最新刊期
2024年第60卷第10期
- 摘要：低碳环保已成为国家的战略和政策导向，输电杆塔在降阻施工时，常采用敷设长距离外延接地极方式接地，造成资源浪费、环境破坏等问题。针对杆塔接地施工环境的复杂性与施工面积的有限性，文中提出输电线路杆塔分支式外延接地网散流降阻结构，实现了接地降阻施工的低碳环保。首先，仿真计算单根外延接地极的有效降阻长度；然后，研究了土壤电阻率、入地电流频率对单分支式和多分支式外延接地网降阻特性的影响规律；最后，分析了不平衡分支式外延接地网的散流特性。结果表明：相比于传统方框带射线型接地网，分支接地极结构比例为1/3的单分支式外延接地网具备更好的降阻特性，并且三分支式外延接地网的接地施工面积更小，不平衡分支式外延接地网有助于进一步降低主接地网的散流密度。关键词：环保接地;有限施工面积;分支式外延接地网;降阻效率;散流电流密度183|40|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：合并单元采集传输数据信息的准确性决定智能变电站保护能否可靠动作，进而影响系统的安全运行。文中针对母线合并单元在线运行下校验线路合并单元的要求，提出基于电压跟随的线路合并单元同步性检验技术。通过设计同相跟随器生成幅值可调的电流信号，并经功率放大为电流校验提供测量信号，将测量反馈作为电流校验基准；同时，利用Prony算法计算电压互感器的母线电压二次幅值与相位，将其作为电压校验基准。为验证同步性检验技术的可行性，设计了基于RTDS的实验室检验平台测试，结果表明该技术大幅缩减了合并单元同步性检验调试流程，证明了该方案的合理性。关键词：智能变电站;合并单元;电压跟随;在线检测;同步检验46|14|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：带电作业是保证电网安全可靠运行的重要内容，而带电作业又充满危险。为了能够对人体面临的风险进行评估，可以将数字孪生理念引入输电线路带电作业中，构建人体数字孪生体对人体进行风险评估，在虚拟空间中完成对现实世界的映射。采用姿态估计、模型重构和模拟仿真构建高压输电线路带电作业人体数字孪生体，能够对危险状况进行预警，评估人身安全。首先运用POSIT算法得到现实世界和图像坐标系的转换矩阵，结合二维三维转换技术将后续的二维坐标点转换为三维坐标点，即能得到人体的姿态数据。然后利用人体姿态数据进行人体的模型重构论述和现场仿真进行风险评估，并且通过实时工作指南规则进行人员的潜在风险评估。该研究实现了三维模型随着姿态数据的改变而模型重构，继而随着人体模型的改变，系统将在仿真中自动计算电场，并利用风险评估显示危险。此技术能够为现场作业人员安全评估提供一种新的思路，为数字化电网发展提供基础。关键词：数字孪生;输电线路;姿态估计;姿态数据;模型重构;带电作业;场景验证;风险评估59|21|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：具有不确定性的可再生能源并网比例提高使得系统状态变化多样性，增加系统准确控制难度，促使系统能源协同调度。文中首先提出了一种参数知识共享算法，通过共享深度神经网络参数来提高计算速度和准确性。然后，构建双层联动发电控制框架，运用参数知识共享算法，通过对相似求解目标之间的参数迁移，提高深度神经网络参数设置的计算速度和准确性，对各类型储能进行指令分配，运用提出的区间快速收缩算法对各类型储能进行指令分配。最后，一个含高比例可再生能源电力系统的实验结果表明：所提算法较对比算法在频率偏差平均值和成本上分别降低了22.5%和3.77%。关键词：自动发电控制;高比例可再生能源系统;知识共享;深度神经网络;区间快速收缩算法43|14|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：虚拟同步发电机（virtual synchronous generator，VSG）也存在类似于传统同步发电机的功率振荡特性，频率偏差前馈阻尼方法实现简单，能够有效抑制有功功率指令值或电网频率跳变情况下VSG的有功功率振荡，同时不会影响VSG原有的惯量特性。然而，现有研究在建立频率偏差前馈阻尼方法的有功功率环闭环传递函数模型时未考虑功率低通滤波的影响，系统阶数由3阶变为2阶，若仍采用现有的参数整定方法可能导致前馈系数设计不正确。为此，文中在考虑低通滤波的基础上建立了VSG的传递函数模型，基于零极点图识别了前馈系数变化时系统阻尼比不能在0到1之间自由调节的原因，同时给出了根据期望阻尼比和自然振荡频率选择前馈系数的方法，简化了参数设计过程。仿真结果验证了参数设计方法的正确性。关键词：有功功率振荡;阻尼控制;前馈控制;虚拟同步发电机;参数整定27|19|1更新时间：2025-04-26
- 摘要：基于风电场站实际调频需求，展开混合储能的优化配置计算能实现降低调频服务成本和混合储能投资成本的兼顾。故而，文中提出了一种基于模糊逻辑预测控制的混合储能辅助风电调频的双层优化配置模型。上层模型由计及混合储能投资成本，运维成本，替换利用成本，电量偏差成本，风电调频收益以及促进新能源消纳收益的六因素优化配置模型，为下层模型提供混合储能功率与容量限制；下层模型构建了基于模糊逻辑控制的单步长混合储能协同风电调频的能量优化分配策略，缩短策略计算时间同时避免了电池储能的频繁充放电行为，为上层模型提供运行成本与收益的核算依据，并采用智能算法对模型进行优化求解。最后，基于浙江省某风电场的实际运行数据进行仿真分析，结果证明了文中所提方法的有效性与经济性。关键词：混合储能;风电;调频;模糊逻辑控制27|15|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：为应对分布式光伏大规模接入配电网造成的净负荷波动问题，提出一种考虑需求响应的储能双层规划方法。首先，分析配电网在不同光伏渗透率下的灵活性需求以及各类灵活性资源的运行特性。其次，通过主成分分析法和分层聚类算法得到典型光—荷场景。然后，建立考虑需求响应的配电网储能双层规划模型，其中上层规划层以综合成本最小为目标优化储能的规划方案；下层运行层以运行成本最小为优化目标，考虑储能、价格型需求响应以及可中断负荷等可调控对象，制定各典型场景下的配电网运行策略。同时，为有效求解双层规划模型，采用上下层关联统一的方法将双层模型转换为单层模型，再通过调用Gurobi求解器进行求解。最后，基于IEEE33节点系统对配电网不同光伏渗透率条件下进行算例分析，验证所提方法的有效性。关键词：渗透率;需求响应;双层规划;分布式光伏;储能24|15|1更新时间：2025-04-26
- 摘要：采用混合储能系统平抑风电输出功率波动可有效解决风电并网问题，而不同功率分配方法对混合储能优化配置结果影响大，为此提出一种基于样本熵改进的辛几何模态分解方法（sample entropy-improved symplectic geometric mode decomposition，SE-improved SGMD）的混合储能系统功率分配策略。首先，采用SGMD对不平衡功率进行分解，获取一系列辛几何分量SGC（symplectic geometry component）；然后，计算分解后各SGC的样本熵SE（sample entropy）并获取其相似度阈值，以此为依据将分解后的子分量重构高、低频分量，分别作为超级电容和全钒液流电池的参考功率；进而，通过计及储能设备SOC限幅约束和充放电效率约束对两种储能设备的额定功率和容量进行配置；最后，结合中国某风电场实测输出数据，构建基于全寿命周期成本的经济性评估模型，验证文中方法的有效性与实用性。关键词：混合储能;辛几何模态分解;样本熵;SOC限幅约束;全寿命周期成本23|14|0更新时间：2025-04-26
新型电力系统的节能减碳关键技术
- 摘要：电力电缆是电力系统中的重要设备，电缆的运行状态关系到输配电系统的安全可靠运行。电缆状态检测技术指根据电缆运行状态的历史数据，综合运用停电试验、带电检测、在线监测等技术对电缆状态量进行智能感知，为电缆运行性能综合评估提供关键参考信息。文中综述了近年关于电缆状态感知及检测技术的国内外研究现状，分别从温度、载流量、局部放电、受潮、应变/振动和接地电流等状态量进行评述，阐明了不同状态量的检测原理，介绍了目前电缆状态检测技术研究及实践中的应用情况和发展水平，并探讨电缆状态检测技术的主要发展趋势。关键词：电力电缆;运行状态;状态量;停电试验;带电检测;在线监测;温度;载流量;局部放电;受潮;应变/振动;接地电流48|34|0更新时间：2025-04-26
综述
- 摘要：随着风电等新能源以及直流电网的发展，断路器开断电流的频率呈现出多样化，要求断路器可以开断高于或者低于50 Hz的电流。针对此问题，文中试图从燃弧过程、磁场调控以及弧后过程3个方面去研究电流频率对真空断路器开断能力的影响。文中首先研究了不同频率下的电弧微观参数分布，发现随着频率的增加，电弧形态越呈现出集聚的现象，触头呈现出局部烧蚀严重的现象，但是由于燃弧时间变短，触头总的烧蚀变小。频率越低，燃弧时间越长，触头则呈现出严重的烧蚀。然后研究了不同频率下常用杯状纵磁触头的磁场分布，发现随着频率的增加，磁场分布越不均匀，对电弧等离子体的扩散作用变小，并且由于燃弧时间的缩短，等离子体更不易扩散。最后通过频率对弧后鞘层生长过程的影响分析发现，频率越大，弧后鞘层生长到满开距越慢，从而降低开断能力。文中得出：低频下的断路器触头整体烧蚀严重，电弧熄弧的时候将产生大量的金属蒸气，金属蒸气的衰减过程将主导断路器的弧后绝缘恢复过程，而高频下的断路器的弧后绝缘恢复过程则由鞘层生长过程主导。关键词：电流频率;真空电弧;触头烧蚀;磁场分布;弧后过程84|40|1更新时间：2025-04-26
- 摘要：为进一步提高有载分接开关（on-load tap changer，OLTC）机械状态监测的准确性，文中基于优化品质因数可调小波变换（tunable quality wavelet transform，TQWT）对OLTC切换过程中的振动信号进行了分析。即使用人工鱼群算法（artificial fish swarm algorithm，AFSA）基于分解余量与整体正交系数研究了TQWT的优化分解方法，计算得到了OLTC振动信号的多个子序列，构建了基于优化孪生支持向量机（twin support vector machine，TWSVM）的OLTC机械故障诊断模型。对某CM型OLTC正常与典型机械故障下振动信号的分析结果表明，所提优化TQWT分解方法有效提高了OLTC振动信号分解结果的准确性。相对于其他诊断模型，所构建AFSA-TWSVM的OLTC机械故障诊断模型分类效果好且收敛速度更快。关键词：有载分接开关;机械故障;振动信号;品质因数可调小波变换;人工鱼群算法;孪生支持向量机27|19|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：随着国家特高压工程建设规模的不断扩大，严寒地区建设特高压变电站也逐渐常态化。有些地区的环境温度接近-40 ℃。特高压开关设备的SF6绝缘气体在低温环境会发生液化，降低设备可靠性，需采取措施保证设备的绝缘性能。本文通过对SF6气体低温特性分析并结合产品结构，提出采用辅助加热装置防止SF6气体液化的设计方法；对于不能直接使用辅助加热装置的元件采取降低气压的方法防止液化；同时对低温环境下采用辅助加热装置后壳体内部SF6气体的温度变化、各主要元件低温下的密封性能、密度继电器的低温性能等进行了试验研究，验证了辅助加热装置对于提升SF6气体温度的有效性、1 100 kV GIS各元件低温下的可靠性以及辅助加热装置对产品温升的影响情况。试验结果将为后续低温地区特高压站的建设和运行提供指导。关键词：1 100 kV GIS;低温防液化;设计方法;试验研究52|28|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：采煤机拖拽电缆在实际运行中常受到电、热、机械应力的共同作用，致使其绝缘性能变差。为了能掌握力热应力同时作用下采煤机拖拽电缆用乙丙橡胶绝缘的性能，文中测量了挤压力与温度作用下乙丙橡胶的介电频谱，并研究了其复介电常数和复电导率实部受温度和挤压力的影响规律。随后用Havriliak-Negami函数拟合了复介电常数虚部频谱，并提取了函数模型的特征参数，分析了特征参数与温度和挤压力的关系。结果表明：乙丙橡胶绝缘的复介电常数和复电导率实部不仅与温度和频率密切相关，复介电常数还与挤压力相关，而复电导率实部与挤压力负相关。乙丙橡胶绝缘的复介电常数虚部频谱满足Havriliak-Negami函数，分析特征参数可得出，温度对直流电导率的影响和挤压力对损耗强度的影响是造成乙丙橡胶绝缘复介电常数变化的原因。关键词：乙丙橡胶;介电谱;温度;挤压力;电缆22|21|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：为研究IEEE模型和Pinceti模型对金属氧化物压敏电阻（metal-oxide varistor，MOV）的仿真准确性，以额定电压为150～750 V的6种MOV为对象，理论和试验分析了不同幅值4/10 μs、8/20 μs雷电冲击电流和30/60 μs操作冲击电流下的残压及吸收能量。结果表明，在IEEE模型参数确定中，随操作冲击电流幅值的增大，非线性电阻参考电压取值增大但电感取值减小；在残压预测中，IEEE模型误差为2.6%，较Pinceti模型误差4.6%更准确；在MOV吸收能量估算中，IEEE模型在低于10 kA电流幅值下的准确性高于Pinceti模型，且IEEE模型对30/60 μs操作冲击电流的准确性较高，对8/20 μs雷电冲击电流准确性较低。关键词：冲击电流试验;金属氧化物压敏电阻;动态模型;残压;吸收能量27|22|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：城市轨道交通运行会引起变压器直流偏磁问题，严重威胁电网的安全稳定运行。为研究轨道交通运行对变压器直流偏磁的影响，文中对上海市轨道交通沿线的某500 kV变压器，采用多物理量同步测量方法测试了轨道交通正常运行、高峰运行和停运后的变压器中性点直流、振动和噪声特性，并与2010年地铁刚投运时振动噪声数据进行比较。分析测试结果发现变压器中性点直流、振动噪声特性与轨道交通负荷功率呈现正相关的变化规律。证明了轨道交通运行引起的杂散电流会导致变压器长期直流偏磁运行，为解决类似问题提供了参考性意见。关键词：城市轨道交通;直流偏磁;500 kV变压器;振动噪声23|16|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：供电电源是保证高压输电线路在线监测装置稳定运行的关键，文中提出了一种基于高压电场感应取能技术的取能电源，并分别对其功率电路和控制电路进行分析设计。感应极板产生的位移电流作为取能电源的输入，直接决定着取能电源的输入功率，文中利用Comsol软件研究了感应极板尺寸对位移电流的影响，确定了感应极板的尺寸，并和实测数据进行对比，验证了仿真的正确性。基于此，文中研制了一套视频监测装置，通过感应极板和取能电源实现装置的自取能，拍摄输电线及周围环境视频并发送到远程终端。最后，通过实验确定了当视频监测装置应用在110 kV电压等级下时，远程终端接收到的单次视频时长为2.2 min，视频间隔为54.9 min。关键词：高压电场感应取能;取能电源;感应极板;输电线路;视频监测34|18|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：文中提出一种具有温度自抑制功能的全光纤、微型化振动传感器，实现电力设备振动信号精确捕获。通过在保偏光纤上制作微型悬臂梁，将外部振动转为两个正交偏振态之间的相位变化，实现对外部振动的测量。为有效抑制环境温度对光纤传感器的干扰，在传感器中形成了偏振互易式光路结构，有效消除温度双折射而引入的相位误差。测试结果表明所提出传感器在100 Hz~6 kHz范围内具有平坦的响应频带，振动测量灵敏度达到87.76 mV/（m·s2），且在25 ℃至60 ℃的温度范围内显示出优异的稳定性。为验证所提出传感器对电力设备振动的监测有效性，在实验室开展了变压器油中燃弧过程中设备外壳的振动冲击检测试验，试验结果表明传感器有效捕获燃弧过程设备外壳的振动波形，燃弧过程振动持续时间约为20 ms，振动主频率为800 Hz，最大振幅达4.2 m/s2。关键词：振动传感;光纤传感;偏振互易;温度抑制;全光纤结构23|14|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：表带触指作为高压套管中电连接结构的关键部件，其接触劣化受到电、热、化学的联合作用。目前影响表带触指劣化腐蚀的关键因素尚不清楚，亟待开展相关研究。文中基于表带触指劣化试验系统开展了表带触指高温腐蚀特性研究：基于热力学原理分析了不同金属材料对SF6气体分解产物的反应倾向；同时，开展了高温下表带触指在SF6气体中的腐蚀试验，获得了不同过热分解条件下表带触指的腐蚀特性。研究发现，表带触指发生腐蚀反应的类型主要取决于温度最高点的位置和SF6气体过热分解程度，SF6过热分解初期氟化物的特征峰更强。当触指温度高于周边温度且SF6分解程度较低时，表带触指主要受到氟化腐蚀，当SF6分解程度较高时，表带触指主要受到硫化腐蚀。相关研究可为高压套管触指结构的过热故障分析及可靠性运行提供实践依据。关键词：高压套管;表带触指;腐蚀;热力学;SF6分解50|30|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：高压大功率绝缘栅双极晶体管（insulated gate bipolar transistor，IGBT）器件封装用有机硅凝胶的绝缘性能制约着器件的绝缘性能，目前针对器件所承受的正极性重复方波下有机硅凝胶内局部放电起始特性及影响因素的研究较少。文中建立了正极性重复方波电压下有机硅凝胶内局部放电实验平台，采用光电联合检测法获得了正极性重复方波下有机硅凝胶内局部放电起始特性并分析了机制，初步掌握了正极性重复方波波形参数包括上升时间、下降时间、占空比和频率对有机硅凝胶内局部放电起始电压PDIV（partial discharge inception voltage）和放电瞬时电压的影响规律。结果表明PDIV随上升时间变化不大，但200 ms处较150 ms处下降了10.4%，当下降时间大于100 ms时PDIV呈近似线性上升趋势，当占空比在30%~70%之间时保持相对稳定，随着频率增加PDIV在100 Hz处存在极小值。文中研究成果对于器件应用工况下IGBT器件内部封装用有机硅凝胶绝缘特性的认知具有一定的指导意义。关键词：正极性重复方波电压;有机硅凝胶;波形参数;局部放电起始电压;放电瞬时电压31|20|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：针对基于机器学习需要大量的训练数据，且模型的可解释性较差的问题，文中将规则推理与图形化界面相结合，以提高故障诊断系统的可理解性和易用性，通过分层和图形化的表示，大大降低了规则制定的复杂性和难度。特别是对模糊数学运算的支持，使得规则能够更加灵活地适应各种情况，提高了故障诊断的准确性和可靠性。通过现场应用验证了文中所提方法的效性，并可有效提高现场人员对故障诊断规则的理解和制定能力，从而提升柔性直流输电冷却系统动设备的运行效率和安全性。关键词：柔性直流输电;冷却系统动设备;故障诊断;规则推理30|15|0更新时间：2025-04-26
研究与分析
- 摘要：与交流配电系统一样，表征直流配电系统特征指标的直流电压、直流电流也在时刻变化着且其变化幅度、变化频度均具有很强的随机性，导致接入电网的照明类负载灯光照度的随机变化，引起感受体—人对照度变化的视感即常说的闪变。相比于交流配电系统已有公认的、标准化的闪变测量方法，直流配电系统的闪变测量方法目前还处于研究探讨之中。文中基于直流配电系统的特点，在分析传统交流配电系统平方解调闪变测量方法的基础上提出了一种适用于直流配电系统的去平方解调闪变测量方法；仿真分析表明：该方法准确度高，在较宽的闪变变化范围内误差在可接受的范围内，大大优于传统的基于平方解调的闪变测量方法。关键词：直流配电;灯;照度;闪变;检测方法26|15|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：文中提出了一种断路器用弹簧操动机构分闸时间调整方法，该方法可以在不改变断路器操作电压和运动速度的工况下，实现断路器分闸时间的调整，并通过仿真优化和实际样机试验测试，验证了调节分闸时间的有效性，为后续断路器弹簧操动机构的设计、运维检修以及变电站保护时间调整等工作提供优化参考，具有一定的指导意义。关键词：断路器;弹簧操动机构;分闸时间;优化设计107|35|0更新时间：2025-04-26
- 摘要：柔性直流配电网因其诸多优势成为未来配电网的重要组成部分，而直流断路器是构建柔性直流配电网的重要设备，但直流断路器动作时产生过电压危害系统的绝缘安全。文中基于Pscad/Emtdc建立±10 kV三端环网结构的柔性直流配电网仿真模型，对系统发生电缆侧双极短路故障、限流电抗器出口双极短路故障和单极接地故障时机械式直流断路器的开断策略和操作过电压特性进行理论和仿真分析，并研究线路两端机械式直流断路器动作时序对操作过电压的影响，最后对分析结果进行总结，文中的研究结果可为柔性直流配电网的保护策略和绝缘配合提供参考。关键词：柔性直流配电网;机械式直流断路器;操作过电压33|29|0更新时间：2025-04-26
技术讨论
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