抢鲜看｜《电气技术》2023年第1期目次及摘要

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

基于多策略麻雀搜索算法的微电网容量优化配置

作者：张萍；陆霞；孟庆鹤

摘要：微电网系统的稳定性易受可再生能源不确定因素的影响,为解决能源利用问题、减少弃风弃光现象的发生,结合优化算法进行微电网容量的合理配置至关重要。本文提出将蓄电池和氢储能系统结合,组成独立微电网系统,以提高能源的利用率。同时,考虑到基本麻雀搜索算法（SSA）在处理复杂优化问题时存在搜索空间不足、收敛速度慢和易陷入局部最优等问题,本文利用改进后的多策略麻雀搜索算法（MSSA）得到系统总投资费用最小、源荷偏差率最低的多目标优化方案。最后,通过Matlab仿真证明改进的麻雀搜索算法在容量配比优化问题中具有更好的性能。所得优化配置结果可为解决农村、岛屿及其他偏远地区的供电问题提供参考。

基于三相三绕组等效网络的变压器绕组扫频阻抗特性研究

作者：邢雅；侯峰；毛燕荣；闫敬东；任富强

摘要：扫频阻抗法在电力变压器绕组变形诊断领域被广泛应用。目前,多基于绕组的简化模型对其进行仿真研究,无法研究变形发生于不同绕组时,扫频阻抗曲线的变化情况。本文针对三相三绕组变压器,建立其完整的三相三绕组等效电阻-电感-电容（RLC）参数模型及简化的单相三绕组RLC参数模型。通过分析上述两个模型的高对中扫频阻抗曲线,发现简化RLC参数模型包含的绕组机械状态信息并不完整。最后,基于完整的三相三绕组模型,研究不同绕组发生短路故障时扫频阻抗曲线的变化趋势并计算其相关系数,分析不同绕组故障对扫频阻抗曲线的影响程度。

基于威布尔分布的经济性与高可靠度智能电表维修周期预估算法

作者：李维波；苏文斌；徐成虎；张茂杰；方华亮

摘要：智能电表的可靠性寿命预估对设计的极端重要性,将为智能电表的维修工作带来显著便利。基于智能电表运行时间数据分析,建立二参数威布尔分布模型,确定二参数威布尔分布的参数。计算得到相应的分布函数和可靠度函数,确定在可靠度为90%时的预防性维修周期和最小维修费用对应的预防性维修周期。运行实践和实际算例表明,所提出的智能电表预防性维修周期预估方法,可以为优化批次电能表的检定及轮换周期提供决策依据,大幅度节省运维成本。

基于局部均值分解和极限学习机的锂电池剩余寿命预测

作者：于沛；王常乐

摘要：锂离子电池的剩余使用寿命存在难以准确预测、容量数据不能在线实时测量的问题,提出一种基于间接健康因子预测锂电池剩余寿命的方法。首先提取放电电压速率作为间接健康因子,通过局部均值分解（LMD）对放电电压速率数据进行分解;然后采用灰色关联度验证经解耦后的放电电压速率与电池容量之间具有高关联度,应用极限学习机（ELM）训练模型,以预测锂离子电池的剩余使用寿命;最后,将间接健康因子输入LMD-ELM关系模型中,获得电池容量的准确预测值。采用NASA数据集验证了本文所提LMD-ELM方法预测的锂电池剩余寿命方均误差小于0.002 2,平均绝对百分比误差小于3.12%。

基于长短期记忆神经网络的检修态电网暂态稳定评估方法

作者：王步华；朱劭璇；熊浩清；谢岩；李晓萌

摘要：随着电网规模不断扩大,电力元件持续增多,电力系统检修方式日趋复杂,仅依靠传统方法难以对海量检修方式下电网的暂态稳定风险进行评估。针对此问题,提出一种基于长短期记忆（LSTM）神经网络的检修态电网暂态稳定风险评估方法。首先提出电力系统检修方式的统一编码方法,使计算机能够快速、准确识别电网在各种检修方式下的运行状态,然后建立长短期记忆神经网络并基于大量检修态电网故障样本对网络进行训练,最终实现对不同检修方式下电网暂态稳定程度的准确评估。最后,以华中地区某省级电网为算例,验证了所提方法的准确性。

基于鱼骨图和层次分析法的小型化低压开关柜温升影响因素研究

作者：马晓娟；张明明；梁忠生；郑志广

摘要：低压开关柜在实际运行中产生的温升直接影响开关柜的安全性能和使用寿命。对于结构紧凑的小型化低压开关柜而言,温升性能显得尤为重要。本文以Edison LSN小型化进线柜为研究对象,利用鱼骨图定性分析影响低压开关柜温升的各种因素,再利用层次分析法（AHP）计算各影响因素的指标权重,以确定影响低压开关柜温升的关键原因,并进一步采取有效处理措施,使低压开关柜的温升不仅能满足国家标准的温升极限,还能留有裕度。

智能变电站网络通信测试方法研究

作者：瞿华镇；杨明轩

摘要：智能变电站采用以太网传输采样值、开入量及参数配置信息,网络通信性能直接影响保护装置运行的稳定性和可靠性。智能变电站现场调试和现场检修过程中,网络通信故障通常缺乏有效测试和定位手段。本文首先介绍智能变电站网络通信的测试机理,然后分析智能变电站网络通信典型故障形态,最后针对其网络数据流特征提出一种基于大规模现场可编程门阵列技术的实施方案。试验表明,该方案满足智能变电站网络通信测试基本要求,可有效提升智能变电站网络系统运维能力。

基于动模仿真的混合级联直流输电系统控制策略

作者：常昊添；李建春；赵文强；侍乔明

摘要：本文主要讨论混合直流输电系统中,整流侧采用常规换相换流器（LCC）,逆变侧高阀采用常规LCC、低阀采用3个电压源换流器（VSC）并联的拓扑结构,此拓扑结构兼具LCC与VSC的优点。本文分析了混合直流输电系统中启停极、低阀组投退、VSC单阀投入、VSC交流电压故障的控制策略,给出了动模仿真系统的参数设计方法,最后通过仿真试验证明了控制策略的有效性。

一种气体绝缘金属封闭开关设备波纹管监测系统设计与实现

作者：汪海光；张伟；兰浩；唐霖；张永强

摘要：为了解决高海拔地区变电站气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）波纹管形变超出限值导致筒体破裂、漏气、设备发热、短路等安全事故的问题,本文结合嵌入式技术及LoRa无线通信技术,设计并实现GIS波纹管状态监测系统。系统采用LoRa无线通信方式进行数据传输,能够实现对GIS波纹管形变、温度等状态量的在线监测,具有成本低、便于部署实施的优点。通过试验验证,系统功能可以满足需求,能够在一定程度上降低变电站运维人员的工作量,同时也为GIS的长期可靠运行提供了保障。

工程教育研究

“自动控制原理”课程目标达成度统计分析与持续改进

作者：申富媛；李炜；刘微容；蒋栋年；毛海杰

摘要：反思以往教学,课程目标达成度分析更多只是关注了课程整体修读学生的平均达成情况,难以为学生个体能力目标的持续改进提供更具针对性的指导。因此,本文以兰州理工大学“自动控制原理”课程为例,构建课程目标达成度形成性综合量化考核方式,利用柱状图、散点图等统计分析方法,及时诊断学生学习状况,双向反馈课程、学生目标达成信息,迭代优化教与学的效果。教学实践表明,学生对知识的掌握和能力的训练效果明显。

工具变量因果测评方法在工程教育领域的应用研究

作者：杨一帆；段斌；旷怡；赵斌

摘要：在计量研究方法不断更迭的当下,因果推断方法在社会科学研究方面取得了长足发展,因果关系推断方法和教育评估方案的互补和融合俨然成为工程教育领域研究者亟需关注的问题。本文聚焦于因果推断,将其迁移运用到工程教育领域为教师教学方案提供参考,基于工具变量法构建专业课程支撑非技术类毕业要求评价的因果推断模型,利用Stata软件分析和研究专业课程“高分子材料”双语教学支撑毕业要求沟通能力的因果效应。研究结果表明,本文方法可指导调控课程教学方案,为增加工程教育产出提供科学规范的数据支撑,从而为工程教育赋能并助力教育治理智能化。

技术与应用

新能源电站非直接接地系统电缆端部单相接地保护方法探讨

作者：李毅；谢铁兵；雷阳；赵伟刚

摘要：新能源电站6~35kV电压等级非直接接地系统中,电缆终端或中间接头受现场制作、安装工艺影响故障多发,其中单相接地故障较为常见。为及时有效地切除电缆端部单相接地故障,本文提出电缆端部单相接地故障零序电流差动保护方法,分析不同接地方式差动特性,并对保护的配置、定值进行描述。该保护方法实现简单,具有一定的实用价值。

继电保护远程运维可信安全方案设计

作者：汤成俊；李洪池；刘文彪；纪陵；檀庭方

摘要：随着智能电网继电保护技术的快速发展和精细化管理要求的不断提升,设备数量日益增多且新技术被不断引入。传统的运维模式人力成本高且效率低下,因而继电保护设备远程运维模式被广泛应用,但随之而来的敏感信息明文传输、用户身份无法验证等安全问题也亟待解决。本文针对继电保护设备远程运维过程中安全防范措施不足的问题,基于IEC 61850的文件服务,构建远程运维整体安全架构,设计基于国密算法的远程安全通信、关键操作抗抵赖等技术,保障整个运维过程的安全性。

考虑时空分布的配电网站房巡检策略

作者：裴超；王大磊；杨占刚；黄宇翔；张杰恺

摘要：配电网站房巡检工作是全面摸排设备缺陷隐患,提供试验检验依据,提升配电网运行水平的重要手段。针对配电网站房点多面广、巡检工作量大、一线运维人员缺乏的突出问题,提出考虑时空分布的配电网站房巡检策略。该方法从地理信息系统（GIS）中导出运维辖区内站房坐标,经预处理形成数据源文件,综合考虑运维人员承载力、站房重要度和智能化程度、运维周期长短等实际应用场景特点,利用K均值聚类算法和遗传算法对预处理后的数据进行聚类优化分析,形成定期巡检模式下的站房巡检策略和考虑周期长短的站房差异化巡检策略。算例分析表明,所提方法能够有效优化巡检路径和指导运维人员开展巡检工作,提升巡视质量和效率。

电网调控系统集群分布式实时数据库关键技术

作者：张少波；姚阳春；湛锋

摘要：随着特高压和新能源项目的建设,需要监控的数据点数急剧增多,对电网监控系统的数据库容量和实时性要求日益提高。传统只是作为关系库缓存、查找完全依赖Hash算法的实时数据库因存在数据库下装、查找速度均随数据点数增多而变慢的问题而面临较大挑战。本文分析电网调控系统中实时数据库的实时性和一致性这两个核心问题,通过对象线性转换定位、指针级紧耦合访问等方案解决实时性的问题,通过增加数据版本、支持增量和全量同步等方案解决一致性的问题。在包含60多个计算机节点、200多万监控数据点的地区级配电网主站项目的工程实践中验证了上述方案的可行性。

高载流容量电网的主变保护适应性分析

作者：顾乔根；张晓宇；朱佳；谢华；莫品豪

摘要：本文分析高载流容量电网的满载负荷电流大幅上升对主变保护产生的系列影响,以实际工程为例,指出边、中开关选用高电流比的电流互感器将影响以固定门槛判别的保护的灵敏性和以故障分量为原理的差动保护的可靠性,且保护定值整定可能出现超过定值上下限的情形。线路载流容量大幅提升后,主变高压侧穿越性负荷电流远大于变压器额定电流,该特性可能造成常规差动保护的可靠性和灵敏性下降。结合工程实施,本文建议主变套管互感器配置主保护、后备保护作为保护冗余方案,以减小高载流容量、高电流互感器电流比的影响。

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