透明电网理论框架与关键技术

构建适应大规模、高比例新能源的新型电力系统,支持实现碳达峰、碳中和发展目标,是能源电力行业的全局性变革举措;透明电网作为“互联网+智慧能源”的高级形态,在支撑能源转型、促进新型电力系统发展方面具有重大价值。本文提出了透明电网能源生态圈概念,梳理了透明电网的主要业务需求、目标愿景、基本特征,规划了透明电网的发展蓝图;阐述了透明电网关键科学与技术体系,包括增量科技创新要素、涉及的理论与科学方法,进而研判了透明电网关键技术与基础装备所需的感知层、网络层、平台层、应用层技术。研究建议,以“透明电网新基建”为核心,推动能源低碳转型,构建安全高效的现代能源体系;开展小微智能传感器、对接国家工业互联网的软件系统、智能装备、数据驱动的电力增值服务科技专项攻关,尽快形成透明电网关键技术与装备体系。本研究突出了透明电网在实现资源优化配置方面的关键作用,可为电力市场驱动的电力能源生态圈研究提供基础参考。     

基于多尺度数学形态学和高低频能量比值的海上风电场内部瞬态过电压特征分析

目前,海上风电场集电系统因电气设备频繁操作或故障所引起的高频瞬态过电压尤为严重。为识别不同类型下海上风电场内部过电压的瞬态特性,该文首先提出一种多尺度数学形态学信号特征提取方法,构建形态学结构元素新算子,运用多尺度数学形态分解方法提取瞬态过电压的高低频成分,构建适用于识别海上风电场内部瞬态过电压类型的时域特征量。再基于所构造的高频特征量和高低频能量比值识别特征量,结合支持向量机分类器模型对典型的内部瞬态过电压分类识别。仿真和试验研究表明,所提出的数学形态学算法相对于传统的小波算法,构造的特征量区分度更明显,可以准确地识别过电压类型,为海上风电场变电站电气设备的电压保护整定和绝缘配合奠定基础。     

计及冰灾天气时空分布特征的电力系统主动调度

近年来冰灾天气频发易导致大规模停电事故,有必要提高电力系统的抵御和恢复能力,为此提出一种计及冰灾天气时空分布特征的电力系统主动调度模型.首先量化冰灾对元件的时空影响;然后将系统的拓扑状态转移抽象为马尔科夫链,并将系统区域网络栅格化;进而基于半马尔科夫决策过程建立了主动调度模型,综合考虑元件的恢复过程和薄弱节点脆弱度,预...     

基于FRA曲线二阶导和面积差的变压器绕组变形分析

提出一种基于FRA曲线二阶导数和不同曲线间面积差的曲线偏移方向和绕组变形严重程度判定新方法,并通过试验验证了所提方法的可行性和高效性.     

基于自适应多特征融合算法的变压器绕组故障诊断方法

提出了一种自适应多特征融合算法,通过多轮迭代自适应地获得对应不同特征支持向量机(SVM)的权值矩阵,并使用该权值矩阵将不同特征SVM的故障类型预测值进行融合,从而提高变压器绕组故障类型识别准确率.     

基于RF-BiLSTM的柔直阀冷入阀水温预测及冷却能力评估

为实现柔性直流(voltage sourced converter-high voltage direct current,VSC-HVDC)换流阀冷却系统入阀水温的智能预测,文中提出一种基于随机森林(random forest,RF)和双向长短时记忆(bi-directional long short-term memory,BiLSTM)网络混合的柔直换流阀冷却系统入阀水温的预测模型,并以此为基础对柔直换流站阀冷系统的冷却能力进行评估。首先,采用RF算法对由阀冷系统监测变量组成的高维特征集进行重要性分析,筛选出影响入阀水温的重要特征,与历史入阀水温构成输入特征向量。然后,将特征向量输入到BiLSTM预测模型,对模型进行训练并实现对入阀水温的准确预测和冷却能力定量评估。最后,以广东电网某柔直换流站为实例对所提方法进行分析,验证了所提出的基于RF-BiLSTM的混合模型预测精度优于BiLSTM模型、RF模型、支持向量机(support vector machine,SVM)模型和自回归滑动平均模型(auto-regressive and moving average,ARMA)模型,并且实现了冷却能力的定量评估。结果表明该换流站冷却裕量达98%,存在过度冷却、能源浪费的问题,与换流站现场运行情况相符,验证了文中所提方法的有效性和准确性。     

海上风电场真空断路器投入并联电抗器的过电压及防护

目前,海上风电场暂态过电压研究引起了广泛的关注。为改善现有海上风电场设备模型在高频条件下的局限性,搭建了真空断路器自定义高频合闸模型。考虑并联电抗器杂散电容的影响,建立了典型海上风电场35kV系统模型,用于分析投入并联电抗器过程中在汇流母线及风机端变压器上产生的操作过电压。大量仿真结果与试验显示,海上风电场投入并联电抗器将出现峰值、陡度均高于陆上风电场的操作过电压。针对这种过电压分析了多种保护方案,发现并联安装避雷器和阻容吸收器抑制过电压的综合效果较佳,为海上风电场的设计、关键设备的绝缘保护和日常运维等提供了参考。     

基于多参量的高压断路器分/合闸线圈的故障诊断

由于分/合闸线圈电流信号和振动信号的变化均可以反映操动机构的运行状态,因此文中阐述了根据多参量来诊断高压断路器分/合闸线圈故障的一种新方法,以提高高压断路器故障诊断的准确率。文中首先介绍了操动机构电磁铁的动作状态,并分析操动机构电流信号与运行状态的关系,其次设计了一套以NI数据采集卡和实时控制器为核心的硬件电路,最后运用多层小波包分解与重构算法对信号进行滤波,结合极值法对信号进行特征值提取,并采用粒子群优化算法与支持向量机相结合的方法进行状态分类。实验结果表明,文中提出的算法能够及时发现高压断路器运行过程中存在的安全隐患,有效提高高压断路器的运行可靠性。     

基于改进YOLOv5的阀冷系统主循环泵电机故障检测方法

主循环泵作为柔直换流站阀冷系统的核心设备,对于维护阀冷系统安全稳定运行具有重要作用。为了对主循环泵电机的红外图像进行精准定位与状态识别,提出了一种基于改进YOLOv5的主循环泵电机故障检测方法。首先,使用全新的卷积网络ConvNeXt作为YOLOv5的主干网络,提高网络的检测精度;同时,将定位损失函数替换为有效交并比损失函数(EIOU Loss),提高网络在训练过程中的收敛精度;然后,对改进YOLOv5网络使用数据增强、标签平滑、指数移动平均、迁移学习等策略进行训练,提高网络训练效率;最后,设置实验对所提改进方法进行验证,结果表明该方法能有效提高模型的检测精度,模型最终的均值平均精度(mAP)值达到95.82%,可使电机的故障平均检测精度提高至94.34%。     

考虑配电网络重构和楼宇群主动需求响应的集成楼宇群配电网优化控制EI北大核心CSCD

为分析并抑制电力变压器热稳定安全约束对集成楼宇群配电网中灵活性资源调度的不利影响,该文构建了考虑油浸式变压器热稳定安全约束的集成楼宇群配电网新框架。该框架首先通过配电网络顺序重构和配电网络随机重构优化楼宇群主动需求响应、光伏发电和电池储能系统的调度控制,然后校验油浸式变压器的油温和相对寿命损失是否满足其热稳定安全约束,并根据校验结果调整油浸式变压器的最大允许负载率。对改进的IEEE 69节点系统的仿真结果表明,构建的框架能够通过充分利用光伏发电、电池储能系统的充放电和楼宇群的主动需求响应,有效兼顾维护变压器的热稳定、满足楼宇用户的热舒适需求、稳定配电网的节点电压和提高配电网节能水平。