2010年 第27卷 第5期
2010, 27(5): 1-5.
摘要:
为了快速、高效、智能化地处理电网报警信息, 开发实现了基于多智能体和专家系统的电网智能报警系统。该系统采用决策树理论和粗糙集理论对电网报警信息处理的规则进行学习挖掘, 以这些规则为知识库构建报警信息处理专家系统, 对报警信息进行噪声滤除和逻辑推理等智能化处理;采用多智能体技术将报警信息处理过程划分为多个智能体, 在协作协调、数据共享和通信机制等方面进行了研究, 使报警信息的处理过程高效迅速。该系统已应用到甘肃定西地区电网, 运行效果表明了系统的实用性和有效性。
为了快速、高效、智能化地处理电网报警信息, 开发实现了基于多智能体和专家系统的电网智能报警系统。该系统采用决策树理论和粗糙集理论对电网报警信息处理的规则进行学习挖掘, 以这些规则为知识库构建报警信息处理专家系统, 对报警信息进行噪声滤除和逻辑推理等智能化处理;采用多智能体技术将报警信息处理过程划分为多个智能体, 在协作协调、数据共享和通信机制等方面进行了研究, 使报警信息的处理过程高效迅速。该系统已应用到甘肃定西地区电网, 运行效果表明了系统的实用性和有效性。
2010, 27(5): 21-24.
摘要:
针对粒子群算法在变压器局部放电超声波定位中存在定位精度不高、易陷入局部最优等问题, 文中提出一种基于粒子群和克隆选择混合的优化方法。首先, 根据电声法定位原理建立优化模型;然后, 由粒子的适应度对粒子进行按比例克隆复制、高频变异和消亡补充处理, 有效维持种群的多样性, 避免算法早熟收敛, 同时, 利用粒子群算法指导变异抗体通过更新速度和位置来加速最优解的寻找, 提高收敛速度;最后, 将所提方法与粒子群算法和遗传算法的优化结果进行比较, 仿真结果表明该算法具有较高的收敛速度和计算精度, 提高了定位的准确度。
针对粒子群算法在变压器局部放电超声波定位中存在定位精度不高、易陷入局部最优等问题, 文中提出一种基于粒子群和克隆选择混合的优化方法。首先, 根据电声法定位原理建立优化模型;然后, 由粒子的适应度对粒子进行按比例克隆复制、高频变异和消亡补充处理, 有效维持种群的多样性, 避免算法早熟收敛, 同时, 利用粒子群算法指导变异抗体通过更新速度和位置来加速最优解的寻找, 提高收敛速度;最后, 将所提方法与粒子群算法和遗传算法的优化结果进行比较, 仿真结果表明该算法具有较高的收敛速度和计算精度, 提高了定位的准确度。
2010, 27(5): 44-48.
摘要:
配电网中长期负荷预测是配电网规划的基础, 精确的预测可提高配电网运行的可靠性和经济性。本文以年用电量预测作为研究对象, 年用电量预测采用4种主要方法, 即分别按照年度、季度、月度和行业用电量预测得到对应年用电量预测值, 在此基础上再按其发展序列预测结合起来, 建立了一种线性组合预测模型。并提出采用Theil不等系数的IOWHA算子算法对组合模型的权重系数进行求解, 该方法可以克服传统的组合预测方法赋予不变的加权平均系数和以单一误差指标作为预测精度衡量的缺陷, 文中的实例分析表明了新模型能有效地提高组合预测精度, 降低预测的风险性。从而证明这种组合模型具有较好的实用性。
配电网中长期负荷预测是配电网规划的基础, 精确的预测可提高配电网运行的可靠性和经济性。本文以年用电量预测作为研究对象, 年用电量预测采用4种主要方法, 即分别按照年度、季度、月度和行业用电量预测得到对应年用电量预测值, 在此基础上再按其发展序列预测结合起来, 建立了一种线性组合预测模型。并提出采用Theil不等系数的IOWHA算子算法对组合模型的权重系数进行求解, 该方法可以克服传统的组合预测方法赋予不变的加权平均系数和以单一误差指标作为预测精度衡量的缺陷, 文中的实例分析表明了新模型能有效地提高组合预测精度, 降低预测的风险性。从而证明这种组合模型具有较好的实用性。
2010, 27(5): 49-52.
摘要:
为了解决负荷非线性特性导致的预测模型难以准确建立的问题, 提出一种基于量子粒子群优化(QPSO)参数选择的加权最小二乘支持向量机(WLSSVM)的短期负荷预测模型和方法。首先, 利用量子粒子群优化方法来对模型进行训练, 从而选出最优超参数。其次, 采用具有良好泛化性能的WLSSVM回归模型弥补损失的鲁棒性。文中以黑龙江电网短期负荷预测为例, 将该方法与一般LSSVM模型的预测结果进行了对比分析, 结果表明此方法能明显提高预测精度。
为了解决负荷非线性特性导致的预测模型难以准确建立的问题, 提出一种基于量子粒子群优化(QPSO)参数选择的加权最小二乘支持向量机(WLSSVM)的短期负荷预测模型和方法。首先, 利用量子粒子群优化方法来对模型进行训练, 从而选出最优超参数。其次, 采用具有良好泛化性能的WLSSVM回归模型弥补损失的鲁棒性。文中以黑龙江电网短期负荷预测为例, 将该方法与一般LSSVM模型的预测结果进行了对比分析, 结果表明此方法能明显提高预测精度。
2010, 27(5): 53-56.
摘要:
在电力信号的分析中引入经验模态分解方法, 可以将电力信号中的白噪声及谐波滤除。首先对信号进行经验模态分解, 利用白噪声分解后固有模态函数(IMF)的统计特性将白噪声滤除, 然后将剩余的固有模态函数予以重新组合, 并再次对新信号进行经验模态分解。由于没有噪声的影响, 谐波和基波分量分解在不同的固有模态函数上, 最低频的固有模态函数即是要提取的基波分量, 谐波分量被消除。实验仿真结果证明了该方法的有效性和正确性。
在电力信号的分析中引入经验模态分解方法, 可以将电力信号中的白噪声及谐波滤除。首先对信号进行经验模态分解, 利用白噪声分解后固有模态函数(IMF)的统计特性将白噪声滤除, 然后将剩余的固有模态函数予以重新组合, 并再次对新信号进行经验模态分解。由于没有噪声的影响, 谐波和基波分量分解在不同的固有模态函数上, 最低频的固有模态函数即是要提取的基波分量, 谐波分量被消除。实验仿真结果证明了该方法的有效性和正确性。
2010, 27(5): 57-61.
摘要:
在现有T型滤波器的三相并网矩阵变换器系统模型基础上, 根据电路分析有关定律, 建立了T型滤波器的三相并网非线性耦合的不确定关联大系统模型, 并通过变换将现有模型中非线性耦合转换为线性耦合, 构建了适合于应用现有分散鲁棒控制方法的三相并网T型滤波器的不确定关联大系统模型, 在分析了其稳定性基础之上, 给出了该不确定关联大系统的分散鲁棒控制器的设计方法。并将该控制律设计方法应用到一个500kW风电并网T型滤波器的实例中, 仿真结果表明该方法有效可行。
在现有T型滤波器的三相并网矩阵变换器系统模型基础上, 根据电路分析有关定律, 建立了T型滤波器的三相并网非线性耦合的不确定关联大系统模型, 并通过变换将现有模型中非线性耦合转换为线性耦合, 构建了适合于应用现有分散鲁棒控制方法的三相并网T型滤波器的不确定关联大系统模型, 在分析了其稳定性基础之上, 给出了该不确定关联大系统的分散鲁棒控制器的设计方法。并将该控制律设计方法应用到一个500kW风电并网T型滤波器的实例中, 仿真结果表明该方法有效可行。
2010, 27(5): 62-66.
摘要:
为满足电动汽车蓄电池无损伤快速充电的需求, 提出将大功率开关电源变换技术应用于智能充电器。结合实际充电要求, 给出了电动汽车车载充电系统的总体方案, 并就方案中涉及到的大功率充电电源拓扑的选择, 控制电路设计及保护电路设计做了具体介绍。实验结果表明该充电电源可以在短时间内实现对动力蓄电池的无损伤充电, 满足快速充电的要求。文章所研究的车载智能充电器为新型电动汽车提供了一种可靠有效的充电设备, 具有很强的应用价值。
为满足电动汽车蓄电池无损伤快速充电的需求, 提出将大功率开关电源变换技术应用于智能充电器。结合实际充电要求, 给出了电动汽车车载充电系统的总体方案, 并就方案中涉及到的大功率充电电源拓扑的选择, 控制电路设计及保护电路设计做了具体介绍。实验结果表明该充电电源可以在短时间内实现对动力蓄电池的无损伤充电, 满足快速充电的要求。文章所研究的车载智能充电器为新型电动汽车提供了一种可靠有效的充电设备, 具有很强的应用价值。
2010, 27(5): 67-71.
摘要:
风力发电输出功率具有波动性, 使大规模并网风电场影响了电力系统运行的稳定性。为平滑风电输出功率, 提高功率可控性, 在风电场中配以适当容量的储能系统, 可以有效提高并网风电场的电能质量和稳定性。详细分析了新型全钒氧化还原液流电池(简称钒电池, VRB)储能系统的优点和工作特性, 建立了等效电路模型并对其充放电特性进行了仿真分析;说明了钒电池储能在风电场中的应用优势和存在的广阔市场前景;最后介绍了我国钒电池的研究现状。
风力发电输出功率具有波动性, 使大规模并网风电场影响了电力系统运行的稳定性。为平滑风电输出功率, 提高功率可控性, 在风电场中配以适当容量的储能系统, 可以有效提高并网风电场的电能质量和稳定性。详细分析了新型全钒氧化还原液流电池(简称钒电池, VRB)储能系统的优点和工作特性, 建立了等效电路模型并对其充放电特性进行了仿真分析;说明了钒电池储能在风电场中的应用优势和存在的广阔市场前景;最后介绍了我国钒电池的研究现状。
2010, 27(5): 76-81.
摘要:
对近年来纵向涡流发生器在换热器气侧强化传热和流阻性能的数值研究进行综述, 内容包括:纵向涡流发生器类型及布置方式;纵向涡流发生器强化传热和流阻性能;纵向涡强化传热机理。分别对带斜截半椭圆柱面和斜截半椭圆柱体矩形通道内的层流流动和传热进行数值模拟。结果表明, 两涡流发生器强化传热效果几乎相同, 比平直通道高72.7%～133.1%;压力损失分别比平直通道增加100.4%～168.3%和108.1%～183.5%, 斜截半椭圆柱面强化传热和流阻综合性能优于斜截半椭圆柱体。
对近年来纵向涡流发生器在换热器气侧强化传热和流阻性能的数值研究进行综述, 内容包括:纵向涡流发生器类型及布置方式;纵向涡流发生器强化传热和流阻性能;纵向涡强化传热机理。分别对带斜截半椭圆柱面和斜截半椭圆柱体矩形通道内的层流流动和传热进行数值模拟。结果表明, 两涡流发生器强化传热效果几乎相同, 比平直通道高72.7%～133.1%;压力损失分别比平直通道增加100.4%～168.3%和108.1%～183.5%, 斜截半椭圆柱面强化传热和流阻综合性能优于斜截半椭圆柱体。
2010, 27(5): 86-90.
摘要:
在我国电力市场尚未最终确定的背景下, 以研究及验证市场问题为目的, 提出基于Internet的电力市场综合模拟系统。该系统吸收国际上先进的市场仿真理论与方法, 总结电力市场模式共性, 并结合我国实际需求而开发。具备局域网内在线开展较大规模电力市场运营模拟的能力, 具有模拟多种市场环境和模式, 灵活配置各种实验方案、修改实验参数、记录并处理实验结果数据等特点, 并在国际上首次集合基于人工仿真和基于代理仿真两种方法。最后采用15机的测试系统, 引入电力市场评价指标, 对市场运营效率、实验操作行为等方面展开分析, 实验结果进一步验证电力市场综合模拟系统的合理性、有效性。
在我国电力市场尚未最终确定的背景下, 以研究及验证市场问题为目的, 提出基于Internet的电力市场综合模拟系统。该系统吸收国际上先进的市场仿真理论与方法, 总结电力市场模式共性, 并结合我国实际需求而开发。具备局域网内在线开展较大规模电力市场运营模拟的能力, 具有模拟多种市场环境和模式, 灵活配置各种实验方案、修改实验参数、记录并处理实验结果数据等特点, 并在国际上首次集合基于人工仿真和基于代理仿真两种方法。最后采用15机的测试系统, 引入电力市场评价指标, 对市场运营效率、实验操作行为等方面展开分析, 实验结果进一步验证电力市场综合模拟系统的合理性、有效性。
2010, 27(5): 91-94.
摘要:
阐述了电能质量经济损失评估的重要性和必要性, 强调了电能质量分类的重要思想。根据连续型电能质量问题的特性, 将各指标分为质量合格和不合格两个区间, 并提出了基于质量损失函数的评估方法计算各指标超标所造成的经济损失。此外, 本文充分地考虑了事件型电能质量问题的影响范围和程度, 并根据其特点确定直接和潜在的经济损失评估模型。最后提出了根据电能质量经济损失评估进行选择性治理的思想, 解决了技术效率和经济效率之间的平衡问题。
阐述了电能质量经济损失评估的重要性和必要性, 强调了电能质量分类的重要思想。根据连续型电能质量问题的特性, 将各指标分为质量合格和不合格两个区间, 并提出了基于质量损失函数的评估方法计算各指标超标所造成的经济损失。此外, 本文充分地考虑了事件型电能质量问题的影响范围和程度, 并根据其特点确定直接和潜在的经济损失评估模型。最后提出了根据电能质量经济损失评估进行选择性治理的思想, 解决了技术效率和经济效率之间的平衡问题。
2010, 27(5): 6-11.
摘要:
实时数字仿真(RTDS)作为一种先进的研究和测试手段, 得到了较广泛的应用。但该系统的建模界面和运行界面分离, 接线图和监控数据被分离在不同界面上, 不便于使用。为此, 研究开发了一个类似于EMS风格的图形平台, 能够正确、实时地与RTDS交换数据, 方便用户利用该图形界面对RTDS的仿真过程进行监视和控制。文章给出了系统的功能、软件结构、主要数据结构和程序流程。最后用一个双发电机、双回输电线路、带有动态负荷的220kV电网模型进行了测试, 测试结果表明该系统达到设计要求。
实时数字仿真(RTDS)作为一种先进的研究和测试手段, 得到了较广泛的应用。但该系统的建模界面和运行界面分离, 接线图和监控数据被分离在不同界面上, 不便于使用。为此, 研究开发了一个类似于EMS风格的图形平台, 能够正确、实时地与RTDS交换数据, 方便用户利用该图形界面对RTDS的仿真过程进行监视和控制。文章给出了系统的功能、软件结构、主要数据结构和程序流程。最后用一个双发电机、双回输电线路、带有动态负荷的220kV电网模型进行了测试, 测试结果表明该系统达到设计要求。
2010, 27(5): 12-15.
摘要:
为解决传统微机五防所存在的缺点, 设计实现了一种基于GOOSE技术的变电站在线式五防系统。首先介绍GOOSE技术的特点和在变电站中的应用, 分析了变电站在线式五防系统的功能, 然后详细阐述了系统各模块的具体实现方式包括监控后台、测控屏柜、智能操作箱及锁具的实现, 最后针对系统在运行当中可能出现的各种异常情况提出了处理建议。
为解决传统微机五防所存在的缺点, 设计实现了一种基于GOOSE技术的变电站在线式五防系统。首先介绍GOOSE技术的特点和在变电站中的应用, 分析了变电站在线式五防系统的功能, 然后详细阐述了系统各模块的具体实现方式包括监控后台、测控屏柜、智能操作箱及锁具的实现, 最后针对系统在运行当中可能出现的各种异常情况提出了处理建议。
2010, 27(5): 16-20.
摘要:
为满足南方电网安全、稳定和经济供电需求, 选择适应中心城市电网建设特点的110kV变电站标准设计模式。介绍了110kV变电站标准设计方案中采用复合式新型组合电器设备的H类方案, 详述了其输入条件(建设规模、电气主接线方式、短路电流控制)和选择PASS作为复合式新型组合电气设备的依据, 分析了H类方案的特点, 并将其与AIS、GIS设计方案进行了技术经济综合比较, 可知复合式新型组合设备具有可靠性高、占地少、维护工作量少等特点, 能较好地满足当今电网安全运行的要求。
为满足南方电网安全、稳定和经济供电需求, 选择适应中心城市电网建设特点的110kV变电站标准设计模式。介绍了110kV变电站标准设计方案中采用复合式新型组合电器设备的H类方案, 详述了其输入条件(建设规模、电气主接线方式、短路电流控制)和选择PASS作为复合式新型组合电气设备的依据, 分析了H类方案的特点, 并将其与AIS、GIS设计方案进行了技术经济综合比较, 可知复合式新型组合设备具有可靠性高、占地少、维护工作量少等特点, 能较好地满足当今电网安全运行的要求。
2010, 27(5): 25-29.
摘要:
局部放电带电检测技术是在不影响供电可靠性前提下发现开关柜内部绝缘缺陷的有效方法之一。简要描述了这项技术的基本原理及其在广州配电网中的推广使用情况。通过对4起典型应用案例进行分析, 认为有必要开展开关柜局部放电在线检测技术的研究, 进一步加强开关柜内部局部放电发展趋势与早期故障预警方法研究, 建立指标值与各种因素如环境温湿度的统计特性, 研究局部放电各阶段的变化特点, 提出适合于现场的早期故障有效预警方法。
局部放电带电检测技术是在不影响供电可靠性前提下发现开关柜内部绝缘缺陷的有效方法之一。简要描述了这项技术的基本原理及其在广州配电网中的推广使用情况。通过对4起典型应用案例进行分析, 认为有必要开展开关柜局部放电在线检测技术的研究, 进一步加强开关柜内部局部放电发展趋势与早期故障预警方法研究, 建立指标值与各种因素如环境温湿度的统计特性, 研究局部放电各阶段的变化特点, 提出适合于现场的早期故障有效预警方法。
2010, 27(5): 30-33.
摘要:
介绍了一种采用格林函数计算接地网参数的方法, 该方法用镜像法计算自电阻和互电阻, 可对任意形状的不规则接地网在均匀土壤条件下注入恒定电流后的电位分布进行计算。用基于该方法开发的变电站接地网地面电位分布计算软件对一个10×10的均匀方格接地网进行了计算, 结果表明地网电位分布大致为中间高, 向四周逐渐降低, 网格金属导体上的地面电位高于网格中心处地面电位。文中某变电站接地网的实际数据计算结果也验证了这一结论, 并且还表明在规则网格向不规则网格过渡的边缘地区, 跨步电压变化较大, 若节点处存在垂直接地极则跨步电压更高。最后把该软件的应用拓展到了圆形接地网的计算, 把圆形看成规则的16边形, 所基金项目:西华大学智能电气设备重点实验室(XZD0819)得结果接近圆形的接地网电位分布。
介绍了一种采用格林函数计算接地网参数的方法, 该方法用镜像法计算自电阻和互电阻, 可对任意形状的不规则接地网在均匀土壤条件下注入恒定电流后的电位分布进行计算。用基于该方法开发的变电站接地网地面电位分布计算软件对一个10×10的均匀方格接地网进行了计算, 结果表明地网电位分布大致为中间高, 向四周逐渐降低, 网格金属导体上的地面电位高于网格中心处地面电位。文中某变电站接地网的实际数据计算结果也验证了这一结论, 并且还表明在规则网格向不规则网格过渡的边缘地区, 跨步电压变化较大, 若节点处存在垂直接地极则跨步电压更高。最后把该软件的应用拓展到了圆形接地网的计算, 把圆形看成规则的16边形, 所基金项目:西华大学智能电气设备重点实验室(XZD0819)得结果接近圆形的接地网电位分布。
2010, 27(5): 34-37.
摘要:
为研究线路沿线雷击分布规律, 查找线路雷击故障原因, 确定线路易击段, 采用一种雷电定位数据统计和分析的新方法——线路单档距分析法, 将线路按照各档距划分为相应受雷范围的统计段。文章阐述了线路单档距法防雷评估的可行性, 描述雷电参数统计模型, 以广东惠州地区某典型线路为例, 探讨应用各分段受雷范围内的雷电参数修正雷击跳闸率计算模型, 分析结果表明本文方法可为比较、分析、评判线路沿线的雷击风险提供依据。
为研究线路沿线雷击分布规律, 查找线路雷击故障原因, 确定线路易击段, 采用一种雷电定位数据统计和分析的新方法——线路单档距分析法, 将线路按照各档距划分为相应受雷范围的统计段。文章阐述了线路单档距法防雷评估的可行性, 描述雷电参数统计模型, 以广东惠州地区某典型线路为例, 探讨应用各分段受雷范围内的雷电参数修正雷击跳闸率计算模型, 分析结果表明本文方法可为比较、分析、评判线路沿线的雷击风险提供依据。
2010, 27(5): 38-43.
摘要:
为了改善变电站主变压器在地震灾害中破坏大、修复难的现状, 提高其抗震能力, 以汶川地震中主变压器损坏调研情况为基础, 运用隔震和消能减震理论进行了分析论证, 提出了在主变压器本体及基础设计中应用隔震和消能减震技术。具体阐述了此技术通过延长基本自振周期和提高阻尼比, 达到隔离地震能量输入、减小地震作用的原理和效果, 并和传统抗震加固措施进行了比较, 结果证明了此技术的优越性。最后给出了两个设计方案供已有变电站加固或新建变电站实施时参考。
为了改善变电站主变压器在地震灾害中破坏大、修复难的现状, 提高其抗震能力, 以汶川地震中主变压器损坏调研情况为基础, 运用隔震和消能减震理论进行了分析论证, 提出了在主变压器本体及基础设计中应用隔震和消能减震技术。具体阐述了此技术通过延长基本自振周期和提高阻尼比, 达到隔离地震能量输入、减小地震作用的原理和效果, 并和传统抗震加固措施进行了比较, 结果证明了此技术的优越性。最后给出了两个设计方案供已有变电站加固或新建变电站实施时参考。
2010, 27(5): 72-75.
摘要:
在微型燃气轮机和永磁同步发电机基础上建立了微型燃气轮机系统模型, 在整流器侧采用电压外环电流内环双环控制方式对整流部分进行控制, 在逆变器侧提出了PQ控制策略和Vf控制策略, 分别运用于微电网并网运行和孤网运行的两种模式, 设计出了相应的控制系统。利用电力系统分析软件PSCAD/EMTDC分别对两种运行模式进行仿真, 仿真结果表明:在并网运行时, 微型燃气轮机并网逆变系统能够快速跟踪给定参考功率, 实现了系统的并网PQ解耦控制;在孤网运行时, 微型燃气轮机能够快速响应负荷功率的变化, 维持负荷电压稳定, 说明了该模型具有较好的负荷跟随能力, 能够承受负荷变化时的电压冲击。
在微型燃气轮机和永磁同步发电机基础上建立了微型燃气轮机系统模型, 在整流器侧采用电压外环电流内环双环控制方式对整流部分进行控制, 在逆变器侧提出了PQ控制策略和Vf控制策略, 分别运用于微电网并网运行和孤网运行的两种模式, 设计出了相应的控制系统。利用电力系统分析软件PSCAD/EMTDC分别对两种运行模式进行仿真, 仿真结果表明:在并网运行时, 微型燃气轮机并网逆变系统能够快速跟踪给定参考功率, 实现了系统的并网PQ解耦控制;在孤网运行时, 微型燃气轮机能够快速响应负荷功率的变化, 维持负荷电压稳定, 说明了该模型具有较好的负荷跟随能力, 能够承受负荷变化时的电压冲击。
2010, 27(5): 82-85.
摘要:
采用改进的雨流法计数模型和修正的线性疲劳累积损伤理论计算两相短路时汽轮发电机组危险部位的寿命损耗, 以适应电厂对寿命损耗实时监测的要求, 并使计算结果更加准确。考虑到发生两相短路时以机组轴系最大扭应力作为轴系扭转振动的评估指标存在一定的局限性, 提出了以疲劳寿命损耗作为轴系危险部位安全性的评估标准, 并结合实例进行了计算分析, 得到了两相短路故障下轴系危险部位疲劳寿命损耗量随时间的变化曲线。
采用改进的雨流法计数模型和修正的线性疲劳累积损伤理论计算两相短路时汽轮发电机组危险部位的寿命损耗, 以适应电厂对寿命损耗实时监测的要求, 并使计算结果更加准确。考虑到发生两相短路时以机组轴系最大扭应力作为轴系扭转振动的评估指标存在一定的局限性, 提出了以疲劳寿命损耗作为轴系危险部位安全性的评估标准, 并结合实例进行了计算分析, 得到了两相短路故障下轴系危险部位疲劳寿命损耗量随时间的变化曲线。
