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基于安全强化学习的电网稳控策略智能生成方法

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电力系统保护与控制 2024年第10期52卷 147-155页

作者：邱建朱煜昆张建新朱益华徐光虎涂亮中国南方电网有限责任公司广东广州510663 直流输电技术全国重点实验室(南方电网科学研究院有限责任公司) 广东广州510663 广东省新能源电力系统智能运行与控制企业重点实验室广东广州510663

新型电力系统的“双高”趋势改变了电力系统经典稳定特性,导致稳定机理更复杂,系统稳定模式更多样,因此基于典型运行方式的在线稳定控制策略面临挑战。为解决新型电力系统的功角稳定问题,提出了基于安全强化学习的稳控策略智能生成方法... 详细信息

新型电力系统的“双高”趋势改变了电力系统经典稳定特性,导致稳定机理更复杂,系统稳定模式更多样,因此基于典型运行方式的在线稳定控制策略面临挑战。为解决新型电力系统的功角稳定问题,提出了基于安全强化学习的稳控策略智能生成方法。首先,建立了电力系统稳控问题的含约束马尔可夫模型,归纳并提出了紧急控制切机动作涉及的安全约束。其次,为了提高对于电网暂态响应的时空特征提取能力,构建了基于图卷积层和长短期记忆单元的特征感知网络。然后,为了提高稳控策略智能体的训练效率,提出了基于内嵌领域知识约束的近端策略优化算法稳控策略训练框架。最后,在IEEE 39节点系统和某实际电网中进行测试验证。结果表明,所提方法能够根据系统运行状态和故障响应自适应生成切机稳控策略,其决策效果和效率均优于现有的稳控策略。

关键词：稳控策略安全强化学习时空特征领域知识

基于关系超图增强Transformer的智能站二次设备故障诊断研究

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电力系统保护与控制 2024年第12期52卷 123-132页

作者：周海成石恒初曾令森王飞欧阳勇云南电网有限责任公司普洱供电局云南普洱665000 云南电力调度控制中心云南昆明650011 武汉华电顺承科技有限公司湖北武汉430072 湖北工业大学计算机学院湖北武汉430072

随着智能变电站二次设备的状态感知与自描述能力不断提升,在提高电网调控细粒度的同时,其海量、驳杂、离散的状态信息也使故障诊断难度倍增。为提高二次设备故障诊断精度与效率,提出基于关系超图增强Transformer的二次设备故障诊断算法... 详细信息

随着智能变电站二次设备的状态感知与自描述能力不断提升,在提高电网调控细粒度的同时,其海量、驳杂、离散的状态信息也使故障诊断难度倍增。为提高二次设备故障诊断精度与效率,提出基于关系超图增强Transformer的二次设备故障诊断算法。首先利用Apriori算法挖掘故障信号间的关联规则,构建关系超图。然后利用超图卷积神经网络(hypergraph convolutional neural network,HGCN)和微调标准Transformer网络学习故障特征间的高阶关系和上下文表达,再经过误差反向传播、非线性传递函数预测故障类型。最后,以某地区一年的二次设备运行数据作为算例进行分析。结果表明,所提方法能够去除冗余信息干扰,准确定位故障元件和诊断故障类型,为智能运维提供支持。

关键词：关系超图超图卷积神经网络 Transformer 故障预测二次设备设备关联模型

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220 kV电缆XLPE绝缘材料热氧老化性能对比

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电机与控制学报 2024年第4期28卷 120-130页

作者：侯帅傅明利黎小林贾磊朱闻博章彬徐曙伍国兴南方电网科学研究院有限责任公司广东广州510663 深圳供电局有限公司广东深圳518000

以进口同级材料为对比,对国产220 kV交联聚乙烯(XLPE)交流电缆绝缘料开展不同温度下的热氧老化实验,采用红外光谱、差示扫描量热法、凝胶含量、机械性能、电气性能等测试对材料热氧老化前后性能进行系统研究。结果表明,材料化学成分、... 详细信息

以进口同级材料为对比,对国产220 kV交联聚乙烯(XLPE)交流电缆绝缘料开展不同温度下的热氧老化实验,采用红外光谱、差示扫描量热法、凝胶含量、机械性能、电气性能等测试对材料热氧老化前后性能进行系统研究。结果表明,材料化学成分、结晶性能以及交联度受老化温度影响较小,而机械和电气性能变化明显。随着老化温度升高,进口料羰基指数增大更明显,2种材料凝胶含量先增大后减小,其中进口料老化前后凝胶含量均相对较低,更容易结晶。机械性能测试表明,进口料热氧老化性能相对更优,且老化前后均表现出更高的拉伸强度和断裂伸长率。2种材料热氧老化后介质损耗因数均上升,但二者差异以及由此导致的绝缘层温升不大。国产料的交流击穿场强和电树枝起始电压更高,电树枝生长更为缓慢,且无论老化与否,国产料在耐电性能上均保持明显优势。

关键词：交联聚乙烯电缆绝缘热氧老化击穿强度电树枝机械性能

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基于主从博弈的虚拟电厂参与多元竞争市场投标策略研究

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电力系统保护与控制 2024年第7期52卷 125-137页

作者：彭超逸徐苏越顾慧杰周华锋胡荣聂涌泉孙海顺陈文哲中国南方电网电力调度控制中心广东广州510530 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北武汉430074

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)可以聚合多元异构分布式能源(distributed energy resource,DER)灵活参与电力市场,但受市场多元主体投标行为不确定性的影响,VPP在日前电力市场面临着潜在的投标需求流标风险。为解决多元竞争电力市... 详细信息

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)可以聚合多元异构分布式能源(distributed energy resource,DER)灵活参与电力市场,但受市场多元主体投标行为不确定性的影响,VPP在日前电力市场面临着潜在的投标需求流标风险。为解决多元竞争电力市场中电价电量不确定性影响下VPP的优化申报问题,提出一种VPP灵活分段投标策略。首先,基于分布式能源运行特性构建了虚拟电厂聚合可调节能力评估方法,在考虑电力平衡需求的基础上,提出按可调节能力划分区间的VPP灵活分段投标策略。然后,构建了虚拟电厂参与日前电力现货市场投标的主从博弈模型,以实现VPP收益及社会效益的最大化。最后,采用强对偶理论和大M法将该均衡约束规划问题(equilibrium problems with equilibrium constraints,EPEC)转化为混合整数线性规划问题(mixed integer linear program,MILP)求解。算例结果表明,VPP采用灵活分段投标策略参与日前电力市场,可以充分利用其可调节能力,保障其投标需求有效中标,有效提升了VPP收益及社会效益。

关键词：虚拟电厂聚合算法投标策略主从博弈

含多类型直流的交直流混联电网潮流计算方法适用性分析

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电力自动化设备 2024年第4期44卷 190-196页

作者：宋智强黄耀辉赵化时许建中赵成勇贾秀芳华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 中国南方电网电力调度控制中心广东广州510670

作为电网发展的新阶段,交直流混联电网呈现多类型直流参与、大规模交直流互联的特点,而关于统一迭代和交替迭代2种潮流计算方法的适用性尚未得到深入分析。为此基于含多类型直流的交直流混联电网对2种潮流计算方法的运算性能进行对比研... 详细信息

作为电网发展的新阶段,交直流混联电网呈现多类型直流参与、大规模交直流互联的特点,而关于统一迭代和交替迭代2种潮流计算方法的适用性尚未得到深入分析。为此基于含多类型直流的交直流混联电网对2种潮流计算方法的运算性能进行对比研究。推导了含常规直流、柔性直流、混合直流的交直流混联电网潮流模型,进而提出了相应的统一迭代法和交替迭代法。通过3个交直流混联电网测试系统和南方电网实际系统数据验证了潮流模型的有效性和潮流算法的准确性,结合系统负荷水平、系统强度、直流嵌入规模等因素对2种潮流计算方法的收敛性能和计算速度进行对比分析。研究结果表明,在含多类型直流的交直流混联电网中进行潮流计算时,统一迭代法的计算效率比交替迭代法高。

关键词：多类型直流交直流混联电网潮流计算统一迭代法交替迭代法

大规模光伏经柔直送出系统的近工频耦合振荡机理与特性分析

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电力自动化设备 2024年第8期44卷 70-76页

作者：彭茂兰许诘翊严喜林张楠谢小荣中国南方电网有限责任公司超高压输电公司电力科研院广东广州510663 清华大学电机系新型电力系统运行与控制全国重点实验室北京100084

针对近工频耦合振荡这类新型振荡稳定性问题,研究了其发生机理和稳定特性。建立大规模光伏经柔直送出系统的全电磁暂态模型,仿真展示了近工频耦合振荡的发生条件。通过分析设备在振荡频率下的复功率分布,阐明系统振荡源头与传播特性。... 详细信息

针对近工频耦合振荡这类新型振荡稳定性问题,研究了其发生机理和稳定特性。建立大规模光伏经柔直送出系统的全电磁暂态模型,仿真展示了近工频耦合振荡的发生条件。通过分析设备在振荡频率下的复功率分布,阐明系统振荡源头与传播特性。基于在线阻抗分析研究振荡发生的电路机理,分析影响振荡稳定性的关键因素。结果表明,在次/超同步近工频段,光伏电站表现为电阻为负的容性元件,与柔直送端换流站、输电线路共同构成负阻尼的串联谐振电路,从而引发不稳定的近工频耦合振荡;光伏网侧换流器、柔直换流器控制参数和输电线路电抗等因素会影响系统的稳定性。

关键词：光伏并网构网型控制柔性直流输电近工频耦合振荡阻抗模型

基于实测数据的牵引供电系统并联谐波谐振概率识别方法

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电网技术 2024年第5期48卷 2084-2094,I0073,I0074页

作者：何逢广李朝阳张华赢艾磊胡海涛西南交通大学电气工程学院四川省成都市611756 南方电网公司新型智慧城市高品质供电联合实验室(深圳供电局有限公司) 广东省深圳市518020

当前,我国高速铁路电力机车广泛采用脉冲宽度调制的四象限变流器,在其性能改善的同时也带来了频带更宽的高次谐波问题,更易激发牵引供电系统谐波谐振。谐波谐振可能会引起过电压/过电流,严重时引发设备爆炸、保护误动等安全事故。因此,... 详细信息

当前,我国高速铁路电力机车广泛采用脉冲宽度调制的四象限变流器,在其性能改善的同时也带来了频带更宽的高次谐波问题,更易激发牵引供电系统谐波谐振。谐波谐振可能会引起过电压/过电流,严重时引发设备爆炸、保护误动等安全事故。因此,准确识别系统潜在的谐振频率具有重要意义。目前常用的频率扫描分析、谐振模态分析等方法依赖于系统拓扑和模型的精确性,而基于实测数据的传统识别方法的准确性受系统参数波动和背景谐波影响较大。为此,提出了一种基于实测数据的牵引供电系统并联谐振概率识别方法,以电压、电流波形的余弦相似度作为谐振预判条件以减少无效计算,并综合基波/谐波功率因数、系统谐波阻抗幅值等多层次谐振特征进行概率分析,克服了系统参数波动和背景谐波影响。仿真研究、实测数据分析与已有研究方法对比,表明所提方法在负荷波动性强、背景谐波较大时仍然适用,且识别的准确性更高,验证了该方法的有效性和可靠性。

关键词：牵引供电系统并联谐波谐振复独立分量分析法快速傅里叶变换谐振识别

相间间隔棒对紧凑型输电线路脱冰跳跃响应影响研究

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电网技术 2024年第2期48卷 923-931页

作者：黄增浩杨旗李昊赵林杰曾华荣张志强覃甘简南方电网科学研究院有限责任公司广东省广州市510663 贵州电网有限责任公司电力科学研究院贵州省贵阳市550002 南方电网防冰减灾联合实验室贵州省贵阳市550002

紧凑型输电线路穿过覆冰区容易因导线脱冰跳跃而引起放电跳闸及金具破坏事故。揭示紧凑型输电线路脱冰后的动力响应规律,对线路工程的抗冰设计及加固改造具有重要的指导意义。以某500kV紧凑型线路脱冰跳跃跳闸故障为例,通过数值模拟仿真... 详细信息

紧凑型输电线路穿过覆冰区容易因导线脱冰跳跃而引起放电跳闸及金具破坏事故。揭示紧凑型输电线路脱冰后的动力响应规律,对线路工程的抗冰设计及加固改造具有重要的指导意义。以某500kV紧凑型线路脱冰跳跃跳闸故障为例,通过数值模拟仿真,考察了在实际覆冰厚度下,不同相导线脱冰时,线路的相间间隙以及相间间隔棒受力变化;继而针对最不利安全间隙工况,通过参数分析,提出该线路相间间隔棒布置的优化策略。研究结果表明:1)尽管设置相间间隔棒可以有效抑制脱冰相的竖向跳跃高度,增大导线与地线之间间隙,但对于倒三角形分布的紧凑型线路而言,布置相间间隔棒会减少脱冰后相间间隙。2)下相导线脱冰较上相导线脱冰更容易导致相间间隙不足;且由于上-下相相间间隔棒对下相导线跃起时的侧推作用,容易造成相间间隔棒附近处非连接相间间隔棒一侧的上下相相间间隙不足。3)紧凑型线路相间间隔棒数量和布置位置对脱冰后相间间隙均有影响,其中将相间间隔棒布置远离档距中央可有效增加相间间隙。4)上相脱冰和下相脱冰中与脱冰相有连接的上下相之间的相间间隔棒张力最大;下相脱冰相间间隔棒张力比上相脱冰相间间隔棒张力大,易造成金具损坏,设计中需重点关注。5)由于相邻档对脱冰档的张力作用会增加脱冰跳跃高度进而减少相间间隙,采用耐张串替代V型串有效减少相邻档的负面影响。

关键词：紧凑型输电线路相间间隔棒脱冰跳跃相间间隙

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悬跨海底电缆涡激振动响应数值分析

高电压技术 2024年第9期50卷 4101-4109页

作者：于是乎冯宾范亚洲傅明利余欣广东省电力装备可靠性企业重点实验室(广东电网有限责任公司电力科学研究院) 广州510000 南方电网科学研究院有限责任公司广州510000

悬跨海底电缆在海洋环境荷载的影响下易产生涡激振动现象,对海缆的服役安全性造成威胁。为了研究悬跨段海缆的涡激振动响应,提出一种利用数值软件分析悬跨段涡激振动的方法,并验证了其计算的准确性。首先,介绍了数值方法的计算原理。然... 详细信息

悬跨海底电缆在海洋环境荷载的影响下易产生涡激振动现象,对海缆的服役安全性造成威胁。为了研究悬跨段海缆的涡激振动响应,提出一种利用数值软件分析悬跨段涡激振动的方法,并验证了其计算的准确性。首先,介绍了数值方法的计算原理。然后,利用Orcaflex软件建立悬跨段数值分析模型,理论验证了计算自振频率的准确性,经计算,一阶自振频率理论计算结果与数值结果的最大误差为8.89%,二阶自振频率理论计算结果与数值结果的最大误差为9.28%,证实了模型相符程度良好。接着,利用经验公式法对数值模型计算涡激振动的准确性进行验证,悬空段振型计算结果的平均误差为9%,验证了模型用于计算悬跨段涡激振动响应的准确性。最后,基于Orcaflex软件,开展了考虑海床作用的海缆悬跨涡激振动动力学分布特征及海缆振动特性的分析研究。结果表明:涡激振动作用下,悬跨海缆最大张力值和曲率值出现在海缆与海床分离点;最大振动幅值与流速无直接关系,而与悬跨段振型有关;随着流速的增加,悬跨段电缆横流方向振动模态阶数增加。该文研究成果为海底电缆涡激振动计算分析提供了一种有效计算模型和方法,未来基于该计算模型可对涡激振动的振动特性作进一步分析。

关键词：悬跨海底电缆涡激振动张紧弦模型振动响应 Orcaflex软件数值软件分析

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