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2024年 第44卷 第2期    刊出日期：2024-04-25

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研究与试验

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基于博弈论的负荷重分配攻击风险评估模型

于孟希, 严宇, 周展帆, 杜敏, 王炼红

2024, 44(2):  1-8.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.001

摘要 ( 65 )   PDF (6884KB) ( 34 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了评估网络攻击风险,基于博弈论的方法构建负荷重分配攻击风险的双层评估模型。对虚假数据攻击和负荷重分配攻击进行介绍,并基于博弈论的方法构建负荷重分配攻击风险的双层优化模型。采用KKT条件将双层优化模型转化为单层线性规划模型,并在IEEE 14节点系统和IEEE 30节点系统上进行仿真实验分析,以评估电力系统负荷重分配攻击风险。最后就如何预防和抵御负荷再分配攻击提供了建议。

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基于Aspen软件的固体氧化物电池系统过程模拟研究综述

王晶, 王瑶, 胡学雷, 徐松, 刘通

2024, 44(2):  9-18.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.002

摘要 ( 28 )   PDF (10850KB) ( 14 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

总结通过Aspen软件中已有模块与功能对固体氧化物电池进行过程模拟的方法,介绍后续固体氧化物电池模拟的优化、从稳态模型到动态模型的改进和电池模型在多种场合中的应用,模拟将固体氧化物电池模型与燃气轮机、等离子体气化、冷热电三联供系统与热电联供系统的结合过程,并对未来基于Aspen软件的固体氧化物电池过程模拟的研究进行了展望。

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新能源高比例接入下电网无功电压优化控制研究综述

张睿琪, 付乐天, 李梦骄, 褚旭, 余绍帅

2024, 44(2):  19-28.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.003

摘要 ( 22 )   PDF (8520KB) ( 7 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对无功电压优化控制技术的应用,总结新能源高比例接入环境下电网无功电压优化建模方法,主要分为多时间尺度无功电压优化、分层分区电压优化、有功无功电压协调优化、基于模型预测控制的无功电压优化。分析无功电压优化求解数学方法,主要分为随机变量处理方法和无功电压优化模型求解方法。结合“源-网-荷-储”结构变化、能源互联网发展趋势和电力市场改革现状,从多维度“源-网-荷-储”协调电压控制、多异质能源协同优化控制、市场环境下“源-网-荷-储”协同优化出发,对未来研究进行了展望。

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AlCrNbSiTi高熵合金涂层高温水蒸气腐蚀研究

刘杰, 李正刚, 杨兵

2024, 44(2):  29-34.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.004

摘要 ( 19 )   PDF (8122KB) ( 11 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用磁控溅射在不同偏压条件下制备AlCrNbSiTi高熵合金涂层,通过分析不同偏压涂层的形貌、化学成分、硬度,以及被水蒸气腐蚀后的涂层形貌,研究偏压对AlCrNbSiTi涂层结构及性能的影响。结果表明,偏压对涂层表面粗糙度的调控非常显著,150 V偏压的样品表面粗糙度只有3.35 nm;50 V偏压的样品具有最大硬度和弹性模量,分别为18.19 GPa和232.4 GPa。涂层水蒸气腐蚀失效机制为点腐蚀,偏压为50 V时腐蚀坑出现时间最晚,耐腐蚀性能最好。

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附加虚拟阻抗的LCL型并网逆变器电流扰动观测控制方法

朱红萍, 郭利文, 钱万明, 朱泓知, 韩迎龙

2024, 44(2):  35-43.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.005

摘要 ( 20 )   PDF (10709KB) ( 20 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对LCL型并网逆变器输出电流质量容易受电网电压背景谐波及在弱电网条件下电网阻抗的影响,提出一种附加虚拟阻抗的LCL型并网逆变器电流扰动观测控制方法。首先,在常规双闭环控制的基础上引入扰动观测器,将电网电压背景谐波视为系统外部扰动,利用扰动观测器实时估算出扰动量并前馈补偿动态消除扰动对系统的影响;其次通过阻抗分析法来分析弱电网系统中电网阻抗引起稳定性下降的问题,在电流扰动观测控制方法的基础上再加入虚拟阻抗进行优化设计,使得并网阻抗在阻抗交截频率较大范围内变化时的相角裕度仍然大于系统所约束的稳定裕度。仿真对比结果表明,所提方法在保持良好的电流质量的同时提高了系统对电网阻抗的鲁棒性。

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特高压换流变压器含水系灭火剂的水喷雾系统灭火试验研究

陈宝辉, 吴传平, 周天念, 刘毓, 李波

2024, 44(2):  44-49.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.006

摘要 ( 15 )   PDF (7401KB) ( 5 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用1∶1全尺寸特高压换流变压器实体火模型,开展添加水系灭火剂的水喷雾灭火系统灭特高压换流变压器全尺寸实体火的试验研究,提出已安装水喷雾灭火系统换流站的消防改造方案,以及水喷雾灭火系统抗烧和抗爆能力提升的解决方案,提升特高压换流变压器消防能力。结果表明,在美国防火协会标准的水喷雾灭火系统设计标准下,添加6%水系灭火剂的水喷雾灭火系统仅34 s就扑灭了全尺寸特高压换流变压器实体火,验证了添加水系灭火剂的水喷雾灭火系统的灭火能力。

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VFTO对电子电压互感器的传导干扰分析及其抑制措施研究

李闯, 廖星锐, 余泉泉, 肖云腾

2024, 44(2):  50-59.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.007

摘要 ( 28 )   PDF (13236KB) ( 5 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以空气绝缘变电站隔离开关操作为干扰源对象,建立电容分压型互感器传感单元等效电路,分析电容分压型互感器传感单元自身参数对分压比频率特性的影响,并结合隔离开关分合容性小电流仿真电路研究特快速暂态过电压传导干扰下互感器传感单元的输出电压。通过仿真分析避雷器、阻波器及双RC滤波和瞬变抑制二极管组合防护电路的抑制作用,结果表明避雷器对空气绝缘变电站隔离开关操作产生的特快速暂态过电压抑制效果并不理想,甚至会使峰值升高;阻波器能有效抑制特快速暂态过电压中的高频分量;双RC滤波和瞬变抑制二极管组合防护电路不仅将传感单元的输出电压限制在了允许范围内,还滤除了其中的高频分量。

新技术及应用

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多储能变流器分层协同控制研究

王灿, 邓文华, 张坎, 陈刚, 夏向阳, 宋鸿涛

2024, 44(2):  60-67.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.008

摘要 ( 23 )   PDF (6354KB) ( 12 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

微电网在孤岛运行状态下储能变流器输出电压、频率不稳定和有功、无功功率不平衡,变流器传统的下垂控制不能对微电网孤岛运行的电压和频率进行无静差调节,且无法满足微电网孤岛运行的有功、无功功率平衡。基于此,提出一种多储能变流器分层协同控制方法。在综合考虑储能变流器运行控制目标和微电网相邻储能变流器信息交换的基础上,设计微电网分层互联分布式协同控制结构,对多系统的分布式控制方法进行改进。对微电网的多个储能变流器开展仿真实验,结果证明了所提控制策略的有效性和协同控制能力。

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构网型柔性直流输电系统附加阻尼控制器设计

王灿林, 章德, 朱思睿, 李勇, 王炜宇, 文汀

2024, 44(2):  68-76.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.009

摘要 ( 34 )   PDF (11931KB) ( 10 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

构网型柔性直流输电系统对受端弱电网有较好的惯性支撑作用,但是也呈现出类似同步发电机的振荡特性,使系统的动态特性更为复杂。针对该问题,构建构网型柔性直流输电系统与受端电网的状态空间模型和传递函数模型,揭示构网型柔性直流输电系统在电网扰动下的振荡特性,并设计一种构网型柔直系统的附加阻尼控制器,该控制器仅利用构网型柔性直流输电系统自身的状态量即可对交直流混联系统的关键振荡模态进行阻尼。在DIgSILENT/PowerFactory中搭建仿真测试系统,对所提控制策略进行测试,结果表明所提出的附加阻尼控制器能够有效提升系统对直流电压振荡和交流侧机电振荡的抑制效果。

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基于黑猩猩算法优化支持向量机的变电站接地网腐蚀速率预测

李雨涵, 刘燕燕, 刘闯, 刘海, 徐达

2024, 44(2):  77-83.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.010

摘要 ( 19 )   PDF (5356KB) ( 8 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了提高变电站接地网腐蚀速率预测结果的准确性,提出一种基于黑猩猩算法优化支持向量机的变电站接地网腐蚀速率预测方法。首先对变电站接地网腐蚀速率的特征量进行核主成分分析,确定土壤电阻率、Cl^－质量分数、含水量、氧化还原电位与腐蚀速率的关联性较大,选择上述四个特征量作为接地网腐蚀速率预测模型的输入量。然后采用黑猩猩算法对支持向量机进行参数寻优,建立变电站接地网腐蚀速率预测模型。最后采用腐蚀试验数据进行算例分析,并与其他方法的预测效果对比。结果表明,所提模型预测结果的平均相对误差为2.984%,均方根误差为0.008 89 mm/a,比其他方法误差波动更小,预测精度更高,验证了所提变电站接地网腐蚀速率预测方法的实用性和优越性。

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调相机交流母线电压无功双闭环控制策略及母线电容协调控制研究

肖佩, 朱添益, 刘亚楠, 刘昊然, 刘源

2024, 44(2):  84-89.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.011

摘要 ( 15 )   PDF (6104KB) ( 7 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对高压换流站调相机无功补偿过程中出现的功率超调与交流母线电压大幅波动,考虑无功功率扰动的影响,提出一种交流母线电压外环、调相机无功内环的双闭环调相机先进控制方法,该控制方法在保证调相机快速响应交流母线电压波动的同时能够有效抑制无功功率超调。为了进一步抑制无功功率波动导致的高压换流站交流母线电压的大幅波动,通过电容串接吸收电阻的方式,设计一种调相机与交流母线电容无功补偿协调控制策略,提升高压换流站的稳态与动态性能。通过PSCAD软件验证了所提控制方法的正确性与有效性。

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灵活电力交易数据生成组件的设计与实现

魏宇平, 郑琼璇, 伍奕涵, 孙杰懿, 张丙金, 吕当振

2024, 44(2):  90-96.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.012

摘要 ( 22 )   PDF (11238KB) ( 11 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为解决电力现货市场建设过程中多品种多场景应用交易数据生成环节的复杂多变带来的系统建设难题,提出灵活电力交易数据生成组件的设计方法。通过业务建模对各类交易数据进行数据特征分析,以“复用和适应变化”为目的,将交易数据生成过程进行抽象建模,对交易数据生成业务环节进行共性逻辑分离与个性化灵活适配。使用微服务架构,以组件形式可插拔式集成到应用系统中,满足电力现货市场建设中多类应用对交易数据完整性、可靠性、灵活性、高效性的数据需求。所述组件已应用于面向海量交易数据的支撑调度机构现货市场业务的多类应用系统中,实际运行证明该组件灵活、有效。

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GIS母线三相共箱盆式新型环保绝缘子

赵俊卿, 高洋, 吴文海, 戴通令, 陈宇, 刘东阳

2024, 44(2):  97-103.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.013

摘要 ( 23 )   PDF (9711KB) ( 14 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

介绍新型126 kV三相共箱盆式绝缘子的设计特点,并利用有限元分析软件对绝缘性能和机械性能进行详细计算分析。模拟计算与试验结果表明,该绝缘子接地屏蔽环的设计结构能有效降低三相交接区电场强度;盆式绝缘子的环状凸台设计结构能够承受较高气压值;在浇注过程中,将特殊材质的界面剂涂抹在中心嵌件表面能有效提高嵌件与环氧树脂的黏结强度。该绝缘子顺利通过型式试验,进一步验证了设计结构具有较高绝缘性能和机械性能。

经验与探讨

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基于改进阻性下垂控制的分布式储能系统SOC均衡策略

颜石, 谭海洋, 肖华, 陈赐, 李圣清

2024, 44(2):  104-111.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.014

摘要 ( 15 )   PDF (7721KB) ( 5 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

低压微电网运行时,由于各分布式储能单元初始状态不一致和输出线路阻抗差异,采用传统阻性下垂控制易出现荷电状态(state of charge,SOC)不平衡问题,由此提出一种基于改进阻性下垂控制的储能系统SOC均衡策略。该策略首先引入动态虚拟复阻抗,消除各逆变器输出线路阻抗差异,实现阻性下垂控制功率解耦和有功功率精确均分。然后改进传统阻性下垂控制方程,通过各分布式储能单元的SOC变化自适应调整下垂系数,确保低压微电网各储能单元在充放电过程的SOC平衡,并对下垂控制过程中的电压与频率偏差进行补偿,进一步提升系统稳定性。最后,通过搭建仿真模型验证了所提策略的有效性。

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构网型逆变器与SVG并联系统无功功率协调控制策略

陈燕东, 裴欣欣, 符有泽, 李旭阳, 张明宇, 周可慧, 唐海国

2024, 44(2):  112-121.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.015

摘要 ( 23 )   PDF (9970KB) ( 9 )  

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以静止无功发生器(static var generator,SVG)为例,针对构网型逆变器和SVG并联系统的电压稳定性问题,提出构网型逆变器与SVG并联系统无功功率协调控制策略。将并联系统的运行状态总结为四种工况,通过工况识别、无功补偿量计算、无功功率分配策略、工况切换,来协调不同工况下构网型逆变器与SVG注入公共耦合点的无功功率,使并联系统在各种情况下均可稳定可靠工作。在MATLAB中搭建模型并进行仿真,结果表明所提控制策略可以实现工况的快速识别与切换、无功补偿量的计算、无功功率的分配,以及对公共耦合点电压的快速支撑。

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光伏直流微电网的并离网无缝切换控制策略研究

唐立行, 罗朝旭, 文永兴, 张博

2024, 44(2):  122-128.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.016

摘要 ( 28 )   PDF (6723KB) ( 16 )  

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当光伏直流微电网从并网模式切换为孤岛模式时,传统控制策略下工作模式的突然切换容易导致直流母线电压波动过大,危害微电网稳定运行。针对此问题,提出一种光伏直流微电网的并离网无缝切换控制策略,使各光伏分布式电源在并网运行时能够跟踪最大功率点输出,在孤岛运行时能支撑调节母线电压,同时实现各光伏电源功率均分。该控制策略的优点是并离网控制策略统一,无需模式切换且为分散控制,各光伏电源之间无需通信,可靠性高。最后基于MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

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风力机叶片吸能防冰涂料的实验研究

潘碧宸, 陈宝辉, 唐壮

2024, 44(2):  129-133.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.017

摘要 ( 23 )   PDF (5536KB) ( 12 )  

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针对风力机叶片在冬季易发生覆冰的问题,研发了一种具备吸能功能的风力机叶片防冰涂料,可以通过吸收一定波长的光发热,提升涂料表面的温度,使涂料与表面覆冰之间的界面发生融化,从而让冰层从风力机叶片表面脱落,实现叶片防冰。通过反应制备得到吸能颜料,并与成膜基体、耐磨填料等材料混合,制备得到吸能涂料;对比涂覆该涂料的叶片与普通叶片的覆冰情况,发现该涂料可降低叶片表面覆冰速率12.8%,缩短覆冰时间50%;此外,通过开展耐磨性实验,发现该涂料耐磨性为2.81 L/μm,优于叶片原本涂料耐磨性(1.95 L/μm)。以上结果表明,该涂料可降低叶片表面覆冰速率,缩短叶片表面覆冰时间,且耐磨性更好,使用寿命更长。

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基于电力数据的碳排放组合预测方法研究

文博, 李家熙, 文明, 张欣杨, 许加柱

2024, 44(2):  134-140.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.018

摘要 ( 16 )   PDF (7529KB) ( 6 )  

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针对现有碳排放预测方法精度较低、稳定性较差、数据难以获取的问题,提出一种基于电力数据的碳排放组合预测方法,分别建立改进BP神经网络、随机森林回归、Elman神经网络预测模型,并对这3种模型进行组合优化,建立基于电力数据的碳排放组合预测模型。对湖南省进行电-碳预测仿真,合理选取电力输入变量,对比分析所提组合预测模型与单项预测、其他组合预测模型。研究结果表明,电力数据能有效应用于碳排放预测,说明所提组合预测模型有着较高的精度,能有效应用于预测和减少碳排放量。

故障与分析

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供电系统避雷器故障检测与自动切换系统设计

管烨, 刘白杨, 马随鹏, 冯晓明, 刘晓欣

2024, 44(2):  141-147.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.019

摘要 ( 27 )   PDF (6723KB) ( 17 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对供电系统中避雷器容易损坏且人工运维困难的问题,提出一种新型供电系统避雷器故障检测与自动切换方法。该方法利用快速傅里叶变换实时检测电流,利用微控制器进行数据分析并发出控制信号,实现在线检测避雷器故障。通过设计的自动切换避雷器机械结构,可实现备用避雷器逐一自动切换。研发系统样机并开展试验分析,试验结果表明本系统功能可行有效,可实现避雷器故障检测和自动切换。

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三工位GIS隔离开关拒动故障分析与改进

刘宇飞, 刘国锋, 杨日辉, 黄智聪, 刘佳伟, 陈嘉豪, 罗锐

2024, 44(2):  148-154.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.020

摘要 ( 18 )   PDF (9092KB) ( 9 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

结合操作机构运动原理、二次回路设计及现场运维经验,对三工位气体绝缘隔离开关设备隔离开关拒动故障进行分析和排查,提出用接触器节点代替原有行程开关以实现闭锁功能,更换转速较慢电机便于刹车的改进方案。通过电机电流曲线对比及循环操作,验证了该方案的有效性,消除了该类设备的拒动隐患。