电工电能新技术杂志

电工电能新技术杂志2023年第6期

• 一种统一并离网模式的串联型光伏微网分层分布式控制策略

  李铁成1， 胡雪凯1， 侯小超2， 王磊1， 周昊1， 孙凯2

  相较于传统并联型微电网，串联型微电网将低压微源变换器输出端直接相串联进行升压供电，具有无需额外升压环节、无环流问题、电压质量高、系统效率高、功率协调控制简单等优点，为微电网的组网方式提供了一种新的有效途径。面向串联光伏微电网系统，本文提出了一种统一并离网模式的双层分布式控制策略，基于串联光伏模块邻近通信的功率因数角一致性协议，底层一次控制实现频率同步和功率协调，上层二次控制实现并离网模式管理、并网下功率优化和离网下电压频率恢复等功能，所提分层分布式控制能够保证并离网双模式及其无缝切换下的稳定运行。最后搭建了四台逆变器串联实验平台，结果验证了所提控制方法的可行性和有效性。

• 考虑频率稳定性的新能源电力系统惯量水平多区间评价方法

  李东东， 董楠， 姚寅， 徐波

  随着大量新能源机组取代同步发电机接入电网，系统惯量水平的下降将威胁系统频率稳定，但基于频率稳定评价系统实际惯量水平与充裕度的方法仍相对较少。本文通过量化分析惯量与频率动态响应的关系，提出一种新能源电力系统的惯量分区评价方法。首先，基于新能源电力系统频率响应模型求解，并借助提出的惯量灵敏度指标分析惯量对相关频率安全指标的影响。然后，依据频率稳定约束与综合惯量灵敏度指标确定区间边界，构建惯量危险区、惯量敏感区和惯量饱和区三类惯量水平区间，并分析潜在最大扰动功率及调频能力对区间边界的影响。进而，提出惯量安全性系数与充裕度系数评价系统当前惯量的水平高低。最后，在DIgSILENT中建立IEEE10机39节点标准系统，仿真验证了所提系统惯量分区评价方法的有效性与可行性。

• 基于在线学习的面向居民用户激励型需求响应

  姜昊， 王玉峰

  激励型需求响应是一种通过补贴信号灵活调度需求侧能源的手段，对于维持电力系统供需平衡，提升经济效益有巨大潜力。在面向居民用户的激励型需求响应中，电力运营商选择削减电量潜力大的居民用户并向其提供补贴价格，以激励其削减电量。然而，站在电力运营商的角度，面对居民用户未知且不确定的用电行为，识别并选择削减电量潜力大的居民用户以及如何动态制定补贴价格是关键挑战。为了解决这一问题，本文提出基于在线学习的激励型需求响应算法(IDR-OL)，利用多臂赌博机框架在线学习居民用户削减电量潜力，建立电力运营商运营成本优化模型选择最优参与需求响应的居民用户并动态制定补贴价格。仿真结果表明，本文提出的IDR-OL算法能够在实现供需平衡的同时更大限度地降低电力运营商运营成本。

• 考虑通信负载的光储系统与5G基站协调优化模型

  侯程诚， 陈众， 王力

  5G的发展面临着基站功耗大、电费成本高、碳排放高等问题。目前，基站的节能减排主要集中在改进通信硬件设备，未考虑灵活利用基站闲置的储能资源与光伏系统相结合。为此，本文建立考虑通信负载的光储系统与5G基站协调优化模型，文中首先构建了5G基站的负荷模型，分析基站功耗与通信负载量及室外温度之间的关系，使用Matlab中yalmip工具箱搭建5G协调优化模型，确定最佳光伏接入容量、不同时刻蓄电池充放电状态、充放电功率和不同时刻电网出力。经算例分析结果表明，应用该模型可有效降低电网对基站供电量，减少基站运营成本，具有一定的削峰填谷能力。

• 基于SAE模型和Play算子的矢量磁滞模型研究

  马阳阳1,2， 李永建1， 孙鹤1， 杨明1， 岳帅超1

  构建精确的矢量磁滞模型对电工装备电磁场数值分析是必要的。本文基于深度堆叠自编码器（SAE）模型结合磁滞算子空间理论提出了一种矢量磁滞模型。在模型结构中利用多个Play磁滞算子构建算子空间，样本中的磁场强度数据输入算子空间生成高维磁化状态矢量数据。该数据作为SAE模型的输入，利用SAE模型表征磁化状态矢量数据与模型输出磁感应强度的复杂非线性关系。通过训练样本生成的数据构建训练集和训练模型，获得SAE模型的参数。对测试数据的拟合结果表明：构建的模型可以有效地描述铁磁材料在旋转磁化情况下的非线性特性和各向异性。同时，对模型施加螺旋励磁，输出表明构建的模型可以有效地体现材料的矢量磁化特性。

• 交流电晕放电下的SF6气体发射光谱特性分析

  李玉杰1， 杨景刚1， 李洪涛1， 刘咏飞1， 肖晗艳1， 庄添鑫1， 韩冬2

  为探究SF6发射光谱与异常放电缺陷的关系，本文模拟了一系列交流电晕放电实验，测量并分析了放电发展过程、不同气压、不同金属材料等条件下200~1 037 nm“紫外-可见光-近红外”波长范围内的发射光谱谱线与光谱强度。结果表明：电晕放电初期首先在420~510 nm出现了带状光谱，主要与SF6分子内部能级跃迁以及SF6电离生成的低氟硫化物有关；随着施加电压的增加，除420~510 nm谱段的光谱强度增大之外，309 nm附近也检测到了线状光谱信号,为微量水分电离产生的OH自由基所形成。继续增加施加电压至气体击穿时，200~1 037 nm全谱段均出现了以线状光谱为主的光谱信号，且相对光强高。这说明高放电能量下SF6电离程度加深，产生了氟原子、氟离子、硫原子和硫离子等，进而释放出大量的光子。本文可为SF6气体绝缘设备放电缺陷的光学识别提供参考。

• 一种提高中低压开关柜电流母排散热效率的措施

  马永超1， 李瑞2， 赵伟1， 徐斌2， 黄松岭1， 李世松1

  电流母排是中低压开关柜中主要的发热部件之一，有效抑制其温升对确保开关柜安全可靠运行具有重要意义。抑制母排温升的现有措施大多不够经济或操作、实施较为复杂。本文依据传热学理论，提出采用适当厚度、传热系数较好的绝缘材料对电流母排进行包裹，以提高母排散热效率，从而达到抑制母排温升的目的。理论推导得到了电流母排散热效率的解析模型，数值计算和有限元仿真分析均验证了所提出措施的有效性；基于解析模型分析了该措施的适用范围;并通过物理实验验证了所提出方法的有效性。研究结果表明，针对多种常用型号的母排，其温度随绝缘层厚度的增加先降低，后升高；包裹用绝缘材料的导热性能越好，散热效果改善越明显；本文提出的改善散热措施适用于采用自然对流散热的中低压开关柜。

• GIS隔离开关温度分布特性的试验研究

  周秀1， 吴旭涛1， 田天1， 罗艳1， 白金1， 张昭宇2， 吴志勇3， 李军浩2

  气体绝缘组合电器(GIS)为全封闭紧密结构，其内部的隔离开关易于产生机械接触缺陷，在运行电流作用下，一旦隔离开关出现接触不良，将引起温度异常升高，通过温度检测可对GIS隔离开关机械连接状态进行判断。为了获取隔离开关内部动触头温度与设备外壳温度之间的关系，本文基于550 kV GIS开展温升试验，在GIS隔离开关周围布置温度传感器测量温度分布，同时在GIS外壳上进行外部温度的测量，试验研究了不同电流、不同接触电阻下的GIS内部及外部温升规律，结果表明GIS外壳与隔离开关触头的温升存在线性关系，正常情况下顶部外壳温升每上升1 K，对应触头温升提高1.924 K，而故障情况下，对应的触头温升提高2.85 K，并且顶部外壳温度变化范围大，对设备内部温度变化敏感，具有较好的温度辨识性，能更灵敏准确地反映内部触头的温升情况。试验结果分析阐明了GIS内部热源、热量传导路径及温度分布特点，为通过GIS外部温度检测进行内部温度的反演提供了试验基础。

• 基于群体优化-概率神经网络的配电网设备状态研判模型

  解明辉1， 孙亚剑2， 汤思杰1， 曹晖1

  随着我国电能需求量不断提升，配电网可靠性要求逐步提高，配电网设备状态研判难度也不断增大。针对该问题，本文提出一种基于群体优化-概率神经网络的配电网设备状态研判模型。引入改进后的人工鱼群算法对概率神经网络的平滑因子进行寻优，避免其因随机设置而导致研判精度不理想的问题。基于群体优化-概率神经网络算法建立设备状态研判模型，同时利用合成少数类过采样技术改善配电网数据集不平衡的问题，采用主成分分析法对数据集进行特征属性指标提取，减少冗余指标对状态研判精度和时间的影响。实验结果表明，本文模型在状态研判的精度和计算时间上均具有一定优势，能够在配电网的状态研判过程中起到辅助作用。

• 基于Stacking算法的特高压直流输电线路合成电场预测方法研究

  李振华1,2， 吴慕聪1,2， 程紫熠1,2， 姚为方3， 谢辉春4

  特高压输电线路是我国电网重要的组成部分，周围电磁环境复杂多变，地面合成电场是特高压输电线路主要电磁环境指标之一，进行准确预测和长期监测对电网安全运行具有重要意义。本文对宁东-浙江±800 kV特高压直流输电工程（灵绍线）进行了合成电场数据采集，将测量得到的合成电场数据进行了异常值分析及处理，通过实际算例表明：局部离群因子(LOF)异常值剔除算法差值平均值小，优于基于密度的有噪声的应用空间聚类（DBSCAN）和孤立森林剔除算法；使用Stacking算法及多种算法基于两组不同数据对合成电场进行预测，预测结果显示Stacking算法预测精度均优于多种同类预测算法；与传统有限元法预测合成电场进行对比，结果显示该预测方法可有效进行特高压直流输电线路地面合成电场预测、有效监测合成电场、及时发现隐患，保证输电线路安全稳定运行。