抢鲜看｜《电气技术》2021年第9期目次及摘要

中国电工技术学会成立40周年华诞

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

脉冲负载下模糊PID调速器控制柴油发电机的研究

作者：赵志魁；徐晔；黄克峰；李欣鹏

摘要：为解决脉冲负载条件下,常规PID调速系统控制的柴油发电机会出现电压波形严重畸变和频率剧烈波动等电能质量问题,本文通过借鉴模糊控制在非线性控制中的优点,提出一种利用模糊PID调速器控制调速系统改善柴油发电机输出电能质量的方法,分析模糊PID控制原理,在Matlab/Simulink中搭建柴油发电机带脉冲负载仿真模型,并针对两种调速系统进行仿真对比。结果表明,在脉冲负载条件下,模糊PID调速系统相较于常规PID调速系统有更好的实时调节性能,能够较好地改善系统电能质量。

基于K-means++和混合深度学习的光伏功率预测

作者：陈振祥；林培杰；程树英；陈志聪；吴丽君

摘要：光伏发电输出具有较强的波动性,影响电力系统的调度管理。对此,本文提出一种基于K-means++和混合卷积神经网络（CNN）与长短期记忆（LSTM）网络的光伏功率预测模型。首先,利用K-means++对历史数据集进行分类,选取合适的数据集作为训练集;其次,搭建以历史功率为输入的LSTM模型获得待修正预测功率值,采用卷积神经网络挖掘气象参数与光伏功率的非线性关系,获取修正系数,对待修正预测功率值进行修正,提高预测精度;最后,在点预测模型的基础上,给予输入参数一定的随机波动,进行多次预测,获取预测误差集,进而获得预测区间。通过澳大利亚沙漠太阳能研究中心光伏电站数据集,选择LSTM、CNN-LSTM及K-LSTM算法进行对比,验证了本文方法具有较高的预测精度和稳定性,且能实现准确的输出功率区间预测。

基于惯性传感器的穿戴式步态分析系统设计与实现

作者：李江慧；连春快；李玉榕

摘要：步态分析是对下肢运动情况量化评估的重要手段。本文采用基于惯性传感器的步态时空参数估计算法,根据穿戴在小腿上的惯性传感器节点检测步态事件点,再对穿戴在脚跟处的惯性传感器加速度信号进行双重积分计算步长,根据步态时相校正加速度信号以提高步长估计精度。本文设计并实现了基于惯性传感器的步态数据节点采集,完成了硬件和软件的设计。为了验证系统的可靠性和准确性,对3个志愿者进行实验。比较本文设计的步态分析系统和商用locometrix步态分析仪的结果,步长、步速和步频的平均相对误差分别为5.21%、4.51%和11.87%。结果表明利用本文研制的穿戴式步态分析系统能精确估计步态时空参数。

电流互感器铁心剩磁影响因素仿真分析

作者：邓成林；蔡新景；付丁丁

摘要：本文通过Matlab中的Simulink仿真软件对不同影响因素下的电流互感器铁心剩磁进行仿真分析,验证电流互感器铁心剩磁在不同影响因素下的变化规律。研究表明,电流互感器铁心剩磁在暂态非周期分量、故障电流的开断时间、一次回路时间常数、故障短路电流大小及二次负载阻抗值的影响下都有明显的变化;影响因素的作用越强,其产生的剩磁就越大。

智能电网与能源互联网

基于模块化多电平换流器的直流融冰装置馈线潮流控制仿真

作者：班国邦；牛唯；杨文勇；李建文；李戎

摘要：本文对基于模块化多电平换流器（MMC）的直流融冰装置进行功能拓展,利用其整流侧对称的拓扑将其延展为双端柔性互联装置,接入配电网对馈线潮流进行控制,灵活改变交流系统电压、电流使其满足上层功率指令变化,并在其中一侧交流系统发生短时电压波动时由对侧方向交流系统提供一定的无功支撑,在提高配电网供电可靠性的同时也提高了设备的利用率。首先对基于模块化多电平换流器的直流融冰装置拓扑及直流侧整流系统的控制方式进行设计并加以说明,进而在仿真平台搭建实际双端柔性互联装置模型,通过改变功率参考值及暂时电压波动得到过渡过程的电压、电流波形,验证直流融冰装置在融冰期外作为柔性互联装置实现馈线潮流控制的有效性。

混合储能参与自动发电控制容量优化配置

作者：李政；刘宏伟；康健；王炜

摘要：储能装置参与调频具有成本高和寿命短的特点,需要进行容量优化配置来降低成本才能提高其实用性。以年综合成本最小为目标,根据白噪声随机扰动与风电扰动数据组成的区域控制偏差,对超级电容器和蓄电池共同构成的混合储能系统进行容量优化配置,并通过仿真验证所提容量配置策略的优越性。配置过程中对区域控制偏差进行分配时,采用超级电容器优先充放电的功率分配方法,与常规的频域分解方法相比,能够显著降低蓄电池的充放电损耗,并提高储能系统参与调频的整体经济性。

基于智能变电站远动通信的自动对点调试系统

作者：王添乐；李永光；南东亮；刘冉；韩伟

摘要：基于远动通信框架,采用模块化思想,以四遥、图像及告警信息为对象,本文将厂站仿真实验平台、调度主站平台的功能分成不同的模块,可直观体现出自动对点的行为逻辑。其中,每一个模块独立开发且互不干扰,相互之间具有可借鉴性,在很大程度上降低了开发难度。在校验检测中,本文采用循环冗余算法,其与和校验法相比略复杂,但准确度更高。由此构建出一套智能变电站远动快速自动对点系统,以保证智能变电站的可靠运行。

Dzn0隔离变压器在不间断电源中的应用

作者：易龙强

摘要：Dzn0型隔离变压器由于其相对相输出特性被广泛应用于不间断电源（UPS）等逆变输出设计中。本文分析Dzn0型隔离变压器的工作原理,给出Dzn0型隔离变压器电压、电流分量的理论计算方法,并利用仿真与实验论证分析结果,为该类型变压器的设计与应用提供一种技术分析方法。

云贵互联通道工程远动通信系统设计

作者：李凤龙；贾帅锋；赵冠华；吴春昇

摘要：本文介绍云贵互联通道工程的建设状况,阐述该直流输电工程远动通信系统的整体架构、功能设计及软硬件实现,经过厂内功能性试验和动态性试验的验证,其远动通信系统能够完全满足云贵互联通道工程的需求。该套远动通信系统于2020年6月11日正式转入商业运行。本文对特高压直流输电工程、超高压直流输电工程、背靠背直流工程及柔性直流输电工程远动通信系统的研究与设计具有一定的指导意义。

基于SpringBoot的智慧变电站监测及诊断系统

作者：雷蓓；查笑春；蒋宗敏；张豪俊；张咪

摘要：本文通过研究智慧变电站主设备对智能感知、状态监测、数字化通信等智能化技术的需求,分别从智慧变电站中高压开关设备、变压器、中压开关柜等主设备感知及控制的技术原理、实现方式、诊断算法等方面分析,基于SpringBoot架构,开发出一套易于部署的智慧变电站监测及诊断系统。

基于透明体系架构的新一代智能录波主站系统设计

作者：李波；温文剑；杨梓文；颜丽；曾令森

摘要：针对传统录波主站难以支撑最新的“四合一”智能录波器数据量激增的问题,以及拓展二次系统运行可视化和设备智能运维等新型业务的需求,本文提出一套基于透明体系架构的新一代智能录波主站系统。设计主站系统的整体框架,提出功能模块之间的透明运作流程,解决对常规和智能录波器的无差别兼容、异构数据的标准化处理两大基本问题,研究基于虚拟化的任务计算透明技术和基于可视化的运行状态透明技术,通过对过程指标的实时监控和运行状态的全景展示,提高调度对故障的认知水平和掌控力度。实践结果表明,该系统可实现电网级运行状态感知和故障快速处理的目标。

基于遗传模拟退火算法改进BP神经网络的中长期电力负荷预测

作者：徐扬；张紫涛

摘要：针对目前中长期负荷预测方法中存在过拟合、预测精度和效率较低等问题,本文提出一种基于遗传模拟退火算法（GSA）改进BP神经网络的中长期电力负荷预测模型,即BP-GSA模型。首先建立标准三层神经网络,即输入层、隐藏层和输出层,选择国民生产总值、第二产业生产总值、市区常驻人口及月平均温度四个影响因子作为输入变量,月度负荷为输出变量。其次利用遗传模拟退火算法不断修正网络节点连接权值,以最优适应度为标准,确定最优网络节点连接权值分布。最后,代入权值最优解,通过训练样本数据,获取最小方均差预测模型。分别应用本文提出的BP-GSA模型及其他四种传统方法,对某市2020年月度负荷进行预测。误差分析表明,BP-GSA模型预测精度最高。随后将BP-GSA模型分别应用于不同年份的月度负荷预测,预测结果表明其误差稳定,证明了模型的鲁棒性。

技术与应用

小型无人机舵机测试系统的研究

作者：张晓磊；孙奕威；魏春双；任少鹏

摘要：在小型无人机项目研制生产和鉴定试验阶段,舵机测试系统可用于总装过程中舵机摇臂的调整、总装后的系统测试及飞行后的系统测试,以检查舵机的状态,维护无人机安全。本文研究的舵机测试系统由舵机测试设备、示波器、地面站操控设备和电源组成,可完成舵机的供电、标定、转动测试,以及工作电压和电流的监测。经试验表明,该舵机测试系统可有效完成对舵机状态的检查,保证无人机的安全。

面向生活污水处理厂的负荷特性及影响因素研究

作者：朱昕婷

摘要：在城市生活污水处理厂实际运行过程中,电力负荷无法得到良好控制,造成用电设备运行效率普遍降低。为此,开展城市生活污水处理厂电力负荷特性分析。以电力负荷特性为基础,通过建立电力负荷特性指标体系,计算城市生活污水处理厂电力负荷率,分析影响处理厂电力负荷的主要因素。结合电力负荷特性分析结果,提出减轻处理厂电力负荷运行负担的建议,以期为处理厂资源优化配置提供科学、绿色、可靠的决策依据。

发电机转子高频段混响室场均匀性仿真

作者：赵俊；高会芳；徐大鹏；王磊；郭浩南

摘要：本文介绍了发电机转子高频段混响室场均匀性校准内容,利用仿真软件对实验环境进行建模,在1.1GHz频率下进行场均匀性校准仿真。通过仿真区域中9个位置的电场强度值计算得到场均匀性偏差。根据获得的仿真结果,在相应频段混响室的场均匀性符合RTCA/DO—160G标准中的相关规定。

考虑平抑电压波动的交直流配电网储能优化配置

作者：郭沛

摘要：为解决目前配电网中日益增加的新能源出力造成的功率波动问题,本文提出一种考虑时间和空间特性的平抑交直流混合配电网系统功率波动的最优储能配置方法。首先确立发电消纳及潮流、风机和光机等约束的数学模型,利用交替迭代法计算交直流混合配电网潮流,然后通过快速非支配排序遗传算法（NSGA-II）对模型进行求解,最后输出结果为最优解与其他可行解的优化指标对比图。通过储能系统优化配置,配电网偏差值与网络损耗都明显减小,验证了所提出的利用最优化储能系统配置平抑新能源发电并网产生波动方法的可行性。

结合电压阈值和最右端功率峰值点的光伏阵列故障检测与定位

作者：冯锴；林培杰；俞金玲；陈志聪；程树英

摘要：光伏阵列故障会影响光伏系统的发电效率和生命周期,甚至造成火灾等严重事故,因此光伏阵列故障检测和定位至关重要。本文利用光伏阵列及模块的最右端功率峰值（RPP）处的电压结合优化的电压传感器布置方案实现对组串内短路故障、开路故障和局部阴影的检测与定位,并根据阵列电压归一化后的结果进一步对短路故障进行程度判断。该方法的特点是独立于气象参数,并使用较少数量的传感器实现故障的组串级别定位。通过一个10×5的仿真模型和一个6×3的实际光伏阵列的实验结果验证了方法的可行性。

并行冗余和高可靠无缝环网冗余技术在智能变电站中的应用

作者：谢黎

摘要：本文分析总结了智能变电站内部网络通信的应用现状,针对目前智能变电站存在的网络通信实时性和可靠性的问题,提出一种基于IEC 62439—3并行冗余和高可靠无缝环网冗余协议的智能站一层网络实现方案,完成典型设备的研制及相关的试验验证与测试。试验证明,并行冗余和高可靠无缝环网冗余技术可满足电力系统保护装置对速动性和可靠性的要求,在智能变电站自动化系统内具有较好的实用性。最后分析总结并行冗余和高可靠无缝环网冗余技术对智能变电站建设带来的影响。