湖南电力

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新型电力系统需求侧资源可调节能力量化与聚合方法研究综述

童宇轩, 郭正阳, 宋昌浩

2026, 46(5): 1-9. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.001

摘要 ( 19 )

PDF (9550KB) ( 9 )

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新型电力系统对电网灵活性提出更高要求,需求侧分布式资源规模化聚合成为提升调节能力的重要途径。然而单体资源容量小、分散异构特征导致聚合面临维数灾难、异质性强、计算复杂及多重不确定性等难题。本文系统综述需求侧资源可调节能力量化与聚合方法。首先,阐述灵活性可行域的概念及典型资源的数学模型特征;其次,分析聚合的数学本质及其非确定性多项式难题计算瓶颈,进而分类对比外近似与内近似两类聚合方法,剖析其在精度、效率与可行性之间的关系;然后,探讨不确定性、网络约束及降维冗余处理等关键问题;最后,对高精度内近似、数据物理融合驱动、鲁棒聚合及面向新型资源的定制化聚合方法等研究方向进行展望。

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大型海上风电场并网对系统电能质量影响的研究

潘美锋, 成天乐

2026, 46(5): 10-15. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.002

摘要 ( 12 )

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大型海上风电场并网对电力系统电压偏差、电压波动、闪变及谐波等带来较大冲击。以海南D海上风电场为研究对象,分析D海上风电场的动态无功补偿装置SVG容量,以及220 kV公共连接点电压偏差、电压波动与闪变及谐波的限制值。分析风电场在4种典型运行工况下,0%~100%出力区间电压偏差及切换操作引发的波动闪变值。仿真分析2~25次谐波电流及电压畸变率对系统的影响,结果表明,D海上风电场各项指标全部符合国家标准限值要求,并网方案具有技术可行性,为同类大规模海上风电接入电网评估提供了工程参考。

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考虑调速器与励磁调节特性的小水电孤岛电网电压与频率特性分析

谭力铭, 欧阳帆, 李振文, 刘永刚, 肖繁, 欧阳宗帅

2026, 46(5): 16-23. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.003

摘要 ( 14 )

PDF (6521KB) ( 13 )

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现有研究将小水电孤岛电网电压与频率视为解耦的独立变量分析,往往忽略恒阻抗负荷和同步电抗频率依赖性所导致的电压-频率耦合效应。针对此问题,建立考虑调速器下垂特性和励磁系统饱和约束的电压-频率耦合稳态解析模型,推导孤岛电网电压与频率的联立求解方程组,揭示励磁饱和对稳态运行点的影响机理。搭建含小水电机组的10 kV不接地配电网仿真模型,在50%~150%负荷水平下验证耦合模型的正确性。仿真结果表明：孤岛形成后励磁系统快速响应并可能饱和于顶值,电压-频率耦合效应完全显现,恒阻抗负荷的电压依赖特性无法弥补重载工况下超出机组容量的功率缺额。

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基于改进长短期记忆网络模型的电力系统惯性时间常数估计方法

郑锦, 张登极, 李毅博, 连晨曦, 杨苓

2026, 46(5): 24-32. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.004

摘要 ( 10 )

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随着可再生能源的不断接入,电力系统的惯性时间常数有所下降,精确估计惯性时间常数,对电网安全稳定运行具有重要意义。本文提出一种食肉植物算法(carnivorous plant algorithm,CPA)和长短期记忆网络(long short-term memory network,LSTM)模型相结合的电力系统惯性时间常数估计方法,采用CPA改进LSTM模型,实现模型超参数的自动调优,从而具备更高的寻优精度和更强的全局搜索能力。搭建IEEE 10机39节点系统进行实验验证,相比4种LSTM模型惯性时间常数估计方法,本文提出的方法具有更高的估计精度和更快的收敛速度。

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“双碳”目标下C₄F₇N三元环保绝缘气体应用研究

张昱钊, 丁卫东, 吴跃伟, 吴薇

2026, 46(5): 33-39. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.005

摘要 ( 9 )

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针对全氟异丁腈（C₄F₇N）/二氧化碳（CO₂）二元混合气体在低温适应性、全球变暖潜能值（global warming potential,GWP）优化方面存在局限性的问题,提出引入低GWP、低液化温度的2,3,3,3-四氟丙烯HFO-1234yf作为第三组分,构建C₄F₇N/HFO-1234yf/CO₂三元混合气体,结合安托万方程与道尔顿分压原理计算混合气体的液化温度,引入相对全球变暖潜能值R-GWP指标综合评估混合气体的温室效应,并对三元混合气体的工频绝缘性能开展实验。研究结果表明：该三元混合气体的GWP随HFO-1234yf摩尔分数的增加而降低,10%C₄F₇N/20%HFO-1234yf/70%CO₂的GWP约为10%C₄F₇N/90%CO₂的80%,R-GWP值在0.5 MPa下仅为SF₆的1.2%;在0.6 MPa气压和-30 ℃最低液化温度约束下,C₄F₇N的摩尔分数最大为6.61%,HFO-1234yf为20.79%。HFO-1234yf的引入对液化温度影响较小;5%C₄F₇N/9%HFO-1234yf/86%CO₂在0.6 MPa下的工频击穿电压为同比例二元混合气体的1.36倍,且在0.8 MPa下可达到0.6 MPa下SF₆的水平。这表明,所提出的三元混合气体在保持与C₄F₇N/CO₂相当液化特性的前提下,能够有效降低混合气体的GWP值,改善工频击穿特性,为环保绝缘气体在电力设备中的工程应用提供理论依据与数据支撑。

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计及数据轻量化与隐私保护的台区配电网分布式协同运行方法

郭子冉, 肖小龙, 陆晓星, 吕舒康, 谢文强, 郑仙

2026, 46(5): 40-49. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.006

摘要 ( 8 )

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针对台区配电网协同运行中的通信带宽受限及传输信息容易被窃取的问题,提出一种基于动态量化步长的轻量化安全传输通信信息的量化方法。基于物理-信息双层耦合的配电网架构,建立多资源协同优化模型;设计带误差反馈机制的动态随机量化器,通过量化传输数据来减少通信数据量,并利用量化器的随机性保证传输信息的隐私;为避免量化偏差引起稳态振荡,引入截断误差补偿机制,减小量化误差带来的影响。在此基础上,开发能够直接利用量化信息的分布式协同算法。江苏某地区台区配电网总线系统的运行结果表明,该算法能够在降低通信带宽与提高传输信息隐私性的同时,保证收敛至最优运行结果,实现通信带宽受限、隐私窃取攻击及间断性通信丢包等恶劣通信条件下的配电网分布式协同运行。

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考虑耐受不确定性的工业园区电压暂降区间评估方法

赵鹏, 何志强, 李彦平

2026, 46(5): 50-57. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.007

摘要 ( 10 )

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针对工业园区内现有电压暂降区间评估方法忽略敏感设备耐受能力差异性与不确定性的问题,提出一种融合仿射算术与博弈论组合赋权的电压暂降严重程度评估方法,引入仿射算术处理设备耐受参数的不确定性,抑制传统区间运算的区间爆炸,从而更精确地量化暂降冲击。首先,在分析电压暂降传播机理的基础上,构建基于设备耐受特性的暂降耐受因子模型;其次,引入区间数表征设备耐受参数的不确定性,并采用仿射算术处理该不确定性,构建用户侧电压暂降综合严重程度的区间评估模型。以IEEE 30节点系统为实证对象,模拟不同故障场景下的电压暂降传播与设备响应。仿真结果表明,相较于传统区间算术,该方法所得评估区间的平均宽度缩减了80 %以上,显著降低了评估结果的保守性,能更精确地刻画设备耐受特性的不确定性,为工业园区电能质量治理与敏感设备选型提供科学依据。

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基于改进BES与SOCP的有源配电网有功-无功双层协调优化

赵荻帆, 陈秀春

2026, 46(5): 58-65. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.008

摘要 ( 9 )

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针对多源配电网中离散设备与连续变量协同调度的非线性优化难题,提出一种基于改进秃鹰搜索（bald eagle search,BES）算法与二阶锥规划（second-order cone programming,SOCP）的有源配电网有功-无功双层协调优化策略。首先,综合考虑购电、运维、网损及弃风成本,构建多目标有功-无功协同优化模型。其次,通过引入Halton序列与折射反向学习改进种群初始化,并在俯冲阶段嵌入黄金正弦算子与动态螺旋搜索机制,以提升BES算法的全局探索能力与局部收敛精度。最后,针对离散和连续变量耦合的求解难点,建立双层优化架构,利用上层改进的BES,针对离散设备状态进行启发式搜索,并嵌套下层SOCP实现连续变量的凸松弛精确求解。仿真结果验证了本文所提策略的有效性和优越性。

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二次型Boost变换器的PI+MPC控制策略研究

杨恩权, 龚柄宽, 臧堃, 崔崇雨, 杨帆

2026, 46(5): 66-75. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.009

摘要 ( 10 )

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针对二次型Boost变换器在高增益运行条件下存在的动态过程复杂、鲁棒性不足等问题,提出一种外环比例-积分（proportional-integral,PI）与内环模型预测控制（model predictive control,MPC）相结合的复合控制策略。在相同主电路模型和参数设置条件下,针对输入电压小幅随机波动,分别对单闭环PI、双闭环PI和PI+MPC三种控制方案进行不同扰动工况下的仿真。无扰动工况下,三种控制方式均可实现基本稳压;在输入电压暂降扰动工况下,PI+MPC控制仍能恢复至参考值附近,而单闭环PI最低输出电压约为1.88 V,恢复后难以重新建立稳定输出;在强扰动工况下,相比双闭环PI控制,PI+MPC控制的恢复时间缩短约12.7%,电压跌落幅值降低约54.3%,且稳态阶段局部波动峰值降幅约为11.3%。结果验证了所提PI+MPC复合控制策略在提升二次型Boost变换器动态响应性能、抗扰能力及综合调节能力方面的有效性。

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基于神经网络与遗传算法的多热源冷板结构优化设计

张逸飞, 庄煜彬, 崔盼, 刘志春

2026, 46(5): 76-84. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.010

摘要 ( 5 )

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针对多热源液冷板结构优化问题,提出一种结合神经网络与遗传算法的直肋冷板流道多区域独立调控优化方法,采用流道翅片按热源分布分区域独立控制策略,以热源最高温度及进出口压降为性能指标,阐述整体流道控制方案的局限性,通过神经网络与遗传算法构建双优化目标。计算流体力学模型计算结果显示：压降最小目标使流阻减小47.4%,比整体优化方案降低34.9%;综合性能目标使流阻减小28%,比整体优化方案降低12.2%;同时关键区域温度降低0.54 ℃,且各热源温度均处于合理范围。该方法为多热源液冷板设计提供参考,可根据热力与水力目标权重灵活制定策略,有效提升设计效率与综合性能。

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含分布式光伏新型农村电网集中式充电设施选址定容建模与优化

赵邈, 段绪金, 向红, 谢晋安, 彭思敏, 李金亮

2026, 46(5): 85-94. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.011

摘要 ( 5 )

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为应对湖南新型农村电网分布式光伏高渗透与电动汽车充电需求激增的双重挑战,提出一种计及电压质量、网络损耗、分布式光伏消纳及无功优化的选址、定容、运行校核分阶段协同优化模型。该模型将规划决策与运行模拟解耦：上层以全社会年综合成本最小为目标,统筹经营成本、用户时间成本与光伏消纳成本;下层以网损和电压偏差最小为目标,对规划方案进行无功校核。为实现农村分散负荷场景下的高效求解,采用动态分区与多目标归一化相结合的集成策略,并引入改进粒子群算法进行迭代寻优。以湖南某县域新规划区为案例开展验证,优化结果表明:当建设5座充电站时,全社会年综合成本最低,为529.45万元;经下层无功优化后,系统有功网损降低36.28%,最大电压偏移量下降58.8%,光伏就地消纳能力显著提升。

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多端口能量路由系统虚拟惯性模型预测控制方法

梁伟宸, 李烜, 王亚娟, 袁登甲, 王杰, 黄文焘

2026, 46(5): 95-102. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.012

摘要 ( 6 )

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多端口共直流母线的能量路由系统是聚合并调控异构源荷的高效方式,其直流母线电压的稳定是系统承载新能源波动和负载突变的关键。为提升高波动源荷变化下能量路由系统直流电压稳定性,提出一种基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的虚拟惯性优化控制策略。建立虚拟惯性控制系统的状态空间模型,综合考虑动态电压约束与系统变化趋势的优化过程;提出功率-直流电压偏差动态反馈校正的变虚拟惯量系数,实现直流电压偏差抑制和恢复速度提升的预测调控。在MATLAB/Simulink平台上搭建多端口能量路由系统仿真模型,对比传统下垂控制及固定虚拟惯性控制。仿真结果验证了所提方法在端口源荷功率随机波动场景下能有效抑制直流母线电压突变,加快电压恢复速度,改善直流母线电压动态响应性能,可为高比例新能源接入条件下配电网柔性调控和变电站直流系统稳定运行提供参考。

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面向电网数据中台数据泄露溯源的改进LSB水印方法

赵文潇, 张士庚, 罗豪凯, 余琦, 孙毅臻

2026, 46(5): 103-113. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.013

摘要 ( 7 )

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电网数据中台高精度量测数据共享过程中存在数据泄露溯源需求,传统最低有效位（least significant bit,LSB）数据库水印方法难以同时兼顾数据精度保持与水印鲁棒性。针对该问题,提出一种面向电网数据泄露溯源的精度约束协同优化LSB水印方法。首先,根据业务允许误差动态确定可嵌入位层,在满足业务精度约束的前提下控制水印嵌入失真;其次,针对精度约束导致嵌入容量下降的问题,结合伪随机分散嵌入与BCH（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem）纠错编码机制提升水印抗删除、抗重排和抗格式转换能力;最后,引入基于虚拟主键的辅助溯源机制,提高复杂数据流转环境下的定位稳定性。在数据中台真实环境中的实验表明,与传统LSB水印相比,本文方法的均方根误差变化率降低至0.15%;多种攻击场景下均保持较好的鲁棒性,水印误码率最低为5.9%,溯源准确率达100%,具有良好的工程实用价值。

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基于组合赋权与可变模糊集的履带式电建起重机金属结构安全评估方法

邹永兴, 姚震宇, 江雷, 谢子轩, 田琛

2026, 46(5): 114-120. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.014

摘要 ( 6 )

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针对履带式电建起重机金属结构传统安全评估方法多依赖单一赋权或简单加权,难以兼顾检测数据与专家经验的问题,提出一种基于组合赋权与可变模糊集的金属结构安全评估方法。首先,建立包含履带底盘、车架、吊臂、副臂、吊钩及回转环的多层次评价指标体系;其次,采用插值赋分方法确定强度、刚度、裂纹、变形和锈蚀等指标分值,并构建隶属度矩阵;最后,综合主客观权重并结合可变模糊集理论确定结构安全等级。以某履带式起重机为例,传统单一赋权方法得到履带底盘等级特征值约为 2.24,本文方法得到等级特征值为 1.61,较传统方法降低约 28.1%,且与现场检测状态更为一致。结果表明,该方法能够提高履带式起重机金属结构安全评估的准确性,可为设备检验、维护和风险管控提供参考。

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新一代集控系统变压器油色谱AI预警技术

李竟成, 王立建, 张夏, 李傲伟

2026, 46(5): 121-126. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.015

摘要 ( 6 )

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提出一种基于新一代集控系统的变压器油色谱状态预警、辅助决策方法。首先,设计新一代集控系统油色谱AI预警架构;其次,使用等距特征映射算法对采集的油色谱故障样本数据集进行非线性降维,基于加性高斯噪声增强故障样本数据集,从而增强AI预警模型鲁棒性;最后,将结果输入XGBoost算法训练,研判故障类型,由光明电力大模型进行语义解释、成因分析,并输出运维建议。在某供电公司新一代集控系统上试点运行所提方法,实验结果表明,该方法故障识别准确,查准率93.9%,查全率93.2%,F₁值0.935,F₁值比XGBoost、SVM、KNN、RF方法分别提升2.9、17.2、14.6、4.7个百分点,且光明电力大模型语义解释清晰,运维建议可行,可在相关领域进一步推广应用。

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基于知识图谱语义匹配与DQN持续学习的配电终端保护定值核对

杨汉, 魏子豪, 邹旻昊, 陈芳, 刘畅

2026, 46(5): 127-134. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.016

摘要 ( 5 )

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针对配电终端保护定值核对中字段命名不一致导致自动核对困难的问题,提出一种基于知识图谱语义匹配与深度Q网络（deep Q-network,DQN）持续学习的智能核对方法。首先,构建保护定值知识图谱,将定值单字段与终端数据字段分别定义为标准实体和别名实体;其次,基于特征词库,结合词频-逆文档频率方法和余弦相似度计算字段间的语义相似度,实现字段的智能匹配;然后,引入DQN建立持续学习机制,系统从人工复核中学习字段特征间的内在关联,对未见过但特征相似的字段做出合理推荐,并动态更新知识图谱。同时,为方便运维人员实际应用和维护,基于上述方法开发了图形化软件工具。最后,对某供电公司配电终端保护定值核对作业现场开展实验,结果表明,该技术在标准数据和变体数据情况下均能实现语义准确匹配,智能核对工具的平均核对耗时较人工核对大幅缩减,显著提升了配电终端保护定值核对的效率。

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结合小波变换与多尺度卷积时序融合网络的轴流泵声信号故障诊断

谢捷敏, 黄波, 唐传奇, 张弘强

2026, 46(5): 135-141. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.017

摘要 ( 6 )

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传统模型在处理信噪比较低、非平稳的轴流泵声音信号时,存在单一感受野和时间跟踪能力差的局限性。针对以上问题,提出一种结合离散小波变换(discrete wavelet transform,DWT)与多尺度卷积时序融合网络(multi-scale convolutional temporal fusion network,MSFANet)的轴流泵声信号故障诊断方法(DWT-MSFANet)。首先,模型引入DWT对原始声信号进行预处理,有效滤除强环境背景噪声;其次,模型构建包含四个尺度卷积核的并行卷积分支,能够同步捕捉故障信号中高频微观瞬态机械冲击与低频宏观水力脉动特征;随后,模型将跨尺度空间特征输入门控循环单元（gated recurrent unit,GRU）,进一步挖掘持续水力激振下故障演化的长程时序依赖关系;最后,模型通过自注意力机制对关键的故障时段进行加权聚焦。实例分析表明,该方法在各项对比指标上均比对比模型表现更佳。

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基于风洞试验的覆冰导线气动力预测

朱学瞳, 邱刚, 张廼龙, 周文轩, 尹芳辉

2026, 46(5): 142-150. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.018

摘要 ( 6 )

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针对覆冰四分裂导线气动力参数获取成本高、工况覆盖不足及快速预测困难的问题,提出一种基于风洞试验数据的气动力参数预测模型。以覆冰四分裂导线风洞试验数据为基础,选取分裂间距、风攻角、风速、覆冰厚度和导线直径作为原始输入参数,并引入雷诺数和相对覆冰厚度作为物理增强特征,分别建立阻力系数和升力系数预测模型。采用随机森林、极端随机树、梯度提升树和高斯过程回归模型进行对比分析,并通过决定系数、平均绝对误差、均方根误差和均方误差评价模型性能。结果表明,高斯过程回归模型预测效果最优,阻力系数测试集决定系数达到0.992 7,升力系数测试集决定系数达到0.977 9,均优于其他模型。典型工况下的气动力曲线重构结果表明,该模型能够较好地捕捉阻力系数和升力系数随风攻角变化的整体趋势及局部波动特征。所提方法可为覆冰四分裂导线气动力参数快速预测、舞动分析及工程风险评估提供参考。

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动态交通下配电网灾后资源调配与抢修优化

邓强斌, 李佳顺, 陈春

2026, 46(5): 151-161. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.019

摘要 ( 5 )

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针对极端灾害下交通状态动态变化导致应急资源转场时间难以准确刻画、影响配电网灾后恢复决策的问题,提出一种考虑动态交通的应急资源调控与抢修协同优化方法。采用元胞传输模型刻画灾后交通流时空演化,结合交通延误模型推断时变行驶时间,并将其嵌入移动应急电源与抢修队协同调度模型,实现交通可达性与配电网恢复过程的联合优化。算例结果表明,所提方法能够协调移动应急供电与线路修复,优先恢复重要负荷;相比就近抢修方案,达到90%累计加权恢复贡献的时间由190.46 min缩短至109.29 min,恢复期间节点电压保持在0.96~1.03 p.u.,有效提升了灾后电网恢复效率与调度方案的可执行性。

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考虑导线脱冰动力响应的架空地线调谐取能等值参数计算与调控方法

许家浩, 黄煊, 吴启航, 陈锴, 吴思晟, 舒胜文

2026, 46(5): 162-170. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.05.020

摘要 ( 6 )

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针对导线脱冰导致架空地线调谐取能回路感应电压异常、等值电容波动及取能电抗器一次侧过电压问题,提出考虑脱冰动力响应的等值参数计算与主动调控方法。基于多导体系统耦合理论,以导线时变对地平均高度表征空间位置变化,建立等值参数快速求解模型;利用有限元模型分析覆冰厚度和脱冰率对参数时程的影响,并提出自励式磁状态调控策略。结果表明：覆冰厚度和脱冰率显著影响感应电压与等值电容,重冰工况下参数曲线出现“双峰—凹陷”特征;磁控电抗器可通过动态调节等效电感抑制一次侧过电压,同时暂态平均功率和稳态功率分别达到801.02 W和749.61 W。该方法可为脱冰等复杂工况下架空地线调谐取能系统的参数计算与安全运行提供依据。

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