抢鲜看｜《电气技术》2021年第4期目次及摘要

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《电气技术》

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。

综述

多旋翼无人机输电线路巡检避障技术综述

作者：吕学伟；宋福根

摘要：随着无人机技术的兴起,电力行业开始利用无人机进行巡检,不仅提高了巡检的安全性,也提高了巡检效率。巡检时无人机的避障问题是影响无人机安全运行的关键。在此背景下,本文综合介绍了各种多旋翼无人机的避障方法。首先简单介绍了几种传统的避障方法,如基于视觉、雷达、超声波和红外等传感器的避障方法和基于柱状空间的避障方法,同时说明其不足之处;然后重点介绍了基于输电线路空间电磁场分布特征的避障方法,通过分析线路空间电场的分布特征,得到其空间等电场强度区域并以此值作为主要避障参量。该避障方法具有设备体积小、重量轻、避障精度高等优点,更适合应用于大型无人机自主巡检避障控制,为无人机超视距的大范围自主巡检提供一种安全、高效的避障策略。

研究与开发

基于变分模态分解的光纤电流传感器小波去噪方法

作者：刘美；纽春萍；姬忠校；刁兆炜；牛立壮

摘要：为了提高光纤电流传感器测量信号的信噪比和测量精度,提出一种结合小波分析的变分模态分解去噪方法。该方法利用消除趋势波分析确定变分模态分解层数,并且采用互信息法确定相关模态,筛选出含噪声量较大的不相关模态,对不相关模态用sym8小波变换进行去噪处理,在此基础上进行信号重构,保证信号特征和完整度。在仿真的基础上,对光纤电流传感器的模拟阶跃直流电流和交流谐波电流,分别采用该方法去噪,把方均根误差和信噪比作为衡量去噪效果的指标,并和传统模态分解去噪、经验模态分解去噪和局部均值分解去噪进行比较。仿真结果显示,该方法能有效降低光纤电流传感器输出信号的噪声含量。

考虑电池储能运行特性的微网优化运行

作者：傅晓梅；温步瀛；唐雨晨

摘要：目前,储能系统已经成为微网的重要组成部分。本文针对含电池储能系统的微网,以微网总运行成本最小为目的,建立考虑储能电池老化及荷电状态初始值等两种运行特性的优化运行模型。根据储能电池老化程度与荷电状态的关系曲线,提出一种计算电池老化成本的方法。此外,储能的荷电状态初始值对其充放电能力有一定的影响,本文将荷电状态初始值作为优化变量加入到微网运行模型中。最后,以一个包含微型燃气轮机、光伏发电及电池储能系统的微网为算例进行分析,仿真结果证明了所提模型的有效性。

青豫直流受端中点分压器投退策略研究

作者：刘凯；邹强；张庆武；肖建民；刘孝辉

摘要：青豫直流工程受端分层接入两个500kV交流电网,其交流侧存在分裂与合环两种运行方式,直流系统需要适应分层和不分层两种控制模式。本文介绍了青豫直流工程的系统结构特点,分析了直流中点分压器故障对直流分层接入系统运行的影响及现有应对策略的不足;提出了适应青豫工程结构特点的直流中点分压器投退策略,满足运行需求的同时,避免了直流中点分压器故障后控制系统长期使用电压计算值给直流运行带来的风险,解决了直流中点分压器非电量保护动作导致换流器长时间闭锁的问题,提升直流运行的可用率。

考虑辅助服务含储能区域电网运行优化

作者：孔昱凯；温步瀛；唐雨晨

摘要：目前,储能参与辅助服务的运行模式并不完善,未能充分发挥储能的调节能力。针对该问题,本文考虑储能电站同时参与调峰服务、调频服务与能量市场,结合区域电网日前日内预测曲线,以区域电网运行成本最低为目标,构建区域电网优化模型,采用YALMIP调用CPLEX在Matlab中进行仿真。算例表明,在本文所提的运行模式下,储能电站提升自身容量利用率,增加储能系统收入,并提高区域电网运行经济性。

基于相似日算法及集成学习的短期光伏预测模型

作者：武明义；焦超凡；瞿博阳；焦岳超；付凯

摘要：随着分布式发电系统的日益增多,光伏发电预测逐渐成为影响电力系统运行及调度的关键。本文提出一种基于改进相似日算法和集成学习的短期光伏发电混合预测模型。应用改进的相似日算法在历史数据中找到相似日,将相似日数据和气候因素等作为Bagging集成学习的输入变量,对其进行建模训练。通过公开的光伏数据集进行验证,并与传统的神经网络模型和支持向量机进行对比。结果表明,该模型具有较高的预测精度。

智能变电站通信网络状态评价方法

作者：熊楠；王军；宋尧

摘要：针对现有的智能变电站通信网络状态评价中存在过多人为因素的问题,在智能变电站体系结构的基础上,提出一种基于T-S模糊神经网络和模糊C-均值聚类的智能变电站通信网络状态评价模型,并通过实例验证该模型的有效性和可靠性。结果表明,该方法能有效地评价通信网络状态,在工程中具有一定的应用价值。

智能变电站高可靠无缝冗余环网性能测试平台的研究和实现

作者：张峰；徐晨；穆云龙；陈洪波；李德

摘要：高可靠无缝冗余环网是智能变电站就地化保护实现的重要环节之一,其性能直接影响继电保护装置正常运行。针对普通网络测试设备无法进行环网性能评估的问题,本文根据高可靠无缝冗余环网的工作机制,设计了基于现场可编程门阵列（FPGA）和多核数字信号处理器（DSP）的硬件测试平台,通过分析吞吐量、时延、丢包率和错误帧监测的原理,确定测试方法,并结合各自的特点进行软件实现。验证结果表明,本文所设计的测试平台能够实现环网的性能评估,保证智能变电站就地化保护设备可靠工作。

10kW三电平有源功率因数校正的控制方法

作者：张治国

摘要：本文介绍三电平有源功率因数校正的关键控制方法。首先,给出基于正弦脉冲宽度调制（SPWM）的三电平有源功率因数校正的控制原理,介绍电流环路和电压环路的设计过程。然后,为了让PI调节更精确,给出一种占空比前馈的控制方法。最后,介绍这些控制方法在数字信号处理器（DSP）中的实现过程。本文推荐的有源功率因数校正的控制方法简单可靠,实验结果验证了其有效性。

技术与应用

气体绝缘金属封闭开关设备运输振动风险评估算法设计与系统实现

作者：方舟；刘辉；张伟；张冰冰

摘要：气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）在运输过程中受到的超标冲击可能会影响其未来的正常运行,造成安全隐患与经济损失。针对现有运输振动监测产品诊断规则单一、准确性与客观性不佳的现状,提取振动事件时域波形及其离散傅里叶变换的统计特征与形态学特征,进行基于大容量实际样本的神经网络训练优化,构造出面向GIS长途运输监测需求的振动风险评估算法,并以此为基础开发出配套的系统软件。测试结果表明,系统能够出具准确而详细的分析报告,有助于规范驾驶操作,并为责任界定提供有力依据。

±800kV特高压直流输电换流阀核相试验

作者：郭绯阳；张涛；吴鑫；李国楷；杨云龙

摘要：近年来,随着特高压直流工程在远距离大功率输电方面的发展,提高直流输电工程的可靠性成为保证电网安全稳定运行的前提和基础,换流阀低压加压核相试验作为分系统调试项目对检验特高压直流输电工程质量至关重要。本文针对特高压直流工程±800kV换流站第一阶段分系统调试期间的相关内容,详细阐述换流站极I、极II低端换流阀核相试验过程并进行理论分析,通过试验参数计算、试验方案优化及试验波形的分析对比进行说明。另外,优化试验abc三相同步电压获取方式,进一步降低试验误差。最后,提出一种验证触发延迟角的核相方法,为特高压直流输电工程的建设和相关研究提供参考。

运行功耗动态变化的配电终端研发与应用

作者：王霄翔；王文龙

摘要：配电终端的后备电源一般分为蓄电池和超级电容两种,相同体积下蓄电池供电时间长但寿命短,超级电容寿命长但供电时间短,且使用超级电容可以减少现场运维人员的工作量。本文介绍一种运行功耗动态变化的配电终端,它的功耗可根据终端运行工况实时变化,外部有电时全功率运行,提供全部功能和全部运算能力,外部失电并满足一定条件时,终端进入低功耗模式,降低运行功耗。在不增加后备电源容量的情况下,显著增加超级电容为后备电源时的供电时间,减少现场运维压力,延长配电终端免维护使用时间,具有良好的应用前景。

简易变电站的10kV线路保护越级跳闸故障分析

作者：蒲军

摘要：本文对中石化西北油田的塔北简易变电站发生的多次10kV配电线路保护越级跳闸现象进行分析。调阅故障录波记录,根据塔北变电网系统阻抗计算短路电流,分析保护定值配置的可靠性和选择性;对柱上断路器、电流互感器和涌流控制器分别进行试验检查,最后在综合试验中,模拟相间短路加大电流,发现涌流控制器的二次采样电流达到5A后瞬时动作,是发生越级跳闸故障的主要原因。涌流控制器不能实现保护的选择性,不能用于变电站保护。

定日镜指向偏差校正方法研究

作者：沈志华

摘要：光热电站二次反射镜的制造误差和施工误差,以及定日镜的运动姿态会导致来自定日镜的二次反射光无法准确落入吸热器区域,从而使吸热器的截断率无法满足要求。本文通过分析二次反射的光路原理与定日镜在二次反射镜面的成像原理,确定定日镜指向偏差的校正方法,设计相应的硬件系统,并经过实际的工程验证,为光热电站同类系统的成功投运提供参考。

基于增强现实技术的电力设备工程技术服务应用探究

作者：刘贵；刘亮；帅伟；曹杰；孙旭

摘要：为解决电力设备工程技术服务项目管理过程中专业技术人员短缺、服务成本高、技术问题处理不及时问题,基于现场工程技术服务经验,将增强现实技术应用于工程技术服务项目管理各阶段业务中,通过市场调研确定解决方案,并将系统功能应用到项目管理工作的各阶段业务流程中,实现了工程技术服务的远程在线作业指导和过程的便捷记录与管理,由此达到降低服务成本、提高服务质量和项目管理水平的效果。

城市轨道交通变电所智能运维关键技术及其应用

作者：张春晓；李国玉；葛欢

摘要：在对城市轨道交通变电所运维现状进行分析的基础上,研究运维数字化、智能化、远程化、可视化的关键技术,开发一种基于人工智能分析技术的联合巡检系统。该系统整合全站多源数据,通过多种先进传感器和采集设备,实现设备状态全面感知,以轨道机器人、固定点位摄像机为核心构建立体巡检体系,实现智能巡检、智能操作、智能联动和智能安全运行。

基于PLC的消防控制系统设计

作者：兰洲

摘要：本文介绍了化工生产厂区消防水系统的组成,以及一套完整的消防水系统需满足的各项要求,根据所述要求配置各种装置设备,并将其进行顺序和联锁控制,保证火灾发生时,消防水系统能够提供足够的水量和水压供消防灭火使用,并通过西门子PLC将整个控制回路进行程序化、简单化。

一起1100kV气体绝缘金属封闭开关设备母线放电故障分析

作者：余爽；赵科

摘要：本文针对一起特高压变电站1 100kV气体绝缘金属封闭开关设备母线跳闸故障进行了分析。阐述了故障发展过程,结合现场诊断、解体检查及返厂试验情况,分析认为母线盆式绝缘子电连接装配间隙处存在异物,在盆子表面残余电荷、操作过电压等因素作用下,造成盆子沿面闪络是此次事故的主要原因,最后提出了相应的改进措施及建议。

220kV气体绝缘金属封闭组合电器断路器SF6低气压闭锁回路改进方案

作者：何振宇；袁明哲；卿俊杰；刘鑫；邹经鑫

摘要：当气体绝缘金属封闭组合电器（GIS）断路器中SF6气体压力过低时应通过密度继电器及其触点闭锁断路器分合闸操作。本文针对目前闭锁方案中未考虑密度继电器触点不可靠的问题,提出一种新的SF6气压低闭锁回路改进方案,能简单有效地解决原闭锁回路中的隐患,且具有现场施工简便、改造难度小的优点,对生产运维具有一定实用价值。

一种断路器弹簧操动机构弹簧压力监测系统的设计与实现

作者：张旭；孔志武；彭跃辉；王岩妹

摘要：弹簧操动机构由于结构简单、体积小、对环境无污染、可靠性高等优点,在断路器中得到广泛应用。在弹簧操动机构运行故障中,储能弹簧问题最为突出。本文设计了一种断路器弹簧操动机构弹簧压力在线监测系统,实现了断路器机构弹簧断裂和疲劳松弛的在线监测和故障预警。

380V框架断路器保护整定探讨

作者：王旅

摘要：本文从系统的接线型式、低压设备的保护配置和供电方式、系统的运行性能等方面,探讨了380V框架断路器的保护整定原则,在保护配置和设备选型方面给出了一些建议。