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变压器局部放电传播特性及监测点位的优化研究

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绝缘材料 2024年第5期57卷 116-124页

作者：江友华尚兴森江相伟王文吉上海电力大学上海200120 国网安徽省电力有限公司安庆供电公司安徽安庆246000 国网武汉市汉南区供电公司湖北武汉430090

局部放电超声波信号在电力变压器设备外壳上衰减严重,导致不同位置传感器接收的局部放电信号存在巨大差异,极大地影响了其在现场应用时的测量精度和检测效率。为此,本文采用有限元仿真软件建立油浸式电力变压器分区模型,得到局部放电超... 详细信息

局部放电超声波信号在电力变压器设备外壳上衰减严重,导致不同位置传感器接收的局部放电信号存在巨大差异,极大地影响了其在现场应用时的测量精度和检测效率。为此,本文采用有限元仿真软件建立油浸式电力变压器分区模型,得到局部放电超声波信号在油箱主面的分区规律,并形成变压器空间声压和分区声压的分布图谱。基于Pearson相关系数与K-means聚类的监测点位优化方法,优选出空间声压与分区声压敏感度最佳的监测点位,并进行对比测试。结果表明:A等级监测点的平均检测效率为86.0%,实现了变压器局部放电的高效检测,为超声波传感器布置点位的选择提供了新方法。

关键词：变压器局放超声波信号有限元仿真 Pearson相关系数 K-means聚类

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基于灵敏度分析的谐波治理设备多目标优化配置方法

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电测与仪表 2024年第1期61卷 77-82页

作者：江友华宫唯佳曹以龙杨兴武吴卫民上海电力大学上海200090 上海海事大学上海200120

在非线性负荷和分布式电源大量接入配电网的背景下,配置有源电力滤波器是解决电压波形畸变、谐波损耗激增、电能质量下降等一系列谐波污染问题的有效措施之一。为合理选择配电网中有源电力滤波器安装位置与容量,协调谐波治理成本和效果... 详细信息

在非线性负荷和分布式电源大量接入配电网的背景下,配置有源电力滤波器是解决电压波形畸变、谐波损耗激增、电能质量下降等一系列谐波污染问题的有效措施之一。为合理选择配电网中有源电力滤波器安装位置与容量,协调谐波治理成本和效果之间的关系,文中提出一种基于灵敏度分析的有源电力滤波器多目标优化配置方法,实现了有源滤波器位置和容量的快速求解。建立配电网谐波潮流计算模型,使用灵敏度分析方法处理所有节点,获得了安装节点集合;考虑节点电压的谐波畸变率和投资成本,建立滤波器容量优化模型;通过分解多目标进化算法求解优化模型;对IEEE 18节点配电系统进行仿真计算,结果表明了文章所提方法的有效性。

关键词：灵敏度分析谐波治理设备多目标优化选址定容

基于改进子模块的MMC-HVDC直流侧故障隔离研究

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计算机仿真 2024年第3期41卷 103-109,254页

作者：江友华管昌澍江相伟陈博上海电力大学电子与信息工程学院上海201306 国网安徽省电力有限公司安庆供电公司安徽安庆246000 国网上海市电力公司超高压分公司上海200063

架空线路场合下的高压直流输电系统(HVDC)故障率较高。当前,混合式直流断路器存在容量小、成本高等问题,使得具备故障自清除能力的子模块成为解决系统直流侧故障的最佳解决方案,但上述方案使用了更多电力电子器件,带来了损耗增大,投资... 详细信息

架空线路场合下的高压直流输电系统(HVDC)故障率较高。当前,混合式直流断路器存在容量小、成本高等问题,使得具备故障自清除能力的子模块成为解决系统直流侧故障的最佳解决方案,但上述方案使用了更多电力电子器件,带来了损耗增大,投资成本增加等问题。为此提出一种新型混合方式的模块化多电平换流器(MMC)子模块拓扑结构,在不影响自清除故障能力的前提下减少了所需电力电子器件,提高其经济性和直流侧故障隔离性能。首先给出了将新型子模块与传统半桥子模块在桥臂中合理搭配的设计方案;其次,探究了改进型拓扑结构极对极短路故障穿越机理及子模块构建的经济性性优化方法。最后,基于PSCAD/EMTDC平台搭建了双端MMC-HVDC模型,对提出的子模块性能及其混合型MMC性能进行仿真验证。结果表明,提出的改进子模块及相应的混合型MMC可快速阻断故障电流,具备良好直流故障隔离能力,且具有更好的经济性,在实际工程中上具有良好的应用前景。

关键词：模块化多电平换流器改进子模块故障隔离经济性

电力设备多源信息融合的健康状态监测技术分析与研究

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仪表技术 2024年第1期 57-60页

作者：刘雪莹江相伟吴一庆翟祥林陈辉江友华上海送变电工程有限公司上海200035 国网安徽省电力有限公司安庆供电公司安徽安庆246000 杭州钱江电气集团股份有限公司浙江杭州311241 上海炫一智能科技有限公司上海201108 安徽理工大学安徽淮南232001 上海电力大学电子与信息工程学院上海201306

电力设备的监测手段多样,但电力设备健康信息感知源单一,造成电力设备健康评估准确率不高,实用性有待加强。此外,现有在线监测系统不能融合电力设备健康状态、能源计量、用户数据传输及分析,无法实现区域电网内多电力设备动力系统的实... 详细信息

电力设备的监测手段多样,但电力设备健康信息感知源单一,造成电力设备健康评估准确率不高,实用性有待加强。此外,现有在线监测系统不能融合电力设备健康状态、能源计量、用户数据传输及分析,无法实现区域电网内多电力设备动力系统的实时监控、能耗综合统计分析,从而达不到电力设备-用户的最佳用能平衡以及电力设备低碳运行。为此,提出一种基于D-S证据理论的多源信息融合方法,将变压器传感器所收集到的信息生成概率分布函数,弱化电力设备局放产生冲突的评估结果,提高其评估精度;构建一套集电力设备健康状态、能耗综合统计分析和高耗能负载设备特性于一体的电力设备能源管理系统。实用结果表明:多源信息融合方法有利于提升电力运维的精度和快速性;电力设备能源管理系统的应用,实现了电力设备-用户的最佳用能平衡,在电力设备低碳运行与节能降碳方面取得了良好的效果。

关键词：电力设备多源信息融合健康状态监测能源管理

基于Hankel-SVD-CEEMDAN改进阈值的局部放电特征提取方法

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电网技术 2022年第11期46卷 4557-4567页

作者：江友华朱毅轩杨兴武江相伟上海电力大学电子与信息工程学院上海市浦东新区200120 国网安徽省电力有限公司安庆供电公司安徽省安庆市246000

针对现有算法无法准确提取淹没在周期性窄带干扰和白噪声干扰中局部放电信号的问题,文章提出一种基于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)和改进阈值的自适应噪声完备经验模态分解(complete ensemble empirical mode decompos... 详细信息

针对现有算法无法准确提取淹没在周期性窄带干扰和白噪声干扰中局部放电信号的问题,文章提出一种基于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)和改进阈值的自适应噪声完备经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)结合的局部放电特征提取方法。首先,构建Hankel矩阵将原始局部放电(partial discharge,PD)信号升维至二维矩阵空间进行奇异值分解,根据奇异值斜率的变化规律获取周期性窄带干扰对应的奇异值,重构周期性窄带干扰并将其从染噪信号中除去;其次,通过CEEMDAN将信号分解,计算相关系数确定噪声分量和信号分量的分界,剔除其中的噪声分量;基于Sigmoid函数构造一种结合传统软阈值函数和硬阈值函数优点的改进阈值函数,通过计算样本熵拾取剩余分量中的高频分量,利用改进阈值函数去除高频分量中残余的白噪声,将经过改进阈值去噪的高频分量与低频分量重构得到最终提取的PD信号。最后,经过仿真的定量指标和实测局部放电高频脉冲电流信号验证,该方法对周期性窄带干扰和白噪声都有显著的抑制作用,波形畸变小、细节相似度高,便于后续局部放电定位、模式识别等工作的进行。

关键词：局部放电奇异值分解自适应噪声完备经验模态分解相关系数样本熵阈值函数

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基于三角散度和信念熵的冲突证据融合算法

计算机工程与应用 2023年第12期59卷 132-140页

作者：江友华谭杰赵乐江相伟邹华菁上海电力大学电子与信息工程学院上海201306 国网上海市电力公司电力科学研究院上海200090 国网安徽省电力有限公司安庆供电公司安徽安庆246000

Dempster-Shafer(D-S)证据理论是在不考虑先验概率的情况下建模和处理不确定信息的有效数学工具。当两证据之间高度冲突时,Dempster组合规则会产生不合理的结果。针对这一问题,提出了一种基于散度差异值测度和信念熵的多传感器数据融合... 详细信息

Dempster-Shafer(D-S)证据理论是在不考虑先验概率的情况下建模和处理不确定信息的有效数学工具。当两证据之间高度冲突时,Dempster组合规则会产生不合理的结果。针对这一问题,提出了一种基于散度差异值测度和信念熵的多传感器数据融合方法。提出了一种距离公式-单焦元三角散度来衡量两证据之间的距离,并由此计算出各证据的可信度。在D-S证据理论框架中提出了一种信念熵测度来度量各证据中包含的不确定信息,综合各证据的可信度和不确定度来计算各证据的权值,由此得到加权平均证据。利用Dempster组合规则融合加权平均证据得到最终融合结果。利用所提出的方法来解决变压器在线监测故障诊断实际应用问题,实验结果表明,提出的方法具有较快的收敛速度和较高的诊断精度,优于其他方法。

关键词：多传感器融合算法 D-S证据理论信念熵三角散度测量证据冲突

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基于颜色编码的非侵入式负荷细粒度识别方法

电网技术 2022年第4期46卷 1557-1565页

作者：崔昊杨蔡杰陈磊江超江友华张驯上海电力大学电子与信息工程学院上海市杨浦区200090 国家电网甘肃省电力公司电力科学研究院甘肃省兰州市730070

在非侵入式负荷识别任务中,仅使用单一负荷特征对设备进行辨识时,存在特征重叠现象,无法满足对设备进行细粒度分类的需求。为此,该文提出一种基于颜色编码的非侵入式负荷细粒度识别方法。首先,采用Fryze功率理论将高频采样电流分解为有... 详细信息

在非侵入式负荷识别任务中,仅使用单一负荷特征对设备进行辨识时,存在特征重叠现象,无法满足对设备进行细粒度分类的需求。为此,该文提出一种基于颜色编码的非侵入式负荷细粒度识别方法。首先,采用Fryze功率理论将高频采样电流分解为有功、无功电流,并对高频采样电压与无功电流进行标准化处理以构建二维U-I轨迹图像。然后,利用颜色编码技术对轨迹图像进行处理,在R、G、B三通道中分别融合有功电流、轨迹变化信息及瞬时功率,得到彩色U-I轨迹图像。最后,构建卷积神经网络,对彩色U-I轨迹图像进行特征提取,实现对设备的分类。在此基础上,文中提出了一种自主学习方法,实现对负荷识别模型自主更新。使用PLAID和WHITED数据集对本算法的识别效果及自主学习方法进行测试。结果表明,文中方法使得U-I轨迹所携带的信息量增加,增强了负荷特征的独特性,从而实现对设备的细粒度识别;自主学习方法能够学习新型电器并更新模型,提升了负荷识别模型场景适应能力。

关键词：细粒度识别 Fryze功率理论颜色编码 U-I轨迹卷积神经网络自主学习

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非侵入式负荷识别的电流序列可视化方法

电力自动化设备 2022年第7期42卷 40-45页

作者：崔昊杨吴轶凡江友华江超韩韬许永鹏上海电力大学电子与信息工程学院上海200090 国网电力科学研究院有限公司江苏南京211106 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

以单一特征为标签的用电设备识别,因特征携带的信息量不足,在区分性质相似的负荷时易产生误判,为此,提出一种将电流序列编码为图像的二维可视化方法,通过计算机视觉技术对负荷进行分类识别。利用Fryze功率理论提取电流的非有功分量,通... 详细信息

以单一特征为标签的用电设备识别,因特征携带的信息量不足,在区分性质相似的负荷时易产生误判,为此,提出一种将电流序列编码为图像的二维可视化方法,通过计算机视觉技术对负荷进行分类识别。利用Fryze功率理论提取电流的非有功分量,通过格拉姆角场(GAF)将一维电流序列转换成二维图像,借助数据扩充的方式进行升维,并赋予矩阵颜色特征来提升负荷标签的辨识度;基于迁移学习的思想,利用预训练模型Inception_v3提取并学习GAF图像特征,并以该特征为标签对负荷类型进行分类识别。在2个公开数据集上的实验验证了所提方法在高频采集场景下的准确性和有效性。

关键词：非侵入式负荷监测二维可视化计算机视觉格拉姆角场迁移学习

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基于改进粒子群算法的配电网多目标优化控制

电网与清洁能源 2022年第5期38卷 95-103页

作者：曹锦陆飞江友华上海电力大学电子与信息工程学院上海200090 上海电力大学电气工程学院上海200090

随着光伏机组大量接入配电网,需要在增加间歇性可再生能源使用的同时,保持电力系统的电压稳定。储能技术的快速发展允许部署储能系统来支持电压调节。为了在光伏储能优化出力系统中达到网络损耗和调压措施成双优化的目的,提出了一种改进... 详细信息

随着光伏机组大量接入配电网,需要在增加间歇性可再生能源使用的同时,保持电力系统的电压稳定。储能技术的快速发展允许部署储能系统来支持电压调节。为了在光伏储能优化出力系统中达到网络损耗和调压措施成双优化的目的,提出了一种改进的Pareto档案粒子群多目标优化算法。在非支配排序环节计算拥挤距离时,加入小生境技术,避免陷入局部最优同时,增加Pareto解集分布的多样性。基于IEEE 30配电网系统测试了所提出的PV-ESS(photovoltaic-energy-storage-system)优化方法。结果证明,该算法对抑制光波动、提高电压稳定性以及降低网损有着良好的表现,进而维护系统运行的稳定性,降低电力行业经济成本。

关键词：储能系统微电网多目标优化粒子群算法 Pareto优化