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模型-数据混合驱动的电网安全特征选择和知识发现关键技术与工程应用

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电力系统自动化 2019年第1期43卷 95-101+208页

作者：黄天恩郭庆来孙宏斌赵乃岩王彬郭文鑫清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室清华大学即云天下(北京)数据科技有限公司 4. 广东电网有限责任公司电力调度控制中心

随着可再生能源的大规模并网、需求响应的逐步实现,电网运行方式的复杂性和波动性不断攀升,电力系统的安全运行正面临新的需求与挑战。因此,基于人工智能技术,在广东电网建立了"模型—数据混合驱动的电网安全特征选择和知识发现平台",... 详细信息

随着可再生能源的大规模并网、需求响应的逐步实现,电网运行方式的复杂性和波动性不断攀升,电力系统的安全运行正面临新的需求与挑战。因此,基于人工智能技术,在广东电网建立了"模型—数据混合驱动的电网安全特征选择和知识发现平台",保证电网安全、稳定、经济运行。文中首先定义了电网安全特征和知识,阐述了模型—数据混合驱动的思想与具体实现方法,并分析了降低误差的手段;其次阐释了平台的并行计算技术;接着设计了平台的软硬件架构;最后,展示了平台在广东电网的实际应用效果,结果表明:(1)从运行规则制定层面,将运行专家离线制定粗放运行规则的模式,变革为人工智能在线发现精细运行规则的模式;(2)从运行规则应用层面,将调度员人工判定运行规则的模式,变革为人工智能实时判定运行规则的模式。

关键词：模型驱动数据驱动并行计算分布式平台人工智能

数据与模型驱动在输电杆塔风致灾损预测中的应用对比分析

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电网技术 2023年第4期47卷 1721-1727页

作者：侯慧朱韶华吴细秀魏瑞增梁永超何浣武汉理工大学自动化学院湖北省武汉市430070 广东省电力装备可靠性重点实验室(广东电网有限责任公司电力科学研究院) 广东省广州市510080

应对气候变化带来的电网灾损是保障新型电力系统安全运行的关键之一。该文以输电杆塔风致灾损预测为出发点,对现有两类主流方法——数据驱动与模型驱动进行对比分析。在数据驱动方面,基于多源异构数据构建样本集,利用随机森林算法对输... 详细信息

应对气候变化带来的电网灾损是保障新型电力系统安全运行的关键之一。该文以输电杆塔风致灾损预测为出发点,对现有两类主流方法——数据驱动与模型驱动进行对比分析。在数据驱动方面,基于多源异构数据构建样本集,利用随机森林算法对输电杆塔风致灾损概率进行预测。在模型驱动方面,将输电线路与杆塔构成的塔线系统进行建模分析,利用设备应力强度与风荷载相关关系求取杆塔损毁概率。最后,通过台风“彩虹”下我国沿海某地区案例,对两类方法的预测结果进行对比,结果表明,模型驱动方法的预测精度较高,但建模复杂度较高,难以大范围广域应用;而数据驱动方法建模复杂度较低,计算效率高,同时具有较高预测精度,可为生产实际提供指导。随着数字化、信息化及智能化等技术普及,数据驱动方法因其建模复杂度低等特点,将会在未来科学应对电网灾害中发挥关键作用。

关键词：风致灾损输电杆塔防灾减灾数据驱动模型驱动

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输电线路高风险鸟类的功能性状与生境特征

生态学杂志 2022年第2期41卷 307-315页

作者：沈勇周庆东张羽权擎刘晓天黎高宁张强广东省科学院动物研究所广东省动物保护与资源利用重点实验室广东省野生动物保护与利用公共实验室广州510260 广东电网有限责任公司江门供电局广东江门529000

鸟类活动引起的闪络跳闸是影响输电线安全运行的主要威胁之一,其时空发生特征的多样性和复杂性成为长期困扰电力系统的难题。分析输电线路高风险鸟类的性状特征与生境选择,对于电网防鸟实践具有重要意义。本研究通过调查广东省江门市的... 详细信息

鸟类活动引起的闪络跳闸是影响输电线安全运行的主要威胁之一,其时空发生特征的多样性和复杂性成为长期困扰电力系统的难题。分析输电线路高风险鸟类的性状特征与生境选择,对于电网防鸟实践具有重要意义。本研究通过调查广东省江门市的高压输电线及其周边鸟类,明确对输电线路安全构成高风险的鸟类物种,并分析其性状特征,探索性状如何影响物种栖息在输电线上的频率。结果显示,栖息与不栖息在输电线上的两类物种性状具有明显的差异,零膨胀泊松模型的结果显示,这些差异主要影响的是栖息频率(从1到多的过程)而不是是否会栖息输电线上(即从0到1的过程)。栖息频率较高的鸟种多为本地留鸟,且具有体型长、迁移能力弱、分布范围小、偏好的生境类型少等特征,如黑领椋鸟和八哥为出现频率最高的两个物种。主成分分析显示,鸟类高频率出现在输电线的区域其生境特点是灌木面积占比高、人为干扰较强、生境破碎化严重。本研究为建立有针对性的防治高风险鸟类的措施,促进输电线路与鸟类和谐共处提供科学依据。

关键词：输电线鸟类性状零膨胀泊松模型生境

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基于半动态拓扑优化的电网运行方式辅助决策

电力工程技术 2021年第4期40卷 115-122页

作者：翁毅选马伟哲史军何晓峰翟鹤峰赵利刚深圳供电局有限公司广东深圳518001 直流输电技术国家重点实验室(南方电网科学研究院有限责任公司) 广东广州510663

网络拓扑优化作为一种新技术,通过在电网运行过程中改变网络结构来改善系统潮流分布,提升系统运行安全经济性。文中针对现有静态与动态网络拓扑优化方法分别存在的灵活性差与计算效率低的问题,提出了一种折中的半动态拓扑优化方法,进而... 详细信息

网络拓扑优化作为一种新技术,通过在电网运行过程中改变网络结构来改善系统潮流分布,提升系统运行安全经济性。文中针对现有静态与动态网络拓扑优化方法分别存在的灵活性差与计算效率低的问题,提出了一种折中的半动态拓扑优化方法,进而基于该方法进行电力系统运行方式的辅助决策。首先,介绍了当前静态与动态两类网络拓扑优化方法的优缺点,进而提出了半动态网络拓扑优化方法;其次,基于静态、动态与半动态3类网络拓扑优化方法,构建了一般形式的电网运行方式辅助决策模型,进而运用线性化技术,将所提模型转化为混合整数线性规划问题;最后,对IEEE 14节点及IEEE 118节点系统进行计算分析,说明了所提半动态网络拓扑优化方法能够兼顾系统运行灵活性与模型解算效率。

关键词：网络拓扑优化日前调度电网运行方式最优线路开断 Benders分解法

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高压直流输电系统最优设备选型模型和算法

中国电机工程学报 2010年第4期30卷 16-21页

作者：谢开贵王立斌刘映尚胡博黄莹曹侃输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044 中国南方电网有限责任公司广东省广州市510623 中国南方电网技术研究中心广东省广州市510623

对高压直流输电工程进行规划、设计时,优化选择设备的型号以取得最大的经济和可靠性效益已成为日渐重要的问题。基于成本效益分析原理,综合计及直流输电系统的可靠性和经济性,给出了高压直流输电系统设备最优选型模型及算法。分析了设... 详细信息

对高压直流输电工程进行规划、设计时,优化选择设备的型号以取得最大的经济和可靠性效益已成为日渐重要的问题。基于成本效益分析原理,综合计及直流输电系统的可靠性和经济性,给出了高压直流输电系统设备最优选型模型及算法。分析了设备的投资费用、运行维护费用和系统停电损失费用等的计算模型,并在此基础上建立了高压直流输电系统设备最优选型的数学模型,该模型属于离散非线性优化模型,基于遗传算法给出了模型的求解算法。采用整数编码、自适应交叉率和变异率对遗传算法进行改进,并结合直流输电工程实际提出子系统可靠性保留技术,改善了算法收敛性和计算速度。对一单12脉接线高压直流输电系统进行了设备最优选型的算例分析。结果表明,该模型和算法可行,对高压直流输电系统的规划、设计中设备选型有重要的指导作用。

关键词：高压直流输电系统可靠性设备最优选型改进遗传算法可靠性保留技术

基于半正定规划的低压不对称配电网储能优化方法

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电力系统及其自动化学报 2020年第2期32卷 140-145页

作者：袁智勇雷金勇于力徐全林跃欢李鹏南方电网科学研究院有限责任公司广州510663 智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

高渗透率分布式电源的不对称接入加剧了有源配电网的电压波动,使得有源配电网的三相不平衡问题更加突出,导致配电网中设备的损耗增加并处于不正常运行状态,给系统的安全运行带来风险。为此,提出了一种基于储能系统的有源配电网不对称运... 详细信息

高渗透率分布式电源的不对称接入加剧了有源配电网的电压波动,使得有源配电网的三相不平衡问题更加突出,导致配电网中设备的损耗增加并处于不正常运行状态,给系统的安全运行带来风险。为此,提出了一种基于储能系统的有源配电网不对称运行优化方法,通过调节储能系统的运行策略,提高系统运行的经济性,并改善有源配电网运行中的三相不平衡程度。通过引入线性化和凸松弛技术,将原本非凸非线性的优化模型变为半正定模型,降低了优化问题的求解难度,提高了求解效率;最后,基于改进的IEEE 123节点系统验证了所提方法的正确性和有效性,通过调节储能的运行策略,减小了三相配电系统不对称运行损耗和电压波动。

关键词：有源配电网分布式电源不对称运行储能系统半正定规划方法

MMC子模块设备老化机理与状态监测研究综述

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高压电器 2020年第1期56卷 1-8页

作者：张健陈锐陈世瑛祝令瑜潘亮刘琛硕广东电网有限责任公司电力科学研究院广州510080 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)是柔性直流输电的核心装置,其安全稳定运行对多端柔性直流输电系统的安全具有重要意义。MMC中重要功率设备绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)和金属化... 详细信息

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)是柔性直流输电的核心装置,其安全稳定运行对多端柔性直流输电系统的安全具有重要意义。MMC中重要功率设备绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)和金属化聚丙烯薄膜电容器(metallized polypropylene film capacitor,MPPF-Cap)在长期运行过程中逐渐老化,出现内部结构的异常,引起运行特y性参数一定趋势的改变,其工作性能劣化将影响MMC的运行性能。文中总结了国内外关于MMC子模块设备IGBT和MPPF-Cap的老化机理和状态监测方法的研究现状,介绍现有的结合MMC拓扑结构与运行特性的子模块电容器状态监测方法,并展望了MMC子模块设备状态监测与评估领域未来的研究方向。

关键词： MMC 状态监测老化机理 IGBT 子模块电容器

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自修复材料在绝缘领域的研究进展及应用

功能高分子学报 2023年第6期36卷 512-526页

作者：马孟起沈禹键阮文红章明秋林木松中山大学化学学院聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室广东省高性能树脂基复合材料重点实验室广州510275 广东电网有限责任公司电力科学研究院广州510275

绝缘材料在工业生产和日常生活中无处不在,其工作环境也面临着巨大的不确定性,这导致绝缘材料在使用过程中极易损坏且维修不易。近年来,自修复材料的研究受到人们广泛的关注,开发具有自修复功能的绝缘材料,不仅可以节省因故障和修复造... 详细信息

绝缘材料在工业生产和日常生活中无处不在,其工作环境也面临着巨大的不确定性,这导致绝缘材料在使用过程中极易损坏且维修不易。近年来,自修复材料的研究受到人们广泛的关注,开发具有自修复功能的绝缘材料,不仅可以节省因故障和修复造成的经济损失,更能保障人民的生命安全。本文综述了目前绝缘自修复材料的不同应用,分别阐述了微胶囊、动态键等自修复技术在绝缘材料领域应用的研究,分析了自修复绝缘材料的结构和性能,总结了各类自修复绝缘材料的优势和不足,为自修复绝缘材料的进一步应用提供了新的思路和方向。此外,为实现自修复绝缘材料的智能化发展,本文还报道了能够为绝缘自修复材料进一步发展提供方向的新型自修复材料的研究进展,主要从优异的动态性能以及多重动态性能两个角度展开探讨,进一步拓展绝缘自修复材料的研究领域,展望了未来自修复绝缘材料的发展前景和前进方向,对材料科学的进一步发展提供了指导意义。

关键词：绝缘材料自修复电气性能力学性能修复性能

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新型组合式直流断路器拓扑及其性能分析

电力系统自动化 2018年第24期42卷 105-112页

作者：郑晓铭王钢李海锋郭彦勋李健涛洪潮华南理工大学电力学院广东省广州市510641 直流输电技术国家重点实验室(南方电网科学研究院有限责任公司) 广东省广州市510663

基于强迫换流原理的混合式直流断路器具有速动性良好、可低损耗经济运行的优点,但应用于大规模的柔性直流电网时造价高、经济性差。组合式直流断路器的拓扑,通过在换流站对应的每条母线上仅采用一个昂贵的主断部分,可以有效降低断路器... 详细信息

基于强迫换流原理的混合式直流断路器具有速动性良好、可低损耗经济运行的优点,但应用于大规模的柔性直流电网时造价高、经济性差。组合式直流断路器的拓扑,通过在换流站对应的每条母线上仅采用一个昂贵的主断部分,可以有效降低断路器的一次造价,但现有的组合式断路器在任一线路故障动作时存在主断开关接地过程,同时不具备对快速机械开关的失灵保护功能。为此,提出一种新型的组合式直流断路器拓扑,分别分析了其在正常运行时分闸、合闸,线路故障时分闸、重合闸与快速机械开关失灵时动作过程的工作原理,同时对新型组合式直流断路器拓扑的可靠性、适应性等问题进行了分析并给出相应的应对策略。最后在PSCAD/EMTDC软件上对所提组合式断路器的性能进行了仿真分析与验证。

关键词：混合式直流断路器组合式直流断路器重合闸快速机械开关失灵