智能配电网全寿命周期低碳仿真与评估研究

在电力系统低碳化背景下,分析比较智能配电网中分布式发电、储能电站、电动汽车充电桩接入对智能配电网碳排放的影响。研究考虑分布式发电、储能电站、电动汽车充电桩接入的智能配电网全寿命周期碳排放机理,建立其接入智能配电网的碳排放模型。结合碳排放流理论,提出智能配电网全寿命周期低碳仿真方法,说明智能配电网运行阶段碳排放占全寿命周期碳排放的主要部分。仿真分析了分布式发电、储能电站、电动汽车充电桩单独接入和共同接入配电网对运行阶段碳排放的影响,并针对智能配电网低碳运行方式提出建议。以IEEE33节点配电系统验证了方法的有效性和合理性。     

极端自然环境下配电网快速复电弹性研究

极端自然环境对电网有着极大的威胁。配电网作为电网中相对薄弱部分,更易受到自然环境的影响,而配电网和用户直接相关,因此急需提升配电网快速复电弹性。文中基于极端自然环境提出了一种“灾前-灾中-灾后”三阶段弹性提升策略。首先,从薄弱地点硬件能力方面提升灾前预先准备能力;随后,从事故预案方面提升灾中抵御吸收、响应适应能力;然后,从全感知配电网自愈技术方面提升灾后快速恢复能力;最后,介绍了浙江地区配电网在快速复电弹性、抗台风和雷电方面的实际工程经验,为其他地区在极端自然环境下配电网快速复电弹性建设提供参考。     

极端气象条件下配电网大范围停电贝叶斯网络建模和停电概率预测方法

极端气象事件可引发配电网大面积停电事故,造成严重的经济损失。合理评估和预测极端灾害引发停电风险是实施应急预防所需的关键技术。区别于针对单一设备的灾害停运模型,文章考虑灾后设备停运事件的时空相关性,利用历史灾损记录和灾害数值模拟数据,构建灾害时间贝叶斯网络模型,进而根据灾情快速推理配电网停电范围和停电概率。以IEEE 14节点系统为测试对象,通过仿真算例验证了所提方法的有效性和正确性。     

极端灾害状态下配电网的应变能力

在发生极端灾害时,利用分布式电源、储能以及微电网等本地电源快速恢复配电网中的关键负荷可有效提升配电网的应变能力。文章详细介绍了电力系统"应变能力(resilience)"的基本概念、内涵及评价指标,分析了配电网应变能力的研究需求与提升手段,并提出了利用微电网实现配电网关键负荷供电恢复的方法。在此基础上,针对美国华盛顿州立大学(WSU)微电网、西北太平洋国家实验室(PNNL)4馈线1069节点配电网案例进行了分析与研究。分析结果表明,极端灾害场景下将微电网作为紧急电源可有效减小关键负荷的断电时间,从而提升配电网的应变能力;分布式电源的暂态特性对于供电恢复策略的可行性有较大影响,在制定供电恢复策略时应考虑。最后对配电网应变能力研究进行了展望。     

极端灾害下考虑应急转供的配网停电过程仿真方法

提出了新的灾害下配电网故障模拟方法,其中综合考虑了台风灾害对设备运行可靠性影响以及关键负荷最优应急转供策略执行效果。首先,对极端灾害进行时空建模,评估受灾配电网元件和关联馈线停运概率;其次,分析关键负荷复电最优转供路径,形成应急供电拓扑;进一步,设计时序蒙特卡洛仿真流程,模拟气象条件、设备停运和应急转供等不确定因素影响下配电网停电随机动态过程。最后,采用IEEE算例构建灾害场景,证明了所提仿真方法的有效性和实用性。     

极端灾害下基于时空网格的配电网多源数据融合方法

极端灾害会对配电网造成一定的影响,严重时甚至破坏电网的安全稳定运行,灾害过程中会产生大量的配电网设备及运行方面的数据,这些数据信息量大且波动性强。为及时掌握极端灾害情况下对配电网设备的影响或破坏等信息,有效地协助配电网灾后指挥及修复工作,提出了一种基于时空地理网格的配电网多源数据融合方法。首先根据时空网格划分方法对配电网所在区域进行时间、空间上的划分并建立配电网时空网格编码数据库;然后对极端灾害下配电网的多源数据进行特征分析,提取关键时间特征和空间特征;通过计算时空特征关联度,关联匹配时空网格和配电网多源数据并储存于时空网格编码数据库中;进而根据融合后的配电网多源数据构建配电网灾情网格化视图;最后,通过算例验证了该方法的有效性和合理性。     

基于概率方法的全寿命周期交直流混合配电网经济性评估

当前,电力系统经济性评估大多采用确定性方法。由于经济性评估中的技术经济变量是不确定的,确定性算法的计算结果很难提供充分的决策信息。针对交直流混合配电网,提出了基于概率方法的全寿命周期评估方法。首先建立概率全寿命周期成本模型;然后利用概率方法进行经济性效益评估,提出经济性评价指标的概率分析方法;最后通过算例仿真结果验证了该评估方法的可行性和有效性。     

配电网合环信号相角差的评估方法研究与仿真

为了提高配电网合环操作质量,避免配电线路出现过流保护误动,确保配电网的顺利运行,研究配电网合环信号相角差的评估方法,为配电网合环操作提供理论基础。分析10 kV配电网合环转电影响因素,利用叠加定理塑造配电网合环等值电路,给出配电网合环信号相角差运算条件,分析并获取配电网电压向量取值范围,得到不同合环方式母线电压相角差评估过程,获取夏大、夏小两种情况下不同合环方式的相角差分布结果,以及不同情况下的合环方式和合环运算采取的母线电压取值方案。仿真实验结果说明,所提方法具有较高的配电网合环信号相角差评估准确度,稳定性较高,提高合环操作的成功率。     

基于有限元及神经网络的磨削温度仿真预测

为了控制由于磨削温度过高引起的工件表面热损伤,对磨削温度场的分布进行了仿真和预测研究。首先,采用有限元法对磨削温度场的分布状况进行了仿真研究,并通过实验验证了仿真结果的准确性;随后,以仿真结果作为训练样本采用BP神经网络对不同条件下的磨削温度进行了预测,通过与仿真结果的比较验证了BP神经网络预测模型的准确性。结果表明：采用有限元和神经网络相结合的方法对磨削温度进行仿真预测具有较高的准确性,为实际应用中磨削参数的选取提供了理论依据。     

配电网全寿命周期可靠性评估和管理问题研究

在配电网的规划过程中,因为缺乏统计数据只能进行理论可靠性的计算和评估,但现有的可靠性评估指标显得比较粗旷、且没有针对性,不能很好地体现不同业务范畴(规划、维护和运行)内的可靠性管理问题。文章基于理论可靠性评估的优化模型提出了全寿命周期可靠性的概念以及指标体系。基于全寿命周期可靠性概念,提出通过效益成本比来优选可靠性提升项目,并将可靠性目标分解到个业务范畴以精细化可靠性管理。以沿海某城市为例,演示了文中提出的全寿命周期可靠性管理方法的可行性,总结了该方法的优缺点。     

极端天气下智能配电网的弹性评估

近年来受极端天气的影响,配电网大范围停电事故率不断上升,能够防御自然灾害、减小停电事故影响的弹性配电网引起了人们的重视。为了更好地评估配电网应对极端灾害的弹性,文中提出了一种智能配电网弹性评估方法。首先,建立了极端天气下的故障模型用以量化极端天气对配电网的影响。其次,针对极端天气的随机性,文中通过蒙特卡洛法模拟极端天气场景并采用K-means聚类算法对场景进行缩减,根据脆弱性曲线可以得到配电网各支路的时变故障率。考虑到负荷、可再生能源出力的不确定性,采用拉丁超立方抽样抽取负荷、可再生能源出力和配电网故障场景对配电网进行弹性评估。然后,为了全面准确地反映含分布式电源的配电网弹性,将配电网遭受自然灾害时分为防灾和减灾2个阶段,并基于此构建了包括配电网防御时间、弹性恢复系数、孤岛可持续时间覆盖率和重要负荷平均中断时间在内的弹性评估指标体系。最后,对一包含2条馈线的实际配电系统的弹性进行仿真评估,并考虑了电力线路类型、光伏渗透率和联络线对配电网弹性的影响,验证了所提评估方法的有效性。     

固体绝缘件长时间正常工作条件下电老化寿命评估方法研究

随着电力系统对小型化开关设备需求的日益增加,固体绝缘开关柜逐渐成为配电领域的研究热点。为了研究12 k V开关柜中10 mm厚度固体绝缘材料的老化过程并预测其绝缘寿命,文中采用具有不等直径的电极对环氧树脂板样品进行了电老化试验,并对老化过程中环氧树脂板的相关绝缘参数进行了测量。通过设定一个电老化寿命终点,采用威布尔分布法处理试验数据得到不同电压等级下试样的特征寿命,使用MATLAB拟合出该试验条件下的逆幂律公式,外推得到10 mm×10 mm×2 mm环氧树脂板在折算的2.4 k V工频电压下的绝缘寿命,为固体开关用绝缘材料的电老化寿命评估提出一种可供借鉴的方法,同时提出了提高老化试验效率和设备维护的建议。     

基于Matlab的配电网接地故障仿真

介绍了配电网不同接地方式的特点,利用Matlab的电力系统仿真平台,搭建了10 kV配电网的模型.针对单相接地问题进行了仿真比较,给出了较为准确的数值仿真解,指出了中性点经消弧线圈接地方式的作用.     

基于SUNDIALS的有源配电网随机动态仿真方法

随着分布式电源在配电网络中的渗透率不断提高及用电需求的日益增长,分布式电源及负荷具有的随机特性对配用电侧的安全可靠运行带来了新的挑战。为此,文中提出了一种考虑随机扰动影响的有源配电系统动态仿真方法。首先,根据分布式电源及负荷的随机特性,建立了光辐照度、风速、负荷波动的随机动态模型;其次,基于SUNDIALS提出了有源配电网随机动态仿真方法;最后,在中低压有源配电系统算例中进行了测试和验证。该方法与确定性仿真方法相比能够反映配电系统的不确定性,得到更真实的仿真结论。此外,利用SUNDIALS与并行计算策略,在满足了仿真数值精度的同时,提高了仿真效率。     

换油条件下变压器油纸绝缘老化寿命评估研究

绝缘油作为变压器油纸绝缘的重要组成部分,其绝缘性能对油纸绝缘有重要影响,变压器通过定期换油清除油中杂质以提高其绝缘性能。为探索换油周期对变压器热老化寿命变化规律的影响,对不同换油周期的变压器油纸绝缘XY模型进行130℃下加速热老化试验,并在第15 d、30 d、45 d、60 d时进行换油前后模型变温介电谱测试、绝缘纸板聚合度测试、绝缘油酸值测试等试验。通过对换油后0.01～100Hz频率段变温介质损耗曲线的绝缘油活化能与绝缘纸板活化能关系进行分析,提出了一种基于换油后中频段介电谱绝缘纸板活化能计算方法。通过上述计算方法构建老化平移因子,然后结合老化平移因子与二阶动力学模型构建不同换油周期、不同温度下的油纸绝缘结构寿命预测关系式。结果表明:随着换油周期的缩短,油纸绝缘寿命逐渐增加;根据提出的方法得到的油纸绝缘寿命预测结果与实际情况相符,验证了方法的有效性。     

配电网故障测距方法的仿真分析

介绍了C型行波法的测距原理,利用ATP仿真软件对10 kV多分支配电线路单相接地故障进行仿真,通过MATLAB对仿真数据和图形进行分析,比较正常线路和故障线路波形,找到了第一个波形畸变点并以此来确定故障距离。结果表明测距精度满足实际要求,从而验证了C型行波法在配电网故障测距中的可行性。     

极端条件下基于改进深度森林的行星齿轮箱故障诊断方法

齿轮箱是风电机组重要且易出现故障的设备,早期故障威胁系统运行安全。在极端条件中高效、准确的齿轮箱故障诊断对风电机组的安全稳定运行至关重要,因此提出了基于改进深度森林的行星齿轮箱故障诊断方法。为了实现不平衡小样本与强噪声的极端条件下行星齿轮箱故障的高效诊断,首先针对旋转机械振动数据样本较少与不平衡的情况,在Wasserstein生成对抗网络中引入梯度惩罚,生成样本补充原始数据集。然后利用多粒度扫描处理振动信号数据点之间的联系,增强数据中的故障特征。最后在级联森林内部引入新的基学习器并运用量子粒子群算法优化参数,获得具有高诊断精度的模型结构进行故障分类,输出诊断结果。经与其他智能诊断方法在多场景下进行的对比实验,证实了所提方法在极端条件下的分类效果较好,能有效提高齿轮箱故障诊断的准确性。     

基于配电网系统的仿真模拟操作技术

为提高配电网系统的生产管理水平,保障用户端的供电可靠性,解决配电网生产过程仿真模拟操作技术缺失的问题,文章对配电网系统生产管理现状进行了分析,并对仿真模拟技术平台的架构、功能组成和应用场景进行了设计。     

基于MATLAB的高压断路器触头电寿命仿真研究

介绍了高压断路器触头电寿命仿真的意义，研究了各种短路故障对断路器电寿命的影响。采用先进的仿真软件工具MATLAB中的电力系统仿真工具箱，建立各元件的数学模型，最后组成仿真模块，对复杂电力系统断路器运行进行动态仿真。仿真结果表明，不同的短路故障形式和不同的短路故障部位对触头寿命影响很大，本研究对电力系统高压断路器的运行有积极意义。     

冰冻灾害条件下基于气象参数连续性的配电网可靠性评估方法

针对现有冰冻灾害条件下配网供电可靠性评估方法中尚未考虑到天气恶化情况的连续性这一问题,提出一种基于气象参数连续性的配电网可靠性评估方法。首先,用易测量的常规气象参数描述冰冻灾害给线路带来的气象载荷。然后,结合系统元件的质量分布情况,并将其与线路设计标准相结合,推导并根据统计数据拟合出气象载荷与线路故障概率之间的关系,建立了冰冻灾害中考虑不同设计标准的线路故障概率模型。最后,利用Matlab仿真平台模拟气象参数的变化情况,对RT-ETST系统中母线2上的配电系统所承受的气象载荷变化情况进行了分析,并对各负荷节点的供电可靠性进行了评估。