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基于图神经网络的变压器短路电流计算方法

全球能源互联网 2024年第3期7卷 303-311页

作者：邹德旭洪志湖代维菊黎文浩徐衍会郑乐南方电网云南电网有限责任公司电力科学研究院云南省昆明市650217 南方电网科学研究院有限责任公司广东省广州市510700 华北电力大学电气与电子工程学院北京市海淀区100226

近年来,随着电力系统复杂程度日益提高,变压器运行安全已成为影响电力系统稳定运行的关键因素。目前流经变压器短路电流计算多基于电网拓扑结构及变压器等效阻抗等数据,此类方法的灵活性和实时性较低,未考虑系统实际运行方式,难以满足... 详细信息

近年来,随着电力系统复杂程度日益提高,变压器运行安全已成为影响电力系统稳定运行的关键因素。目前流经变压器短路电流计算多基于电网拓扑结构及变压器等效阻抗等数据,此类方法的灵活性和实时性较低,未考虑系统实际运行方式,难以满足电力系统实时运行的要求。为此,基于图卷积神经网络,提出一种考虑潮流条件下的变压器短路电流计算方法,通过引入变压器各侧母线和区域拓扑,训练得到变压器短路电流计算模型。引入注意力机制,使模型对不同运行条件下的电网潮流动态更为敏感。经过某区域实际电网算例验证,该方法计算得到的短路电流相较于参考值误差较小,且计算误差分布集中,可基本满足实际运行中对于短路电流计算的要求。

关键词：短路电流变压器图卷积神经网络注意力机制

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220 kV氧化锌避雷器地震易损性分析

世界地震工程 2024年第3期40卷 188-199页

作者：洪志湖邹德旭朱龙昌代维菊闵青云严敬义孙灏若赵熙靖朱登杰谭向鹏云南电网有限责任公司电力科学研究院云南昆明650217 云南电网有限责任公司普洱供电局云南普洱665000 南方电网科学研究院有限责任公司广东广州510000

变电站中的避雷器在地震中易受破坏,对其进行抗震评估分析是必不可少的。为研究220 kV避雷器的抗震性能和地震易损性,建立了220 kV氧化锌避雷器-支架体系的精细化有限元模型。基于数值模拟,首先,对其进行地震响应分析,研究了避雷器的地... 详细信息

变电站中的避雷器在地震中易受破坏,对其进行抗震评估分析是必不可少的。为研究220 kV避雷器的抗震性能和地震易损性,建立了220 kV氧化锌避雷器-支架体系的精细化有限元模型。基于数值模拟,首先,对其进行地震响应分析,研究了避雷器的地震响应特点和抗震能力;其次,对避雷器进行了在地震动、电气设备结构和认知等多重不确定性下的地震易损性分析;最后,建立概率地震需求模型拟合得出避雷器的失效概率与地震峰值加速度的关系曲线,即易损性曲线。结果表明:在9度设防地震作用下,220 kV氧化锌避雷器抗震能力较强,失效概率仅为0.03;支架放大系数为1.915,大于现行规范中规定的最小取值1.2,说明在实际研究中应考虑支架的实际放大作用。在地震易损性分析中,该避雷器的抗震能力中值为0.79 g。随着所考虑的不确定因素的增加,当遭遇的地震强度低于设备的抗震能力中位值时,电气设备的失效概率增大,当遭遇的地震强度高于设备的抗震能力中位值时,失效概率则降低。说明在分析电气设备的地震易损性时,应考虑多重不确定性的影响。本文的研究为避雷器的抗震设计以及在不同地震强度下的失效概率提供了有益的参考和借鉴价值。

关键词：避雷器有限元分析地震易损性概率地震需求模型多重不确定性

基于改进JMA烈度的脉冲型地震强度预测方法研究

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建筑科学与工程学报 2024年第4期41卷 181-190页

作者：洪志湖邹德旭朱龙昌周仿荣代维菊严敬义闵青云朱登杰王闯云南电网有限责任公司电力科学研究院云南昆明650217 南方电网科学研究院有限责任公司广东广州510663

为解决中国强震观测台网布设稀疏、脉冲型地震记录少、难以评估某一地区脉冲地震烈度大小的问题,提出了一种预测脉冲型地震烈度的方法,根据历史地震情况、场地条件、地质情况,采取人工合成的方法生成脉冲型地震,研究日本气象厅计测烈度(... 详细信息

为解决中国强震观测台网布设稀疏、脉冲型地震记录少、难以评估某一地区脉冲地震烈度大小的问题,提出了一种预测脉冲型地震烈度的方法,根据历史地震情况、场地条件、地质情况,采取人工合成的方法生成脉冲型地震,研究日本气象厅计测烈度(JMA烈度)与脉冲地震的相关性,并利用中国地震仪器烈度滤波器对JMA烈度方法进行修正。通过算例计算了鲁甸地震53QQC台站的JMA烈度,并绘制了鲁甸地震和汶川地震的烈度分布云图;选取汶川地震部分台站,对比分析改进JMA烈度与典型烈度计算方法。结果表明:从历史地震数据中提取的高频成分与根据场地、地质情况等生成的低频脉冲成分相叠加,可实现脉冲型地震动的人工合成;随着脉冲速度不断增大,JMA烈度呈增大趋势,回归分析结果表明JMA烈度与脉冲速度的对数呈线性关系;随着脉冲周期的不断增大,JMA烈度呈上升趋势,回归分析结果同样显示为线性关系,可见JMA烈度与脉冲地震有较强的关联性,可以用来衡量脉冲型地震动强度;相较于原滤波器,改进后的滤波器有效频带明显更宽,有效频带在0.3~3 Hz之间,能够涵盖中国绝大部分工程结构的卓越频率,有效频带内部更加平坦,而在有效频带外部则呈现更陡峭的响应,更接近理想滤波器的特性。

关键词：仪器烈度带通滤波器脉冲型地震地震强度地震动合成

基于DGA和改进SMOTE的小样本变压器故障诊断方法

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广东电力 2024年第7期37卷 118-126页

作者：邹德旭徐赫权浩尹建华周涛彭庆军王山代维菊洪志湖重庆大学电气工程学院重庆400044 南方电网云南电网有限责任公司电力科学研究院云南昆明650217 南京理工大学自动化学院江苏南京210094

电力变压器故障诊断方法受样本数量和数据质量问题影响显著,现有小样本学习方法由于合成样本质量不高,往往无法实际应用,进而导致智能诊断算法难以在数据少的情况下实现对变压器的诊断。为了解决传统过采样算法合成样本质量不足导致无... 详细信息

电力变压器故障诊断方法受样本数量和数据质量问题影响显著,现有小样本学习方法由于合成样本质量不高,往往无法实际应用,进而导致智能诊断算法难以在数据少的情况下实现对变压器的诊断。为了解决传统过采样算法合成样本质量不足导致无法实现准确的故障诊断的问题,提出一种基于改进合成少数过采样技术和深度学习的变压器故障诊断模型。首先,通过合成少数过采样技术(synthetic minority oversampling technique,SMOTE)对训练集进行数据扩充;其次,基于余弦相似度实现合成样本优选,增强合成样本质量;最后,通过卷积神经网络模型对测试集进行分类预测。在某变电站实测数据下进行分析和验证,并与传统的方法进行对比。结果表明,所提方法提高了故障诊断的精度。

关键词：变压器故障诊断合成样本优选过采样深度学习

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换流变阀侧套管振动台试验支架优化设计

高压电器 2022年第8期58卷 160-167页

作者：洪志湖钱国超代维菊杨凯越翟兵颜冰史玉清云南电网有限责任公司电力科学研究院昆明650200 云南电网有限责任公司楚雄供电局云南楚雄675000 云南电网有限责任公司玉溪供电局云南玉溪653100

套管的振动台试验是研究套管抗震性能的有力手段,试验支架对套管的地震响应评估有着重要影响。为更准确地通过振动台试验评估某换流变阀侧套管的抗震性能,建立该套管的Abaqus有限元模型,并根据厂家所推荐的原始试验支架建立套管—支架体... 详细信息

套管的振动台试验是研究套管抗震性能的有力手段,试验支架对套管的地震响应评估有着重要影响。为更准确地通过振动台试验评估某换流变阀侧套管的抗震性能,建立该套管的Abaqus有限元模型,并根据厂家所推荐的原始试验支架建立套管—支架体系,并研究其动力特性、支架加速度放大系数以及对振动台产生的倾覆力矩。考虑试验前的支架改造工作便利性提出了3种优化方案,并分别对比套管—支架体系的动力特性以及地震响应峰值,综合考虑多方因素确定了最优改造方案。结果表明:原试验支架1阶频率为54.16 Hz,满足相关规范对试验支架的统一规定,对所提出的3种优化方案,分别从动力特性、支架加速度放大系数以及倾覆力矩进行对比,综合考虑三者确定了改进支架的最优方案是在连接套筒段的斜板和竖板之间增加若干支撑。对于在高地震强度下进行的换流变阀侧套管振动台试验,支架设计应当考虑多方因素以保证既能准确评估套管抗震性能,又能满足振动台的安全要求。

关键词：换流变压器阀侧套管振动台试验支架优化倾覆力矩

基于PMP的机车用燃料电池混合动力系统能量管理策略

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中国电机工程学报 2019年第13期39卷 3867-3878页

作者：洪志湖李奇陈维荣云南电网有限责任公司电力科学研究院云南昆明650217 西南交通大学电气工程学院四川成都610031

为了提升机车用燃料电池混合动力系统的系统效率、减少系统实际氢耗量,并有效维持蓄电池荷电状态(stateof charge,SOC)。该文根据实际硬件系统中的参数以及机车工况,提出一种基于庞特里亚金极小值原理(Pontryagin minimum principle,PMP... 详细信息

为了提升机车用燃料电池混合动力系统的系统效率、减少系统实际氢耗量,并有效维持蓄电池荷电状态(stateof charge,SOC)。该文根据实际硬件系统中的参数以及机车工况,提出一种基于庞特里亚金极小值原理(Pontryagin minimum principle,PMP)的机车用燃料电池混合动力系统能量管理策略。在搭建的机车用燃料电池混合动力缩比硬件系统上对所提出的能量管理策略进行验证,并与等效最小氢耗策略(equivalent consumption minimization strategy,ECMS)进行对比。实验结果表明:无论混合系统的蓄电池组初始SOC为何值,基于PMP的能量管理策略相对于ECMS在系统整体效率上有了明显的提升,并且减少了系统实际氢耗量;此外,基于PMP的能量管理策略能够按照机车实际需求更好地维持蓄电池组的SOC。

关键词：燃料电池混合动力系统能量管理策略庞特里亚金极小值原理

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机车用燃料电池混合动力缩比系统设计

机车用燃料电池混合动力缩比系统设计

作者：洪志湖西南交通大学

学位级别：硕士

近年来,环境污染、能源危机和全球气候变暖等问题受到了人们的关注,为了有效地应对能源和环境问题,各国都在大力开展绿色能源以及可再生能源的应用和研究。在众多可再生能源中,氢能是一种安全、可靠、清洁的能源。在氢能的应用领域中,... 详细信息

近年来,环境污染、能源危机和全球气候变暖等问题受到了人们的关注,为了有效地应对能源和环境问题,各国都在大力开展绿色能源以及可再生能源的应用和研究。在众多可再生能源中,氢能是一种安全、可靠、清洁的能源。在氢能的应用领域中,燃料电池是一种典型的氢能量转换装置,通过电化学反应将氢能高效地转换为电能,因此,燃料电池已广泛应用于各能源领域,如:直流微电网、轨道交通、军事工业等等。目前,有国家已经研制出了燃料电池混合动力机车,但是由于受技术发展的限制,已研制出的燃料电池机车并没有对系统优化作过多考虑且理论深度相对较浅。此外,已有少量文献对机车系统进行仿真建模以及优化,但其理论技术方案在实际硬件系统中实现较难,不适用于实际应用。因此,本文搭建了机车用燃料电池混合动力缩比系统,并且在搭建的硬件缩比系统上,对系统中各个动力源进行了实际参数的测定和分析,如:单向DC/DC和双向DC/DC的效率、蓄电池组的内阻及效率、燃料电池系统的效率等。能量管理策略影响着混合系统的整体性能,因此,根据上述硬件系统测定的实际数据并针对机车的实际工况,本文进行了等效最小氢耗能量管理策略(ECMS)的理论推导及Matlab编程理论验证。由于实际机车工况的制动能量较大,蓄电池吸收的制动能量相对较多,ECMS不能合理地控制蓄电池荷电状态(SOC)的变化。因此,本文提出了一种基于动态功率因子能量管理策略(EMSPF),通过该策略能够有效地控制蓄电池SOC保持在一定范围内。此外,本文对基于庞特里亚金最小值原理的能量管理策略(PMP)进行了理论推导和编程计算验证。结果显示,EMSPF和PMP够有效地减少系统氢耗量,提高系统整车效率。此外,EMSPF和PMP能够维持蓄电池SOC,延长蓄电池寿命。为了验证本文所提的能量管理策略的有效性,在所搭建的机车用燃料电池混合动力缩比系统中进行了硬件实验验证并对实验结果进行了对比分析。实验结果表明:EMSPF和PMP更适用于燃料电池混合动力机车,在满足机车负载的动态需求下,有效地减少了整车的能量损耗,保证了燃料的经济性,提高了燃料电池的耐久度,同时,有利于蓄电池寿命的延长。

关键词：燃料电池机车混合动力系统能量管理策略氢气耗量

PEMFC发电系统FFRLS在线辨识和实时最优温度广义预测控制方法

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中国电机工程学报 2017年第11期37卷 3223-3235页

作者：尹良震李奇洪志湖韩莹陈维荣西南交通大学电气工程学院四川省成都市610031

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)发电系统是21世纪最有前景的发电技术之一。针对空冷型PEMFC发电系统工作温度对输出性能影响问题,该文通过理论分析和实验手段研究发电系统输出性能的最优特性。根据空冷... 详细信息

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)发电系统是21世纪最有前景的发电技术之一。针对空冷型PEMFC发电系统工作温度对输出性能影响问题,该文通过理论分析和实验手段研究发电系统输出性能的最优特性。根据空冷型PEMFC发电系统温度控制对象所具有的非线性、迟滞、时变等特点,提出基于FFRLS在线辨识的PEMFC发电系统实时最优温度广义预测控制。其中,FFRLS在线辨识算法用于对非线性控制对象进行建模和在线校正。在搭建的空冷型PEMFC测控实验平台上,通过实验研究控制器参数对于系统性能的影响。阶跃响应实验结果表明:提出的控制方法能够在不同负载条件下实现对电堆最优温度进行实时跟踪。与常规PID控制比较,系统的超调量减少了约32.3%,发电系统输出功率更平稳,有利于发电系统的长期稳定运行,延长电堆的使用寿命。

关键词：空冷型质子交换膜燃料电池最优温度特性广义预测控制遗忘因子递推最小二乘在线辨识

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变压器温度耦合仿真模型的高效降阶算法研究

高压电器 2023年第8期59卷 115-126页

作者：王山高萌卓然洪志湖代维菊彭庆军傅明利邹德旭王国利云南电网有限责任公司电力科学研究院昆明650217 南方电网科学研究院有限责任公司广州510663 特高压电力技术与新型电工装备基础国家工程研究中心广州510663

基于数字孪生技术开展电力变压器的高效运维,对保障电网的安全运行具有重要意义,而变压器机理模型的创建和高效计算是其中一项关键核心技术。为打破国外商业软件产品的技术垄断,推动国产数字孪生平台面向电力行业的推广应用,文中基于自... 详细信息

基于数字孪生技术开展电力变压器的高效运维,对保障电网的安全运行具有重要意义,而变压器机理模型的创建和高效计算是其中一项关键核心技术。为打破国外商业软件产品的技术垄断,推动国产数字孪生平台面向电力行业的推广应用,文中基于自主可控的数值仿真软件,使用决策树回归方法对变压器温度耦合场模型进行了高效降阶算法的研究,并通过测试样本对降阶模型的计算精度和效率进行了对比评估。研究结果表明,基于决策树回归的降阶模型能够针对变压器温度耦合场的非线性仿真模型实现多参数输入和全节点数据输出的高效计算。相比于数值仿真模型,全节点降阶模型计算结果的最大相对误差为2.62%,最大加速倍数高达14254,整体具有较高的计算精度和计算效率。该降阶算法的研究将成为国产数字孪生平台服务于变压器等电力设备数字孪生系统创建和应用的重要支撑性技术。

关键词：电力变压器热特性仿真模型降阶决策树算法