湖南电力

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院士寄语

陈晓红

2024, 44(1): 0-0.

摘要 ( 93 )

PDF (4252KB) ( 139 )

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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

2024, 44(1): 1-10. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.001

摘要 ( 710 )

PDF (5512KB) ( 882 )

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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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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

2024, 44(1): 11-17. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.002

摘要 ( 143 )

PDF (3379KB) ( 146 )

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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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基于热重-红外联用技术的复合硅橡胶老化研究

陈田田, 查方林, 刘奕奕, 万涛, 陈波

2024, 44(1): 18-23. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.003

摘要 ( 136 )

PDF (5028KB) ( 108 )

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复合硅橡胶绝缘子已广泛应用于架空输电线路中,但其老化一直是困扰电力行业的重要问题。为探究复合硅橡胶的老化过程,在盐雾环境下加快复合硅橡胶样品的老化过程,采用扫描电子显微镜观察样品老化过程中表面微观形貌变化;并利用热重和傅里叶变换红外光谱分析试样老化过程中的组分质量分数和官能团变化;运用热重-红外联用技术分析复合硅橡胶样品的热解产物。结果表明,盐雾老化后样品的热解产物中含有水蒸气、CO₂及少量的有机硅,这说明盐雾老化会使样品的CH₃Si、(CH₃)₂Si等侧链疏水基团发生水解,产生硅羟基(OHSi)、碳羟基(OHC)等羟基化基团,影响样品的疏水性能,进而降低耐污染性能。

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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

2024, 44(1): 24-31. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.004

摘要 ( 191 )

PDF (7016KB) ( 134 )

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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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基于特征混叠分析与贝叶斯-随机森林的触电辨识方法研究

吴聪, 刘谋海, 周灿, 黄瑞, 仝海昕, 鲁进

2024, 44(1): 32-37. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.005

摘要 ( 121 )

PDF (4864KB) ( 94 )

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针对低压配电系统中特征混叠导致生物触电辨识困难的问题,提出基于贝叶斯-随机森林的生物触电辨识方法。首先,对包括非生命体对照组在内五种触电类型的电流波形进行特征分析,研究相同触电特征在不同类别中的混叠情况。其次,通过贝叶斯优化算法对随机森林模型超参数进行寻优,采用bagging方法、使用真实样本对随机森林进行数据拟合,描述了随机森林集成辨识机制的运作方式,以及方法的具体实施流程。再次,在136 802个包含五种类型的测试样本中进行方法验证,总体准确率为96.276%。最后,与现有方法进行对比,验证了所提方法在触电辨识方面的优越性。

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短期尖峰负荷多信息融合的神经网络预测方法

许顺凯, 朱吉然, 唐海国, 邓威, 黄肇, 邹长春

2024, 44(1): 38-44. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.006

摘要 ( 119 )

PDF (5643KB) ( 158 )

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为了降低负荷数据的复杂度、提高预测精度,提出一种短期尖峰负荷多信息融合的神经网络模型。选取皮尔逊相关系数分析假日、温度、湿度等信息之间的密切程度,将关键气象信息融合进模型中,优化负荷的输入参数,重构神经网络模型的新数据集,并防止神经网络的过拟合,提高短期尖峰负荷预测精度。算例仿真分析表明,所提方法与未考虑多信息融合的单一增强型决策树模型和神经网络模型相比,更能有效地提高短期尖峰负荷预测准确率。

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网压不对称下MMC多目标控制参数优化选择研究

周晗靓, 夏向阳, 李润伍, 郭宇, 易锐

2024, 44(1): 45-52. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.007

摘要 ( 104 )

PDF (5030KB) ( 123 )

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为解决多目标保护控制中调节参数难以确定的问题,引入有功功率波动和交流电流波动的权重因子,构建线性加权表达式;为获取最优权重因子,深入分析MMC(模块化多电平换流器)系统安全运行条件对权重选取的限制,建立权重优化选取模型。在此基础上提出一种MMC多目标协调控制策略,以抑制有功功率波动与协调交流电流不平衡度为目标,考虑系统最大允许电流、桥臂电容电压允许最大波动,不需要为了抑制过流、桥臂电压过压而额外增加控制环节。仿真实验表明了所提策略的可行性与有效性。

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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

2024, 44(1): 53-58. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.008

摘要 ( 190 )

PDF (3904KB) ( 196 )

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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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面向新能源消纳的新型电力系统优化运行策略

刘硕, 马兆兴, 刘金鑫, 钱宝珊, 王瑞华

2024, 44(1): 59-66. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.009

摘要 ( 120 )

PDF (4879KB) ( 144 )

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通过传统发电机输出功率定义有功功率流动系数,对风电场-抽水蓄能站进行统一调度,由该系数与风电场输出功率比值来决定风电的功率消纳策略。以传统发电机输出功率波动最小作为目标函数,建立跟随电网负荷变化的抽水蓄能站发电优化调度模型,采用改进的非洲野狗算法对系统进行优化,并在算法中加入动态迭代步长,旨在算法前期加快迭代速度、在算法后期增强计算精度。仿真结果证实了所提优化运行策略在系统运行中的有效性与可行性。

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考虑配电网状态的共享储能优化运行方法

姚军, 陆俊, 廖一璞, 王振宇, 梁恩民, 龚钢军

2024, 44(1): 67-76. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.010

摘要 ( 117 )

PDF (7148KB) ( 104 )

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考虑共享储能接入对配电网的影响,提出一种考虑配电网状态的共享储能优化运行方法。首先,阐述了共享储能的运行模型,通过共享储能运营商将储能资源统一起来,构建共享储能电站的运行模型、配电网稳定性模型和用户用电成本模型。然后,构建考虑配电网状态的双目标优化模型,基于多目标优化的概念完成配电网和共享储能电站的博弈,基于欧氏距离法满足用户用电期望。最后,基于33节点配电网系统进行仿真,证明了所提方法的优越性。算例表明,该方法可有效降低共享储能电站运行成本,使电网运行更加稳定,同时降低了用户用电成本。

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基于改进卷积网络的野外复杂背景输电线压接管检测方法

邹德华, 张宏伟, 乔磊, 赵丽媛, 江维

2024, 44(1): 77-84. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.011

摘要 ( 95 )

PDF (7535KB) ( 96 )

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为提升复杂场景下卷积网络压接管检测精度和速度,减小模型,提出一种基于小波分析和改进轻量化神经网络的野外复杂背景下压接管视觉检测方法,使用小波分析去除图像噪声,主干网络使用轻量化GhostNet模型,并引入全维动态卷积增强主干特征提取能力,使用深度可分离卷积降低模型复杂度,嵌入改进的卷积块的注意力模块(convolutional block attention module,CBAM),关注重点特征提高模型精度,使用K-means++算法聚类锚框尺寸并线性变换,加快目标框收敛速度,使用CIoU-NMS提高检测速度与精度。实际检测结果表明,与YOLOv4模型相比改进YOLOv4轻量化模型大小大幅降低了199.7 MByte,精度仅损失2.98%,且检测速度提升了3.4 Hz,达33.9 Hz,边缘部署效能指标更优,因此,改进轻量化网络模型在检测精度、模型大小和检测速度之间达到最佳平衡。最后,野外复杂背景多场景下的检测效果也表明算法能很好满足工程实际任务中的检测需求,具有较好工程实用性。

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直流配电网交错串联式固态断路器

周芊帆, 万代, 何志兴, 李宗鉴

2024, 44(1): 85-93. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.012

摘要 ( 114 )

PDF (15029KB) ( 106 )

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鉴于有源直流配电网的故障特性,能够快速有效切除故障电流的固态直流断路器对提高直流配电网的供电可靠性意义重大。为此,提出一种交错串联式固态断路器,其拓扑将多个内层单元串联交错以提高整体耐压能力,每个内层单元由多个串联的常通型SiC JFET开关管组成,电路拓扑具有极强的可扩展性。通过双层均压网络实现串联开关的快速响应、动静态电压平衡。基于LTspice软件构建4.5 kV/20 A 固态断路器仿真,仿真结果表明额定工况下该断路器关断时间仅为80 ns,验证了所提交错串联式固态断路器拓扑可行性。

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基于阶段分时电价响应的电动汽车充电负荷优化策略

许文哲, 方八零, 张淇菲, 李伟, 刘浩

2024, 44(1): 94-100. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.013

摘要 ( 145 )

PDF (2363KB) ( 145 )

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针对电动汽车的充电负荷优化问题,提出一种基于阶段分时电价响应的电动汽车充电负荷优化策略。该策略在考虑电动汽车负荷因素的前提下,建立电动汽车充电负荷模型,并通过蒙特卡洛算法模拟电动汽车无序充电的负荷变化。在峰、谷、平段电价弹性矩阵的基础上,细分不同的等分时间段建立阶段分时电价模型,构建以用户充电总费用和系统总负荷均方差最小为优化目标的电动汽车分时电价优化模型,采用改进的混沌多目标遗传算法对模型进行求解优化。实验对比结果验证了该策略的有效性和经济性,在给定数据条件下用户充电总费用和系统总负荷均方差较传统分时电价方案分别降低了0.409 1万元和37.151 MW。

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特高压铁塔组立过程中异形构件吊装方案研究

靳雨柱, 任才横, 桂和怀, 朱冠旻, 王爽, 马天缘, 唐波

2024, 44(1): 101-105. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.014

摘要 ( 97 )

PDF (2611KB) ( 101 )

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为给特高压输电铁塔施工组立过程中异形构件吊装方案的制定提供技术支持,以某大跨越单回路酒杯型跨越塔为研究对象,采用结构分析软件Tekla Structure对铁塔的部分异形构件进行建模,计算异形构件的重心位置,提出异形构件的吊装方案。为验证方案的可行性,利用ANSYS软件进行有限元分析。分析结果表明,构件拆分后配重处钢管强度符合要求,吊装方案安全可行,该方案可提升铁塔施工组立的效率,确保施工安全,为特高压输电铁塔异形构件吊装方案的制定提供参考。

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申丽曼, 陈浩, 曾伟杰, 陈红, 王智

2024, 44(1): 106-112. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.015

摘要 ( 104 )

PDF (1695KB) ( 85 )

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智能电能表是智能电网中的核心计量终端,其性能的稳定性由其内部的核心元器件性能决定。但目前针对核心元器件的选型方法都是基于主观经验选型,选型结果缺乏客观性。因此提出基于相关性定权与变异系数组合赋权的逼近理想解排序法进行选型。该方法通过引入变异系数法来表示指标之间的对比强度,从而减少了相关性定权法对指标之间对比强度的影响,提升了选型结果的客观性和准确性。同时,考虑高精度ADC、高速MCU处理器和电压基准芯片这三种智能电能表计量模块核心元器件的功能属性,提出了对应的功能性选型指标。通过与基于电参数试验的结果进行对比,证明了所提方法和指标应用于智能电能表计量模块核心元器件选型的可行性。

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蒙西地区典型季节变化对接地网接地阻抗影响研究

武彦斌, 车传强, 秦春旭, 杨文良

2024, 44(1): 113-118. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.016

摘要 ( 102 )

PDF (4751KB) ( 76 )

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季节变化改变土壤电阻率值,土壤电阻率的改变对接地装置阻抗值造成影响。在某场区土壤电阻率监测的基础上,研究该场区埋设的不同类型接地装置阻抗变化情况。结果表明:经相关性分析,该地区全年土壤电阻率与气温变化呈强负相关,表现出明显的季节变化特性;在设计受季节变化影响较大的区域接地网时,可以通过增大接地网面积、接地网埋深,以及采用磁导率小、柔韧性好的石墨接地装置,来减小季节变化对接地阻抗值的影响,为受季节变化影响较大地区接地网设计提供参考。

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面向电力设备异常检测的深度自编码支持向量数据描述模型研究

耿波, 潘曙辉, 董晓旭

2024, 44(1): 119-127. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.017

摘要 ( 93 )

PDF (1401KB) ( 82 )

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针对深度自编码支持向量数据描述模型对电力设备部分异常区分能力不足的问题,提出自监督混合专家增强的深度自编码支持向量数据描述模型,构造多种自监督变换数据集模拟潜在未知异常,引入自监督分类和掩码重构任务以学习更具区分性的表示。此外,将编码器部分改造为混合专家模型结构,将数据分配给不同专家子模块进行专业化的学习,使异常决策边界更清晰。在4个公开数据集和3个电厂设备数据集上的实验结果证实了自监督学习和混合专家模型的有效性。

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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

2024, 44(1): 128-135. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.018

摘要 ( 132 )

PDF (3577KB) ( 126 )

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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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某特高压直流线路地线覆冰灾害分析与探讨

晁锐, 张伟, 李洋洋, 崔寒珺

2024, 44(1): 136-139. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.019

摘要 ( 163 )

PDF (1615KB) ( 101 )

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针对输电线路冰灾事故地点覆冰观测数据短缺的问题,以某±800 kV特高压直流线路地线覆冰断线的典型故障为例,尝试从气象要素、现场查勘、影像资料及现场覆冰调查等方面综合分析,结合覆冰形状,选取适当的计算方法估算覆冰量级,为覆冰资料短缺地区覆冰量级的快速确定提供一种简易的计算方法。通过采用不同覆冰条件下导线和地线弧垂间隙反算覆冰量级,验证了此种估算方法的可行性。

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1 000 MW超超临界机组冷端系统运行优化

梅海龙, 曾海波, 段旺权, 李铭, 杜炳强

2024, 44(1): 140-144. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.01.020

摘要 ( 118 )

PDF (1140KB) ( 70 )

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为平衡冷端系统对火电机组发电功率及厂用电率的影响,提高机组的经济性,提出一种基于实时调控的循环水泵运行优化方法,分析循环冷却水流量对凝汽器压力的影响,并通过现场试验得到了循环水泵在不同运行方式下的功耗变化及机组在950 MW、750 MW、500 MW负荷下的微增功率曲线。通过主动改变变频泵频率,实时监测凝汽器压力变化,结合循环水泵功耗变化和机组微增功率曲线,计算机组净出力变化,通过对循环水泵运行优化试验,寻找变频泵的最佳运行频率。试验结果表明,通过该方法能够得到机组在不同运行负荷下变频泵的最佳运行频率,所提方法能够有效提高机组的经济性。

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