湖南电力

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特约主编寄语

黎鹏, 舒胜文, 邱志斌

2024, 44(3): 1-2.

摘要 ( 43 )

PDF (1569KB) ( 49 )

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开关柜内部母排接触不良故障下外壳振动特性仿真分析

施志伟, 沈忠, 邱雨, 黎鹏, 吴田

2024, 44(3): 3-8. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.001

摘要 ( 50 )

PDF (4195KB) ( 34 )

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为了检测开关柜内部母排接触不良故障,建立简化计算模型,利用有限元法,进行瞬态磁场-结构场耦合仿真,得到正常情况和不同程度接触不良故障状态下母排搭接部位的电流密度分布,并分析母排总电磁力的变化规律,研究正常和故障时外壳表面监测点振动加速度变化情况,得到接触不良故障特征频率响应。结果表明,发生接触不良故障时,母排电磁力大幅减小,导致外壳振动信号减弱,振动加速度100 Hz基频分量幅值最多降低25%,还会产生200 Hz谐波分量。

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基于多特征融合的输电通道山火识别方法

叶俊, 邱志斌, 杨泽鼎, 赖东阳

2024, 44(3): 9-14. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.002

摘要 ( 52 )

PDF (4582KB) ( 25 )

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针对输电通道山火频发引起线路跳闸的问题,提出一种基于多特征融合的输电通道山火识别方法。利用伽马变换和Sobel算子对输电线路山火图像进行图像增强处理,并使用由超像素分割、区域生长法及形态学处理构成的多级分割算法获取火焰区域的图像;提取分割后火焰图像的颜色特征和纹理特征,采用串行特征融合方式进行融合之后输入BP神经网络分类器进行训练,实现对输电通道山火的识别。实验结果表明,该方法对山火识别的总体精度达到92.7%,可以为电力运维人员进行输电通道山火监测提供参考。

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融合智能算法及频域介电谱法的变压器油纸绝缘状态评估研究

周煜健, 丁哲时

2024, 44(3): 15-24. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.003

摘要 ( 41 )

PDF (4830KB) ( 24 )

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针对变压器绝缘状态评估提出一种结合非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ)和扩展Cole-Cole模型的组合方法,提取特征参数并应用于实验室样本和变压器的绝缘状态评估工作。首先,收集不同状态绝缘样本的频域介电谱信息;然后,对扩展Cole-Cole模型进行解耦分析,以区分不同的介电响应行为;接着,使用NSGA-Ⅱ算法求解扩展Cole-Cole模型分离特征参数,并使用Pearson相关系数法获得所需的特征参数;最后,基于获得的特征参数,借助神经网络工具开展实验室样本和现场变压器的绝缘状态评估。结果表明,基于智能算法及频域介电谱法的变压器油纸绝缘状态评估具有较高的准确性和适用性。

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锂离子电池热失控消防技术研究进展

贺丹, 胡雄雄, 崔豪

2024, 44(3): 25-33. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.004

摘要 ( 55 )

PDF (6620KB) ( 75 )

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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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XP-70瓷绝缘子串积污特性数值仿真研究

邓永清, 黄道春, 阮江军, 况燕军

2024, 44(3): 34-39. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.005

摘要 ( 29 )

PDF (5862KB) ( 17 )

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以3片XP-70瓷绝缘子串为研究对象,建立数值风洞仿真模型,基于欧拉气固两相流分析模型,利用污秽体积分数评价绝缘子的积污程度,对XP-70绝缘子的积污特性进行数值仿真分析。研究表明,绝缘子迎风面静压最大,与污秽颗粒碰撞激烈,同时空气流体经过绝缘子时在湍流的作用下容易在绝缘子背风面和底部构成回流;绝缘子表面污秽积污监测点积污程度与环境中污秽体积分数成正比,绝缘子迎风面、背风面和底面的积污监测点积污程度随风速和粒径的增大而增大,背风面的积污程度要低于迎风面和底面;绝缘子侧风面积污程度最低,绝缘子侧风面积污监测点的积污量随风速和粒径的增大而减小。

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基于遗传算法及有限元仿真的变压器热点处纸绝缘老化状态表征方法

陆炳荣, 王清印

2024, 44(3): 40-47. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.006

摘要 ( 28 )

PDF (4192KB) ( 33 )

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现有的基于频域介电谱(frequency domain spectroscopy, FDS)的评估方法无法反映热点处的绝缘老化状态,针对此问题,将多目标遗传算法和有限元仿真方法相结合,提出一种“反演模型”以获取变压器高温区域纸绝缘老化信息。构建非均匀老化下油纸绝缘有限元模型,建立不同老化区域油纸绝缘老化状态和FDS数据之间的映射关系。基于测量的油纸绝缘系统的FDS数据,设计多目标遗传算法求解有限元模型中的参数分布。实验结果表明,所提取的有限元仿真模型参数可以很好地表征热点区域绝缘纸的老化状态,在实验室条件下,模型的相对误差小于7%。

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Pt-HfSe₂检测SF₆分解组分的传感机理研究

胡雄雄, 邹铃尉, 张小林, 崔豪

2024, 44(3): 48-54. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.007

摘要 ( 25 )

PDF (5508KB) ( 10 )

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通过检测SF₆分解组分可有效评估电气设备设备运行状态,进而保障设备的安全稳定运行。基于第一性原理提出Pt掺杂HfSe₂(Pt-HfSe₂)检测SO₂和SOF₂,研究Pt-HfSe₂对两种气体组分的吸附和传感机理,探究其作为电阻型气体传感器评估SF₆电气设备运行状态的应用潜力。结果表明,Pt-HfSe₂对SO₂的吸附性能强于对SOF₂的,同时,两种气体在Pt-HfSe₂表面具有较好的脱吸附性能,能够保证该传感材料的重复使用。Pt-HfSe₂具备开发为新型SO₂和SOF₂气体传感器件的条件,可用于评估SF₆电气设备的运行状态,为研究HfSe₂基气体传感器提供了理论支持,为新型纳米传感器件应用于电力设备故障诊断提供新思路。

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基于LSTM和ArcGIS的区域输电网污秽状态智能评估方法

文思伦, 张楚岩, 刁明光, 周振安, 徐惠勇, 刘慧芳

2024, 44(3): 55-63. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.008

摘要 ( 42 )

PDF (2808KB) ( 25 )

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为了提高电力系统的污闪预防水平,以北京市区域内架空输电线路绝缘子表面污秽状态的评估方法为研究对象,提出一种基于气象条件和盐密数据分布的区域污秽状态智能评估方法。首先,分析影响绝缘子表面积污的主要外部因素,并利用灰色关联分析法选取出6种关联度最大的影响因素。其次,建立一种基于长短期记忆神经网络的绝缘子污秽度预测模型,该模型的预测结果与实测数据吻合度较高,可以很好地反映电网绝缘子的污秽状态。最后,将气象条件与地理信息相结合,使用ArcGIS绘制北京地区的污区分布预测图,实现污秽度评估的动态表达,并在校园内搭建微型自然积污平台以验证文中方法。结果表明,所提方法可以实现区域输电网污秽度数据的周期动态监测,提前预判重度污区出现位置,有助于提升电网防污闪工作的预见性、精准性及智能化水平。

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110~500 kV氧化锌避雷器对流换热系数计算及数值拟合

刘波, 张小静, 龚涌, 杨兴红, 过东凯, 蔡伟

2024, 44(3): 64-69. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.009

摘要 ( 38 )

PDF (5901KB) ( 21 )

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针对氧化锌避雷器在长期运行中老化、潮湿或短路等导致的故障,结合110~500 kV避雷器参数,建立典型避雷器电热耦合模型。介绍避雷器多物理场仿真建模方法,提出基于外流场的氧化锌避雷器外壁面对流换热系数计算方法,获得瓷外套和复合外套氧化锌避雷器对流换热系数的变化规律及函数。通过电-热耦合计算与三维流-热耦合温度场计算对比,验证对流换热系数计算结果的有效性,可为避雷器多物理场仿真提供数值参考。

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基于无人机载紫外图像数据的绝缘子电晕分析方法

王身丽, 吴军, 李小来, 王伟东

2024, 44(3): 70-74. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.010

摘要 ( 34 )

PDF (3498KB) ( 14 )

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采用无人机载紫外成像设备获取绝缘子运行状态的紫外图像数据,已经成为数字化运行检修的重要手段。基于无人机载的紫外成像图像数据,将数字图像处理算法结合分析视频,提取图像参数、获取紫外图像信息,分析绝缘子电晕的情况。运行结果显示,该方法可满足现场实际检测的需求,并在观测距离为4 m且增益为60%时达到最佳探测效果,有助于建立更精确的电晕分析方法,提升无人机载紫外图像数据的应用范围。

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复合绝缘子清洗剂浸润污层沿面放电特性研究

吴田, 刘鑫源

2024, 44(3): 75-82. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.011

摘要 ( 28 )

PDF (5635KB) ( 19 )

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为研究复合绝缘子绝缘清洗剂浸润污层沿面放电特性,首先对3种污秽等级硅橡胶试样分别用水和清洗剂进行完全浸润处理,测量各组试样闪络电压和泄漏电流;然后利用扫描电子显微镜及X射线能谱仪检测分析污层表面结构组分的变化;最后采集沿面放电电弧发射光谱,并利用电弧图像提取算法分析绝缘清洗剂对沿面电弧通道的影响。试验结果表明,随着污秽等级升高,绝缘清洗剂对湿润污层沿面放电抑制效果越明显。对于湿润污层表面,绝缘清洗剂自行铺展覆盖形成致密保护膜,并渗透于其中,阻碍可溶性盐分在水中溶解、电离和激发,同时挥发吸收表面污层热量,阻碍污层内部电子跃迁;对于电弧通道,绝缘清洗剂会使其扭曲程度随着污秽等级升高进一步加剧,加快电弧通道能量的耗散,从而加强抑制效果。

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污泥与煤泥混烧过程中氮氧化物释放特性研究

王聪, 何洪浩, 邱华, 魏雨钒, 王鑫, 徐俊, 凌鹏

2024, 44(3): 83-88. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.012

摘要 ( 32 )

PDF (3302KB) ( 5 )

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污泥和煤泥产量大,均具有高水高灰特性,而污泥高挥发分易燃烧,煤泥相对高固定碳能维持更久燃烧,两者共燃处置优势大。在立式固定床反应系统上研究一种典型工业污泥(DL)与灵石煤泥(LSS)单独燃烧及不同混合比例燃烧过程中的氮氧化物释放特性。结果表明,DL中氮赋存形态以吡咯型氮(N-5)、蛋白质型氮(N-P)和吡啶型氮(N-6)为主,LSS则以氮氧化物官能团(N-X)、吡咯型氮(N-5)和质子化吡啶型氮(N-Q)为主。两种燃料单独燃烧时,LSS的NO转化率为DL 的6~30倍,两者混烧时存在交互作用;1∶1混合燃烧时NO释放完成时间较两者单独燃烧时提前。掺混比例对NO释放也存在明显影响,DL掺混比例为20%时有利于抑制NO释放。

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基于变分模态分解和麻雀搜索算法的双向长短期记忆网络的风电短期功率预测方法研究

郝露茜, 刘琳, 刘白杨, 孙杰懿, 王慧娟

2024, 44(3): 89-95. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.013

摘要 ( 32 )

PDF (4521KB) ( 27 )

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针对风电随机波动性导致风电短期功率预测不准的问题,提出一种基于变分模态分解和麻雀搜索算法的双向长短期记忆网络的风电短期功率预测方法。首先采用变分模态分解将历史数据中的风电功率分解成若干个子序列,子序列中每个元素均对应一个历史时刻的气象数据向量,二者形成原始数据矩阵; 然后采用基于麻雀搜索算法的双向长短期记忆网络功率预测方法对若干个原始数据矩阵分别进行建模;最后通过麻雀搜索算法自动寻出双向长短期记忆网络最优参数,并将若干个预测结果叠加形成最终预测结果。用湖南某风电场实际运行数据进行仿真测试,结果表明,所提模型的均方根误差、平均绝对误差和平均绝对百分比误差比双向长短期记忆网络模型分别减少了77.29%、75.52%和75.04%,有效提升了风电场短期功率预测精度。

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准Z源逆变器的低谐波含量梯形调制优化策略

易文静, 张阳, 杨育鑫, 罗朝旭, 程谆

2024, 44(3): 96-104. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.014

摘要 ( 31 )

PDF (5807KB) ( 10 )

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针对准Z源逆变器谐波污染和功率器件电压应力高的问题,提出一种基于梯形波的优化策略。该调制策略通过选取合适的梯形化率,在保证直流电压利用率的同时大幅降低准Z源逆变器输出电流的总谐波畸变率,从而提高电能质量。此外,选取梯形波作为调制波能有效降低准Z源网络中电容及功率器件的电压应力。采用MATLAB/Simulink软件对所提出的调制策略进行仿真分析,以确保其正确性和有效性。最后,通过RT-LAB实验平台对基于梯形波的调制策略进行进一步验证。

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基于信息融合与一维卷积神经网络的光伏电站传感器健康状态评估方法

杨芳僚, 黄鑫, 谭鸿志, 闵琦, 祝视, 燕磊

2024, 44(3): 105-113. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.015

摘要 ( 36 )

PDF (4430KB) ( 13 )

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针对现有传感器故障诊断方法中对专家知识的依赖、忽视旁路终端时空关联性、冗余特征影响等问题,提出一种基于信息融合与一维卷积神经网络的传感器健康状态评估方法。针对与光伏发电预测强相关的光照传感器和温度传感器,从传感器数据流统计特征、传感器数据流时序特征、旁路终端数据特征、天气预报数据特征等4个维度进行特征提取,并利用随机森林算法筛选传感器核心特征,最后针对以上两类传感器分别训练健康状态评估模型。实验结果表明,所提方法在温度传感器和光照传感器的健康状态评估中准确率分别达到了99.29%和99.07%。

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基于一致性多储能变流器功率分配策略研究

王灿, 邓文华, 夏向阳, 张坎, 陈刚, 胡知然

2024, 44(3): 114-119. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.016

摘要 ( 35 )

PDF (2929KB) ( 16 )

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针对电池储能系统中储能变流器数量增加导致集中控制器无法快速灵活进行各电池储能系统功率分配的问题,提出一种基于一致性算法的分布式功率分配策略。该策略考虑到各电池单元的荷电状态均衡和运行效率,根据一致性算法迭代计算各电池单元的功率指令值,将相邻单元迭代中功率指令的绝对误差作为确定迭代结束的收敛准则,实现各电池储能系统的功率分配,以满足不同场景下的特定需求。最后,将所提策略的循环寿命损失、容量储备和能量损失与现有的功率分配策略进行对比,通过仿真验证了该策略在调峰场景下的有效性。

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罐式断路器抗震性能仿真分析及优化设计

陈宇, 高洋, 沈丰慧, 许猛, 刘耘彤

2024, 44(3): 120-125. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.017

摘要 ( 107 )

PDF (5088KB) ( 109 )

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以某363 kV罐式断路器为研究对象,根据设计图纸构建三维实体模型,利用Ansys Workbench软件对模型施加抗震水平为AG5的地震响应谱进行有限元分析,得到地震荷载组合工况下的仿真计算结果,对断路器结构进行优化设计,并将结构优化前和优化后的抗震性能进行对比分析。结果表明,优化后该断路器满足AG5水平下的抗震性能要求,加固支架有利于提高罐式断路器结构的固有频率;结构优化后各主要部件应力水平均有所降低,套管顶端的最大位移响应从90.072 mm降低为66.342 mm,有利于罐式断路器设备长期安全稳定运行。

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源荷储一体化园区资源优化配置及其参与现货交易报价策略

周煜, 吴海燕, 齐俊丽, 陈曦宇, 项胜, 刘玉青

2024, 44(3): 126-135. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.018

摘要 ( 51 )

PDF (6415KB) ( 19 )

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目前源荷储一体化园区资源配置考虑因素单一、市场交易策略灵活性不足,难以满足新型电力系统建设需要。为此,研究源荷储一体化园区资源优化配置及其参与现货交易报价策略。首先分析园区的灵活调节特性,并提出园区参与现货市场交易的框架。其次,综合考虑经济性能和绿色低碳指标,构建现货市场下的园区双层配置模型:上层模型以园区建设成本最小为目标,优化园区风光和储能容量的配置;下层模型以园区购电成本最小为目标,优化园区的购售电策略、储能和柔性负荷运行策略。最后,设置典型场景进行优化计算,仿真结果表明:相比于不参与现货市场的园区,参与现货市场的园区的资源配置与资源调控策略更加灵活,园区年总建设成本降低了2.86%,日总购售电成本降低了17.34%。

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面向云储能差异化调控的有源配电网多区域分布式光伏高效消纳方法

周忠玉, 孔小民, 郝沛, 王晓东, 张宁, 苏川川

2024, 44(3): 136-144. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.019

摘要 ( 23 )

PDF (7397KB) ( 8 )

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为兼顾云储能运营商与区域微电网储能用户的双方利益,提出面向云储能差异化调控的有源配电网多区域分布式光伏高效消纳方法,根据聚焦的问题不同建立双层优化模型,上层模型以云储能电站的运行成本为优化目标,决策出多区域微电网的差异化储能电价,下层模型基于储能电价优化不同区域微电网的用电成本,并提高微电网分布式光伏利用率。最后,结合遗传算法和Gurobi求解器对模型进行求解。算例分析表明,面向云储能的差异化调控,有利于兼顾云储能电站与区域微电网双方利益,还可提高配电网多区域分布式光伏的消纳率。

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基于配电台区可开放容量精准计算的业扩报装策略

廖贺

2024, 44(3): 145-150. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.03.020

摘要 ( 27 )

PDF (4262KB) ( 11 )

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为解决电力营销业扩报装业务的配电台区可开放容量计算不准确,导致配电台区设备资源利用不足及运行效率低的问题,提出一种基于配电台区可开放容量精准计算的业扩报装策略。基于电力系统配电台区关口数据和用电客户的负荷数据,分析电气时序并构建典型行业特征库,精准计算配电台区的可开放容量,给出配电台区新增用户的最优接入决策,为电力公司业扩报装工作提供指导。案例分析结果表明,用此方法可以在业扩报装中做出最优的负荷接入决策,接入负荷后不需要立即改造也可稳定运行,有效延长配电变压器使用寿命,提升经济效益。

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