基于扩充样本的电力系统可靠性动态与实时研究

结合动态与实时机制,研究基于BP神经网络模型生成扩充样本的电力系统可靠性评估方法。基于原始的小样本数据对BP神经网络进行学习训练,并得到特征相似的扩充样本,分析了适用于电力系统可靠性评估的经验公式和分布模型,使用最小二乘法对分布模型进行参数估计完成评估。通过继电保护系统算例分析,证明利用指数分布模型对扩充样本进行评估误差最小,同时选择数学期望经验公式最为合适。     

基于长短期记忆网络的继电保护装置可靠性评估方法

为解决失效数据样本量过小对继电保护装置可靠性评估产生的精度影响, 提出了一种基于长短期记忆 (LSTM)网络的小样本故障率数据下的继电保护装置可靠性评估方法.该方法采用装置运行时间构建多维输入变量, 预测平均故障率,并由扩充的故障率数据进行故障率模型的参数估计,最后得到装置的可靠使用寿命,并作为继电保 护装置建议退出运行时间.算例分析表明该方法对小数据样本进行了有效的扩充,实现了快速精确的寿命估计.     

基于灰色-三参数威布尔分布模型的继电保护装置可靠性参数估计

由于小样本问题的存在使得继电保护装置可靠性评估受到限制,提出一种基于三参数威布尔分布的灰色估计法。首先针对继电保护装置故障数据投运初期可靠性高的特点,引入了相对于二参数威布尔分布有明显改善的三参数威布尔分布作为继电保护装置可靠性的分布模型,门限参数的引入可以更直观的判断继电保护装置进入损耗期的时间点;其次为解决失效样本少的问题,通过结合灰色模型与三参数威布尔分布模型,得到一种针对小样本灰色–三参数威布尔分布模型,并对继电保护装置可靠寿命进行参数估计;最后通过实例计算与其他方法进行对比,证明了新方法对小样本继电保护装置进行可靠性参数估计时在保证高精度的同时计算速度更快。     

小样本失效数据下保护可靠性的贝叶斯-蒙特卡罗评估方法

保护系统的"高可靠性"导致基于大失效样本数据的可靠性评估方法遇到瓶颈,并将直接影响评估结果可信度,针对该问题,提出一种基于小样本失效数据的继电保护系统可靠性评估方法。首先,在分析继电保护装置的运行特性及小样本失效数据特点的基础上,通过拟合优度检验确定以威布尔分布作为失效数据的寿命分布;其次,利用小样本数据进行回归分析得到威布尔分布的参数,选取蒙特卡罗抽样得到的子样作为贝叶斯分布的先验分布;最后通过贝叶斯理论得到后验概率分布并求其全概率得到装置的可靠度和故障概率密度等可靠性指标。算例分析验证了方法的有效性。     

基于灰色神经网络的小样本纳米TiO2改性聚酰亚胺薄膜寿命评估

在纳米TiO₂改性聚酰亚胺(PI)薄膜寿命评估中，针对失效数据少、寿命分布无法唯一确定、成本高和试验时间长等问题，提出一种基于灰色神经网络的小样本绝缘寿命评估方法。采用原位聚合法制备纳米TiO₂改性PI薄膜，进行加速电老化试验并获取失效数据；构建并训练灰色神经网络，得到与原始数据特征、变化规律相似的扩充数据。采用最小二乘法进行参数估计，分析对比不同失效数据样本量、分布模型和经验累计失效函数的寿命评估结果。通过实际算例，分析扩充前后的最优寿命评估不同方案。结果表明：Weibull分布和数学期望公式的组合更适合原始样本容量的寿命评估。利用扩充后的绝缘失效数据进行寿命评估效果更好，选用反幂函数模型、对数正态分布和中值公式的组合，对扩充样本进行寿命评估最合适。     

基于SVM的小样本条件下继电保护可靠性参数估计

智能变电站继电保护系统因其高可靠性而失效样本数据过少,从而影响了对其可靠性参数的估计。为此提出一种基于支持向量机(support vector machine,SVM)的继电保护系统可靠性参数估计方法。首先介绍了继电保护装置失效时间服从的分布模型;然后,针对失效数据的小样本问题,先利用SVM对原始样本进行回归训练并预测得到贴近原始样本数据规律的扩大样本,并采用网格搜索和交叉验证方法对SVM回归模型进行参数寻优;最后,根据扩大后的样本,采用最小二乘拟合方法进行可靠性参数估计。与现有的方法相比,新方法无需先验知识,更容易实现。对比分析表明,新方法有效提高了小样本条件下继电保护系统可靠性参数估计的精度和稳定性,并具有较好的抗野值能力。     

BP与AR模型在轴承性能退化评估和预测中的应用

为解决滚动轴承性能难以评估与预测的问题,提出BP神经网络与AR模型相结合的方法,以评估滚动轴承失效退化程度,并预测从正常运行到最终失效的性能退化趋势。基于正常运行到最终失效的全寿命数据,利用BP评估模型估计轴承的失效退化程度,网络输出的评估结果为隶属于正常概率的目标向量。分别选择BP预测模型与AR模型作为预测系统,利用得到的评估结果进行训练,训练结束后,采用BP预测模型与AR模型分别对滚动轴承进行性能退化的单步和多步预测。基于两组全寿命数据的对比分析,验证了该方法的有效性。结果表明,使用BP神经网络可实现对轴承性能退化程度的良好评估,相比BP自身预测模型,AR模型在性能预测上能得到更优的结果。     

计及核心元器件的继电保护装置Markov模型及其影响因素分析

内部核心元器件失效常常导致继电保护装置失效,威胁电网安全。然而,目前继电保护装置可靠性评估鲜见考虑核心元器件失效模式的影响。针对上述问题,考虑核心元器件的硬件失效、软件失效、人因失效等失效模式,并区分硬件致命性失效与非致命性失效,建立了包含CPU芯片、电源芯片及其他芯片的继电保护装置Markov模型;进一步,根据实例及灵敏度分析法,定量分析了失效模式对继电保护装置可靠性的影响。     

继电保护装置时变失效率估算及其区域性差异分析

相比恒定失效率,时变失效率在可靠性评估的准确度方面具有优势。文中针对电网继电保护装置失效特性,在区分偶然失效和老化失效的基础上,利用指数分布函数拟合估算继电保护装置的常值偶然失效率,利用Weibull、正态等分布函数拟合,估算时变的老化失效率,并利用可决系数比较拟合的优劣。基于区域电网继电保护装置现场失效情况形成数据,获得了该电网保护装置的时变失效率。仿真表明,实际电网的老化失效数据符合Weibull分布。针对该电网地理特点,分析了环境、区域因素对保护装置失效率的影响,结果表明该区域电网保护装置恒定失效率基本一致,老化失效率与自然气候相关。     

基于加速性能退化数据的XLPE绝缘可靠性评估

传统的基于失效寿命数据的固体电介质绝缘可靠性评估方法,试验时间长、失效数据少且难以获取.针对这一问题,本文研究了基于加速性能退化试验数据的可靠性评估方法.首先,采用平均电荷密度作为性能退化特征量,分别在140、160、180 kV/mm场强条件下进行加速性能退化试验,获取性能退化数据.其次,计算得出各场强条件下交联聚乙烯(XLPE)绝缘材料的伪失效寿命并确定其统计分布.最后,结合虚拟增广理论对伪失效寿命数据进行扩充,利用统计分析方法对扩充后的数据进行分析.结果表明:采用加速性能退化试验方法进行XLPE绝缘可靠性评估,经理论计算得到样本可靠度、失效分布密度函数、平均寿命等性能可靠性指标.结合加速寿命模型理论推导出20 kV/mm稳定场强条件下该XLPE绝缘材料的预期寿命为15.3年,且到达预期寿命时可靠度为0.4451.     

220 kV变电站10 kV直供负荷的改善措施及其经济分析

为了协调220 kV与110 kV变电站布点关系,结合某省220 kV变电站三卷变压器10 kV低压侧直接向负荷供电（简称直供）的实际情况,对全省220 kV变电站进行统计分析,研究其直接供电的现状及运行中反映的问题,并有针对性地从技术和经济层面提出解决办法：对10 kV直供负荷供电时,将配电网规划和10 kV直供负荷相结合,优化配电网的结构,合理利用220 kV变电站的容量,由220 kV变电站向周边10 kV负荷系统直接供电,在确保供电可靠性的情况下,控制10 kV线路的送电距离。以上措施可挖掘现有电网的供电潜能,降低线路损耗,使电网布局更趋合理。     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

智能变电站中高频开关电源技术应用

高频开关电源因其性能可靠、体积小、效率高等优点,已广泛应用于智能变电站直流系统中,为变电站安全、可靠运行提供保障。首先简单介绍了交直流一体化电源系统,然后分别对直流充电模块、通信电源模块、UPS电源模块作了详细分析,重点研究了高频开关电源的N+1冗余技术和均流技术。通过研究发现,这2种技术的应用提高了高频开关电源模块的可靠性。高频开关电源能够满足智能变电站对直流系统可靠性的要求。     

基于先验方差的发电机惯量辨识数据质量评估

发电机惯量是电力系统频率特性分析与在线应用的重要参数。基于发电机正常运行时机端有功功率和频率的类噪声信号可对发电机惯量进行实时辨识。然而实测数据质量存在的缺陷,导致现有算法对实测数据辨识效果较差。为解决该问题,本文以谱分析与系统辨识理论为基础,通过参考系统估计、模型参数方差估计、惯量方差估计三个步骤,建立惯量辨识结果的先验方差统计量,在进行辨识前对类噪声数据段进行评价和筛选,提升了惯量辨识的准确度。基于仿真数据和实测数据的数据评估筛选结果验证了本文提出方法的有效性。结果表明,先验方差较小的数据段,惯量辨识的准确度较高。     

基于暂态相关性分析的小电流接地故障选线方法

小电流接地系统发生单相接地故障时,接地点产生的暂态故障电流包含了整个系统中全部的暂态故障电流特征量。非故障线路的三相暂态电流主要表现为对地电容电流,考虑到系统中存在的电感影响,健全线路中的两相电流差非常小,且波形与自身的暂态零序电流明显不相关,而故障线路的两相电流差与其暂态零序电流表现出明显的相关性。利用这一特征,首先对母线电压进行小波变换,通过三相近似系数比例AR检测配电网是否发生了单相接地故障,并找出故障相;然后,运用相关性分析比较各条线路的两相电流差与零序电流的相关性,能够正确地选出故障线路,文章通过MATLAB/SIMULINK建模,验证了该方法的正确性。     

East China Market in Dire Need of Three Major Breakthroughs

Since started as a pilot project of regional power marketin June, 2003, East China power market has been actively andsteadily progressing, and has promulgated in succession amarket establishing program, market operating rules andspecifications for the functions of technical support systems.The technical support systems have been built up by stagesincluding the master station system in East China region and     

12th International Conference on Electronic Measurement & Instruments(ICEMI'2015)

正Qingdao,China 7.16-19,2015 The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world's premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products     

电解铝整流系统建模与稳流协调控制策略

介绍了大功率直流电解铝供电系统结构,建立了包括电解槽负载模型、饱和电抗器（ＳＲ）模型以及有载调压变压器（OLTC）的整流系统模型,提出了稳流协调控制策略：OLTC可对系列电流进行离散性的粗调,SR可在一定范围内实现对系列电流的连续性微调,两者结合能有效地解决机组投入与退出、阳极效应发生等大扰动下的稳流精确控制问题。基于电磁暂态分析软件包（ＥＭＴＤＣ）搭建了6机组整流系统,对网侧电压波动、负荷波动等工况进行了仿真分析,仿真结果表明：所提协调控制策略能保持直流系统处于最佳的运行状态,可实现电解铝生产过程中电流的平稳。     

基于改进动态灵敏度的配电网无功优化规划

目前配电网无功优化规划多采用网损灵敏度分析等方法来确定配电网候选无功补偿点,可能选择虚假高灵敏度节点,选点分布较集中。提出一种基于改进动态灵敏度选点的配电网无功优化方法,对灵敏度和负荷阻抗矩进行修正结合并进行层次聚类,避免选择虚假高灵敏度节点,使得选点分布均匀。通过实例仿真分析,验证了该方法的有效性,并对几种灵敏度选点方法进行了比较研究,得出了一些有益的结论。     

1 000 kV特高压南阳站3/2主接线不平衡环流分析

特高压变电站1 000 kV系统采用3/2主接线,由于导电主回路电阻不平衡度较大及特高压变电站输送容量大,导致3/2主接线系统存在较大幅值的不平衡环流,极端情况下个别断路器相电流有过零甚至反相现象。结合特高压南阳站,从理论上分析不平衡环流中零序分量及其产生原因;论述了大负荷运行期间零序环流给站内二次系统带来的显著问题和严重后果;提出保护装置采用两断路器合流、单断路器最小相电流制动零序电流元件和两断路器合流制动单断路器零序电流元件的几种解决方案。以期后续交流特高压工程对此有足够的重视,供设计、施工和运行维护借鉴。