湖南电力

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1. 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（1282）

PDF （5512KB）（1197）

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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2. 600 MW超临界前后对冲锅炉燃烧特性数值模拟研究

覃跃, 李德波, 覃吴, 阚伟民, 余冯坚, 金凤雏

湖南电力 2024, 44 (6): 46-54. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.06.007

摘要（1237）

PDF （8625KB）（57）

为了研究旋流燃烧器在不同风量配比下的传热特性,基于CFD技术对某电厂600 MW超临界前后对冲锅炉进行模拟计算,从而得到不同风量下的冷态动力场、热态温度场及组分分布,并对所得数据进行处理分析。结果表明,中心风风速小于6 m/s时,中心风刚性较差,流场平均速度较低,无法抵抗回流的高温烟气;中心风风速大于8 m/s时则易造成回流区紊乱,影响动力场的均匀稳定。中心风增大5 m/s会使着火点位置延后约6%,同时煤粉点燃的最高温度升高约34%。这是由于中心风的刚性在不断增强,从而引导烟气回流区汇聚并形成高速气流场,快速引燃风粉混合物实现充分燃烧。

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3. 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（1170）

PDF （4115KB）（87）

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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4. 超临界二氧化碳发电储能系统构型优化及性能分析

朱光明, 陈珣, 何洪浩, 孙瑞强, 谢国鸿, 杨奕, 王阳光

湖南电力 2024, 44 (4): 1-10. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.04.001

摘要（1070）

PDF （14511KB）（150）

为实现燃煤发电系统效率和灵活性协同提升,促进火电机组转型,提出采用超临界二氧化碳(S-CO₂)工质、构建燃煤发电与热泵储电耦合的系统(“源储一体”系统)方案。基于热力学第一、二定律,建立集成系统的设计及变工况计算模型,进而对系统灵活性提升潜力和储—放热过程的能效进行分析。结果表明:在S-CO₂燃煤发电系统的基础上集成热泵储电技术,可将机组最小输出功率由30%额定负荷降低至0,极大提升了调峰深度和运行灵活性;当选择75%额定负荷为放热工况时,输出功率可增加额定负荷的23.59%,则集成系统的储—释热等效往返效率为78.64%。对储热参数进行敏感性分析,得到熔盐冷罐温度的最佳取值范围为405~420 ℃,常压水热罐温度的取值范围为70~75 ℃。

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5. 考虑多种实时气象因素的分布式光伏出力预测模型构建与优化

卢新星, 瞿振宇, 黄际元, 赵子鋆, 李煜亮, 吴东琳

湖南电力 2024, 44 (6): 128-133. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.06.018

摘要（1063）

PDF （4297KB）（126）

针对光伏电源输出功率受多种因素影响,呈现随机性和间歇性,导致准确预测光伏出力困难问题,提出一种考虑多种实时气象因素的分布式光伏出力预测模型构建与优化方法。首先,按照太阳辐照度、温度、风速、每日辐照时长及相对湿度进行筛选,使用牛顿插值法,将异常光伏数据全部归零,对缺失数据进行填补,完成光伏数据的预处理。在此基础上,量化选取不确定性因素下的数值天气预报特征,基于模糊加权卷积神经网络提取光伏预测因子。最后,基于最小二乘支持向量回归构建光伏发电出力预测模型,并完成模型的求解。实验结果表明,研究方法对分布式光伏出力的预测具有非常高的精度。

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6. 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

湖南电力 2024, 44 (2): 112-121. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.015

摘要（990）

PDF （9970KB）（120）

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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7. 基于位图和矢量图联合识别的电气二次图纸解析方法研究

瞿旭, 龙崦平, 张伟, 袁超雄

湖南电力 2024, 44 (6): 97-103. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.06.014

摘要（979）

PDF （5425KB）（87）

针对现有研究多着重于变电站二次回路电气元件的识别,而忽略连接关系的判定的问题,提出一种位图和矢量图联合解析CAD电气图纸的方法。首先,使用YOLOv8目标检测算法识别位图格式的电气图纸,获取图纸中的电气元件类别、位置等信息。然后,利用CAD图纸的矢量图特性拾取连接元件符号之间的线段信息,生成以导线为节点、导线连接点为边的拓扑图。最后,采用深度优先搜索的方法遍历拓扑图,判定元件符号之间的连接关系。该方法结合了目标识别方法提取位图中元件符号和利用矢量图提取线段的优势,电气元件识别精度高,连接关系识别准确。

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8. 构网型风力发电机组控制技术综述

王玉巍, 魏娟, 黄晟, 陈道君, 邱逢良

湖南电力 2025, 45 (2): 3-12. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2025.02.001

摘要（935）

PDF （9458KB）（129）

传统的跟网型风力发电机组大规模接入电网后,存在电网短路比水平下降、同步支撑能力弱、系统惯量降低等问题,而构网型风力发电技术可以减少系统电压和频率波动,提高整体安全稳定运行水平。首先分析双馈风电机组和永磁风电机组两种典型机组的构网型控制系统框架,基于下垂控制、虚拟同步控制、模型预测控制等策略,分别讨论两种机型框架在惯性能力、过载能力和稳定性等方面的优点和缺点。然后从性能提升的角度,对两种机型控制的频率、电压、鲁棒性进行对比分析。最后,梳理构网控制性能提升技术的研究进展,探讨构网型风力发电在未来的研究方向和需要解决的关键技术难题,以期为构网技术的发展提供参考借鉴。

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9. 基于拓展滑模扰动观测器的永磁同步电机改进双矢量模型预测转矩控制

李小宝, 柳骏涛, 周维龙, 梁登辉, 龙欢, 赵哲, 罗朝旭

湖南电力 2025, 45 (1): 121-129. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2025.01.018

摘要（908）

PDF （7222KB）（38）

针对永磁同步电机在传统双矢量模型预测转矩控制中存在计算量庞大、转矩波动明显和参数不匹配导致的预测误差等问题,提出一种基于新型拓展滑模扰动观测器的改进双矢量模型预测转矩控制策略。首先,为了减少控制计算量,提出一种快速电压矢量选择表,采用12扇区电压矢量图,使迭代次数从14次减少为3次。然后,针对电机参数失配带来的不良影响,通过预测值和实际测量值在相邻时刻的误差变化量来估算定子电感值,整合电感更新机制,并提出一种新型拓展滑模观测器,以增强预测模型在参数失配情况下的鲁棒性。MATLAB/Simulink仿真结果表明,所提出的策略可以减少转矩波动,有效降低参数变化带来的不利影响,并提高预测模型的稳定性。

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10. 基于改进SAC算法的城轨列车混合储能系统动态功率分配策略

贺庆辰, 秦斌

湖南电力 2024, 44 (4): 11-19. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.04.002

摘要（866）

PDF （9257KB）（82）

为平抑城轨列车牵引网电压波动,在采用车载超级电容和地面混合储能系统的基础上,提出一种基于强化学习的柔性动作-评价算法(soft actor-critic, SAC)的功率动态分配策略,用于提高直流牵引网节能稳压特性、实现车载超级电容寿命保护。首先建立城轨列车动力学模型,并针对SAC算法在城轨动态功率分配中训练时间长、收敛慢等问题,提出PEC-SAC算法。该算法结合了优先级经验回放、强调最近经验和余弦退火算法,通过增加最近经验的采样概率和动态调整学习率,提高了训练效率和收敛速度。根据目标设置状态空间、动作空间及奖励函数,使列车在与仿真环境交互中学习到混合储能系统最优能量控制策略。通过MATLAB/Simulink与Python联合搭建仿真平台,仿真结果表明,与SAC算法相比该方法稳压提高了0.36%,能耗降低了4.52%。

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11. 基于分段预测及天气相似日选择的区域电网短期负荷预测方法

梁海维, 王阳光, 邓小亮, 刘静, 文明, 于宗超, 李文英

湖南电力 2024, 44 (5): 109-116. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.017

摘要（865）

PDF （5697KB）（64）

为了提高对低谷、午间高峰、午间低谷、晚间高峰时段的负荷预测精度,提出一种基于分段预测及天气相似日选择的短期负荷预测方法。首先,分析包括气象及经济在内的不同因素对区域电网不同时段负荷的影响,并选取相关特征构建训练集;其次,采用长短期记忆神经网络模型实现对不同时间点的负荷预测;之后,利用互信息及欧式距离选取与待预测日天气条件接近的相似日,并将该日负荷曲线作为参考,与前述分段负荷预测结果结合作为待预测日的负荷预测结果。实验结果表明,所提出的短期负荷预测方法能够有效提高短期负荷预测精度,特别是对低谷、午间高峰、午间低谷、晚间高峰时段的预测精度有明显提升。

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12. 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

湖南电力 2024, 44 (2): 97-103. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.013

摘要（781）

PDF （9711KB）（82）

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。

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13. 动态无功补偿设备支撑高比例新能源系统电压稳定能力分析

张睿琪, 李梦骄, 杨洪明, 赵建, 徐求飞, 张仕杰

湖南电力 2024, 44 (4): 27-33. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.04.004

摘要（656）

PDF （9695KB）（139）

针对高比例新能源接入区域的电压稳定性问题,结合新能源出力间隙性和新能源机组暂态无功电压调节能力弱等特征,从新能源渗透率和新能源接入点电网强度分析高比例新能源接入区域的电压失稳影响机理,阐述SVC、SVG、调相机、分布式调相机动态无功设备输出特性,对比分析高比例新能源场景下4种无功补偿设备的支撑能力。以湘南新能源接入区域为研究场景,分析同一新能源渗透率和不同新能源渗透率故障工况算例下无功补偿设备的支撑效果,验证所提观点的正确性。

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14. 基于声学检测技术的刀片储能锂电池热失控行为研究

徐松, 万涛, 李欣, 吴俊杰, 查方林, 魏加强, 蔡宇峰, 刘奕奕

湖南电力 2024, 44 (5): 17-23. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.003

摘要（541）

PDF （11069KB）（189）

随着电化学储能的规模化应用,开展储能锂电池热失控检测与及时预警研究对于保障储能电站的安全运行具有重要意义。搭建储能锂电池单体热失控性能检测试验平台,对刀片储能锂电池进行热失控条件下的声音信号检测,分析电池鼓包、泄压阀打开、泄气、爆炸起火等热失控不同发展阶段的声音特性与变化规律,表明声音特征对于热失控检测的有效性。针对热失控声音特征易受储能电池舱内通风散热风机、储能变流器等其他设备噪声干扰的问题,提出基于小波包分解与谱减法语音增强的热失控声音信号抗干扰分析方法。分析结果表明,所提出的方法能够有效剔除热失控声音信号中的风噪干扰,可准确还原出电池热失控声音特征,还原声信号与实际声信号相似系数达到0.96,为储能锂电池热失控声音检测与早期预警提供技术参考。

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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（502）

PDF （7016KB）（314）

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. 电力巡检应用中低噪声无人机旋翼降噪验证

李程威, 卢铃, 段新宇, 谢亿, 曹浩, 王兰博, 马威

湖南电力 2024, 44 (5): 45-49. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.007

摘要（497）

PDF （4672KB）（69）

在电力巡检任务中,无人机因高效性和灵活性而被广泛应用,但噪声问题依然是亟待解决的挑战。采用波束成形技术对一种新型环形结构旋翼进行声源定位和降噪性能验证,通过噪声频谱分析和基于麦克风阵列的虚拟旋转阵列波束成形算法,对环形旋翼和其他三种常见叶型旋翼的噪声进行了对比研究。实验结果表明,环形旋翼在宽频和单频噪声上均表现出显著的降噪效果。波束成形分析结果进一步揭示,常见叶型旋翼的主要噪声源自叶尖,而环形设计能够有效减弱叶尖噪声,从而实现降噪。

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17. 基于有限元法的油浸式变压器振动特性分析及优化设计

袁发庭, 颜智威, 曹浩, 姬睿氢, 唐波

湖南电力 2024, 44 (1): 11-17. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.002

摘要（491）

PDF （3379KB）（198）

根据油浸式变压器的电气和结构参数,基于有限元仿真软件建立电路-磁场仿真模型;根据材料磁特性实验测量结果,结合J-A磁滞模型辨识得到的特征参数,获得材料的磁特性模型。建立变压器磁场-结构力场仿真模型,获得变压器周围磁场和应力分布;将计算得到的铁心麦克斯韦力和磁致伸缩力、绕组洛仑兹力作为激励,计算得到考虑材料磁特性的变压器振动位移;提取铁心不同位置的振动位移,获得铁心振动特性分布规律。在此基础上,为降低油浸式变压器的铁心振动,将有限元法与实验设计方法相结合,通过调整变压器绕组参数获得最佳的参数,结果表明优化前后变压器最大振动位移分别为6.12 μm和5.71 μm,优化方法显著降低了变压器的振动,对油浸式变压器减振降噪具有重要的指导意义。

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18. 基于时间序列的改进型永磁同步电机三矢量无模型预测电流控制策略

肖强晖, 张雨爽, 罗朝旭, 程谆

湖南电力 2024, 44 (5): 29-36. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.005

摘要（490）

PDF （10263KB）（66）

针对永磁同步电机驱动系统传统的三矢量模型预测电流控制策略参数鲁棒性差的问题,提出一种基于时间序列的改进型三矢量无模型预测电流控制策略,以消除参数失配的影响,提高系统的鲁棒性。首先,建立时间序列数据驱动模型,将输入输出数据拟合为离散传递函数,并结合递归最小二乘法在线估计模型待定系数,预测所需变量。此外,对矢量扇区进行重新分类,以优化三矢量组合的选择过程。引入矢量占空比直接计算方法,抑制电机参数入口对占空比计算环节的不确定性影响,进一步提高系统的鲁棒性。最后,仿真和实验结果表明,所提出的策略能有效提高模型参数的鲁棒性,dq轴电流纹波减小,电机参数变化引起的干扰得到有效抑制。

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19. 湖南电网风力发电能力监测及管理研究

陈浩奇, 吴宇翔, 樊嘉宏, 钱军, 陈斌, 朱蜀, 张劲帆

湖南电力 2023, 43 (2): 97-101. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.02.016

摘要（487）

PDF （4797KB）（315）

针对湖南电网风力发电能力监测技术现状和存在的问题,提出基于异常数据识别的风力发电能力监测算法和系统架构,通过历史数据验证算法可行性,起到实时监测风电场发电能力、自动检测识别风电场异常数据的作用。基于监测系统,提出配套管理建议,科学指导湖南电网风电管理,有助于提高风电电源支撑能力、推动风电抗冰技术发展。

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20. 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（480）

PDF （9478KB）（239）

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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21. 基于CGAN与LSTM的逆变器多类型故障诊断方法研究

田睿, 刘维可, 伍珣, 张晓敏

湖南电力 2023, 43 (6): 151-158. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.023

摘要（476）

PDF （19707KB）（107）

逆变器广泛应用于不间断电源、电机调速及可再生能源并网发电系统,其安全、可靠运行对于变流系统具有重要意义。在恶劣工作环境下,逆变器的功率管与电流传感器极易发生故障,两者故障类型较多且特征相似,给现有的逆变器故障诊断技术带来了极大挑战。针对逆变器多类型故障诊断问题,提出基于时间序列的条件生成对抗网络(conditional generative adversarial network,CGAN)与长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)的故障诊断方法。首先,分析两电平逆变器的基本工作原理,并在dSPACE半实物平台建立基于闭环控制的逆变器数字模型;接着,通过数字模型对单个功率管开路故障、两个功率管开路故障及电流传感器零输出等故障下的工作模态进行探究;在此基础上,以输出电流为监测变量,采用CGAN获取接近真实工况的故障数据集,通过LSTM对功率管与电流传感器故障进行诊断与定位。实验数据表明,该方法能够有效辨别逆变器多类型故障。

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22. 锂离子电池热失控消防技术研究进展

贺丹, 胡雄雄, 崔豪

湖南电力 2024, 44 (3): 25-33. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.004

摘要（468）

PDF （6708KB）（606）

针对锂离子电池热失控及消防技术,介绍现有不同灭火剂类型,分析其在电池火灾中的灭火机理及优劣势,研究锂离子电池热失控机理及演变过程,对锂离子电池灭火剂的未来进行展望。研究结果表明,这些灭火剂在应对锂离子电池火灾时均满足扑灭明火的基本特性,但仍存在不同程度的复燃风险,灭火时长和阻燃效果也不尽相同;此外部分灭火剂在使用后会对环境和设备产生负面影响。因此,开发兼具高效、环保及防复燃特性的新型灭火剂是未来研究的必然趋势。

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23. 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

湖南电力 2024, 44 (2): 68-76. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.009

摘要（446）

PDF （11931KB）（74）

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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24. 基于大数据挖掘与规则引擎的智慧辅助监盘系统研究

周慧, 王瑶, 罗仁强, 党俊榜, 肖振馨, 赵航

湖南电力 2023, 43 (3): 77-81. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.03.012

摘要（434）

PDF （4526KB）（198）

为提高电厂监盘智能化水平,以大数据技术为支撑,依托各类先进的机器学习算法,提出一种基于大数据挖掘与规则引擎的智慧辅助监盘系统。该系统建立发电企业各类系统和设备的预警模型,能精准发现参数与设备状态异常,降低运行人员监盘压力;在设备故障早期进行预警,并对所发生预警信息进行故障识别与故障处理指导。测试结果表明,该系统有利于实现对电厂设备状态的全面监测,进一步提高机组运行水平和设备健康水平。

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25. 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（422）

PDF （8566KB）（179）

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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26. 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

湖南电力 2024, 44 (2): 9-18. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.002

摘要（405）

PDF （10850KB）（117）

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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27. 面向非均衡数据的CatBoost-SHAP变压器故障诊断研究

梁法政, 张莲, 杨家豪, 杨玉洁, 李蘅, 肖远强

湖南电力 2024, 44 (5): 131-138. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.020

摘要（402）

PDF （7734KB）（64）

针对变压器故障数据分布不平衡而导致的故障诊断模型分类性能下降和模型诊断结果不可解释的问题,提出一种基于Borderline-SMOTE-CatBoost-SHAP的变压器故障诊断方法。首先,利用 Borderline-SMOTE算法在保留少数类样本分布特征的同时对数据进行均衡化处理,解决故障数据分布不平衡造成的偏倚问题;然后,构建CatBoost变压器故障诊断模型,利用变压器的实际故障数据进行仿真实验,与不同数据均衡化方法和其他变压器故障诊断模型进行对比 ;最后,引入SHAP模型对CatBoost故障诊断模型进行可解释性分析,解决“黑箱模型”可解释性差的问题。实验表明,基于Borderline-SMOTE-CatBoost-SHAP的变压器故障诊断模型总体诊断准确率为92.99%,F₁分数为0.91,Kappa系数为0.91,同时可视化输入特征对决策的影响程度与过程,验证了所提方法的有效性。

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28. 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

湖南电力 2024, 44 (2): 19-28. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.02.003

摘要（397）

PDF （8520KB）（166）

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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29. 基于三频段阻抗重塑的LCL型并网变流器谐振抑制策略

冯豪哲, 夏向阳, 刘俊翔, 陈贵全, 赵晓悦

湖南电力 2024, 44 (6): 67-75. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.06.010

摘要（393）

PDF （7466KB）（37）

弱电网下采用电压前馈控制会增大并网变流器输出阻抗在交截频率处的负相移,可能导致并网电流的谐波谐振。针对这一问题,提出一种基于三频段阻抗重塑的LCL型并网变流器谐振抑制策略。该策略在电网电压前馈控制的基础上建立输出阻抗的三频段等效模型,利用三频段重塑增益因子重塑并网变流器不同频段的输出阻抗,减少输出阻抗在中频段的负相移,提高并网变流器在弱电网下的稳定运行能力。仿真结果表明,该策略保留了传统电压前馈控制对电网背景谐波的抑制能力,提高了并网系统的相位裕度,有效抑制了并网电流的谐振现象。

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30. 考虑新能源消纳的梯级水电站联合储能系统容量配置与运行优化

田海平, 莫剑, 谭新丛, 徐润伊, 陈彦奇, 张冀, 黄晟

湖南电力 2025, 45 (3): 18-26. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2025.03.003

摘要（390）

PDF （7466KB）（24）

随着电力系统中可再生能源比例的不断提高,在梯级水电站中引入抽水蓄能及电化学储能可有效提高风光消纳。针对不同风光比例下系统最优容量配置的变化情况和各设备的运行情况,构建风电-光伏-梯级混合式抽水蓄能-电化学储能联合系统,首先以经济性最优为目标对并网型联合系统进行最优容量配置并分析各设备的运行情况;其次分析不同风光比例对系统最优容量配置的影响;最后相较于并网型联合系统,对比分析离网型联合系统在不同风光比例下最优容量配置的变化情况。结果表明：随着风光比例升高,风光电逐渐承担主要负荷需求,而梯级混合式抽水蓄能电站水轮机容量减小、电化学储能容量迅速增大以满足系统对储能设备的需求,且相较于离网系统,并网型联合系统在兼具供电独立性的情况下更具有灵活性。

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31. 基于融合模型驱动和数据驱动的电动汽车充电负荷预测

李奕杰, 宋恒, 叶晨晖, 申庆祥

湖南电力 2023, 43 (3): 9-15. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.03.002

摘要（388）

PDF （10767KB）（140）

目前对电动汽车充电负荷预测的研究未解决实际应用中无法实时获得起讫点(origin destination, OD)数据并考虑车主的现实感知决策心理的问题。针对此问题,在综合考虑动态交通信息、环境温度、实时车流量、排队论等方法的基础上,建立一种城市交通系统OD流量预测的新型深度学习架构,完成电动汽车充电负荷时空分布预测。首先分析城市交通路网信息、日类型和天气等多种因素对电动汽车行驶规律的影响,通过双向长短期记忆递归神经网络算法分别获得相应私家车和出租车驾驶行为的起讫点。其次引入考虑动态交通信息及交通路口流量的路段阻抗与节点阻抗模型和考虑环境温度和车辆实时速度的空调能耗模型,采用实时Dijkstra算法为电动汽车起讫点规划最小出行成本的行驶路径,模拟电动汽车用户的驾驶行为。最终在不同应用场景下完成不同类型电动汽车的路径规划试验和充电需求预测试验。结果表明,所得充电需求时空分布特征与客观需求相符合。

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32. 基于光伏逆变器功率控制的配变台区调压策略研究

刘红政, 左毅, 王伦, 黄乔宇

湖南电力 2024, 44 (5): 95-101. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.015

摘要（385）

PDF （6884KB）（68）

针对光伏接入后造成的高低电压越限交织问题,分析配电网线路台区电压越限机理,研究光伏逆变器双闭环控制和有功无功出力特性。在此基础上,提出基于光伏逆变器功率控制的配电变压器台区调压策略,实现不同工况下末端配电变压器台区电压均在合理区间。通过仿真验证了控制策略的有效性。

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33. 基于尾流效应与机器学习的风功率预测研究

余忠泽, 刘震卿, 马驰

湖南电力 2023, 43 (3): 53-59. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.03.008

摘要（383）

PDF （6428KB）（177）

针对采用Jensen尾流解析模型分析尾流效应时,未考虑上游风机所带来的附加湍流强度对下游风速恢复的影响,从而导致严重高估尾流区风速损失的问题,提出采用高斯尾流模型考虑尾流效应,并与机器学习算法相结合,对现有基于物理效应启发的短期风功率预测方法进行改进,使得短期风功率预测模型在尾流区预估风速精度方面从理论上得到提高。以真实风电场历史风电数据开展实验,结果表明,与不考虑尾流效应相比,模型预测性能在均方误差方面降低约15%;与基于Jensen尾流解析模型的预测方法相比,模型预测性能在均方误差方面降低约7%。

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34. 基于固定时间滑模控制构网型柔性直流输电系统振荡抑制

朱思睿, 王灿林, 章德, 李勇, 周洋, 文汀

湖南电力 2024, 44 (4): 84-92. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.04.012

摘要（382）

PDF （10487KB）（110）

构网型柔性直流输电系统接入电网,实现对受端电网电压和频率的支撑。针对构网型柔性直流输电系统受端电网引起的振荡问题,提出固定时间滑模控制方法。首先,基于虚拟同步机控制,建立构网型柔性直流输电系统的数学模型。然后,基于滑模控制和固定时间稳定理论,提出非线性固定时间滑模控制方法以抑制系统振荡。通过李雅普诺夫理论证明了所提的非线性固定时间滑模控制能够实现柔性直流输电系统在固定时间内恢复稳定。最后,在MATLAB/Simulink中建立构网型柔性直流输电系统的仿真模型,验证所提方法在振荡抑制方面的有效性和优越性。

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35. 基于大数据的输变电工程造价趋势预测

邓怡卿, 孙斌, 李晓兵, 李丹, 王嵘婧

湖南电力 2023, 43 (2): 108-111. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.02.018

摘要（377）

PDF （1317KB）（354）

为精准预测输变电工程造价、控制建设阶段的成本投资、提高资金的利用率,基于陕西省内不同城市输变电工程实际发生的造价数据,利用熵权法筛选电网工程造价关键影响因素,通过BP神经网络预测模型有效地动态预测输变电工程造价,预测结果证实了模型的有效性。

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36. 变电站高压电气设备的可靠性研究方法综述

马兆兴, 陈昊, 唐毅, 沙浩源, 蒋旻奕

湖南电力 2023, 43 (2): 53-59. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.02.009

摘要（376）

PDF （1104KB）（665）

基于变电站高压电气设备可靠性研究,介绍高压电气设备可靠性研究的发展历程,讨论常用电气设备的可靠性分析方法,比较解析类和模拟类等方法的优缺点,分析最佳应用场合,研究复杂系统下的组合法和状态法,对基于多种方法交叉融合的未来可靠性分析研究趋势进行展望。

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37. 基于交流特高压电网电压波动的自动电压控制系统技术应用

张袁旺, 李玉齐, 张硕, 时国瑜, 支晓晨

湖南电力 2023, 43 (3): 109-114. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.03.017

摘要（376）

PDF （5217KB）（129）

介绍特高压电网电压波动原理与特高压电网无功控制体系,以华东特高压电网电压波动为研究对象,采用主流的AVC控制优化模型、搭建仿真模拟平台的方法进行分析,并通过应用验证了该策略可有效改善发电厂因特高压电网电压波动受调度机构考核AVC的结果,在工程应用方面为提升电厂AVC合格率、减少调度机构对发电厂AVC考核提供了有效参考。

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38. 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（365）

PDF （16472KB）（154）

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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39. 油纸电容式套管主绝缘的介电特性与结构设计

刘道生, 邹彬, 陈星蓉, 王仕会

湖南电力 2023, 43 (2): 19-23. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2023.02.004

摘要（365）

PDF （2837KB）（489）

油纸电容式套管作为变压器的核心载流元件之一,具有支撑、引流和绝缘等功能,其绝缘性能对于变压器运行的稳定性和安全性至关重要。为了减少油纸电容式套管运行过程中油纸局部放电引起的绝缘故障,采用纳米调控技术提高套管主绝缘油浸绝缘纸介电与电气性能。以20 kV油纸电容套管为研究对象,采用仿真与试验相结合的方法,探究纳米粒子对套管芯子主绝缘电场分布及局部放电起始电压的影响。研究结果表明,纳米TiO₂粒子能够改善绝缘纸表面微观结构,降低介电常数和套管芯子中电场强度峰值,提高套管芯子局部放电起始电压,为改善油纸电容式套管绝缘性能提供参考。

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40. 基于多模态图像信息的配电网部件定位方法

黄志鸿, 颜星雨, 陶岩, 张辉, 徐先勇

湖南电力 2024, 44 (6): 83-89. DOI: 10.3969/j.issn.1008-0198.2024.06.012

摘要（363）

PDF （17309KB）（92）

针对配电网部件热故障判别前置任务,提出一种面向配电网巡检的多模态图像部件定位方法。该方法包括多模态图像信息协同与目标检测两个关键步骤：首先,针对高分辨率可见光图像与带有温度信息的红外图像信息不对齐问题,提出自适应图像配准方法,该方法能够高质量完成跨模态配准任务;其次,通过预测信息迁移方法将配准后可见光图像的预测信息迁移至红外图像,完成对红外图像的检测。结果表明,相比直接检测红外图像,提出的方法能够提高18.4%的检测精度,并在精确率与召回率上表现极佳。

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