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低压直流配电网强弱电弧特征及检测算法

中国电力 2024年第2期57卷 94-102页

作者：刘国强李国春郝亚楠李贵海吴中杰国网山东省电力公司电力科学研究院山东济南250003

直流电弧没有过零点特性,难以自行熄灭,易引发电气火灾,威胁直流配用电安全。通过搭建电弧模拟发生实验平台,采集不同电压下电弧信号,研究电弧电阻、电压等特性,分析了不同电压下电弧特征的差异性。以GB/T 35727—2017中低压直流配网标... 详细信息

直流电弧没有过零点特性,难以自行熄灭,易引发电气火灾,威胁直流配用电安全。通过搭建电弧模拟发生实验平台,采集不同电压下电弧信号,研究电弧电阻、电压等特性,分析了不同电压下电弧特征的差异性。以GB/T 35727—2017中低压直流配网标称电压优选值为依据,研究220 V、750 V、1 500 V3种不同电压等级电弧检测特征,对比傅里叶、小波、奇异值分解等频域特性,最大值、最小值、平均值、标准差等时域特性,得到不同电压等级下电弧检测的优质判据,证明了不同时频域特征适用于不同的电压等级。结合神经网络模型,设计了适用于750 V系统的电弧检测算法,算法检测精度为99.12%。

关键词：直流配电网电弧小波包奇异值时频域特性

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GIS内触头过热的无线感知系统研制

高压电器 2024年第5期60卷 31-38,45页

作者：李爽鲁旭臣唐红唐佳能崔文军国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院沈阳110006

为了实现72.5 kV及以上电压GIS内触头温度的无线感知,文中阐述了一套GIS内触头温度无线感知系统的设计思路,并进行了研制。通过功能性试验,验证了本系统的有效性和可行性。最后,建立了252 kV GIS角型隔离开关接触良好和接触不良工况模型... 详细信息

为了实现72.5 kV及以上电压GIS内触头温度的无线感知,文中阐述了一套GIS内触头温度无线感知系统的设计思路,并进行了研制。通过功能性试验,验证了本系统的有效性和可行性。最后,建立了252 kV GIS角型隔离开关接触良好和接触不良工况模型,开展了一系列局部过热无线感知试验。试验数据与热电偶测试数据进行了对比,验证了本系统的可信性。试验结果表明:本系统能够实现GIS内部触头温度的无线感知;当接触电阻Rj>250μΩ,动触头及静触头座的温度上升较快;当Rj达到620μΩ,负荷电流600 A时,静触头座的温度已接近50℃,可勉强通过红外成像检出;当Rj达到1.8 mΩ,负荷电流大于400 A时,触头的温度一直在增长,可通过红外成像清晰检测。

关键词： GIS内触头无线感知局部过热红外成像接触电阻

储能电池系统对地电压电流特征及影响因素分析

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1802-1812,I0011页

作者：苏家明渠展展陈浩惠东中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

电池系统外壳或机架采用直接接地设计并且存在寄生电容,导致电池系统正负极对地存在共模电压和共模电流效应,共模电压与电流问题成为影响电池系统绝缘的关键因素。该文在现有储能系统集成架构基础上,开展电池系统共模电压和共模电流问... 详细信息

电池系统外壳或机架采用直接接地设计并且存在寄生电容,导致电池系统正负极对地存在共模电压和共模电流效应,共模电压与电流问题成为影响电池系统绝缘的关键因素。该文在现有储能系统集成架构基础上,开展电池系统共模电压和共模电流问题研究,建立适用于储能系统的二阶共模等效电路模型,量化分析电池系统共模电压和共模电流特征以及在寄生电容、开关频率等因素影响下的变化规律,仿真与实验结果表明,共模电压和共模电流问题是影响电池系统对地电气特征的主要因素,为系统优化设计提供了技术支撑。

关键词：储能电池系统共模电压共模等效模型寄生电容极地电压

变频电流激励下GIS隔离开关机械缺陷的振动非线性行为及其辨识方法

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高电压技术 2024年第2期50卷 579-589页

作者：李旭郝建李滢邵子琦钟尧蒋西平重庆大学输变电装备技术全国重点实验室重庆400044 贵州电网有限责任公司电力科学研究院贵阳550002 国网重庆市电力公司电力科学研究院重庆401123

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)机械缺陷是导致设备故障的关键因素之一,为此开展了变频电流激励模式下隔离开关底座松动缺陷的时频域振动图谱变化规律研究,进行了波形因子、重心频率等6个振动特征量的量化分析,采用灰... 详细信息

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)机械缺陷是导致设备故障的关键因素之一,为此开展了变频电流激励模式下隔离开关底座松动缺陷的时频域振动图谱变化规律研究,进行了波形因子、重心频率等6个振动特征量的量化分析,采用灰狼算法优化的支持向量机研究提出了变频电流激励模式下GIS隔离开关底座松动缺陷严重程度辨识方法。结果表明:GIS隔离开关缺陷振动信号特征量与电流激励频率具有强相关性,与单一工频电流激励模式相比,变频电流激励具备更有效检测GIS设备机械缺陷的优势;基于126 kV真型GIS试验平台验证获得构建的隔离开关底座松动缺陷辨识模型的平均识别准确率达90%以上。该研究成果为揭示GIS设备的非线性机械振动特性及提升其机械缺陷检测水平提供了重要参考。

关键词：隔离开关变频电流激励机械缺陷非线性行为缺陷辨识

脱冰工况下特高压输电铁塔地线横担受力特征及破坏模式

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中国电机工程学报 2024年第10期44卷 4157-4166,I0035页

作者：杨风利李清华邵帅李茂华朱彬荣中国电力科学研究院有限公司北京市西城区100055

受超设计覆冰及脱冰跳跃动力冲击影响,特高压耐张塔地线横担发生弯折破坏。该文采用ANSYS建立了地线-耐张塔-金具串有限元模型,通过脱冰跳跃工况下的几何非线性动力时程分析,确定了不同覆冰厚度时地线挂点处的纵向不平衡张力、垂直荷载... 详细信息

受超设计覆冰及脱冰跳跃动力冲击影响,特高压耐张塔地线横担发生弯折破坏。该文采用ANSYS建立了地线-耐张塔-金具串有限元模型,通过脱冰跳跃工况下的几何非线性动力时程分析,确定了不同覆冰厚度时地线挂点处的纵向不平衡张力、垂直荷载及动力冲击系数。采用梁杆混合单元建立了地线横担精细化有限元模型,将脱冰跳跃荷载峰值施加在挂点位置,分析得到了地线横担杆件应力分布云图,确定了首先发生失稳破坏的杆件位置,端部下平面第二节间主材弯曲应力与轴压应力之比为37.9%,杆端弯矩影响不可忽略。完成了地线30mm覆冰、大号侧整档100%脱冰工况下的地线横担真型试验,揭示了典型杆件在加载过程中的应变发展规律,反演了地线横担的起始破坏位置及失效模式,与有限元仿真结果及现场破坏形态基本吻合。

关键词：脱冰有限元仿真真型试验应变不平衡张力杆端弯矩

基于功率指令切换的双级式构网型光伏故障穿越控制策略

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电网技术 2024年第3期48卷 1281-1290页

作者：吕思卓郑超姜静雅中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

在新型电力系统构建中,构网型光伏将发挥巨大作用。但受限于电力电子器件过流能力,目前针对构网型光伏的故障穿越控制策略还需进一步完善。综合考虑逆变器稳态和暂态过流抑制,提出了一种基于功率指令切换和虚拟阻抗的双级式构网型光伏... 详细信息

在新型电力系统构建中,构网型光伏将发挥巨大作用。但受限于电力电子器件过流能力,目前针对构网型光伏的故障穿越控制策略还需进一步完善。综合考虑逆变器稳态和暂态过流抑制,提出了一种基于功率指令切换和虚拟阻抗的双级式构网型光伏发电故障穿越控制策略,该策略计及光伏直流侧动态响应,能够实现满足电流限幅约束的前提下向并网电压提供无功支撑,同时保持故障期间构网型光伏对系统惯性的支撑特性,提升大扰动下光伏换流器暂态功角稳定性。仿真结果表明,在电网发生严重电压跌落的情况下,所提控制策略可在保持逆变器直流侧电压稳定的同时实现故障穿越功能。

关键词：构网型光伏虚拟同步控制故障穿越控制功率指令虚拟阻抗

高比例新能源接入下快速真空断路器容性开合能力提升研究

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电网技术 2024年第6期48卷 2670-2679页

作者：田阳李志兵田宇张然中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

随着新能源高比例接入电力系统,尤其用户侧随机性和波动性较大的分布式光伏大容量接入10kV中压配电网并网运行,导致系统电压波动较频繁,易造成常规变电站10kV侧并联电容器组无功补偿更加频繁投切,常规无功补偿投切断路器容性开合能力已... 详细信息

随着新能源高比例接入电力系统,尤其用户侧随机性和波动性较大的分布式光伏大容量接入10kV中压配电网并网运行,导致系统电压波动较频繁,易造成常规变电站10kV侧并联电容器组无功补偿更加频繁投切,常规无功补偿投切断路器容性开合能力已不满足要求,因此有必要开展高容性开合能力真空断路器关键技术研究及工程化样机研制。文中分析了实际三相背靠背电容器组投切工况,提出了容性开合能力提升影响因素,据此提出无功补偿快速真空断路器关键技术参数,设计了快速真空断路器同轴垂直分相操作结构并阐述工作原理。优化设计了断路器分合闸特性以适配容性开合性能,开展了高压大电流老练试验技术研究,提升了触头表面组织形貌,提高了抗熔焊能力和介质恢复速度。为进一步提高容性开合能力,结合选相技术,提出了选相关合策略,研究影响关合算法精度的影响因素,确保充分抑制关合涌流产生。依据上述研究成果,研制了12kV无功补偿用高容性电寿命快速真空断路器,并开展了型式试验验证,试验结果表明该快速真空断路器不选相和选相分别完成2轮C2级共计416次三相背靠背电容器组开合试验,试验过程中未发生重击穿现象,性能指标满足技术要求,具备工程应用条件。

关键词：新能源无功补偿快速真空断路器分布式光伏

考虑电力市场化交易的电碳表计量及实现方法研究

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电网技术 2024年第6期48卷 2297-2306页

作者：王春妍卢达李贺龙陈昊张新卉中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

电力间接碳排放是电力用户碳排放的主要来源之一,碳排放流是计算电力间接碳排放的重要方法。目前,基于碳排放流的计量理论尚未考虑电力市场化交易的影响,缺乏相应工程应用的实现方法,参与电力市场化交易的用户难以准确获得其用电量所对... 详细信息

电力间接碳排放是电力用户碳排放的主要来源之一,碳排放流是计算电力间接碳排放的重要方法。目前,基于碳排放流的计量理论尚未考虑电力市场化交易的影响,缺乏相应工程应用的实现方法,参与电力市场化交易的用户难以准确获得其用电量所对应的间接碳排放量。为解决这一难题,该文研究碳排放流理论的分布式电能实现方法,考虑电力市场化交易对交易双方及相关用户碳排放因子的影响,提出含电力市场化交易的电力系统源、网、荷全过程电碳排放量计量方法;并研究存在绿电交易、储能等情况下的电碳排放因子特点及计算方法。基于上述理论,研制了电碳表及其相关系统,并利用电碳表系统对某地电网部分实际拓扑进行分析,验证了所提方法的有效性及电碳表的实用性。

关键词：碳计量电碳表电碳排放因子电力市场化交易绿电交易储能

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数据驱动的电力系统暂态稳定评估方法综述

中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3408-3428,I0006页

作者：范士雄赵泽宁郭剑波马士聪王铁柱李东琦中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

快速、准确地识别电力系统暂态稳定态势,是保证大电网安全稳定运行的重要前提。相较于传统物理解析方法,基于数据驱动的电力系统暂态稳定评估技术在解决复杂非线性映射和快速评估方面具有较大的优势,已成为目前电力系统暂态稳定评估技... 详细信息

快速、准确地识别电力系统暂态稳定态势,是保证大电网安全稳定运行的重要前提。相较于传统物理解析方法,基于数据驱动的电力系统暂态稳定评估技术在解决复杂非线性映射和快速评估方面具有较大的优势,已成为目前电力系统暂态稳定评估技术研究的重要方向。该文首先结合电力系统暂态稳定评估场景需求和通用智能应用框架建立基于数据驱动的暂态稳定评估技术的基本架构,从离线训练、在线应用和反馈更新的维度分析数据驱动下各个流程环节的功能;其次,围绕着数据增强、机器学习算法和学习机制3个方面针对数据驱动技术在电网暂态稳定评估中的应用研究工作进展以及关键技术进行综述,分析不同模型和方法在解决电力系统暂态稳定评估的数据拟合和泛化能力的优势和不足。最后,结合高比例新能源电力系统暂态稳定评估新特点和当前人工智能技术的发展,从数据、模型和应用3个方面对电力系统暂态稳定评估技术的研究方向进行展望,为电网暂态稳定评估数字化和智能化提供技术参考。

关键词：电力系统暂态稳定评估人工智能数据驱动主动学习迁移学习