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基于电磁时间反演的VSC-HVDC系统架空线-电缆混合线路故障定位方法

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电力自动化设备 2024年第3期44卷 180-186,224页

作者：张艳霞李婷天津大学智能电网教育部重点实验室天津300072

针对传统故障定位方法无法应用于架空线-电缆混合直流线路的问题,提出了一种架空线-电缆混合直流线路的故障定位方法,该方法采用先确定故障点所在区段、后在区段中定位的原理。利用故障附加网络的直流分量定义了故障区段判别函数,通过... 详细信息

针对传统故障定位方法无法应用于架空线-电缆混合直流线路的问题,提出了一种架空线-电缆混合直流线路的故障定位方法,该方法采用先确定故障点所在区段、后在区段中定位的原理。利用故障附加网络的直流分量定义了故障区段判别函数,通过该判别函数在不同区段发生故障时数值不同实现故障区段的判定。然后,分析了电磁时间反演理论在故障定位中的可行性,分析确定了故障特征谐波。利用线路两端特征谐波的电流行进波作为时间反演电路的电流源,设置与原线路拓扑结构镜像的线路,利用时间反演电流源与镜像线路构建时间反演电路。在此基础上,根据时间反演的能量聚焦特性列写故障区段内的故障定位方程并实现区段内故障定位。利用PSCAD/EMTDC搭建的电压源型换流器高压直流输电(VSC-HVDC)系统仿真证明了所提方法能实现线缆混合直流输电线路的故障定位。

关键词：架空线-电缆混合直流线路故障定位故障区段判别函数时间反演能量聚焦

配电网的最小供电能力:定义、模型、求解和应用

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电力自动化设备 2024年第2期44卷 34-41页

作者：肖峻蔡仲伟天津大学智能电网教育部重点实验室天津300072

最小供电能力是最大供电能力的对偶指标,它们分别位于供电能力曲线的最低点和最高点。提出最小供电能力的定义、数学模型、求解方法和应用方法。建立最小供电能力的数学模型,它是严格安全边界上以总负荷最小为目标函数的线性规划模型;... 详细信息

最小供电能力是最大供电能力的对偶指标,它们分别位于供电能力曲线的最低点和最高点。提出最小供电能力的定义、数学模型、求解方法和应用方法。建立最小供电能力的数学模型,它是严格安全边界上以总负荷最小为目标函数的线性规划模型;提出基于最大冗余方程的求解方法,以得到达到最小供电能力时的工作点,针对每个取得最小供电能力的边界,该方法将冗余量等于最大冗余的约束添加到边界约束中,形成最大冗余方程,通过求解该方程得到边界上最小供电能力点的表达式;对所有的最小供电能力点表达式取并集得到最终结果。算例结果验证了所提模型和方法的正确性。

关键词：最小供电能力最大供电能力供电能力曲线数学模型求解方法配电网

时变温差工况下直流GIL/GIS盆式绝缘子动态电场畸变抑制

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电工技术学报 2024年第9期39卷 2851-2859页

作者：杜伯学姚航梁虎成董佳楠智能电网教育部重点实验室(天津大学电气自动化与信息工程学院) 天津300072

为了优化时变温差工况下直流GIL/GIS盆式绝缘子的沿面电场分布,基于表层电导梯度材料(σ-SFGM)设计了以室温(RT)电场均化为目标的RT-SFGM绝缘子与兼顾不同温度梯度(GT)条件的GT-SFGM绝缘子。迭代优化后,RT-SFGM绝缘子的涂层厚度从导体... 详细信息

为了优化时变温差工况下直流GIL/GIS盆式绝缘子的沿面电场分布,基于表层电导梯度材料(σ-SFGM)设计了以室温(RT)电场均化为目标的RT-SFGM绝缘子与兼顾不同温度梯度(GT)条件的GT-SFGM绝缘子。迭代优化后,RT-SFGM绝缘子的涂层厚度从导体到外壳梯度减小,而GT-SFGM绝缘子的凸面涂层厚度则呈现U型梯度分布。室温条件下,均匀绝缘子的凹面高压三结合点处电场畸变严重,相同位置处的RT-SFGM绝缘子与GT-SFGM绝缘子电场强度分别下降了53.3%和49.5%。随着高压导体温度的上升,绝缘子最大电场位置逐渐向接地外壳附近转移。在40℃温差条件下,GT-SFGM绝缘子的电场畸变抑制效果明显优于RT-SFGM绝缘子,最大电场强度下降59.2%。在负荷加载与负荷波动工况下,GT-SFGM绝缘子的电场变化率分别仅为7%与13.1%,可实现时变温差工况下绝缘子直流电场分布的稳定控制。

关键词：直流 GIL/GIS绝缘子表面电导梯度材料时变温差电场均化

考虑天气特征与多变量相关性的配电网短期负荷预测

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电力系统保护与控制 2024年第6期52卷 131-141页

作者：于越葛磊蛟金朝阳王玥丁磊电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学) 山东济南250061 智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

针对配电网短期负荷预测受到众多复杂天气特征等随机不确定性因素影响,以及传统预测模型难以有效分析不同特征序列之间的相关性等问题,提出一种考虑天气特征与多变量相关性的配电网短期负荷预测方法。首先,提出多变量快速最大信息系数(m... 详细信息

针对配电网短期负荷预测受到众多复杂天气特征等随机不确定性因素影响,以及传统预测模型难以有效分析不同特征序列之间的相关性等问题,提出一种考虑天气特征与多变量相关性的配电网短期负荷预测方法。首先,提出多变量快速最大信息系数(multi-variable rapid maximal information coefficient,MVRapidMIC)提取相关性高的天气特征序列。其次,引入探索性因子分析法(exploratory factor analysis,EFA),对高相关性特征序列进行降维处理。最后,将维度分段(dimension-segment-wise,DSW)机制和两阶段注意力(two-stage attention,TSA)机制与Informer模型结合,提高预测模型对不同特征序列相关性的分析能力。通过DTU 7K 47节点实际配电网的历史负荷数据开展仿真测试,验证所提方法的预测精度、鲁棒性和时效性。

关键词：配电网短期负荷预测天气特征最大信息系数 Informer框架

基于低秩张量补全的非侵入式负荷监测缺失数据修复方法

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电网技术 2024年第1期48卷 394-404页

作者：杨挺叶芷杉徐嘉成杨振宁智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市南开区300072

非侵入式负荷监测技术(non-intrusive load monitoring,NILM)作为实现智能电网用户侧细粒度感知的重要手段,有助于实现需求响应、提高“源-网-荷”互动效率和优化用能,助力实现“30·60目标”。高质量的量测信息是数据驱动型NILM的基础... 详细信息

非侵入式负荷监测技术(non-intrusive load monitoring,NILM)作为实现智能电网用户侧细粒度感知的重要手段,有助于实现需求响应、提高“源-网-荷”互动效率和优化用能,助力实现“30·60目标”。高质量的量测信息是数据驱动型NILM的基础,但由于数据采集装置故障、通道拥塞以及延时等都会导致数据缺失,尤其是严重的连续性缺失,由此造成非侵入式负荷监测与分解的精度下降,影响用户画像、需求响应等高级应用。因此,针对该问题,提出了一种基于CP分解的正则化低秩张量补全的量测数据缺失修复方法。算法突破传统单维数据处理局限,对NILM多维量测数据构建了三阶观测张量,从而利用数据内部时序关联性和参量维度间电气关联性进行正则化低秩张量补全。并针对每次核范数计算过程中奇异值分解计算量过大问题,采用基于CP因子矩阵分解的核范数计算降低计算量,减少计算时长,并证明了变换的等效性。最后基于NILM公开数据集iAWE进行了实验,实验结果表明所提出的方法可以提高数据修复精度,在高缺失率和连续缺失情况下仍能有较好地补全效果,并且通过非侵入式负荷分解实验证明其可有效提高分解精度,对智能电网提升细粒度感知能力具有良好的实际意义。

关键词：数据修复低秩张量核范数非侵入式负荷监测连续性缺失

改进下垂控制下的中压直流配电系统双时间尺度分层调控方法

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中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2507-2518,I0001页

作者：肖迁陆文标贾宏杰穆云飞余晓丹智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市南开区300072

针对中压直流配电系统,在负荷激增、可再生能源出力突变等特殊工况下,传统优化调度方案与协调控制策略存在系统运行经济性有待提升、直流母线电压易越限的问题。为此,提出一种基于改进下垂控制的中压直流配电系统双时间尺度分层调控方... 详细信息

针对中压直流配电系统,在负荷激增、可再生能源出力突变等特殊工况下,传统优化调度方案与协调控制策略存在系统运行经济性有待提升、直流母线电压易越限的问题。为此,提出一种基于改进下垂控制的中压直流配电系统双时间尺度分层调控方法。首先,构建一种具备直流故障穿越能力的3端混合型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)环状±10 kV中压直流配电系统,该系统含电动汽车充电站、储能系统、分布式光伏与风电等灵活性资源。其次,制定各单元协调控制策略,并采用tan函数改进传统下垂控制,以提高系统应对大幅功率波动的能力。然后,基于改进控制策略提出一种双时间尺度分层优化调控方法:在长时间尺度的系统调度层,以运行总成本最小为优化目标,确定各换流器参考功率;在短时间尺度的换流器间协调控制层,改进下垂曲线,并优化控制系数,以兼顾系统运行经济性与电能质量。最后,以典型算例验证该文所提优化调度方案及协调控制策略的有效性:通过灵活调度多种柔性资源,系统运行总成本可降低约11%;在某数据中心负荷激增100%的工况下,各直流母线电压波动仍能维持在±3%UN(额定电压)的允许范围内。

关键词：中压直流配电系统分层协调控制双时间尺度优化改进下垂控制系数优化

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数字配电网边缘计算模拟实验平台

中国电力 2024年第3期57卷 12-19页

作者：魏明江李鹏于浩冀浩然宋关羽习伟智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

围绕数字配电网边缘计算实验平台建设问题,构建了数字配电网边缘计算模拟平台的三层式架构,设计了模拟实验平台各物理环节功能以及通信环境。针对边缘计算软硬件平台核心技术问题,围绕配电网运行控制需求提出了具体可行的模拟实验解决... 详细信息

围绕数字配电网边缘计算实验平台建设问题,构建了数字配电网边缘计算模拟平台的三层式架构,设计了模拟实验平台各物理环节功能以及通信环境。针对边缘计算软硬件平台核心技术问题,围绕配电网运行控制需求提出了具体可行的模拟实验解决方案。以边缘侧就地电压控制为例,基于实验平台各个环节构建运行场景,验证了平台的功能可行性和有效性。

关键词：数字配电网数字化边缘计算实验平台

界面电子结构对核壳量子点/聚乙烯纳米复合绝缘电导与空间电荷特性的影响

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物理学报 2024年第12期73卷 11-24页

作者：王赫宇李忠磊杜伯学天津大学电气自动化与信息工程学院智能电网教育部重点实验室天津300072

为研究核壳量子点的界面电子结构对聚乙烯绝缘电导与空间电荷特性的影响,分别制备了CdSe@ZnS/LDPE,ZnSe@ZnS/LDPE两种核壳量子点纳米复合绝缘,研究了复合绝缘的直流电导和空间电荷的演变规律,并分析了核壳量子点的界面电子结构对电荷陷... 详细信息

为研究核壳量子点的界面电子结构对聚乙烯绝缘电导与空间电荷特性的影响,分别制备了CdSe@ZnS/LDPE,ZnSe@ZnS/LDPE两种核壳量子点纳米复合绝缘,研究了复合绝缘的直流电导和空间电荷的演变规律,并分析了核壳量子点的界面电子结构对电荷陷阱分布特性的影响机理.研究发现,相比于LDPE绝缘,ZnSe@ZnS/LDPE复合绝缘在高温强场条件下直流电导率可降低47.2%,空间电荷积累量降低了40.3%,且陷阱能级增大,表现出对载流子更强的捕获作用.基于密度泛函理论,计算了核壳量子点与聚乙烯绝缘的能带特征.结果表明,核壳纳米量子点的核层-壳层界面、壳层-绝缘界面的能带偏移导致导带底与价带顶发生突变,分别对电子和空穴具有限域作用,且限域效应随着量子点核层与壳层带隙差异增大而逐渐增强,从而限制高温强场下载流子迁移、抑制空间电荷积聚.

关键词：纳米复合绝缘核壳量子点空间电荷载流子迁移

基于渐进性特征融合的变电站异常状态检测网络

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电网技术 2024年

作者：李亚霖李斌朱新山钱统玉王帅李冠争智能电网教育部重点实验室(天津大学)

随着电网规模的不断扩大，提升电网建设过程中的现场作业风险管控能力愈加重要。为了解决安全监督中作业流程监控及违章辨识防控体系智能化程度不高的难题，本文基于YOLOv7构建了一个端到端的变电站异常状态检测网络AFFNet（Asymptotic ... 详细信息

随着电网规模的不断扩大，提升电网建设过程中的现场作业风险管控能力愈加重要。为了解决安全监督中作业流程监控及违章辨识防控体系智能化程度不高的难题，本文基于YOLOv7构建了一个端到端的变电站异常状态检测网络AFFNet（Asymptotic Feature Fusion Network）。针对变电站异常状态多样，主干网络特征提取能力不足的问题，设计了S-ELAN网络，通过控制最短和最长的梯度路径，使网络能够学习到更多的变电站异常状态特征。针对不同异常状态特征尺度变化大导致的信息丢失问题，设计了渐进性特征融合策略，避免非相邻特征之间较大的语义差距。同时考虑到在每个空间位置进行特征融合时可能出现多目标信息冲突的情况，采用自适应空间融合来降低特征信息的不一致性。进一步，对于数据集中正负样本数量不均衡，引入GHM损失函数，利用梯度信息自适应调整不同样本的权重信息。在变电站异常状态数据集上测试所提方法的效果，整体测试精度达到82.06%，显著优于现有的一阶段检测网络。结果表明所提方法能够准确辨识变电站异常状态，提高了变电站的风险排查和防护能力。消融实验的结果验证了渐进性特征融合策略的有效性。

关键词：变电站异常状态渐进性特征目标检测深度学习