电工电能新技术杂志

电工电能新技术杂志2025年第9期

• 不平衡电网下SWISS整流器瞬时有功功率控制的边界问题研究

  王金平， 钟敏， 姜卫东， 刘欣然， 刘圣宇， 徐星俣

  电网电压幅值跌落时，传统比例积分(PI)控制会导致SWISS整流器直流侧出现偶次谐波，交流侧出现奇次谐波，瞬时有功功率控制(IAPC)可以有效抑制有功功率波动和网侧电流谐波，但SWISS拓扑的特殊性使IAPC方法的应用存在边界问题。对此，本文深入研究了基于IAPC方法的SWISS整流器控制策略的电流与电压特性，针对单相和两相电网电压幅值跌落两种典型情况，推导了SWISS整流器在此控制策略下的运行边界。最后，在实验中比较了IAPC方法和传统PI控制在多种工况下的性能表现。实验结果表明：SWISS整流器中，IAPC方法在运行边界内相较于传统PI控制可有效抑制网侧电流谐波和有功功率波动，但若超出运行边界将导致网侧电流总谐波畸变率(THD)升高和有功功率波动变大。

• 含光储充荷的台区多时间尺度优化调度方法研究

  牛垣绗1， 赵永良2， 陈又新2， 张运1， 康琦1， 刘念2

  随着电动汽车、屋顶光伏、分布式储能等分布式资源接入台区系统，台区自治优化调度通过挖掘光储充荷等可调度资源调节潜力，可以促进分布式光伏的就地消纳，提升台区自治运行水平。本文针对含光储充荷的台区系统，分析电动汽车用户充电紧急度，提出了一种计及电动汽车灵活有序充放电的台区多时间尺度优化调度策略。该策略首先在日前调度阶段，以最小化系统运行成本及负荷波动和最大化计及台区电动汽车用户充电紧急度的充电满意度为目标，制定初始调度计划。其次，在日内调度阶段，以计及经调整后的出力与日前优化计划出力变化量作为惩罚项的运行成本最小为目标函数，考虑电动汽车实时接入并改变充电策略，充分调动电动汽车有序充放电的灵活性。最后，仿真结果验证了本文所提方法在有序管理电动汽车充放电、提高光伏就地消纳水平、实现台区自治优化控制等方面的有效性。

• 基于多元变分模态分解和时间卷积网络的油中溶解气体浓度预测方法

  喻竟哲1， 王文浩2， 李业欣1， 邹国平1， 安斯光1

  针对传统单一变量预测模型预测精度不高的问题，本文提出了一种基于多元变分模态分解和时间卷积网络的变压器油中溶解气体浓度预测模型。首先，选择与待预测气体相关性较高的气体作为输入特征，并采用多元变分模态分解（MVMD）同时对多种输入特征进行模态分解，以克服不同序列的频率失衡问题；其次，利用时间卷积网络（TCN）对各子序列进行预测，挖掘气体时间信息特征，最后叠加重构得到预测结果。算例结果表明，与其他模型相比，该模型在预测中更具有优势，展现了好的迁移能力。

• 计及灾前灾后和N-k-1安全约束的预案校核与更新策略

  皮俊波1， 齐世雄1， 王秀丽2， 谢曜鸿2， 孙文多3， 马翔4

  本文通过研究灾前提升电网整体弹性的方法在应对具体故障的表现；然后将上述方法作为原预案进行校验更新，提供一种提高故障应对预案效果的预案离线更新策略；最后为应对当出现故障集以外的新增故障，需要在线计算生成应对预案时，提供一种利用已经更新的预案作为初始条件缩小故障集，从而快速更新的策略。本文以IEEE 30节点系统为算例进行仿真分析，结果表明了校验与更新策略能有效改进故障应对预案的系统失负荷情况。

• 不同杂质缺陷对电缆中间接头电气性能的影响研究

  黄博1， 杨铭远2， 聂永杰3， 赵学童2， 徐学帅1， 李洪伟1

  电缆接头在电力传输系统中起到至关重要的作用，但电缆接头制作过程中不可避免地引入各种杂质缺陷，对电力电缆的长期可靠运行带来严重的安全隐患。本文采用有限元仿真和试验相结合的方法，研究了不同类型的杂质缺陷对电缆中间接头电气性能的影响，通过COMSOL Multiphysics软件建立了10 kV电缆中间接头三维模型，设置了电缆接头运行环境中典型的金属杂质、半导电杂质、粉尘和受潮等缺陷，开展电场仿真计算。同时，制作无缺陷和含不同缺陷的中间接头试样，进行局部放电和耐压试验。结果表明，不同类型的缺陷对电缆中间接头的电场分布和局部放电特性均有显著影响，其中铜杂质和半导电层的残留对电气性能影响最大，造成电缆交联聚乙烯（XLPE）绝缘击穿，受潮缺陷局部放电量高，粉尘缺陷影响较小。本文提出了不同缺陷对电缆中间接头电气性能的影响规律，为电缆中间接头的运行和维护提供了理论参考。

• 基于TCN-CBAM-LSTM的工业用户非侵入式负荷分解方法

  李博心1， 徐永海1， 李明2， 夏勇2， 袁金斗3， 潘明明3

  目前非侵入式负荷分解研究主要针对居民负荷，对工业负荷研究较少，且未考虑负荷运行有功功率的时序特征，为此本文提出了基于时间卷积神经网络(TCN)-卷积块注意力模型(CBAM)-长短时记忆神经网络(LSTM)相结合的工业用户非侵入式负荷分解算法。首先构建TCN-CBAM模块，该模块利用TCN膨胀因果卷积扩大卷积核感受野并结合CBAM的空间和通道注意力机制实现特征的有效提取，之后通过2个TCN-CBAM模块从用户总进线有功功率中提取设备运行特征，最后利用LSTM学习训练运行特征与各设备运行有功功率的关系，实现负荷分解。通过某炼钢厂和某纺织厂的实际运行数据及HIPE数据集算例分析，相比于CNN、LSTM和TCN等算法，本文模型的分解准确率更高。

• 面向缺失电量数据的压缩重构算法研究

  雷婧婷1， 张津一2， 李建波3， 黄代喜2， 赵琰康2， 丁晖2

  为解决电能结算中存在的电量数据缺失问题，准确恢复缺失电量数据，本文将压缩感知(CS)技术引入缺失电量数据恢复中，提出了兼具普适性及自适应性的稀疏字典构建方法，可适用于不同类型的用户用电数据特征的提取，并且克服了用户用电数据特征变化对缺失数据恢复准确度的影响；基于自适应稀疏字典和缺失电量数据，提出并构建了快速数据恢复算法。最后，通过某供电局的实测电量数据对算法进行测试。结果表明连续缺失1～3个数据点时，恢复准确度在90%以上的占比高于90%，能够高准确度地实现缺失电量数据的恢复。本文为缺失电量数据的恢复提供了新方法，在电能结算方面具有重要意义。

• 基于少测点实时重构锂电池模组温度的Gappy POD方法

  苑清扬1， 韩佳洁1， 薛珂2， 张博1,2， 兰天3， 李郁1

  电化学储能系统中的锂离子电池核心温度实时监测对于电池管理系统(BMS)开发以及热失控风险预警有着重要的意义。受成本和空间制约以及电池系统内可供温度测点布放位置有限导致温度数据获取不全面，从而影响电池管理系统的精度。本文利用Gappy POD算法基于电池模组箱体外部少量温度测点数据，实时重构箱体内电池核心及表面多点温度。本文建立二阶RC等效电路模型，通过18650PF锂电池HPPC测试数据对模型参数辨识，并利用基于本征正交分解的径向基函数神经网络(POD-RBF)对等效电路模型辨识参数数据库扩充得到包含更多功率-时间信息的电池发热功率变化曲线；构建有、无水冷板的电池模组数值模型并导入真实及异常发热功率变化曲线，测试Gappy POD算法在稳定和异常工况下的温度实时重构能力。本文研究表明，Gappy POD算法仅需少量温度测点便可在复杂工况下实现较高的重构精度、较强的趋势预测能力，为算法在电池管理系统及热失控预警中的应用提供基础。

• 基于自适应代理模型的无功源协同规划方法

  张丽娜1， 周念成2， 徐军岳1， 陈梓翰3， 叶泓炜1， 郑心莹2

  随着可再生能源占比不断提高及电力电子接口设备的大规模应用，新型电力系统的动态特性日趋复杂。具有快速响应能力的动态无功源的合理配置对增强系统稳定性具有重要意义，但其本身复杂的暂态特性为电力系统设备规划提出了挑战。为降低复杂机电暂态模型带来的计算成本，本文构建了一种基于自适应的无参数化多项式混沌展开（PCE）代理模型，在保持PCE全局能力的同时，通过一种训练样本选择策略来进一步提高其局部预测精度，最终采用PCE代理模型替代传统复杂、计算量巨大的机电暂态时域仿真，显著提高了容量优化模型的计算效率。研究结果表明，所提基于自适应无参数化代理模型的电力系统无功源协同规划方法在保证精度的同时，大幅缩小了计算时间，具有良好的应用前景。

• 基于VMD-MPE和并行双支路的变压器局部放电模式识别方法

  陈康裕1， 王飞1， 曾龙兴2， 陈尔佳2

  针对变压器局部放电信号的非平稳性和非线性特点，本文提出了一种基于变分模态分解(VMD)和多尺度排列熵(MPE)以及并行双支路的变压器局部放电模式识别方法。首先，利用VMD技术对局部放电波形进行层次分解，分离出若干带限本征模态函数(IMF)，并基于MPE提取各阶IMF分量的深层特征信息，构建特征向量样本集。接着，设计了一个并行双支路模型，其中支路一通过Transformer Encoder的多头注意力机制提取全局特征，支路二利用堆叠的一维卷积神经网络(1D-CNN)结合挤压与激励网络(SENet)进一步提取局部特征信息。通过特征融合拼接策略，将双支路提取的全局与局部特征信息有效融合，从而增强模式识别的表现力。实验结果表明，本文所提出的方法在变压器局部放电模式识别中的准确率达到96.37%，且具有较高的识别效率，能够有效提升变压器局部放电故障的诊断性能，为变压器设备的维护工作提供了坚实的技术保障。

• 轨道交通用电感投切式直流断路器开断特性的研究

  李辉1， 李思熠2， 张彦林1， 李林1， 项彬2， 王东宇2

  城市轨道交通发展迅速，但关键电气设备直流断路器多依靠国外进口，国产技术仍存在技术难点尚未突破。在强迫过零直流开断中，换流支路依据短路电流固定设计，而轨道交通断路器需要频繁开断额定电流，寿命高达20万次，多次采用过大的反向电流开断小电流时会损害断路器。电感投切式强迫过零直流开断拓扑结构可以实现不同反向电流峰值的投入，解决真空强迫过零开断小电流困难的问题。首先搭建了等效电路模型，仿真计算了不同电容电感下的峰值电流、开断频率等数值，选取体积、成本以及开断性能适合的参数进行实验验证。其次，搭建强迫过零直流开断实验平台，测试双向电流开断，实验结果表明换流支路可在3 ms内成功反向开断3.6 kA过载电流、9.6 kA短路电流，能够正向开断3.6 kA过载电流、8.5 kA短路电流。其中，额定模式电流下降率仅为36~48 A/μs，开断情况良好，符合轨道交通频繁开断额定及过载电流的需求，极大地推进了轨道交通直流断路器国产化应用进程。

• 基于行波功率解析的配电网架空-电缆混合线路故障区段判别方法

  王明球1， 周念成2， 祝巍蔚1， 翁军美3， 叶吉超4， 许毅1， 朱炜敏1

  针对配电网架空-电缆混合线路短路故障后是否重合断路器的问题，本文基于行波能量解析，提出一种用于判定混合线路故障区段的判据及其相应策略。首先分析了故障电压、电流行波在导体中的传播特征及其折反射规则。然后研究了架空-电缆混合线路中行波电压的传递特征，并根据混合线路波阻抗不连续的特点，对在连接点测量到的不同区段发生故障电压、电流行波进行解析分析。最后根据不同区段的电压、电流行波特征设计了基于行波能量判别故障区段的流程，并考虑基于馈线自动化测控终端进行应用。在PSCAD中搭建了混合线路模型，在不同故障类型、过渡电阻、故障瞬间相位等条件下进行了仿真验证，证明了该方法的可靠性。该方法仅需在架空线-电缆混合线路的连接处设置测量点，即可判别故障区段，适用于所有故障类型，也适用于多段混合线路，并且各个测量点之间无需严格同步采样。