湖南电力

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1. 湖南省居民峰谷分时电价方案研究

黄珉淇, 戴丹丹, 张莉, 廖菁, 潘馨

湖南电力 2023, 43 (6): 63-67. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.010

摘要（314）

PDF （4115KB）（23）

针对湖南省电网消费结构问题,提出居民分时电价方案策略,以居民用电负荷数据为基础,应用层次聚类方法,划分居民用电峰谷时段。基于居民用电需求异质性,构建需求价格弹性模型,综合考虑优化负荷特性价差等合理条件,在现行居民阶梯电价政策基础上调整电价价差,获得最优分时电价方案,引导居民合理用电,提升湖南电力系统运行效率。

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2. 基于人工智能赋能的新型电力系统关键技术综述

段俊峰, 李晨坤, 姚文轩, 郭思源

湖南电力 2024, 44 (1): 1-10. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.001

摘要（229）

PDF （5512KB）（404）

基于人工智能技术对推动新型电力系统智能化的重要作用,综述人工智能在新型电力系统中的应用现状、技术挑战和未来发展方向。首先,介绍新型电力系统的特点和需求。然后,讨论人工智能在新型电力系统中的关键应用领域,包括大电网安全稳定与控制、源网荷储一体化协同分析、电力系统智能运检与管理,以及主动配电网与微电网等。最后,分析人工智能在新型电力系统中面临的技术挑战并提出相关建议。

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3. 基于改进北方苍鹰算法优化混合核极限学习机的变压器故障诊断方法

王士彬, 李多, 赵娜, 谢文龙, 黄伟, 季鸿宇

湖南电力 2023, 43 (4): 125-132. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.019

摘要（97）

PDF （3096KB）（88）

为提高变压器故障诊断精度,提出了一种基于改进北方苍鹰优化算法(improved northern goshawk optimization algorithm,INGO)优化混合核极限学习机(hybrid kernel extreme learning machine,HKELM)的变压器故障诊断方法。首先,利用ReliefF算法对19维变压器故障特征进行筛选降维;其次,引入Logistic-tent混沌映射、柯西变异算子和非线性递增权重三种策略改进北方苍鹰优化算法,提高全局寻优能力;然后使用改进后的INGO算法优化HKELM的初始参数,以提高HKELM的分类准确性和鲁棒性;最后,将经ReliefF优选后的特征作为模型的输入特征,并与不同变压器故障诊断模型进行对比实验。仿真结果表明,INGO-HKELM故障诊断模型相较于其他模型具有更高的故障诊断精度。

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4. 面向新型电力系统的数字实时硬件在环仿真综述

杜善周, 黄涌波, 卢国平, 高进, 覃宇翔, 刘永露, 袁亮

湖南电力 2023, 43 (5): 3-10. DOI: 10.3969/j.issn.1008- 0198.2023.05.001

摘要（95）

PDF （8566KB）（105）

随着新能源的接入比例不断升高与电力电子设备的广泛应用,数字实时硬件在环仿真已经成为新型电力系统仿真分析的重要手段。在此背景下,综述数字实时硬件在环仿真的国内外研究现状,讨论提高仿真效率与精确度的关键技术,以及该过程中存在的疑难点。从数字实时硬件在环仿真的发展历史出发,首先讨论数字实时仿真的元件建模,包括R_on/R_off与L/C两类器件建模方法;随后归纳戴维南等效、诺顿等效与频率相关网络等值三类接口电路等效方法;接着讨论高速率并行算法、基于不同计算单元的仿真平台架构与硬件在环仿真的类型;然后总结典型数字实时硬件在环仿真的基本流程及其在新型电力系统中的应用实例,最后总结各类架构与算法的优缺点、适用场景。

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5. 超临界二氧化碳圆腔自然对流流动传热研究

叶茂菁, 吴天宇, 刘铠瑞, 王利民, 车得福

湖南电力 2023, 43 (4): 1-8. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.001

摘要（86）

PDF （4176KB）（154）

水平流动的超临界二氧化碳(S-CO₂)在加热或冷却条件下会发生流动分层现象,从而导致管内顶部和底部发生不同的传热现象。为研究垂直流动方向上浮升力驱动下的流动传热行为,基于二维圆腔的物理模型,研究了S-CO₂自然对流发展过程及压力、管径、温度区间对发展过程的影响。结果表明:远离拟临界温度区间的流动传热发展过程相较于拟临界温度区间相对稳定;在拟临界温度区间内,压力越大,传热发展过程越快;在拟临界温度区间内,管径越大,传热达到稳定的时间越长,主流区在发展的初始阶段越剧烈。

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6. 并网型风光氢储微电网容量优化配置

赵娜, 张莲, 王士彬, 李多, 黄伟

湖南电力 2023, 43 (4): 48-55. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.007

摘要（79）

PDF （1469KB）（160）

单一类型的储能设备难以兼顾多种类型储能设备的优势,而混合储能系统能够综合不同类型储能介质的技术与经济优点。针对在并网模式下蓄电池和氢储能的混合储能的优化配置问题,以经济性和环保性为目标函数,选择各分布式电源的数量为设计变量,采用层次分析法解决多目标权重问题,采用粒子群算法求解微电网容量优化配置,通过经济性和评价指标分析对比不同储能配置方案。结果表明,混合储能的成本比单一的蓄电池和氢储能分别降低了2.46%、10.02%,自平衡率比单一蓄电池和氢储能分别提高了7.65%、23.89%,冗余度比单一蓄电池和氢储能分别降低了19.00%、38.16%。

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7. 252 kV高压断路器故障预警装置现场安装方法

韩晨磊, 陈昊, 夏冰, 张若薇, 孙子昌, 王玮, 王瑞华

湖南电力 2023, 43 (6): 111-115. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.017

摘要（77）

PDF （6858KB）（6）

针对传统停电检测高压断路器运行状态方法检测成本高、实时性差的问题,提出一种252 kV高压断路器故障预警装置现场安装方法,实现对高压断路器运行状态的实时监测和故障预警。江苏省某220 kV变电站252 kV断路器故障预警装置的现场安装实践结果验证了该方法的有效性和可行性。

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8. 一种低开关次数和高电压增益的准Z源逆变器不连续调制

易文静, 曹昆, 孟雨薇, 罗朝旭, 程谆

湖南电力 2023, 43 (5): 61-70. DOI: 10.3969/j.issn.1008- 0198.2023.05.010

摘要（74）

PDF （16347KB）（49）

准Z源逆变器因输入电流连续、结构简单等优势被广泛地用来代替传统的两级结构。针对现有调制策略存在的生成栅极信号复杂、逆变桥开关器件切换次数过多、开关管的开关损耗大和电压增益不足的问题,提出一种低开关次数和高电压增益的准Z源逆变器不连续调制策略。该策略在每个周期内使用更少的参考信号即可生成栅极控制信号,同时这种不连续调制策略的开关信号在每个基频的部分周期内被钳位到正极或负极,使得逆变器开关次数显著减少,进而降低了开关管的开关损耗。此外,通过合理设计直通时间和直通插入位置,获得最大输出电压增益。MATLAB/PLECS仿真和RT-LAB实验结果验证了该调制策略的正确性和有效性。

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9. 变压器废油处置案例分析及应用

任乔林, 张逸, 张伟, 蔡萱, 吴优, 李钟灵

湖南电力 2023, 43 (4): 114-117. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.017

摘要（73）

PDF （1358KB）（56）

以某供电公司废油处理为例,介绍了按照麦耶斯指数对油品进行分类和区分化处理的应用,该处理方法可实现废变压器油在电力设备循环再利用方式上的突破,不仅减轻了环境污染,而且延长了变压器油的使用周期,节约了油品处理和新油购置的成本,促进了再生资源的利用。

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10. 面向新型电力系统的双有源桥变换器及其混合调制研究

张艺明, 谢荣焕, 陈孝莺

湖南电力 2023, 43 (5): 16-22. DOI: 10.3969/j.issn.1008- 0198.2023.05.003

摘要（70）

PDF （16472KB）（81）

新型电力系统以高比例的新能源并网为主,直流变压器作为其中重要的能量管理环节,需要具备更高的性能和转换效率。为了减小直流变压器的电流有效值并提升控制的灵活性,提出一种基于可调制耦合电感的组合式双有源桥变换器。该变换器通过调制脉宽调制信号来控制可调制耦合电感的等效感值,并无需额外的辅助电路。为了减小变换器的电流有效值,当变换器工作在轻载且电压不匹配时,可调制耦合电感控制成较大的等效电感;当变换器工作在重载时,可调制耦合电感控制成较小的等效电感。同时,基于可调制耦合电感的工作原理提出变换器的混合调制策略,并设计最小电流复合控制律。最后,通过试验对该拓扑进行验证,结果表明所提出方案的有效性。

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11. 民用建筑中光伏逆变器集群谐振机理及分层协调控制

丁劲松, 姚鸿德, 李圣清, 孟焕平, 朱辉

湖南电力 2023, 43 (4): 32-39. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.005

摘要（68）

PDF （14816KB）（34）

民用建筑中光伏逆变器集群并网易引发谐波谐振,严重影响系统稳定及电能质量。针对这一问题,建立光伏逆变器集群并网数学模型,推导单台逆变器及逆变器集群谐振机理与谐振特性,提出一种光伏逆变器集群谐振分层协调控制策略。第一层,针对LCL型光伏逆变器固有谐振,提出基于前向通道串联陷波器的电容电压惯性反馈的有源阻尼法;第二层,针对光伏逆变器集群与电网阻抗耦合产生的谐振,提出公共耦合点并联虚拟导纳的谐振抑制方法;通过对逆变器集群并网谐振进行分层划分协调控制,提高并网电流质量。仿真结果表明,与传统电容电流反馈策略相比,并网电流谐波畸变率明显下降,有效抑制逆变器并网谐振,证明了所提策略的可行性。

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12. 航拍光伏组件图像的畸变校正方法研究

王佳文, 朱永灿, 王帅, 李科锋

湖南电力 2023, 43 (4): 74-79. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.010

摘要（67）

PDF （3609KB）（68）

航拍光伏组件图像由于拍摄角度问题经常存在畸变,其中直线、角度和比例等元素都会受到扭曲,从而影响光伏组件的测量、识别和分类等分析过程。为了解决这一问题,研究了一种无需标定的航拍光伏组件图像畸变校正方法。首先,利用特征点提取算法从光伏组件图像中提取出关键的4个特征点,然后使用特征点匹配算法对这些点进行匹配,获取畸变前后的对应关系。其次,利用计算几何的理论,通过对这些对应点进行三角测量和坐标变换,计算畸变校正所需的参数T。最后,根据参数T对图像进行畸变校正,得到校正后的光伏组件图像。该算法不仅提高了图片的视觉校正效果,还提高了数据20%~55%的准确率,在航拍光伏组件图像的异物识别、运维检修等方面有较高的应用价值。

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13. 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

湖南电力 2024, 44 (2): 1-8. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.001

摘要（66）

PDF （6884KB）（36）

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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14. 光伏阵列对地绝缘阻抗检测电路及检测方法研究

李炅, 姜利, 宁光富, 吴晋波, 何智强

湖南电力 2023, 43 (5): 11-15. DOI: 10.3969/j.issn.1008- 0198.2023.05.002

摘要（64）

PDF （3919KB）（56）

提出了一种光伏板对地绝缘阻抗检测电路及检测方法,包含1个光伏板负极对大地的电压采样电路、2个电子开关和3个平衡电阻。为平衡光伏板负极与大地之间的采样电阻,在光伏板正极与大地之间并联一个与采样支路阻值相当的平衡电阻,在绝缘性能正常时,使光伏板负极与大地之间采样点电压不会出现极小的情况,降低对电压采样精度的要求。在光伏板正负极与大地之间分别并联一个由电子开关和电阻相串联组成的支路,各支路所串联的电阻阻值与满足漏电流标准的临界绝缘阻抗值相当。当光伏板某一极阻抗下降时,将另一极电子开关闭合,接入相应的平衡电阻,提高采样电压对电路阻抗变化的敏感度,从而计算出电路的实际阻抗值。此方法能够在低精度电压采样下得到准确的绝缘阻抗计算值,提高了检测的可靠性。

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15. 城市轨道交通供电-牵引-混合储能系统设计与仿真

朱志强, 王欣, 秦斌

湖南电力 2024, 44 (1): 24-31. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.004

摘要（64）

PDF （7016KB）（40）

为了进一步提高城市轨道交通列车再生制动能量的回收与利用效率,通过对系统功能需求分析,设计一种基于分布式地面混合储能城市轨道交通列车牵引供电系统结构,建立供电网络、列车牵引和储能系统模型。同时针对低通滤波方式导致锂电池和超级电容出现大量功率交换的问题,提出带超级电容补偿的阶梯功率分配法,该方法运算量小且实时性强,能够避免混合储能系统内部功率循环。结合所提模型和策略,利用MATLAB/Simulink进行仿真试验,仿真结果表明混合储能系统能量利用效率提高了1.39%,稳压率提高了12.75%,节能率提高了6.72%。

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16. 针对双馈风电机执行器故障的新型趋近律滑模容错控制方法

李圣清, 文颜烯, 陈欣

湖南电力 2023, 43 (4): 9-15. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.002

摘要（62）

PDF （1809KB）（85）

为了解决双馈风电机发电系统运行时执行器增益-偏置故障问题,提出一种新型趋近律二阶非奇异快速终端滑模容错控制方法。通过结合PID滑动面与非线性非奇异终端滑模面,以及采用新型自适应趋近律,将滑模面函数与控制增益相关联,设计二阶非奇异快速终端滑模容错控制器。利用李雅普诺夫(Lyapunov)函数来证明控制器的稳定性,仿真与试验结果表明,该控制方法与传统PID及传统滑模控制相比,削弱了抖振,响应速度提高了49.8%,减小了系统稳态误差,具有较好的容错性。

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17. 非接触式电压/电场传感器研究综述

柯锟, 杨庆, 邱震辉, 廖伟, 周江霖

湖南电力 2023, 43 (5): 71-78. DOI: 10.3969/j.issn.1008- 0198.2023.05.011

摘要（61）

PDF （9478KB）（69）

安全、准确获取电力系统的电参量数据可保障电力系统安全稳定运行。相比于传统的电压测量,非接触式测量技术因无需与一次设备有直接的电气连接而具备更高的安全性,同时具有体积小、频带宽、瞬态响应特性好等特点,可以满足现代电网分布式传感网络的需求。详细介绍耦合电容式电压传感、基于电流积分法的电压传感、D-dot电场传感、基于电光效应、压电效应、静电力效应的电场传感等技术,分析上述感知方法的优势及存在的问题,同时介绍电场反演电压的方法。最后对非接触式电压/电场传感技术进行了总结并就发展前景进行了展望。

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18. 基于变分模态分解-排列熵-改进鹈鹕优化算法的长短期记忆网络的短期负荷预测

谢文龙, 张莲, 王士彬, 李多, 杨家豪

湖南电力 2023, 43 (6): 82-92. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.013

摘要（60）

PDF （11823KB）（39）

针对传统的电力负荷预测模型中出现的模态分解混叠、长短期记忆网络参数难以选择等问题,提出一种新的模型,即基于变分模态分解、排列熵组合和改进鹈鹕优化算法的长短期记忆网络模型。首先,利用变分模态分解将电力负荷数据分解为多个复杂程度较低的模态,并利用排列熵对子序列进行重组,降低预测难度;接着,引入Logistic混沌映射、融合柯西变异和反向学习两种策略改进鹈鹕优化算法,提高全局寻优能力;然后利用改进后的鹈鹕优化算法对长短期记忆网络参数进行优化,提高模型的泛化能力和实际操作性;最后,对重组后的子模态分别进行预测并叠加,得到最终预测结果,并使用两份不同地区数据集与多种优化算法预测模型进行比较。实验结果表明,变分模态分解-排列熵-改进鹈鹕优化算法的长短期记忆网络模型具有更高的预测精度和稳定性,可以有效地进行短期电力负荷预测。

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19. 2022年夏季高温干旱天气对区域电力系统影响分析研究

别芳玫, 方仍存, 万靖, 范玉宏, 陈熙

湖南电力 2023, 43 (4): 108-113. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.016

摘要（59）

PDF （2088KB）（108）

针对2022年夏季极端高温天气期间电力系统面临的困难和挑战,以典型省份电网运行情况为例,研究了全网最大负荷、尖峰负荷持续时间和夏季电网负荷特性,分析了度夏期间电力供应存在的突出问题,为保证夏季电力系统安全稳定运行和可靠供应提出了对策与建议。

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20. 基于直驱永磁风电系统的改进自适应滑模控制虚拟同步发电机策略

谌安平, 胡霄林, 罗朝旭, 程谆

湖南电力 2023, 43 (4): 63-73. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.009

摘要（59）

PDF （5028KB）（66）

针对直驱永磁风力发电系统中,由逆变器间的等效输出阻抗和输电线路阻抗的差异导致传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG) 控制的多逆变器并联功率不均分和环流抑制效果较差的问题,提出一种改进自适应滑模控制的多台VSG功率均分及环流抑制控制策略。根据总负荷容量和各逆变器容量计算给定功率,并根据给定无功功率实时调整虚拟阻抗值,补偿因线路阻抗差异引起的电压降落差,在αβ坐标系下分别对2台VSG展开滑模控制设计。基于逆变器输出电压与VSG参考电压之差设计滑模面,且基于李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论设计由等效控制、切换控制和自适应补偿项构成的自适应滑模控制器。与传统方法相比,所提控制策略实现了功率均分且具有环流抑制能力,并提高了无功功率和VSG输出电压的分配精度。最后,在MATLAB/Simulink中验证了该控制策略的正确性和有效性。

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21. 可再生能源电解水制备绿氢研究进展

孛衍君, 何舟磊, 杨竞择, 林子若, 姚洪

湖南电力 2023, 43 (6): 23-30. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.005

摘要（56）

PDF （9828KB）（37）

基于可再生能源电力制备绿氢对削峰填谷、电力消纳的潜在作用,介绍不同种类的电解槽设备,对基于风能、太阳能、水能和地热能的绿氢制备系统进行研究,分析其应用现状及可行性,并对可再生能源电解水制备绿氢系统的发展方向进行展望,为氢能产业的发展提供建议。

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22. 基于储能系统的新型配电台区电能质量治理方法

兰征, 尹锐, 邹彬, 何东

湖南电力 2023, 43 (4): 56-62. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.008

摘要（54）

PDF （3308KB）（54）

在新型配电台区中,电力电子装置的广泛应用和大量分布式能源的接入,严重影响了台区的电能质量,并造成功率波动。为了改善新型配电台区电能质量和功率波动问题,提出一种基于储能系统的新型配电台区电能质量治理方法。采用该方法改进台区首端储能系统的综合调节能力,不仅可以治理新型配电台区电流谐波、无功和不平衡电流等电能质量问题,而且可以有效稳定台区的有功功率。首先,介绍了新型配电台区的结构和储能系统的拓扑,并搭建数学模型;随后,在控制部分的谐波检测环节采用基于滑动均值滤波器的四线制i_p-i_q谐波检测法,并且在储能功率调节环节采用考虑储能容量的电池充放电策略;同时,通过重复控制和PI控制准确跟踪控制器生成的指令电流。最后,通过仿真验证表明,所提出的储能系统及其控制策略既可以有效改善新型配电台区的电能质量,又可以平抑台区有功功率波动。

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23. 基于深度学习的输电线路巡检无人机图像分类方法

杨洪朝, 席燕辉, 项胜, 徐志康

湖南电力 2024, 44 (1): 53-58. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.008

摘要（54）

PDF （3904KB）（76）

由于点云数据的不规则性,对点云数据特征值的分类精度很难达到输电线路巡检要求。为此,提出基于图信号处理的激光雷达点云分类方法。该方法在处理不规则的输电线路图像信号时,可直接从原始点数据中生成特征值,从而提高分类精度。为了验证所提出方法的有效性,采取实物仿真的方式对算法进行验证,结果表明图像中的分类精度可达到90%。

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24. 考虑电源灵活性和互补性的多能源电力系统日前优化调度

肖白, 张博

湖南电力 2023, 43 (4): 16-23. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.003

摘要（51）

PDF （3056KB）（46）

针对风电、光伏发电的波动性和间歇性,以及多能源电力系统的协调优化运行问题,提出一种考虑电源灵活性和互补性的多能源电力系统日前优化调度方法。首先,建立电源灵活性和互补性供需模型;然后,以火电运行的经济性和平稳性最优、污染物排放总量最小为优化目标构建风、光、水、气、火、储多目标协调分层优化调度模型,定义可再生能源互补电源和电源互补需求指标,通过确定可再生能源互补电源的聚合比使电源互补需求指标最小;最后,通过引入动态概率和制定蜂群最优引导策略对人工蜂群算法进行改进,并使用该改进人工蜂群算法对所建立的优化调度模型进行求解。算例结果表明,所提出的模型和算法对多能源互补协调调度问题具有可行性。

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25. 基于jieba中文分词的电力客户精准分类方法

高攀, 李飞, 彭远豪, 张璨辉, 彭海君

湖南电力 2023, 43 (5): 151-154. DOI: 10.3969/j.issn.1008- 0198.2023.05.022

摘要（51）

PDF （3356KB）（52）

针对电力营销中基础数据中的客户细分,提出一种基于jieba中文分词实现大客户精准分类的方法。首先构建包含客户基本类别的自定义字典,利用jieba分词对文本数据完成分词;其次,基于分词结果中的高频词和关键词,分析统计部分分类规律、构建分类特征库,将分类特征库作为神经网络预训练模型的输入,训练客户分类的神经网络模型,最终输出电力客户的精准分类结果。该方法解决电力系统数据库中用户类别不清晰或分类方法过于复杂的问题,为电力公司制定客户差异化服务提供基础。

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26. 特约主编寄语

粟梅

湖南电力 2023, 43 (5): 1-2.

摘要（50）

PDF （1436KB）（50）

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27. 基于预充电模型的直流支撑电容器状态辨识方法研究

田睿, 刘维可, 伍珣

湖南电力 2023, 43 (4): 133-138. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.020

摘要（49）

PDF （2074KB）（72）

直流支撑电容器是变流系统能量缓存的关键部件,广泛应用于机车牵引、航空航天、风力发电、光伏发电等领域。在恶劣工作环境下,直流支撑电容器性能退化,失效率上升,极易损坏。现有的电容器状态辨识方法容易受传感器测量噪声影响,导致电容量辨识结果与实际值相差甚远。针对上述问题,提出一种基于预充电过程的电容器状态辨识方法,通过构建预充电模型,得到电容量与电压信号的映射关系并最大程度削减测量噪声影响;在此基础上,采用递推辅助变量最小二乘法对预充电模型的参数进行估计,从而得到准确的电容器电容量辨识结果。验证结果表明,该方法能够有效抵御测量噪声干扰,在信号采样频率大于500 Hz时具有较好的辨识效果;当采样频率达到1 kHz时,电容量辨识误差为0.569%。

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28. 考虑调节成本的负荷聚合商策略性报价及其尖峰市场出清优化

张岭乔, 周正成, 沈莎莎, 向运琨, 刘汉林, 王威, 孟科

湖南电力 2023, 43 (4): 24-31. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.004

摘要（49）

PDF （2676KB）（97）

高比例新能源的接入使电力系统电源端不确定性增加、电量不平衡问题突出、负荷峰谷差不断加大。为解决尖峰时段电力供需不平衡问题,提出考虑调节成本的负荷聚合商策略性报价及其尖峰市场出清优化策略。首先,对负荷聚合商进行界定,并以电压等级、负荷曲线、单位功率调节成本和用户用电特性等特征对灵活资源分类。其次,分析各类终端用户负荷特点及调节潜力,对各类终端用户负荷调节成本建模,构建策略性报价模型,以负荷聚合商负荷调节成本之和最小为目标建立出清模型。最后,以某区域负荷聚合商参与典型尖峰需求响应场景为例进行算例分析,结果证明了所提方法的有效性、科学性。

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29. 基于狼群算法的虚拟同步发电机并网逆变器不平衡电网下多目标优化控制研究

朱红萍, 朱泓知, 钱万明, 郭利文, 韩迎龙

湖南电力 2023, 43 (4): 40-47. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.006

摘要（49）

PDF （3980KB）（44）

针对电网电压不平衡情况下虚拟同步发电机(VSG)并网逆变器并网输出电流不平衡、有功功率及无功功率波动的问题,提出一种基于狼群算法的VSG并网逆变器多目标优化控制方法。针对电流平衡、抑制有功、无功波动间的矛盾,设计多目标优化控制,引入调节系数和不平衡度,建立负序参考电流统一表达式及多目标优化函数,并通过狼群算法对多目标函数寻优,实现三个控制之间的协调控制,提高了VSG逆变器输出电能质量。最后,对所提出控制方法进行仿真分析,验证其可行性和有效性。

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30. 基于电磁场原理和地表电位的接地网腐蚀诊断研究

褚旭, 余绍帅, 严亚兵, 李辉

湖南电力 2023, 43 (4): 118-124. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.018

摘要（49）

PDF （6036KB）（63）

变电站接地网因规模大、结构复杂、强电磁干扰的特点,在进行腐蚀诊断时会存在检测困难、误差较大的问题。针对这些问题,提出基于电磁场原理(electromagnetic field theory,EFT)和地表电位(earth surface potential,ESP)相结合的方法进行接地网腐蚀导体部位诊断,从而弥补在强磁干扰下EFT方法测量精度差的缺陷。该方法首先分析在EFT基础上腐蚀导体的磁感应强度分布,接着分析腐蚀导体的ESP分布,将磁感应强度曲线和ESP分布曲线进行结合,最后确定导体腐蚀位置和类型。经测试,该方法所得到的腐蚀导体位置与设置的腐蚀导体位置一致,验证了该方法诊断腐蚀导体的精确性。

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31. 风机叶片金属网防护下的雷击损伤特性研究

蒋凌峰, 蒋正龙, 谢鹏康, 付志瑶, 黄肖琪

湖南电力 2023, 43 (6): 6-10. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.002

摘要（48）

PDF （5506KB）（37）

风机叶片雷击损坏是风电系统实际运行中面临的难题,可采用金属网作为叶片雷电防护补充方法,但叶片敷设金属网后高幅值雷电流接闪过程及损伤机制尚不清晰。为研究风机叶片金属网防雷方法下雷击大电流接闪及叶身复合材料雷击损伤特性,搭建真型风机叶片雷击大电流闪络试验平台,通过先导附着试验,确定风机叶片潜在雷击位置,同步观测雷电引入点的直接损伤效应。试验结果表明,雷击转移电荷量和引下线通流能力是叶片是否产生雷击损伤的重要影响因素,叶尖与叶身之间的压接板有结构撕裂风险,应当优化金属网泄流通道和压接板的型式设计,提高叶片雷击大电流耐受可靠性。研究结果揭示了金属网防雷方法下风机叶片先导附着特性和雷击大电流损伤特征,指导防雷优化设计。

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32. 用于特高压直流的断路器开断小容性电流能力提升研究

许猛, 陈宇, 高洋, 沈丰慧

湖南电力 2023, 43 (6): 144-150. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.022

摘要（47）

PDF （9099KB）（35）

为确保800 kV交流SF₆断路器开断特高压±800 kV和±1 100 kV直流输电系统中滤波器组小容性电流的型式试验顺利通过,以及投运后产品的长期可靠运行,利用有限元法计算断路器不同条件下的电场强度和气体密度,得到原有断路器和三个优化方案的断路器介质强度及断路器分闸过程中介质强度最低点位置不受分闸速度和充气压力的影响的结论。结果表明,将现有断路器平均分闸速度提高5.7%,可以满足恢复电压峰值达到2 100 kV的介质强度要求。试验顺利通过,开断过程无一次重击穿,证明采取的计算方法和优化方案有实际的指导意义。

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33. 基于模型预测控制的多时间尺度孤立电网多源协同优化调度

杜善周, 黄涌波, 菅云峰, 徐靓, 宋啸宇, 袁亮

湖南电力 2023, 43 (5): 23-30. DOI: 10.3969/j.issn.1008- 0198.2023.05.004

摘要（47）

PDF （9804KB）（38）

在大力发展可再生能源和储能技术的背景下,孤立电网中常含多种能源发电方式构成的异构电源,其中可再生能源出力的随机性和波动性给系统的安全经济运行带来了巨大挑战。针对孤立电网中的源侧协同控制问题,提出了基于模型预测控制的多时间尺度孤立电网多源协同优化调度策略。构建日前-日内-实时的多时间尺度协同优化调度模型,实现对孤网源侧具有前瞻性的、逐级精细的调控。针对含连续变量和二进制变量的优化模型,采用混合粒子群算法求解。将所提出的模型分别应用到两个孤网系统算例中,通过仿真分析,证明了所提方法保证系统安全经济运行的可行性和有效性。

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34. 采用改进共生生物搜索算法的大规模电动汽车接入微电网协调优化研究

康童, 朱吉然, 唐海国, 周恒逸, 周可慧

湖南电力 2023, 43 (5): 144-150. DOI: 10.3969/j.issn.1008- 0198.2023.05.21

摘要（46）

PDF （6636KB）（39）

针对大规模电动汽车接入微电网运行问题,首先分析包含电动汽车的微电网架构、运行模式、输出特性和数学模型等,并利用蒙特卡罗方法建立电动汽车无序充电负荷模型,建立以微电网综合成本和峰谷差最小的目标函数。其次,为了求解该复杂、高维、非线性模型,且为提高标准共生生物搜索算法的寻优性能,提出改进型共生生物的搜索算法。该算法在标准SOS算法的生物种群初始化阶段采用准反射学习机制;在互利共生搜索阶段采用改进受益因子策略;在偏利共生搜索阶段采用收缩随机数产生因子区间策略。最后,通过电动汽车无序充电和协同优化运行场景实验,对微电网综合运行成本和峰谷差进行对比验证,结果表明,本文所提方法的科学性和有效性。

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35. 基于改进沙丘猫群算法优化支持向量机的高压断路器故障诊断

黄伟, 张莲, 王士彬, 赵娜, 季鸿宇

湖南电力 2024, 44 (1): 128-135. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.018

摘要（46）

PDF （3577KB）（40）

为了更加准确地对高压断路器的状态进行分析与故障诊断,提出一种多策略改进沙丘猫群优化(improverd sand cat swarm optimization,ISCSO)算法优化支持向量机(support vector machine,SVM)的故障诊断方法。首先,通过多种改进策略对沙丘猫群优化(sand cat swarm optimization,SCSO)算法进行改进,提高算法的全局搜索能力、局部搜索能力及平衡全局的能力,并利用两种不同类型的测试函数对ISCSO进行性能测试,验证了其具有更强的收敛性和寻优能力。然后,采用ISCSO优化SVM,建立故障诊断模型。接着,用完全自适应噪声集合经验模态分解能量熵对振动信号进行特征提取并构建特征样本集。最后,将提取到的特征样本集输入到ISCSO-SVM模型中,对高压断路器进行故障诊断。实验结果表明,该方法的诊断准确率达到了96.29%,与其他三种模型对比实验,证明了该方法具有更高的准确率及更好的稳定性。

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36. 基于改进非奇异快速终端滑模反演控制的风力发电系统最大功率跟踪

李圣清, 陈欣, 文颜烯, 姚鸿德, 邓娜

湖南电力 2023, 43 (5): 109-115. DOI: 10.3969/j.issn.1008- 0198.2023.05.016

摘要（45）

PDF （6582KB）（49）

针对永磁直驱风力发电机系统的最大功率跟踪存在非线性、系统参数不确定及外部扰动问题,提出一种基于有限时间干扰观测器的非奇异快速终端滑模反演控制策略。针对转速跟踪问题,将系统参数不确定与外部扰动定义为集总扰动,用观测器快速精确估计之后补偿。采用反演控制法处理非线性系统,结合动态面控制设计虚拟控制律,同时设计滑模控制律,提高系统收敛速度与跟踪精度。通过李雅普诺夫理论与仿真实验证明该系统的稳定性与有效性。

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37. 添加灭火剂的变压器水喷雾灭火系统应用技术

陈宝辉, 刘毓, 周天念, 吴传平, 李波

湖南电力 2023, 43 (6): 1-5. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.001

摘要（45）

PDF （11866KB）（37）

针对变压器水喷雾灭火系统存在的问题,提出添加灭火剂的变压器水喷雾灭火系统及消防管网防火防爆能力提升方案。为验证系统性能,搭建110 kV真型变压器模型灭火试验平台,研究灭火剂对水喷雾灭火系统灭变压器油火性能的影响。试验结果表明:纯水喷雾难以扑灭水雾未直射区域或半遮蔽区域的变压器油火;添加灭火剂后,42 s内可扑灭变压器模拟大火;16.7%的喷头损坏后,添加灭火剂的水喷雾系统仍可在40 s内高效灭火。试验结果验证了灭火剂可以显著提升水喷雾灭火系统灭火能力,有效提升变压器消防能力。

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38. 面向串联补偿三相并网逆变器的模拟阻抗控制策略

邓紫妮, 粟梅, 孙尧, 林建亨

湖南电力 2023, 43 (5): 31-37. DOI: 10.3969/j.issn.1008- 0198.2023.05.005

摘要（45）

PDF （14840KB）（31）

串联补偿是一种提高可再生能源发电站长距离输电能力的常见方案,然而并网逆变器和串联补偿电力线之间的相互作用会带来振荡问题,威胁电力系统的安全运行。为此提出一种无锁相环的扩展模拟阻抗控制策略,在弱电网和高串补度电网中稳定系统。此外,还通过稳定性分析验证该方法的有效性;进行特征值分析,以指导参数设计。最后,通过模拟和实验结果验证了理论分析和所提控制策略的有效性。

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39. 一种环链连接金具的摩擦磨损特性有限元仿真分析

曾萍, 刘志刚, 黄长勇, 雒方旭, 张华鹏, 蔡新景

湖南电力 2023, 43 (4): 90-94. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.04.013

摘要（45）

PDF （2927KB）（58）

处于大风垭口地区的电力金具常常发生严重磨损。为深入研究金具的磨损失效机理,采用有限元方法对一种环链连接金具磨损过程进行了仿真计算。研究结果表明,U型螺丝最大应力为692.2 MPa,远超45号钢的屈服强度355 MPa;磨损1 400次后U型螺丝接触区域出现Z轴负方向应变,在X方向和Y方向均有向外发生塑性变形的趋势;U型螺丝磨损速率具有从大到小再从小到大的周而复始的变动趋势。

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40. 一种低电压应力的隔离型SWISS整流器

周万传, 张旭, 罗朝旭, 程谆

湖南电力 2023, 43 (5): 99-108. DOI: 10.3969/j.issn.1008- 0198.2023.05.015

摘要（44）

PDF （19057KB）（23）

针对单管正激SWISS整流器高频开关管电压应力大、移相全桥SWISS整流器有直通风险等问题,基于传统SWISS整流器进行设计,提出一种双管正激SWISS整流器拓扑。将双管正激变换器和SWISS整流器进行结合,实现了SWISS整流器的电气隔离,减小了高频开关管的电压应力;同时,输出电路的每个桥臂由一个二极管和一个开关管串联组成,提高了整流器的可靠性。对双管正激SWISS整流器的工作原理和开关管的电压应力进行详细分析,并针对扇区边界处输入电流振荡问题,设计一种两级滤波器用于抑制电流振荡。最后在仿真平台验证了该整流器拓扑的可行性和两级滤波器的有效性。

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