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2022年 第42卷 第1期    刊出日期：2022-02-25

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研究与试验

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MATLAB GUI在铁磁谐振仿真中的应用

甘王伟, 濮曦, 陶劲松, 左剑, 陈道君, 柳永妍

2022, 42(1):  1-7.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.001

摘要 ( 7 )   PDF (3606KB) ( 3 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在10 kV低压配电网中,由电磁式电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振现象会严重影响电力系统的安全稳定运行。以某10 kV中性点不接地配网系统为研究对象,采用Matlab/Simulink建立铁磁谐振仿真模型,以单相短路接地故障消失作为谐振触发条件,研究系统对地电容对于谐振类型的影响。为优化Simulink仿真过程中修改元件参数时需逐一打开参数编辑界面等不足,创造性地引入Matlab图形用户界面(GUI),将参数调整、模型运行以及结果展示呈现在同一界面,在一定程度上提高了用户的使用体验。

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一种变压器低压引线的磁路分析与损耗验算

刘卓昌, 黄登威, 李伟锋

2022, 42(1):  8-12.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.002

摘要 ( 10 )   PDF (5366KB) ( 3 )  

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当前大容量配电变压器和新能源变压器得到广泛应用,这种变压器所用的低压引线需要占据较大的油箱空间。一种新型的低压引线结构能够有效降低油箱尺寸,已得到试点应用。研究新型引线结构的夹件磁路,发现虽然夹件的整体磁动势为零,但是夹件的局部存在磁通变化。通过电磁仿真软件验算,结果表明低压上夹件的局部存在较高的磁感应强度,且夹件损耗明显增加。说明新型引线结构存在缺陷,有局部过热风险。测量实际案例的负载损耗变化,验证仿真结果的准确性。

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基于STATCOM/BESS的DFIG并网风电场无功控制策略

匡威, 匡洪海, 于锡琪, 苏福清, 陶成

2022, 42(1):  13-16.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.003

摘要 ( 9 )   PDF (1461KB) ( 4 )  

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针对新能源大规模并网存在的系统稳定性问题,分析DFIG机组的无功补偿能力,在DFIG并网系统中引入了蓄电池储能型静止同步补偿器(STATCOM/BESS),提出一种利用STATCOM/BESS维持DFIG风电并网系统功率及电压稳定性的方法。该方法在传统STATCOM无功补偿的基础上,将蓄电池储能并联在其直流侧,可以快速、平滑地调节风电场输入并网点的有功功率并支撑系统电压稳定,能够达到削峰平谷的作用。对DFIG、STATCOM、STATCOM/BESS在系统发生三相接地故障时的无功补偿能力进行试验对比,结果表明装设STATCOM/BESS的系统电压跌落最小,且恢复速度最快、补偿效果最好。

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融合多级支持向量机的铁磁谐振和雷电过电压识别方法研究

赵洪彬, 罗庆亮, 李欣, 向缨竹, 何智强, 邓化龙

2022, 42(1):  17-22.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.004

摘要 ( 9 )   PDF (1139KB) ( 4 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对电力系统过电压经常发生的严重威胁设备及人身安全的问题,提出基于支持向量机的模式识别方法。以重庆市某110 kV变电站采集的过电压波形为基础,分析不同过电压波形的特征差异,进而采用时域分析和频域分析提取能够有效反映铁磁谐振和雷电过电压差异的6类特征量,最后将所提取的特征量应用到过电压的模式识别中。该识别方法采用的支持向量机理论基础简单、直观,仿真结果表明该方法能够正确识别铁磁谐振及雷电过电压,且具有识别速度快的优势。

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计及风速波动和频率约束的风电最大接入比例研究

鲁丁文, 廖凯, 沈阳武, 王敏

2022, 42(1):  23-31.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.005

摘要 ( 10 )   PDF (1939KB) ( 4 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

随着全球风电渗透水平不断提高,电力系统惯性水平不断下降,并且由于风速波动的影响,进一步加大了系统频率的波动性,制约了风电最大接入比例。因此,针对风速波动对电网系统频率的影响,建立考虑风速波动的低阶系统频率响应模型,并提出一种基于虚拟滤波器的风机一次调频控制方法,通过在减载功率控制器上加入附加控制环节,不影响风机原有一次调频能力的基础上,抑制风速波动对系统频率的影响,提高风电最大接入比例。此外,为衡量提升效果,提出一种计及风速波动和频率约束的风电最大接入比例计算方法。最后,在Matlab/Simulink上搭建含风机的IEEE9节点时域模型并设置不同的仿真场景,验证了所提计算方法的准确性以及所提控制方法的有效性。

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基于BiLSTM的电压暂降原因辨识方法研究

苏婷婷, 彭贺翔, 王灿, 李波, 廖凯, 刘世峰

2022, 42(1):  32-37.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.006

摘要 ( 8 )   PDF (1366KB) ( 3 )  

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电压暂降是配电网中常见的电能质量问题之一,准确辨识电压暂降原因对制定有效的电压暂降综合防治方案、实现电网—用户责任划分等具有重要意义。提出一种基于双向长短期记忆神经网络(Bidirectional Long Short Term Memory,BiLSTM)的电压暂降原因辨识方法。首先,提取电压暂降时域特征和S变换能量熵,构建电压暂降原因辨识综合特征指标;其次,建立适用于电压暂降分类的BiLSTM网络,实现电压暂降原因的辨识;最后,设置多分类问题的评估指标,通过仿真对所提辨识方法的有效性进行验证。结果表明,所提方法能辨识5种电压暂降扰动源,且具有较高的准确性。

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适合高精度关口电能表检定的小电流标准功率源设计

杨静, 曾伟杰, 王智, 申丽曼, 苏玉萍

2022, 42(1):  38-42.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.007

摘要 ( 7 )   PDF (1105KB) ( 3 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对高精度关口电能表检定中0.3 A小电流输出准确度低的问题,提出基于跨阻负反馈的小电流输出方案,设计反馈测量模块和噪声滤波单元,研制一种小电流标准功率源。实验结果表明所设计的小电流标准功率源稳定可靠,解决了0.3 A及以上关口电能表小电流点检定溯源问题。

新技术及应用

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基于路径搜索的配电网多端行波故障定位算法

游金梁, 张帝, 康童, 朱哲明

2022, 42(1):  43-47.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.008

摘要 ( 9 )   PDF (1239KB) ( 4 )  

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配电网结构复杂,多为树形辐射状分布,馈线上分支多,且网络拓扑结构经常发生改变,传统的故障定位方法很难适用于配电网的准确故障定位。提出基于路径搜索的配电网多端行波故障定位算法,首先构建一种新的配电网关联矩阵,充分表达配电网的拓扑结构;然后提出路径搜索的方法,对各末端节点间的最短路径及所经过的线路进行排列;最后综合利用多端暂态行波信息,实现对配电网的准确定位。仿真结果表明,该算法可以快速准确地给出故障距离,且路径搜索可以实现配电网中初始行波传播过程。

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变电站油位表计设备的无人机巡检系统研究

张海华, 陈昊, 李中烜, 刘怀宇, 孙小磊, 许驰

2022, 42(1):  48-52.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.009

摘要 ( 10 )   PDF (3780KB) ( 4 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

随着无人机在变电站巡检工作中的不断深入应用,电流互感器、变压器、断路器等含油位、表计设备的示数读取已成为迫切需求。当前无人机巡检或是人工手动进行飞行作业,或是孤网运行手动导出巡检图像分析,均未能与变电站现有专网运行的智能巡检系统融合。以变电站无人机巡检系统的建设为出发点,对变电站无人机巡检系统的构成进行模块分解,对各个功能模块进行分析。基于无人机、机场、第三方平台的通信协议及网络拓扑,讨论有线网络、无线网络两种专网接入方式。变电站现场实际应用验证了方案的可行性和有效性,实现了无人机对500 kV 电流互感器、变压器、断路器油位点位的自主巡检,巡检正确率、巡检效率均优于基于高清视频的巡检技术。

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湖南电网风电送出线路防冻融冰综述

李波, 胡金理, 毛新果, 朱思国, 张劲帆

2022, 42(1):  53-55.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.010

摘要 ( 6 )   PDF (1159KB) ( 4 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

分析湖南电网风电送出线路防冻融冰现状和存在的问题,从技术和管理方面提出解决措施,介绍工程应用情况,科学指导湖南电网风电送出线路防冻融冰整体水平的提升,对推动“双碳达标”和“构建以新能源为主体的新型电力系统”在湖南的落地具有重要意义。

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直流充电电能计量现场校验技术研究

王智, 王海元, 曾伟杰

2022, 42(1):  56-59.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.011

摘要 ( 7 )   PDF (1116KB) ( 5 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

目前并没有建立起有效的直流电能的量值溯源体系,直流电能无法量传溯源至国家基准,不便于准确计费和结算。为此研究直流充电机电能计量现场校验技术,分析直流电能计量误差,提出科学可行的直流电能计量溯源方案,为确保直流计量的准确性提供重要支撑。实验结果表明,该直流充电电能计量现场校验与误差分析方法可行、有效。

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湖南电网云上综合智能告警准确率提升方法

龚禹生, 洪权, 李振文, 吴晋波, 张若宸

2022, 42(1):  60-63.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.012

摘要 ( 9 )   PDF (1074KB) ( 3 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为进一步提升调控云平台跳闸信息告警准确率,提升平台的基础数据质量,提出调控云平台在运行过程中影响程序研判准确率的相关问题及解决措施。

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基于GA理论与QPSO-ELM结合的短期负荷预测方法

陈永龙, 石麒, 王二庆

2022, 42(1):  64-70.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.013

摘要 ( 11 )   PDF (1583KB) ( 4 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了更快地挖掘海量负荷数据中的非线性关系,提高短期负荷预测模型精度,针对量子粒子群算法(QPSO)在处理复杂高维参数优化问题时能力不足的缺点,结合遗传算法(GA)中的杂交进化思想对其进行改进,提出遗传量子粒子群算法(GAQPSO)来优化正则极限学习机的输入权重和隐藏层偏差,形成混合短期负荷预测GAQPSO-ELM模型。同时,在输入特征选取时,充分考虑历史负荷、温度、时刻以及工休日等相关因素的影响,进一步提高短期负荷预测模型的准确性。实验结果表明,短期负荷预测模型相对于QPSO-ELM模型和普通ELM模型具有更高的精度,并且更能反映日负荷曲线的变化趋势,验证了新提出预测模型的有效性。

经验与探讨

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基于多层感知器神经网络的锅炉再热蒸汽温度预测

陈刚, 蒲靖凡, 梅海龙, 虞兵, 张林, 石川, 谭鹏

2022, 42(1):  71-75.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.014

摘要 ( 7 )   PDF (1073KB) ( 4 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为大规模消纳新能源,燃煤电站需要频繁调整负荷,这给再热蒸汽温度控制带来了一些困难。以某1 000 MW超超临界燃煤锅炉为研究对象,利用其历史运行数据,建立基于多层感知器神经网络(MLP)的锅炉再热蒸汽温度预测模型。结果表明,所建立的再热蒸汽温度预测模型均方误差仅0.71℃,在平均相对误差、相关系数、训练用时以及泛化效果都要优于长短时记忆神经网络(LSTM)以及支持向量机(SVM)。将该模型预测结果引入控制器有助于提高再热蒸汽温度控制品质。

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计及无功补偿的园区风光储系统稳定协调策略研究

彭政, 林锦杰

2022, 42(1):  76-83.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.015

摘要 ( 6 )   PDF (2464KB) ( 6 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在风光发电系统并入园区公共电网时,存在重构电网结构和潮流分布特性等问题。考虑到储能系统的“调峰调频”特性,从能量协调控制角度出发,提出一种以储能装置为调控核心的园区风光储一体化系统无功优化控制策略,并利用神经网络-粒子群结合算法迭代求解储能容量优化不同控制目标的出力效果。与传统协调控制方式相比,在合适的储能容量迭代优化下,该策略大幅提升了园区低压电网馈线间的柔性互联、分布式能源投切的潮流转供稳定性。在Matlab/Simulink中构建园区风光储一体化模型,验证了所提控制策略的有效性和正确性。

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基于实时数字仿真系统的小电流接地选线装置性能测试

徐彪, 臧欣, 欧阳帆, 李辉, 梁文武

2022, 42(1):  84-88.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.016

摘要 ( 9 )   PDF (2416KB) ( 8 )  

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单相接地故障是小电流接地配电网最为常见的故障类型,但现场投运的小电流接地选线装置往往难以满足应用需求,影响接地故障的快速准确处理。考虑到当前小电流接地选线厂家众多,装置型式多样,难以直观评价不同装置的选线性能并进行横向对比,现场选线装置的选型应用缺乏支撑依据。为此,基于实时数字仿真系统(RTDS),搭建了小电流接地选线装置测试平台并开展了不同选线装置的并行测试工作,通过全方位故障场景下的同台测试,为小电流选线装置的试点选型应用工作提供有力支撑。

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双馈风电场新型功率协调控制策略研究

王小军, 段生强, 陈文魁, 阿依苏鲁·艾尼瓦尔, 赵雁荣, 陈旭

2022, 42(1):  89-93.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.017

摘要 ( 8 )   PDF (1273KB) ( 3 )  

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针对逐步增加风电并网规模所带来的的并网点电压波动问题,提出一种利用双馈风力发电机组(DFIG)自身无功调节能力的新型功率协调控制策略,即根据DFIG与静止同步补偿器(STATCOM)响应时间的不同,利用互补式经验模态分解算法(CEEMD)对风电场并网点所需的无功功率调节量分频、重构为两个频段,分别作为DFIG与STATCOM的参考功率,协调二者共同平抑并网点的电压波动,并以此建立Matalb仿真模型,验证所提策略的有效性。

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基于RTDS建模的分布式光伏对配电网影响研究

龙雪梅, 严亚兵, 丁禹, 欧阳宗帅, 贺思林

2022, 42(1):  94-99.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.018

摘要 ( 8 )   PDF (1592KB) ( 5 )  

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随着分布式光伏的大规模推进,需要研究分布式光伏接入配电网后对电压、电流和继电保护带来的影响。首先,根据分布式光伏和配电网的典型结构,基于RTDS建立分布式光伏接入配电网的仿真模型。其次,仿真分析在不同的光伏渗透率、故障类型和故障位置下分布式光伏对配电网电压和电流的影响。然后,研究电网故障状态下分布式光伏对配电网继电保护的影响。仿真结果表明,分布式光伏接入配电网后使电压增大、系统提供的电流减小,分布式光伏渗透率较大时可能使过流保护拒动以及重合闸失败,因此需要重新整定保护定值。

故障与分析

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一起直流融冰装置过电压故障分析

莫严君, 苏文艳, 黄润清, 吴振, 朱远

2022, 42(1):  100-102.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.019

摘要 ( 7 )   PDF (1149KB) ( 3 )  

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对一起典型直流融冰装置误操作导致的过电压故障进行分析,指出交流电压从直流融冰装置输出反作用至装置本体是导致本次故障的直接原因,因避雷器保护作用,融冰装置本体仍可正常使用。针对故障原因,对现有的直流融冰装置设计提出了改进建议。

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一起110 kV变压器套管发热缺陷分析及处理

庄先涛, 郝为, 种俊龙

2022, 42(1):  103-106.  doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2022.01.020

摘要 ( 5 )   PDF (5544KB) ( 3 )  

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通过红外测温发现一起110 kV变压器套管将军帽发热故障,介绍故障检查处理过程,并分析故障原因。分析结果表明斜圈弹簧缺失是导致本次故障的直接原因,整改后变压器运行效果良好。最后,针对此类故障的分析与处理提出建议。