湖南电力

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燃煤电厂锅炉水动力研究现状与展望

覃跃, 李德波, 覃吴, 郑浩奕, 余冯坚

2024, 44(5): 1-8. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.001

摘要 ( 56 )

PDF (10744KB) ( 49 )

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针对燃煤电厂锅炉受热面超温现象,开展预防与监测管壁超温的水动力特性研究。通过研究发现热力计算不精确、燃烧器选型不当、受热面布置不合理、调温条件不充分等,因热偏差氧化最终导致锅炉受热面超温。通过水动力计算研究,建立壁温分布模型,揭示受热面超温爆管的根本原因,为分析壁温变化、开发测量壁温方法提供详细的理论基础。

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非制冷红外探测器在山火探测应用的影响分析

欧阳亿, 张华玉, 吴雯丽, 沈佳彬

2024, 44(5): 9-16. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.002

摘要 ( 45 )

PDF (7588KB) ( 35 )

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针对现有研究未对星载红外非制冷探火能力和空间可靠性定量化分析,限制山火监测卫星发展的问题,利用红外遥感成像原理,通过理论推导和地面燃烧实验,系统对比星载红外非制冷和制冷的探火能力,同时分析非制冷空间可靠性。结果表明：在黑体辐射中,非制冷和制冷红外可探测473 K面积像素比不小于1/9亚像素目标;在真实燃烧物中,两者均可探测面积像素比1/36亚像素山火目标,其中木材信杂比最小,为14 dB;对于500 km、60 m分辨率的山火小卫星,星载红外非制冷可探测10 m级小面积山火。同时空间热实验结果表明：星上控温在1℃以内,非制冷可保持良好的空间可靠性,为构建低轨山火红外卫星星座提供科学指导,提高输电线路山火时空精度,保障电网稳定安全运行。

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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

2024, 44(5): 17-23. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.003

摘要 ( 66 )

PDF (11069KB) ( 51 )

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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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微地形区架空输电线路脱冰跳跃特性研究

杨俊武, 何天璞, 李铮, 姚璞, 李枚

2024, 44(5): 24-28. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.004

摘要 ( 37 )

PDF (6283KB) ( 24 )

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以华中电网某地区近几年来雨雪冰冻天气期间输电线路发生的脱冰跳跃故障数据为样本,研究微地形区架空输电线路脱冰跳跃故障特性与典型脱冰方式。针对微地形区易诱发输电线路脱冰跳跃故障,提出一种新型防脱冰跳跃控制策略。该策略以高压端固定连接金具、绝缘间隔棒、固定拉线为核心,其中绝缘间隔棒高压端通过高压端固定连接金具与导线相连,绝缘间隔棒低压端通过连接金具与固定拉线连接,固定拉线近地端以大地为强制固定点,通过合理分布安装位置,实现对输电线路脱冰跳跃幅度的有效抑制,最后通过实验分析评估该策略的可行性和高效性。

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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

2024, 44(5): 29-36. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.005

摘要 ( 58 )

PDF (10263KB) ( 29 )

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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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含零值绝缘子高压架空输电线路绝缘子串空间电场分布特性

李瑶琴, 霍锋, 南敬, 刘琴, 张天宇

2024, 44(5): 37-44. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.006

摘要 ( 34 )

PDF (8858KB) ( 25 )

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基于有限元电场仿真方法,研究了110 kV和220 kV不同绝缘子串型出现零值绝缘子时邻近区域空间电场分布特性,对比合成电场和轴向电场分量对零值绝缘子的敏感度。针对单I悬垂串、双II悬垂串和耐张串等串型,分析零值绝缘子对不同串型的影响程度,定量分析零值绝缘子位置和片数对场强分布的影响特性。结果表明：轴向场强分量对零值绝缘子更为敏感,作为零值绝缘子检测的特征量更为合适;高压侧存在零值绝缘子对电场分布影响最大;对于悬垂双II串应分别测量两侧的场强,以判断零值绝缘子出现位置;连续2片、3片零值时场强下降幅度分别为单片零值的2倍和2.3倍等。

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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

2024, 44(5): 45-49. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.007

摘要 ( 54 )

PDF (4672KB) ( 40 )

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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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基于负二阶广义积分正交信号发生器反馈并网电流有源阻尼方法研究

陈刚, 刘亚雄, 李国雄, 刘旭阳

2024, 44(5): 50-56. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.008

摘要 ( 37 )

PDF (11252KB) ( 40 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

LCL滤波器反馈状态变量实现有源阻尼需要高精度传感器才能具有较好的灵活性和鲁棒性,基于此,提出负二阶广义积分正交信号发生器反馈并网电流的有源阻尼方法,在抑制谐振尖峰的同时,也减少网侧电压背景谐波对并网电流的影响,同时减少传感器的个数,增加系统可靠性。采用极点配置法,围绕系统的稳定裕度设计负二阶广义积分正交信号发生器参数,探讨在该有源阻尼控制系统下LCL参数和电网阻抗变化时系统的鲁棒性。仿真结果表明,所提策略在各方面均有更好效果。

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面向省级电网运行数据的健康指数理论研究

刘宇铭, 钱军, 陈斌, 杨波, 张劲帆, 梅红兴

2024, 44(5): 57-61. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.009

摘要 ( 33 )

PDF (4973KB) ( 17 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对电网系统运行水平现状,提出基于省级电网运行数据的健康指数理论。基于能源保供的重要性,从运行可靠性与供电稳定性两个维度出发,提出负荷转供率、设备故障占比、重合成功率、故障恢复时间系数、故障电压等级系数五个指标。为确保指标权重计算的合理性,依次求取主观权重、客观权重,并用博弈论法求取综合权重。通过对湖南14个地市跳闸数据的分析与计算,给出不同地市的健康指数水平。最后,测算某地市全年电网健康指数水平情况,分析其健康指数变化与天气的相关性,为电网的实际运行提出建议。

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基于改进蜂群算法的电力系统经济负荷分配

赵万云, 由瑞

2024, 44(5): 62-67. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.010

摘要 ( 46 )

PDF (5224KB) ( 26 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在处理复杂、非凸、非线性的电力系统经济负荷分配问题时,传统智能算法往往存在收敛速度慢、寻优能力差等缺点。将单纯形法嵌入人工蜂群算法中,提出一种改进蜂群算法,应用到电力系统经济负荷分配中。该算法保留了人工蜂群算法强大的全局搜索能力,同时改进了跟随蜂的搜索方式,并使用单纯形法算子对较优蜜源进行快速的确定性局部搜索,从而提高整体算法的寻优能力和收敛速度,并提出一种有效的约束条件修复方法以保证新个体的可行性。在带有阀点效应的电力系统经济负荷分配上的仿真测试结果,验证了所提算法的有效性。

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基于业务基线的电力物联终端智能辨识方法

李明光, 杨芳僚, 李浩志, 黄鑫, 杨圣洪

2024, 44(5): 68-73. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.011

摘要 ( 54 )

PDF (5860KB) ( 32 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对新型电力系统数字化建设的关键环节,提出一种基于业务基线的电力物联终端智能辨识方法,采集电力物联终端流量报文并分析数据分布特征,定义电力物联终端业务基线;对须识别的终端设备提取特征向量,与业务基线进行匹配,从而实现对使用Modbus RTU协议进行通信的电力物联终端设备的智能辨识。为验证方法有效性,采集10种电力物联网终端设备在单位时间内连续10次接收自主构建的Modbus消息帧,并返回相应的应答数据。结果表明,当阈值高于0.08时,识别精度较高,所提方法无需繁杂的特征提取,且识别精度较高。

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基于GA-LM算法的材料磁特性模型特征参数辨识及变压器振动特性分析

郭淳, 黄丰, 李煜, 李旭鑫, 张仁杰

2024, 44(5): 74-80. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.012

摘要 ( 41 )

PDF (6940KB) ( 9 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对油浸式变压器的安全稳定运行问题,提出一种基于多物理耦合的油浸式变压器振动计算方法。首先,基于经典J-A磁滞理论建立模型,结合实验测量数据进行参数辨识,采用遗传-最小二乘优化算法获得模型的特征参数。在此基础上,基于有限元仿真软件,建立电磁-结构多物理场耦合模型,并将辨识得到的特征参数带入模型中进行计算,得到油浸式变压器正常工况下的磁场分布和振动位移分布,为油浸式变压器振动的准确计算提供依据。

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电缆中间接头局部放电电磁波传播特性分析及传感器优化设计

周雪欢, 曾萍, 刘志刚, 陈乾, 程桉, 张泽权, 蔡新景

2024, 44(5): 81-86. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.013

摘要 ( 49 )

PDF (5392KB) ( 33 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

高频电流法检测电缆中间接头局部放电故障,检测灵敏度较低,往往不能有效监测局部放电信号。电容耦合法灵敏度较高,具有监测中间接头局部放电的潜在应用可能性。采用有限元方法对电缆中间接头局部放电电磁波传播特性进行了仿真,得到不同监测点三个方向电场强度变化规律,分析局部放电电磁波衰减特性和频谱特性,并对电容传感器进行优化设计,为电容传感器在电缆中间接头局部放电监测应用提供理论参考。

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基于加权相似气象搜索的无地表辐照度光伏出力预测

杨家豪, 张莲, 王士彬, 李蘅, 肖远强

2024, 44(5): 87-94. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.014

摘要 ( 27 )

PDF (9025KB) ( 15 )

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为解决光伏出力预测中地表辐照度数据缺失的问题,提出一种无地表辐照度的光伏出力预测方法。首先,在原有数据基础上增添天文辐射特征,考虑到该特征可能仍无法满足预测精度需求,进而引入相似气象数据下的出力数据作为另一增广特征。其次,提出对相似度算法进行特征加权的方法,通过D-S证据理论对斯皮尔曼相关系数、最大信息系数及随机森林特征重要性三种评分方式进行综合评分,得到各特征的权重系数,以进一步提高相似度算法的气象提取能力和准确性。最后,对欧氏距离和余弦相似度方法下的相似日搜索结果和相似时刻搜索结果进行了对比。宁夏某光伏电站的实例分析表明,加权的欧氏距离相似时刻搜索结果得到的预测效果最优,四季的平均准确率和合格率分别达到了0.889、0.944,实现了无地表辐照度光伏出力较为精准的预测。

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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

2024, 44(5): 95-101. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.015

摘要 ( 42 )

PDF (6884KB) ( 16 )

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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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跨区互联超融合电力通信网络管理系统

任晓林, 孙勇, 宋富勇, 方波, 黄华林, 李春生, 胡力文

2024, 44(5): 102-108. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.016

摘要 ( 30 )

PDF (7696KB) ( 30 )

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针对跨区互联超融合电力通信网络管理,以电力通信网络监视、控制功能为出发点,结合网元设备接入普遍性、宽带承载性和信息安全性特点,分析电力通信网对网元设备的承载需求,最后以通信网元设备为例,搭建电力通信网络管理系统,并对该网络管理系统的时延特性等关键指标进行仿真实验。实验结果显示,该系统能有效辨别电力设备尤其是故障设备的运行状态,对进一步实现不同网络融合及管理具有借鉴意义。

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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

2024, 44(5): 109-116. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.017

摘要 ( 35 )

PDF (5697KB) ( 28 )

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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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一种考虑环境温度和风速影响的风电场极限增容方法

贺广零, 屈俊辉, 叶世顺, 樊秋敏, 王统, 方琦淋

2024, 44(5): 117-123. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.018

摘要 ( 31 )

PDF (9048KB) ( 30 )

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当前风电场送出容量计算中只考虑了风速的影响没有考虑环境温度的作用,且对架空导线极限载流量的分析没有考虑风电特殊的工作环境,造成风电场线路输送资源的浪费,因此提出一种考虑环境温度和风速影响的风电场极限增容方法,最大化开发利用风电资源。首先,在传统风机出力模型的基础上增加环境温度的影响,改进风机出力模型;然后,通过架空导线热平衡方程,建立考虑环境温度和风速共同影响的导线极限载流模型;最后,通过绘制风电场风机总出力曲面和导线极限载流曲面在环境温度和风速坐标系内的分布情况,将风机出力与导线极限载流特性进行匹配,得到风电场最大可允许的输出容量。仿真结果表明,相同导线截面的风电送出线路有一定的输送功率裕度,确定风电场极限输送容量、提高风电场的经济效益对指导风电场增容具有重要意义。

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基于振动信号分析的高压断路器机械故障诊断方法

马兆兴, 刘金鑫, 李继, 王晶, 陈昊, 纪皓民, 王瑞华

2024, 44(5): 124-130. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.019

摘要 ( 40 )

PDF (6524KB) ( 32 )

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通过对高压断路器振动信号的分析,可根据不同振动特征识别故障类型。利用改进小波阈值去噪法进行断路器振动信号的数据预处理,并通过小波包变换提取各频段能量占比,在对能量分布特性开展分析的基础上实现高压断路器故障诊断。工程实例表明,该方法能够有效实现高压断路器机械故障诊断,为高压断路器智能运检提供了一种新技术手段。

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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

2024, 44(5): 131-138. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2024.05.020

摘要 ( 37 )

PDF (7734KB) ( 31 )

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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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