抢鲜看｜《电气技术》2021年第10期目次及摘要
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中国电工技术学会主办的电气工程行业品牌技术期刊，关注实用工程技术、聚焦前沿发展。中国科学研究院电工研究所王秋良院士任《电气技术》主编，武汉大学电气工程学院唐炬院长任《电气技术》执行主编。
研究与开发
基于短时傅里叶变换和深度学习的牵引网过电压辨识
作者：贾君宜；吴命利；宋可荐；王琪
摘要：牵引网过电压严重影响电气化铁路正常运行,对牵引网过电压进行类型辨识有利于提高牵引供电系统的可靠性。针对牵引网过电压的非线性和不稳定性,本文利用短时傅里叶变换将过电压时域波形转化为二维的时频图;先通过局部特征提取和设置阈值,实现对铁磁谐振过电压的快速识别;再利用卷积神经网络的自学习能力挖掘时频图特征与牵引网过电压信号的深层次关系,实现对机车进出分相、断路器开闭操作过电压和高频谐振过电压的识别。实验结果表明,该方法的准确度在90%以上。
基于变分模态分解和改进粒子群算法优化最小二乘支持向量机的短期电价预测
作者：杨昭；张钢；赵俊杰；张灏；蔺奕存
摘要：针对电价序列具有非线性强、波动性大的特点,提出一种基于变分模态分解（VMD）和改进粒子群算法（PSO）优化最小二乘支持向量机（LSSVM）的短期电价预测模型。首先利用VMD将原始电价数据分解为多个子序列,然后采取LSSVM模型分别对子序列进行预测。对于LSSVM预测模型的最优参数选择问题,利用改进的PSO优化LSSVM模型的参数,能够很好地提高模型预测精度。最后集成各子序列预测结果,获得最终电价预测值。为了验证所提模型的有效性,以美国PJM市场电价数据为例进行分析,并与其他预测模型进行对比,结果表明,所提模型能够很好地对短期电价进行预测。
北京郊区电网冬季典型日“煤改电”负荷特性分析
作者：郝朝；张浩然；张晓崎；孙振坤；孟一鸣
摘要：“煤改电”负荷在北京冬季电网负荷中的占比越来越大,负荷增长幅度远超预期值,给地区电网调度、抢修、服务等各项工作带来较大压力。为深入分析“煤改电”负荷特性,本文基于“煤改电”智能服务平台,通过研究北京某郊区电网总负荷与气温相关性、“煤改电”线路及用户用电特性,总结出该区冬季电网负荷用电规律,为地区电网负荷预测及安全可靠运行、统筹农村电网规划、提高优质服务质量提供参考依据。
高铁接触网弹性吊索配置方案对弓网受流性能的影响
作者：陈可
摘要：电气化铁路接触网负责为列车提供持续电能,通常采用施加弹性吊索的方式降低接触网的弹性不均匀度,提升受流质量。但是,弹性吊索的参数配置一直是工程设计中的难点。针对该问题,本文以我国成渝高速铁路弹性链形悬挂接触网为研究对象,采用空间梁单元构建接触网非线性模型,分别以弹性吊索张力、弹性吊索长度、弹性吊弦位置为变量,分析弹性吊索的多种参数组合方式对弓网受流质量的影响。研究结果表明,弹性吊索几何参数的配置方式对弓网受流质量有较大影响;接触网的弹性分布曲线较好地解释了弹性吊索参数对弓网受流质量的影响机理。最后针对我国成渝高铁弹性链形悬挂接触网提出了弹性吊索参数的建议配置方案。
大容量三相心式变压器附加绕组参数研究
作者：晁雪薇；游经政；高亚川；田成文；柴明亮
摘要：随着超高压线路的建设,大容量变压器得到广泛应用。为提高供电可靠性,大容量变压器常采用中性点不接地的Yy联结,导致绕组输出感应电动势存在幅值较大的三次谐波电压,危害电力系统安全运行。为解决此问题,在变压器中添设一套附加绕组。附加绕组作为变压器的第三绕组,具有为三次谐波电流提供通路、降低变压器输出感应电动势畸变率的功能。本文利用Ansys Maxwell有限元仿真软件计算有附加绕组Yy联结变压器带额定负载情况下的变压器铁心损耗、二次侧感应电动势和输出功率,通过对附加绕组匝数和位置的差异化设置,比较得出最佳附加绕组参数。有限元仿真结果证明,当附加绕组角形联结、容量为变压器容量五分之一且分布位置为高-附-低时,变压器铁心损耗减小,输出感应电动势中三次谐波分量显著降低。
考虑时变备用需求的含大规模风电电力系统机组组合滚动优化
作者：桂前进；黄向前；麦立；徐瑞翔
摘要：风电的波动性及难以预测的特性给电力系统安全、经济调度带来了困难。含风电电力系统机组组合需安排火电预留足够的旋转备用容量,以减小风电波动和预测误差对电力系统的影响。本文针对风电预测误差的强时变特性,提出考虑时变备用需求的含大规模风电电力系统机组组合滚动优化模型,该模型充分考虑风电预测误差的时变特性,优化系统机组组合滚动运行方案。算例分析证明了本文模型的有效性和可行性,分析表明本文模型能够满足系统时变备用需求,保证系统不同时间尺度的运行安全性和经济性。
电气设备检修与故障诊断
某水电厂励磁系统跨接器故障分析
作者：姜巍
摘要：本文对一起机组起励时灭磁电阻严重烧坏并最终导致停机的事故进行分析,查找出灭磁电阻严重烧坏的原因。通过一系列试验,模拟机组起励停机过程,证明此次故障是由于机械跨接器在实际运行中存在缺陷造成的。最后,为防止此类事故再次发生,提出相关技术改造意见,以保证励磁系统安全稳定运行。
基于电-热场耦合的35kV电缆中间接头气隙缺陷仿真分析
作者：陈胤；黄瑞梅
摘要：为了研究电缆接头在不同尺寸空气楔形间隙下的运行性能,本文采用有限元计算方法,设计35kV电缆接头精细化模型,计算电缆接头在发生单相短路故障时的电场和温度分布。结果表明,电缆接头内的空气间隙电场强度集中,绝缘层存在劣化隐患。随着空气间隙长度的增加,气隙内最大电场强度逐渐增大;随着空气间隙深度的增大,气隙内最大电场强度呈先减小后增大的变化规律;气隙内热量的积聚会进一步造成绝缘层的老化。最后,根据现场实际缺陷案例,提出风险预控和防治措施。
基于红外吸收原理的SF6气体泄漏检测技术应用研究
作者：马凤翔；袁小芳；程登峰；朱峰；赵跃
摘要：SF6分解气体在线监测装置在长期运行过程中可能会发生SF6泄漏,严重时会影响一次设备的安全运行,需要对其泄漏状态进行检测。通过比较现有SF6气体泄漏检测方法,本文提出采用非分散红外吸收传感器检测SF6气体泄漏,搭建传感器检测电路及泄漏模拟实验平台,研究传感器对不同泄漏速度、不同泄漏点的响应特性,以及布置位置、进气口朝向对传感器检测特性的影响。结果显示,随着泄漏速度增大,传感器响应增加并最终趋于稳定,且不同位置传感器对三种泄漏点的响应速度、响应值不同,其中3号位置的传感器对三种泄漏点都具有较好的响应特性,是传感器安装的优选位置;同时传感器侧向安装响应速度更快。该技术能对不同速度的SF6泄漏进行实时检测,通过传感器多点布置可以实现对泄漏区域的定位。
一种基于极限学习机和皮尔逊相关系数的光伏阵列故障快速诊断方法
作者：陈世群；高伟；陈孝琪；涂彦昭；杨艳
摘要：光伏阵列故障会造成能量损失,甚至引发供电中断或火灾事故。因此,对故障的快速识别至关重要。本文提出一种光伏阵列故障快速诊断方法,用于快速感知故障及故障发生的时刻。通过分析光伏阵列常见故障的信号变化规律,提出利用正常运行时的功率波形训练一个极限学习机预测模型,用于预测短时功率的变化;接着计算实测波形和预测波形的皮尔逊相关系数;若光伏阵列发生故障,相关系数将低于一定的阈值,从而识别故障的发生。实测实验验证了所提方法具有很强的故障辨识能力,准确率达到99.37%。所提方法的故障辨识时间仅为4.355ms,亦可作为光伏阵列故障录波的启动方法使用。
10kV配电网带电作业机器人及其作业臂绝缘分析
作者：陈振宇；邹德华；彭沙沙；肖宏峰；蒋智鹏
摘要：随着我国电力系统的不断发展,用户对于用电的要求越来越高,配电网作为电力系统末端,必须保证其稳定可靠的运行。为实现不停电检修10kV配电网线路,满足各种复杂情况下的带电作业需求,本文设计一种可快速更换作业臂的带电作业机器人,介绍其整体结构设计,并详细描述带电作业机器人整体的绝缘设备,包括绝缘斗、无线传输台及作业臂。为验证机器人作业臂的绝缘性能,通过ATP-EMTP仿真软件,建立10kV配电网线路模型,仿真计算带电作业机器人在线路正常运行情况下,添加绝缘段与未添加绝缘段时作业臂上的电压与泄漏电流大小。结果表明,在未添加绝缘段时,作业臂上的电压及泄漏电流会对作业人员安全造成威胁;添加1cm尼龙材料绝缘段后,作业臂上电压为0.4μV,泄漏电流为0.4μA,远小于带电作业的安全规定限值。
基于振动信号的锂离子电池故障诊断方法
作者：尹来宾；许洪华；彭晓晗；夏伟栋；马宏忠
摘要：为实现对锂离子电池过充及外部短路故障的诊断,提出一种基于改进变分模态分解（VMD）-多尺度熵（MSE）的锂离子电池振动信号特征提取方法。通过改进VMD对振动信号进行分解,对所得固有模态分量求多尺度熵值,提取锂离子电池在不同工况下的振动特征,最后基于此特征进行K均值聚类,完成对过充和外部短路故障的故障识别。经对比实验验证,该方法能有效提取锂离子电池振动信号特征量,正确识别锂离子电池的过充及外部短路故障,且准确率更优。
一起燃机误上电保护动作案例分析
作者：纪虎军；赵俊杰；张灏；杨昭
摘要：南方某电厂6号机组在整套起动过程中发生“误上电”保护动作。本文通过对其保护动作数据、动作过程、故障波形进行分析,得出故障及动作原因,对该机组的电气控制系统如何避免“误上电”误动作提出改进措施,并验证了改进措施的有效性。
一起330kV电压互感器损坏引起线路电压异常分析
作者：权蒙；邹苗；侯亚为；刘航
摘要：电压互感器是一种重要的变电站设备,主要用于测量线路电压、功率和电能,保障电网安全可靠运行。本文介绍一起330kV线路电压互感器损坏导致线路电压异常的故障,并根据故障原因提出了相应的防范措施,提高电网运行的安全可靠性。为避免其他变电站发生类似电压异常提供借鉴。
备自投闭锁功能完善及试验分析
作者：孙大根
摘要：备自投即备用电源自动投入装置,能在工作电源故障或其他原因断开后迅速地自动将备用电源投入工作,但如果工作电源因负荷端短路等原因造成电源跳闸,则应由电源端保护装置跳闸信号闭锁备自投装置动作,否则备用电源会合于故障回路,造成二次破坏。本文结合现场试验,提出了某电站400V配电系统备自投装置闭锁功能的实现方法,以提高备自投装置运行的可靠性。
技术与应用
安康分布式电源并网关键问题研究
作者：姚建双；贾军；周苗；黄龙军；王申怡
摘要：针对分布式电源并网存在的诸多问题,以安康电网为研究对象,首先阐述安康地区电网建设基本情况,继而对分布式电源并网存在的问题进行深入探讨剖析,最后就当前国内外分布式电源并网逆变器关键技术进行综述。本文可为安康地区新能源并网项目提供一定指导,以提高安康地区分布式能源利用率,快速实现清洁替代,稳步推进能源供给侧结构转型,促进分布式发电技术持续健康发展。
石墨基柔性接地装置在输电线路中的适用性研究
作者：张国锋；惠康；务孔永；郭洁
摘要：石墨基柔性接地材料因具有化学性质稳定、耐腐蚀性优异、与土壤相容性较好等优点被应用在输电线路杆塔接地体中,但是其在应用时的适应性必须依据输电线路的输送能量、杆塔位置和运行环境确定。本文通过建立不同输电线路杆塔接地装置的有限元仿真模型,计算相应的接地电阻;根据接地电阻值,采用ATP-EMTP软件,计算接地短路及雷电冲击大电流下流过接地装置的电流和温升,从接地电阻和工频短路电流,以及雷电冲击大电流下的温升两个方面,研究石墨基柔性接地装置在输电线路中的适用性。研究结果表明,规程要求的工频接地电阻满足输电线路杆塔接地电阻的要求,但是特高压输电线路发生单相接地短路故障时,保护拒动会使接地装置的温升超过限值。
锂离子电容器参与火电机组调频研究
作者：沈迎；黄策；胡锡东；张效源；杨沛豪
摘要：随着风电和光伏等波动性能源并网发电量增加,电力系统的调频任务更加繁重。针对目前国内传统调频资源存在响应时间长、机组爬坡速率低等多种问题,结合储能电源技术响应速度快、控制精度高和双向调节效果好等优点,本文提出一种使用锂离子电容器储能参与火电机组自动发电控制调频的解决方案。根据QC/T 741—2014标准,对锂离子电容器单体（HAA 4V10000F）进行能量密度和功率密度测试,并分析其循环稳定性及循环寿命。通过上述研究验证了该锂离子电容器单体完全适用于火电机组自动发电控制调频领域。
5G电力应急通信装置的关键技术研究
作者：高险峰；谢俊；李亭；任振宇；沈坤花
摘要：5G电力应急通信装置采用无线宽带多网融合技术、干扰抑制方法、业务QoS保障方法、安全保密技术,在通信机制上既能做到5G与4G兼容,支持网络优选,还能做到运营商公网与4G电力无线专网的融合。方案在保证传输服务质量的同时实现了数据安全传输。