁场反演法的可行性及其具体操作方法;其次,根据变电站接地网现场电磁干扰产生的特点,开发具有抗电磁干扰能力的磁场检测硬件系统;最后,通过在接地网模型上的实验和某变电站接地网的现场应用,验证该方法和系统的可行性和准确性。

    • 基于遗传算法优化的BP神经网络在配电网故障诊断中的应用

      2023, 38(3):182-187,196. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.020

      摘要 (96) HTML (0) PDF 1.09 M (319) 评论 (0) 收藏

      摘要:BP神经网络作为人工神经网络中的典型网络模型,在配电网故障诊断中也有广泛的应用,但由于其初始权值和初始阈值的随机性,应用中存在诊断精度不高等问题。针对这一问题,提出一种基于遗传算法优化的BP神经网络的配网故障诊断方法,利用遗传算法对BP神经网络的初始权值和阈值进行优化,并在算例中与传统神经网络进行故障诊断结果对比,最后分析两者仿真误差值,验证其可行性。结果表明,遗传算法得到BP神经网络较为理想的初始权值和阈值,可有效降低运行结果的误差,使诊断结果更加准确。

    • 考虑多因素的电子式电压互感器误差组合预测方法研究

      2023, 38(3):188-196. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.021

      摘要 (122) HTML (0) PDF 1.81 M (345) 评论 (0) 收藏

      摘要:电子式电压互感器的测量准确度与电网的安全性和经济性有着紧密的联系。为准确地预测EVT长期运行过程中的误差,提出一种考虑多种因素的组合预测方法。该方法通过相关性分析选取与EVT误差相关性较强的参量作为特征量,分别使用融合注意力机制的LSTM模型与SVR模型对互感器的误差进行预测,随后将所得的各预测结果进行组合以得到最终的预测结果。对某变电站实时运行数据进行仿真分析,结果表明所提出的方法能够有效预测EVT在未来一段时间内的误差变化信息,对变电站及时预知EVT误差问题并安排进行计量性能检修具有一定的参考价值。

    • 一种10 kV电压等级非接触式电压互感器研究

      2023, 38(3):197-204. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.022

      摘要 (129) HTML (0) PDF 1.43 M (325) 评论 (0) 收藏

      摘要:与电磁式电压互感器相比,电力系统中常用的电容式电压互感器存在诸如耐冲击电压强度高、造价较低以及维护成本及工作量小等优点,但仍存在一些常见问题,例如所占空间大,所需绝缘设计水平高(与高压直接接触),恶劣环境下绝缘失效等问题。针对这些问题,设计一种适用于10 kV及以下电压等级的非接触式耦合型电压互感器。首先基于电磁感应原理,利用电压互感器测量端与电缆内芯、输电线路、绝缘套管内部引出引入线等形成的耦合电容充当高压端电容,利用电压互感器测量端与大地间形成的电容充当低压端电容。然后理论分析电压互感器电容对频率特性的影响,通过有限元仿真计算并优化耦合式电压互感器测量端与高压输电线之间的电场和电容。最后在单相10 kV电压等级输电电缆上进行试验,结果表明所设计的互感器可以准确、实时的测量电压,能够为建立智能电力系统、电网实时在线监测、继电保护现场运行提供参考。

    • 计及断股角度的高压输电导线钢芯漏磁场矢量计算与分布规律研究

      2023, 38(3):205-215. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.023

      摘要 (88) HTML (0) PDF 1.86 M (318) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有钢芯断股漏磁场的研究中只考虑断股的长、宽、深等几何参数,鲜见涉及股线断口角度对漏磁场影响的问题,建立钢芯漏磁检测装置的三维有限元模型,分析12种断股角度工况下漏磁矢量Bx、By与Bz的分布规律,并将3种矢量进行对比,得到对断股最敏感的矢量方向。结果表明,矢量Bx和By呈多峰形态,且以断股角度90°为分界点,正负峰分布特征相反,而矢量Bz在断股角度90°时因断股宽度影响出现多峰,其他工况均为单峰形态。对比各矢量峰值发现,矢量Bx和By在各工况下正负峰值均较为相近。矢量Bz峰值远大于Bx和By峰值,断股角度90°时差值最大,Bx与By正峰值分别仅为Bz正峰值的4.5%和2.2%,负峰值绝对值仅为Bz正峰值的1.5%和2.9%。矢量Bz对钢芯断股最敏感,霍尔元件应垂直于导线表面布置以拾取矢量Bz,此时漏磁信号检测最为有效。

    • 基于EMD‑FFT特征提取的GIS机械缺陷诊断方法研究

      2023, 38(3):216-223. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.024

      摘要 (79) HTML (0) PDF 1.88 M (316) 评论 (0) 收藏

      摘要:气体绝缘组合电器(GIS)在组装和长期运行过程中会产生诸多机械缺陷,检测和诊断机械缺陷对于保障GIS可靠运行具有重要意义。目前各学者进行了大量的振动信号检测,但结果分析多是基于FFT的时频分析,缺乏针对不同典型机械缺陷下振动信号特征提取的诊断方法。为此,基于不同典型机械缺陷下振动信号频率特征量存在差异的基本原理,提出采用EMD?FFT联合算法提取GIS振动信号特征,根据550 kV实体GIS设备上典型机械缺陷振动信号的检测分析,归纳总结出不同缺陷下的GIS机械振动信号特征图谱,从而实现现场GIS设备的机械缺陷有效诊断。研究结果表明,提出的EMD?FFT算法能够有效提取出不同典型缺陷下振动信号的主要特征频率点,构建的特征谱图可直观反映不同缺陷下的频率信息变化,实现对典型机械缺陷的诊断。基于上述诊断方法开展现场试验,有效检测出某GIS设备存在的地脚螺栓松动缺陷,证明了诊断方法的有效性。研究成果能够为现场GIS机械缺陷诊断提供方法和试验结果支撑。

    • 复杂背景中输电线路不均匀覆冰厚度测量方法

      2023, 38(3):224-229. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.025

      摘要 (140) HTML (0) PDF 1.43 M (454) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高输电线路覆冰厚度测量精度,提出一种复杂背景图像中输电线路不均匀覆冰厚度测量的新方法。首先,采用图像灰度化、中值滤波去噪及最大类间方差图像分割法对输电线路覆冰图像进行预处理;然后,结合输电线路覆冰信息和背景噪声的连通域特征,提取复杂背景下覆冰输电线路轮廓;最后,针对局部覆冰厚度不均匀的现象,采用一种垂线逼近的方法获取输电线路的覆冰厚度。实验结果表明,采用连通域参数特征的输电线路目标提取方法可在背景复杂、对比度低的图像中准确提取覆冰输电线路轮廓。对于局部覆冰不均匀的区域,垂线逼近方法明显优于传统的霍夫变换方法,可以显著提高输电线路覆冰厚度测量精度。

    • 基于计算流体力学的直流电磁继电器温度场仿真研究

      2023, 38(3):230-240,251. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.026

      摘要 (140) HTML (0) PDF 1.87 M (347) 评论 (0) 收藏

      摘要:温升是制约直流电磁继电器小型化与高负载化设计的主要影响因素,准确的温升计算是继电器设计能够达到其性能目标的重要辅助手段。提出利用流固耦合传热及离散坐标法辐射传递方程,建立计算流体力学散热仿真模型,以此改进原先固体热力学有限元散热仿真模型在对流与辐射计算准确性方面的不足。运用该模型对某型继电器进行温度场仿真,通过温升试验验证了仿真结果的准确性。另外,本文的仿真模型在仿真模拟继电器温度分布时,取得比固体热力学有限元散热模型更接近实际情况的结果。因此,本文的仿真模型可为相同类型的继电器产品提供更有效的热场设计工具。

    • >技术应用
    • 35 kV架空线路中并联间隙的单相同线安装方式

      2023, 38(3):241-251. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.027

      摘要 (123) HTML (0) PDF 1.62 M (327) 评论 (0) 收藏

      摘要:35 kV线路杆塔高度远高于10 kV线路,其防雷配置偏少,雷击跳闸率偏高。本文提出采用单相同线安装并联间隙的方法来提高线路耐雷水平,即在同一回路的固定单相安装并联间隙。35 kV架空线路的跳闸机制为相间短路故障,并联间隙在单相安装方式下,可由放电相导线对其他导线的耦合作用降低其余两相导线的过电压,从而降低线路发生相间短路的几率,提升线路的耐雷水平。通过建立35 kV架空线路过电压计算仿真模型,考虑避雷线和接地电阻的影响,计算了并联间隙在单相同线安装方式下对线路耐雷水平的影响。单相同线安装并联间隙,在线路无、单和双避雷线时,反击耐雷水平分别最大提升81.9%、21.2%、11.1%;感应雷耐雷水平分别最大提升68.2%、50.2%、38.4%。通过实验和计算,针对雷击形式的不同概率,给出了并联间隙采取单相同线安装方式后的放电距离确定原则。单相同线安装并联间隙的方法具有成本低、免维护的特点,可以作为35 kV架空线路的重要防雷手段。

    • 基于多维信息融合的配电网故障研判系统研发与应用

      2023, 38(3):252-260. DOI: 10.19781/j.issn.1673-9140.2023.03.028

      摘要 (141) HTML (0) PDF 1.85 M (385) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某城市配电网故障定位自动化程度低、各系统数据利用不足等情况,从数据融合的角度出发,通过内部专网将配电网调度管理系统、SCADA系统、融合终端及用采系统等系统数据进行融合,开发基于多维信息融合的配电网故障研判系统。该系统可分为前台操作界面和后台服务器两部分,前台操作界面基于Visual C++6.0开发环境,将各功能部分模块化;后台服务器由基于Java Web技术进行开发的数据库系统实现。该系统操作方便、运行可靠、适用性强且扩展性好,能实现配电网故障定位、隔离和配电网络重构,方便在全省范围内推广,对配电自动化的发展具有实际工程意义。目前已在某地区试运行,效果良好。

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