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一种基于夏普利值及油中溶解气体分析的可解释变压器故障诊断方法

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电网技术 2024年第4期48卷 1752-1761,I0099页

作者：廖才波杨金鑫邱志斌胡雄曾清霖黄智勇南昌大学能源与电气工程系江西省南昌市330031 国网江西省电力有限公司赣州供电分公司江西省赣州市341000

相比于三比值等传统方法,基于机器学习算法的变压器故障诊断方法在诊断效率及准确性等方面具有一定的优势,但“黑箱模型”的本质属性决定了其决策过程及诊断结果的不可解释性。针对该问题,该文提出了一种基于油中溶解气体分析的可解释... 详细信息

相比于三比值等传统方法,基于机器学习算法的变压器故障诊断方法在诊断效率及准确性等方面具有一定的优势,但“黑箱模型”的本质属性决定了其决策过程及诊断结果的不可解释性。针对该问题,该文提出了一种基于油中溶解气体分析的可解释变压器故障诊断方法,采用树形夏普利加法解释(tree Shapely additive explanations,TreeSHAP)方法实现了基于树结构概率密度估计优化极端梯度提升(tree-structured parzen estimator-extreme gradient boosting,TPE-XGBoost)的变压器故障诊断模型的可解释性分析。首先,构建了涵盖油中溶解气体含量、比值及编码等多结构数据的24维故障特征集合,并筛选得到10个有效特征量。其次,提出了基于TPE-XGBoost算法的变压器故障诊断方法,采用树结构概率密度估计完成XGBoost模型的多参数同步优化,实现对故障类型的准确判断。最后,引入TreeSHAP理论开展变压器故障诊断模型的可解释性分析,实现了故障诊断决策过程及其影响因素的可视化,并获取了不同故障类型的关键特征量。研究表明,该文所述变压器故障诊断方法的平均准确率为90.23%,同时可反映特征量对模型决策的影响过程及程度。该方法具有较好的准确性、鲁棒性及可解释性,可为变压器运维检修提供针对性的指导建议。

关键词：变压器故障诊断树结构概率密度估计极端梯度提升可解释性夏普利值

计及电-碳交易与综合贡献率的多微网合作运行优化策略

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电网技术 2024年第8期48卷 3258-3268,I0069-I0076页

作者：张忠会熊骁跃万昶阙晓宇段苏东王昭军南昌大学信息工程学院江西省南昌市330031 国网江西省电力有限公司南昌供电分公司江西省南昌市330095

多微网协同互联能够提高系统运行的稳定性与可靠性。针对多微网(multi-microgrids,MMG)系统合作运行过程中由于各微网分属于不同的利益主体而产生的微电网之间的电能交易问题、碳交易问题与利益分配问题,提出一种计及电-碳交易与综合贡... 详细信息

多微网协同互联能够提高系统运行的稳定性与可靠性。针对多微网(multi-microgrids,MMG)系统合作运行过程中由于各微网分属于不同的利益主体而产生的微电网之间的电能交易问题、碳交易问题与利益分配问题,提出一种计及电-碳交易与综合贡献率的多微网合作运行优化策略。首先,分析了含点对点(peer-to-peer,P2P)电-碳交易的多微网合作运行架构,并引入碳捕集系统(carbon capture system,CCS)与电转气(power to gas,P2G)装置,建立了微电网系统及设备模型。其次,在单微网模型构建之后,基于纳什议价理论,构建了含P2P电-碳交易的多微网系统合作运行模型,并将非凸非线性的纳什议价问题转化为易于求解的MMG合作成本最小化与支付收益最大化两个子问题。然后,在合作后的利益分配过程中,量化各微电网对MMG的综合贡献程度并计算出各自的综合贡献率,通过综合贡献率来分配各微网的收益。最后,采用交替方向乘子法(alternating direction multiplier method,ADMM)求解,有效保护了各微网隐私。算例分析与方案对比结果表明,所提策略能够实现微网间的P2P电-碳交易,有效降低MMG总运行成本,减少系统的碳排放量,并且采用的利益分配策略公平合理,能够有效提升各微网参与合作运行的积极性。

关键词：多微网合作运行 P2P电-碳交易纳什议价综合贡献率

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电力作业多源要素风险的自适应识别模型

清华大学学报（自然科学版） 2024年第6期64卷 1047-1059页

作者：胥明凯朱坤双李元良杨啸帅秦挺鑫王皖国网山东省电力公司济南供电公司济南250013 国网山东省电力公司济南250001 中国标准化研究院北京100191

电力作业人员通常面临多种安全风险,对其生命健康造成严重威胁,但是场景复杂、随机性强等原因致使电力作业存在风险识别极其困难的问题,因此急需采用合适的技术手段对电力作业风险进行有效识别。该文构建了一种动态兼容多种典型空间的... 详细信息

电力作业人员通常面临多种安全风险,对其生命健康造成严重威胁,但是场景复杂、随机性强等原因致使电力作业存在风险识别极其困难的问题,因此急需采用合适的技术手段对电力作业风险进行有效识别。该文构建了一种动态兼容多种典型空间的电力作业风险的自适应识别(ARI)模型。从宏观上构建了电力行业典型作业的风险识别框架,建立了典型作业多源要素的全域风险因子体系。通过融合渐进式蜜獾算法、极大熵准则、约束调节机制,提出了一种主客观动态融合的ARI模型,以低成本适应不同的典型作业空间。案例结果验证了所提ARI模型具有鲁棒性强、实施成本优、偏颇风险低的特性,可有效量化电力行业典型作业的多源要素风险。

关键词：电力作业多源要素风险自适应识别主客观动态融合渐进式蜜獾算法

考虑新能源场站间相互作用的宽频振荡特性研究

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太阳能学报 2024年第1期45卷 563-573页

作者：马燕峰陈鑫刘新元赵书强江伟建河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学) 保定071003 国网江西省电力有限公司宜春供电分公司宜春336000 国网山西省电力公司电力科学研究院太原030001 国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司嘉兴314000

相对于单源并网系统,以风光为代表的多源并网系统由于场站间相互作用的存在,使得系统的宽频振荡分析变得更加复杂。针对新能源场站间相互作用参与的宽频振荡问题,该文首先采用图形化建模方法建立系统的小信号模型并进行仿真验证,接着通... 详细信息

相对于单源并网系统,以风光为代表的多源并网系统由于场站间相互作用的存在,使得系统的宽频振荡分析变得更加复杂。针对新能源场站间相互作用参与的宽频振荡问题,该文首先采用图形化建模方法建立系统的小信号模型并进行仿真验证,接着通过特征值分析法进行宽频振荡模式分析,找出风电场与光伏电站共同参与的交互模式,进一步采用阻抗法研究新能源场站间相互作用并进行影响因素分析。研究结果表明,新能源场站间的相互作用取决于场站等值导纳的相对大小及相位,新能源场站的并网距离及出力比均会对场站间相互作用产生影响从而影响系统交互模式,通过分析新能源的不同位置和运行工况下的交互作用规律可对大规模新能源接入及运行提供一定指导。

关键词：风电场光伏发电系统电力系统稳定性宽频振荡场站间相互作用

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基于单电流传感器的改进相电流重构技术

电力自动化设备 2024年第6期44卷 96-101页

作者：徐航肖曦谢玉龙王潇曾萍刘志刚清华大学电机工程与应用电子技术系北京100080 国网江西省电力有限公司吉安供电分公司江西吉安343000

在电机闭环控制过程中,电流传感器故障、不同电流传感器的不一致性等因素可能导致系统失稳。为提高系统的容错能力,减小故障对控制系统稳定性的影响,提出一种基于单电流传感器的改进相电流重构技术。通过移动脉宽调制的脉冲矢量来消除... 详细信息

在电机闭环控制过程中,电流传感器故障、不同电流传感器的不一致性等因素可能导致系统失稳。为提高系统的容错能力,减小故障对控制系统稳定性的影响,提出一种基于单电流传感器的改进相电流重构技术。通过移动脉宽调制的脉冲矢量来消除母线电流采样盲区,进而通过母线电流重构获得三相电流。相比于传统电流重构方法,所提改进方法重构的电流更接近真实电流值,能够减小电流总谐波,降低电磁转矩脉动,提升系统的稳态性能。通过仿真和实验对比2种重构方法,证明了所提改进方法的优势。结果表明所提改进方法能有效实现电流重构,提升系统稳态性能。

关键词：母线电流相电流重构脉冲移位单电流传感器电流信号采样矢量合成

主动负荷参与的低压台区三相负荷不平衡自动均衡方法

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中国电力 2024年第2期57卷 49-54页

作者：胡志强叶远誉俞林刚伍栋文胡涛国网江西省电力有限公司江西南昌330000 国网江西省电力有限公司电力科学研究院江西南昌330096

为了解决三相负荷不平衡造成的损耗增加、供电质量降低等问题,提出主动负荷参与的低压台区三相负荷不平衡自动均衡方法。基于电力物联网高速载波技术采集低压台区的电表负荷数据,实时监测和收集负荷数据。设计了三相负荷不平衡均衡控制... 详细信息

为了解决三相负荷不平衡造成的损耗增加、供电质量降低等问题,提出主动负荷参与的低压台区三相负荷不平衡自动均衡方法。基于电力物联网高速载波技术采集低压台区的电表负荷数据,实时监测和收集负荷数据。设计了三相负荷不平衡均衡控制终端,并建立了目标函数。采用鸽群算法求解函数,实现低压台区三相负荷不平衡的自动均衡控制,具有良好控制效果。

关键词：主动负荷数据填补换相控制低压台区

基于多电平滞环电流控制的牵引供电系统可控宽频带阻抗测量技术

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电工技术学报 2024年第9期39卷 2771-2783页

作者：陈司懿胡海涛肖冬华潘鹏宇宋依桐西南交通大学电气工程学院成都611756 国网四川省电力公司仁寿县供电分公司眉山620500 国网四川省电力公司电力科学研究院成都610072

精确获取牵引供电系统的宽频带阻抗特性,是分析车-网耦合系统的宽频带振荡问题的关键途径,对保障电气化铁路的安全稳定运行具有重要意义。目前的阻抗测量技术大多难以兼顾大功率与频带可控的测量要求,因此,该文提出一种基于多电平滞环... 详细信息

精确获取牵引供电系统的宽频带阻抗特性,是分析车-网耦合系统的宽频带振荡问题的关键途径,对保障电气化铁路的安全稳定运行具有重要意义。目前的阻抗测量技术大多难以兼顾大功率与频带可控的测量要求,因此,该文提出一种基于多电平滞环电流控制的牵引供电系统可控宽频带阻抗测量技术,测量频带为10 Hz~5 kHz,可通过一次谐波扰动注入快速获取目标频带的系统阻抗,相比于传统的滞环电流控制方法,具有更低的开关频率,并且能有效避免死区效应,改善输出电流的波形,更适用于宽频信号的跟踪控制。最后,通过仿真和硬件在环实验验证了该测量技术的有效性。

关键词：牵引供电系统阻抗测量技术多电平滞环电流控制谐波扰动

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基于缺失数据填补的油浸式变压器故障诊断

高电压技术 2024年第9期50卷 4091-4100页

作者：廖才波杨金鑫邱志斌胡雄蒋子豪李欣南昌大学能源与电气工程系南昌330031 国网江西省电力有限公司南昌供电分公司南昌330069

数据质量是影响变压器故障诊断模型准确性及可靠性的重要因素。针对现有变压器故障诊断模型对数据完整性要求较高等问题,以油浸式变压器为研究对象,提出了一种基于缺失数据填补的变压器故障诊断方法。首先,采用极端随机树(extremely ran... 详细信息

数据质量是影响变压器故障诊断模型准确性及可靠性的重要因素。针对现有变压器故障诊断模型对数据完整性要求较高等问题,以油浸式变压器为研究对象,提出了一种基于缺失数据填补的变压器故障诊断方法。首先,采用极端随机树(extremely randomized trees,ERT)算法对变压器样本的缺失数据进行填补,通过与多种回归模型对比,评价ERT模型的预测效果。然后,基于油中溶解气体数据,提取能够反映变压器运行状态的16维特征集合,形成完备信息的变压器故障诊断样本。最后,利用树结构概率密度估计(tree-structured parzen estimator,TPE)算法实现梯度提升树(gradient boosting decision tree,GBDT)模型的参数优化,构建基于TPE-GBDT的变压器故障诊断模型。研究结果表明,在对缺失率为10%的变压器样本数据进行填补时,ERT算法的决定系数达到0.96,高于线性回归和随机森林回归等算法。此外,基于ERT填补后的样本数据在TPE-GBDT模型的平均诊断准确率和标准差分别为90.1%和0.036,其准确性和稳定性均优于线性判别分析和随机森林分类等算法。该方法能够有效提升变压器样本质量和故障诊断效果,可为变压器运维检修提供针对性的指导建议。

关键词：变压器缺失数据填补极端随机树故障诊断梯度提升树油中溶解气体分析

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基于水循环算法的配电网故障区段定位方法

水电能源科学 2024年第5期42卷 197-201页

作者：邱日强王巍璋彭飞魏汉卿徐春营徐碧川国网江西省电力有限公司南昌供电分公司江西南昌330096 国网江西省电力有限公司南昌市进贤供电分公司江西南昌331799 国网江西省电力有限公司电力科学研究院江西南昌330006

快速准确的故障区段定位对恢复配电网供电及缩短用户停电时间至关重要。分布式电源的接入使得以往功率单向流动的配电网转变为复杂的有源配电网,也给故障区段定位增加了困难。针对智能算法定位速度较慢、寻优存在局限性的问题,提出一种... 详细信息

快速准确的故障区段定位对恢复配电网供电及缩短用户停电时间至关重要。分布式电源的接入使得以往功率单向流动的配电网转变为复杂的有源配电网,也给故障区段定位增加了困难。针对智能算法定位速度较慢、寻优存在局限性的问题,提出一种基于水循环算法的配电网故障区段定位方法。对各线路区段及各节点所配置终端的反馈信息进行刻画,根据上下游节点信息的逻辑性对故障电流信息进行容错处理,修正可识别的畸变信息。使用水循环算法进行寻优求解,锁定故障线路区段。最后,利用不同配网系统测试算例验证了所提方法的优越性。

关键词：配电网故障区段定位水循环算法容错畸变信息