湖南电力

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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

2023, 43(6): 1-5. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.001

摘要 ( 45 )

PDF (11866KB) ( 37 )

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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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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

2023, 43(6): 6-10. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.002

摘要 ( 48 )

PDF (5506KB) ( 37 )

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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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复合绝缘子硅橡胶老化过程中成分变化规律研究

宁凯, 蒋正龙, 付志瑶

2023, 43(6): 11-14. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.003

摘要 ( 30 )

PDF (5926KB) ( 45 )

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为了研究复合绝缘子硅橡胶在老化过程中成分的变化规律,选择未使用和使用2年、6年、10年的复合绝缘子硅橡胶进行多项测试分析,包括扫描电子显微镜分析、热重分析、差示扫描量热分析、傅里叶变换红外光谱分析和X射线光谱分析。研究发现,在运行过程中,硅橡胶会逐渐劣化,表面会出现越来越多的裂纹和孔洞。此外,硅橡胶的运行状况与其组分中的氢氧化铝的变化和析出密切相关,老化过程中氢氧化铝的变化也最为显著。这项研究可以更好地反映硅橡胶的表面老化状态,对复合绝缘子的运行状况评估及老化失效分析具有重要意义。

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水膜对球-球及棒-棒电极短空气间隙工频放电特性的影响

邓捷, 陈宝辉, 方针, 邹佳斌, 徐凯

2023, 43(6): 15-22. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.004

摘要 ( 23 )

PDF (9568KB) ( 8 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以球-球和棒-棒短空气间隙为研究对象,研究了球-球、棒-棒电极覆水膜,以及不同电导率的水膜对短空气间隙工频击穿电压的影响。研究表明,在球-球短间隙下,双端电极覆水膜的击穿电压比干燥电极的击穿电压更高;但随着间隙的增大,击穿电压的增幅减少,当间隙由1 cm增长至6 cm时,击穿电压的增幅由27.32%下降至4.44%;击穿电压的增大是因为水膜的存在导致二次电子崩的起始光电子所需能量升高,间隙增大导致电离区域增大,并由此造成击穿电压的增幅随间隙的增大而下降。在棒-棒短间隙下,水膜对间隙击穿电压没有影响。水膜对球-球与棒-棒间隙放电的影响机理不同,原因在于球-球间隙为负流注,二次电子崩的起始光电子来源于阴极的光电离;而棒-棒间隙为正流注,二次电子崩的起始光电子来源于空气分子的光电离,且棒-棒间隙较大,电场畸变率较小;水的电导率对短空气间隙击穿电压没有明显影响。

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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

2023, 43(6): 23-30. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.005

摘要 ( 56 )

PDF (9828KB) ( 37 )

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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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燃料气参数对固体氧化物燃料电池放电特性影响研究

刘汉宇, 季炫宇, 周雄, 杨宇

2023, 43(6): 31-36. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.006

摘要 ( 32 )

PDF (10371KB) ( 19 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)技术是一种清洁高效的发电技术,其高温特性容易实现热电联产,具有较好的发展前景。为探究不同燃料气的参数对固体氧化物燃料电池放电特性的影响,搭建500 W SOFC实验台架,进行氢气放电实验、甲烷干重整放电实验及耐久性实验,分析燃料气流量、Q_CO₂/Q_CH₄进气比例等参数对开路电压及电功率的影响。结果表明:随着燃料流量的增加,电池的开路电压、功率会随之增加,在2 L/min时增幅趋于稳定;当Q_CO₂/Q_CH₄=1∶1、CH₄流量为2 L/min时,甲烷干重整放电性能最佳;当Q_CO₂/Q_CH₄=1.5时,SOFC放电性能受流量影响较小,在此进气比例下,更利于实现低燃料流量、高电流密度放电,使SOFC放电功率最大化。

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面向多时间尺度的光-火-铝孤岛微电网综合能量管理方法

杜善周, 黄涌波, 刘瑞平, 韩硕, 唐建玲, 刘绪斌, 吴晋波

2023, 43(6): 37-44. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.007

摘要 ( 28 )

PDF (9223KB) ( 14 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在微电网新能源占比逐渐提高的背景下,针对含电解铝负荷的孤岛微电网系统热电机组调节能力有限、新能源消纳困难的问题,提出面向多时间尺度的光-火-铝孤岛微电网综合能量管理方法。在电解铝负荷参与需求响应的基础上,研究电解铝负荷的调度模型,并基于碳税政策分析孤岛微电网系统中电解铝负荷和热电机组的碳排放模型。最后建立含光伏机组、热电机组和铝电解的孤岛微电网多时间尺度的低碳经济调度模型,以9节点孤岛微电网系统为例进行仿真分析。该方法可以显著提高孤岛微电网系统光伏消纳率,使系统低碳经济运行。

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一种低电压应力和电感电流纹波的准Z源逆变器调制策略

易文静, 罗超逵, 罗朝旭, 程谆

2023, 43(6): 45-53. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.008

摘要 ( 43 )

PDF (10422KB) ( 16 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

准Z源逆变器相较于传统Z源逆变器有着结构简单、输入电流连续等优点,但基于简单升压控制的准Z源逆变器,存在功率器件电压应力大、准Z源网络电容电压大及电感电流纹波高的不足。选取简单升压控制中三相正弦调制信号最大值和最小值的平均值为均值信号,在三相正弦调制波中注入均值信号并用于准Z源逆变器的调制策略,这种调制策略能有效降低功率器件和电容的电压应力以及电感电流纹波。利用MATLAB/Simulink仿真和RT-LAB实验平台对这两种调制策略应用在准Z源逆变器上的综合性能进行对比,在理论研究基础上验证了所提调制策略的可行性和优越性。

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基于GA-BP神经网络的煤质元素分析预测模型及其应用

邵志翔, 刘柱, 亢银虎, 卢啸风, 王泉海

2023, 43(6): 54-62. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.009

摘要 ( 29 )

PDF (14703KB) ( 27 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对煤质元素分析实验耗时长、成本高的问题,利用GA-BP神经网络预测煤质元素分析结果,构建的GA-BP神经网络模型以289组典型动力煤工业分析结果作为已知量预测元素分析,将预测结果与传统的多元回归关联式所得预测结果进行对比,通过决定系数和均方根误差评价预测结果。结果表明,GA-BP神经网络预测模型对碳、氢、氧、氮、硫的决定系数分别为0.935、0.811、0.779、0.430、0.051,均方根误差分别为2.503、0.458、2.551、0.245、0.824,均优于传统多元回归关联式对各元素的预测结果。最后,将该元素分析预测模型应用于锅炉热效率和碳排放量计算,并计算其与元素分析真实数据所得结果的误差,锅炉热效率平均相对误差为0.19%,碳排放量平均相对误差为3.56%。

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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

2023, 43(6): 63-67. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.010

摘要 ( 312 )

PDF (4115KB) ( 23 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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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基于长短时记忆网络和轻梯度增强机的风电功率多步预测

李振海, 李钰炎, 易志高, 苏盛

2023, 43(6): 68-75. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.011

摘要 ( 23 )

PDF (8526KB) ( 18 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

风力发电预测在电力系统规划和决策中具有重要意义。然而,由于气象事件的随机性,准确预测风力功率一直是一个具有挑战性的难题。针对此,提出一种基于长短时记忆网络(long short term memory,LSTM)-轻梯度增强机(light gradient boosting machine,LGBM)的预测模型,结合LSTM和LGBM的优势,以提高对未来风力功率的短期预测能力。LSTM模型捕捉风力功率的时序模式和趋势,并生成一个包含序列信息的隐藏状态,LGBM模型作为LSTM模型的补充,通过接收LSTM提取的隐藏状态作为输入,进一步预测未来的风力功率。实验结果表明,提出的LSTM-LGBM模型在全局训练时优于其他模型,证明了LSTM的时序特征提取能力及LGBM的预测性能。该模型的应用有助于提高风力发电预测的准确性,并为电力系统的运行和资源分配提供有效的支持。

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改进形态学滤波在电压暂降检测算法中的应用

曾进辉, 黄明轩, 邹彬, 黄茜, 宁志毫

2023, 43(6): 76-81. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.012

摘要 ( 27 )

PDF (7968KB) ( 14 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在传统dq变换检测法的基础上,提出一种基于形态学滤波的电压暂降检测算法。该算法改善了普通低通滤波器实时性低和精度不足的问题,同时滤除传统检测方法中坐标变换所产生的二倍频分量从而快速提取出电压暂降特征量。最后,在仿真平台搭建模型以验证算法的实时性和稳定性。

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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

2023, 43(6): 82-92. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.013

摘要 ( 60 )

PDF (11823KB) ( 39 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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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提升调频水电站AGC响应时间性能的水储协同控制策略

三梅英, 姚洋阳, 邱亚鸣, 秦会会

2023, 43(6): 93-98. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.014

摘要 ( 29 )

PDF (6327KB) ( 59 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

西北电网作为新能源装机占比最高的区域电网,其“两个细则”要求水电机组自动发电控制(automatic generation control,AGC)响应时间须小于10 s,区域内调频水电站响应时间考核问题较为严峻。以西北电网第一调频电厂某水电站为例,基于考核情况和运行特性,提出相适应的储能配置方案,研究提升AGC响应时间性能的水储协同控制策略;通过电气闸刀进行储能链路切换,重点调节所选链路机组响应时间在17 s以内的工况;在Simulink平台进行建模仿真,并在假设边界条件下进行了经济性分析。结果表明:通过水储协同,AGC响应时间性能得到明显优化,按每月减少考核440分计算,内部收益率达18.7%,能有效缓解电站AGC响应时间被考核问题严峻的现状,提升电厂经济效益。

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高压移相变压器参数设计及其潮流调控应用

许顺凯, 朱吉然, 唐海国, 赵邈, 张帝, 邓威

2023, 43(6): 99-105. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.015

摘要 ( 22 )

PDF (10795KB) ( 16 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对在潮流自然分布下部分线路传输效率不足的问题,分析高压移相变压器的拓扑结构和工作原理,推导等效模型,研究潮流调节理论和在双端电源系统中的功率改善效果。仿真试验中,线路末端的有功潮流调节范围为90.19~1 524 MW。研制等比例样机,搭建双端电源实验平台,开展实验。实验样机对线路末端有功功率的调节范围是24.86~214.83 W,验证了装置的有效性和可行性。

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5G通信技术在斗轮机无人值守中的应用研究

谭建军, 刘文哲, 何晔, 翟林波, 马晋峰

2023, 43(6): 106-110. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.016

摘要 ( 32 )

PDF (5586KB) ( 27 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于5G通信技术在火电厂煤场斗轮机无人值守系统中的实际应用,介绍5G通信技术在火电厂煤场复杂环境下的应用情况,总结斗轮机智能化无人值守的低时延、高可靠性的运行经验,分析5G通信技术在火电厂智能业务应用场景下应用的可行性。

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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

2023, 43(6): 111-115. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.017

摘要 ( 77 )

PDF (6858KB) ( 6 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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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基于随机模型预测控制的电氢混合储能微电网弹性调度

吴晓刚, 季青锋, 张有鑫, 刘林萍, 陈楠, 叶杰阳

2023, 43(6): 116-123. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.018

摘要 ( 35 )

PDF (10119KB) ( 25 )

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在可再生能源的能源范式前提下,微电网可以增强电力系统的灵活性。然而当微电网被整合到电力市场时,评价指标主要是基于经济标准,而忽略了微电网自身的弹性。为了增强微电网自身弹性,通过数值模拟提出一种基于弹性策略的混合储能微电网系统优化方法,构建一种由电池和氢组成的混合储能系统(energy storage system,ESS),以实现快速过渡响应,随机模型预测控制(stochastic model predictive control,SMPC) 技术用于控制问题。控制过程中,SMPC不仅考虑在调度水平的所有样本瞬间,还涉及并网模式和孤岛模式之间的样本转换问题。通过考虑混合储能系统的健康运行,所提出的控制方案中还涉及储能设备的退化问题。实验研究表明,尽管主电网停电事件存在不确定性,但在停电的瞬间微电网仍然可以在任何样本时刻为内部重要负荷供电,提出的控制策略能让每一个ESS得到最大容量的利用。

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基于模糊控制的混合储能平抑风电功率波动

赵建红, 东星, 刘仲稳, 韩旭

2023, 43(6): 124-131. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.019

摘要 ( 27 )

PDF (11965KB) ( 8 )

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为平抑风电并网功率波动、改善储能出力水平,提出风电并网功率动态分配模型、储能系统出力控制策略、风电耦合混合储能系统动态模型,通过MATLAB/Simulink进行模拟仿真。结果表明,两级滤波联合模糊控制可有效提高功率分配的合理性,功率总体波动程度减小43.82%,从0.227 16 MW减至0.127 61 MW;频率波动均值减小15.03%,由0.090 53 Hz减小至0.076 92Hz,频率极差降低34.59%;有效提高了风电并网稳定性、安全性,一定程度上减少了电池循环次数,有效延长了混合储能系统寿命。

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基于机理模型的锂电池最佳放电策略研究

吴新华, 刘林萍, 季青锋, 杜倩昀, 李祖鑫, 张锋

2023, 43(6): 132-137. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.020

摘要 ( 35 )

PDF (6494KB) ( 29 )

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锂离子电池作为一种清洁高效的储能装置,广泛应用于新能源汽车、微电网等储能领域,但由于复杂的降解机制,电池本身的循环寿命受到影响。为了在未指定的最佳负载电流的基础上优化放电容量和循环寿命,采用锂离子电池机理模型,并通过电池荷电状态和循环数对低放电电流相关的退化机制进行了研究,确定了一般锂离子电池的最佳放电电流及变化规律。研究结果显示,当电池为新电池时,最佳放电电流应保持在放电循环开始时的1 C水平,当电池荷电状态SOC达到阳极中副反应速率显著降低的点时,应降低放电电流。研究结果对于储能电站或新能源汽车的锂电池模组放电过程的优化运行和设计具有指导意义。

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光伏电站逆变器与静止无功发生器无功电压控制策略研究与应用

邱文俊, 李玉齐, 支晓晨, 张顺仁, 陈晓仪, 施宏亮

2023, 43(6): 138-143. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.021

摘要 ( 24 )

PDF (4881KB) ( 29 )

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基于自动电压控制技术对电网无功支撑与安全稳定运行的重要作用,介绍光伏并网点无功电压调节机理,以逆变器和静止无功发生器(static var generator,SVG)为研究对象,对光伏电站无功分配策略、SVG无功置换方法进行研究分析,并通过光伏电站现场试验验证光伏逆变器与SVG协调控制、无功置换的有效性,对新能源并网电站实现区域电网自动电压控制具有参考意义。

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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

2023, 43(6): 144-150. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.022

摘要 ( 47 )

PDF (9099KB) ( 35 )

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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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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

2023, 43(6): 151-158. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2023.06.023

摘要 ( 21 )

PDF (19707KB) ( 27 )

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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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