摘要:混合直流输电系统兼备常规直流以及柔性直流的优势，是直流系统发展的必然趋势。现有直流差动保护易受线路分布电容的影响，纵联保护依赖于边界条件，在混合直流输电系统中适用性差。针对以上问题，提出了一种基于经验模态分解(EMD)与斯皮尔曼(Spearman)相关系数的混合直流线路纵联保护方法。在分析故障电流增量的极性特征、考虑分布电容影响的基础上，首先对线路两端故障电流信号进行镜像延拓，通过EMD提取表征电流变化方向的残余函数，再计算残余函数的Spearman相关系数，以此识别线路内外部故障。该方法不受分布电容影响、不依赖于边界条件。通过仿真验证，所提保护方案动作速度快、可靠性高，且具有较强耐受过渡电阻与抗噪声干扰的能力。

摘要:气体绝缘组合电器(GIS)长期工作在大电流强电动力环境下，受开关设备反复操作与长期机械振动影响，GIS设备的电气连接处易出现松动故障，导致GIS异常振动，甚至引发气室漏气与绝缘性故障。针对GIS母线导电杆松动故障，提出了基于振动检测的故障诊断方法。对正常运行与松动故障时的振动进行理论分析，建立126 kV振动检测实验平台，研究母线导电杆松动时振动信号特征。研究表明：正常运行时，GIS母线管外壳振动频率在1 000 Hz以内，100 Hz是主要机械振动频率。母线导电杆松动时1 000 Hz以上频率成分显著增加，并且故障越严重增加越明显。故可将故障时显著增加的1 000~3 000 Hz的频域能量E1~3 kHz与1 000 Hz内的频域能量E0~1 kHz作为特征量，将其比值定义为松动故障系数γ，反映故障的严重程度。计算表明，γ＞0.04母线导电杆松动故障，γ越大故障越严重，当γ≥0.1则松动较为严重。

摘要:大量电力设备长期工作在封闭或半封闭环境中，经常发生局部放电，导致放电区域空气组分发生变化。为研究在局部放电条件下封闭环境中空气组分的变化规律，设计3种不同的缺陷模型模拟电力设备常见放电故障类型，搭建局部放电实验平台，基于电化学检测技术对系统进行标定。分析持续放电条件下空气组分的变化规律，根据局部放电过程中放电量大小表征放电阶段。建立空气组分浓度、电压、放电量和放电时间的关系，为电力设备故障预警提供理论依据。实验结果表明：封闭环境空气发生分解时，C、N、O元素参与电离过程，S元素基本不参与反应，CO、NO2、O3在放电前后变化明显，且气体浓度、产出速率、增长趋势与不同缺陷模型稳定局部放电时电压、放电量有关。

摘要:传统的下垂控制策略在整定调频系数时更多关注双馈风机本身的运行状态，较少考虑风电渗透率和系统扰动变化对风机调频过程的影响，控制方法的适应性有待提高。为此，建立了风电参与调频的电力系统频率响应模型，提出了计及转速限值的双馈风机下垂系数整定方法及控制策略。通过推导调频过程转子转速的极小值和稳态值，确定出使风机转速自行稳定且不触发保护下限的下垂系数范围。然后根据扰动的大小在线调整控制参数，避免风机发生过度响应。在DIgSILENT中建立了系统仿真模型。仿真结果表明所提策略能够有效应对不同的系统扰动情况，保证风机自身运行的稳定性。

摘要:瞬时值解析方式虽更易于厘清电气源流间的瞬时分配关系，但若将其直接应用于分析大型交直流电网源流电能分配关系(EDR)，则仍存在计算量大、与常用关口式电能计量模式不兼容的问题。为此，提出了一种解析EDR的方法。推导了关于交流支路源-流对的瞬时电流和功率及周期电能分配关系式，提出了计算直达能量成分及其能耗的方法，并采用等效虚拟交流化的方式将其拓展应用于直流支路源-流对。在此基础上，提出了能够计算任一网络源-流对所有关联路径链的EDR正反向追踪算法。算例表明，该方法能够计算全网级的EDR，可为研发智能电网能流和非能流综合分析与核算系统提供技术支撑。

摘要:为提高小电流接地系统中利用故障稳态特征实现故障定位方法的准确率和抗过渡电阻能力，提出基于零序电流幅值连调的单相接地故障区段定位方法。通过注入信号逐次调控中性点电压，结合各检测区段零序电流特征与过渡电阻、调控系数大小的关系，确定调控范围。不同程度地放大故障特征，获取零序电流幅值稳态量。通过叠加特征增强量与设定阈值比较，从而定位故障区段，并根据零序电流特征的变化趋势实现高阻故障区段判别。仿真结果表明该方法对于不同过渡电阻值均能准确定位故障区段，具有较强的适用性。

摘要:针对日益加深的能源环境问题，从更大范围的宏观角度来研究综合能源系统规划具有重要意义。提出一种计及用户综合用能行为和政策导向的广域综合能源系统规划方法。首先，建立用户用能决策的效用模型。然后，分别构建综合能源系统中各类市场主体的规划收益模型。同时考虑供能改造的环境效益，建立政府对供需双侧污染排放的评估模型。在此基础上，基于不同主体间的博弈机理分析，构建面向广域综合能源系统的双层动态博弈规划模型。最后，利用迭代搜索法对模型进行求解。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。

摘要:大电网供电以火力发电为主，未来大规模电动汽车从大电网购电不能满足电动汽车低碳出行的理念，且充电费用昂贵。为了有效地解决这一问题，提出了一种风-光-蓄多电场参与日前市场竞价，通过与国网公司签订过网合约对电动汽车进行供电的电动汽车购电新策略。首先，针对充电方式不同的电动汽车进行负荷建模；而后，以电动汽车用户购电成本最小为目标建立购电策略优化数学模型，通过含有随机变异粒子的改进粒子群算法得到最终的购电策略。仿真结果表明，与传统模式和非竞价模式的购电策略相比，利用所提购电策略，各充电类型的电动汽车用户购电成本均有所降低，有助于推动清洁能源电场和电动汽车的发展。

摘要:电力应急机器人能够替代人工进入电力危险场景进行应急抢险作业，机器人路径规划的合理性对其作业的时效性与准确性有很大影响。提出一种层次分析法、改进A算法和梯度下降法相结合的应急机器人路径规划方法。首先通过层次分析法选定复杂场景中的作业目标，然后结合危险源风险曲线函数和机器人防护阈值对A算法的代价函数进行改进，实现注重风险的全局路径规划，再基于梯度下降法完成运动过程中的局部动态路径规划。仿真表明，该方法能够自主选择作业目标，规避作业风险并快速抵达目标，有效提升电力应急作业的时效性和安全性。

摘要:气温是影响架空输电线路电气间距和机械强度的主要气象参数之一。针对当前输电线路实时工况运营状态安全监测的需求，基于机载激光点云数据，提出了一种线路环境温度变化下架空输电线空间形态模拟及精度验证方法。首先利用点云数据重建输电线空间模型并提取初始温度下输电线水平应力，然后根据状态方程求解模拟温度下输电线水平应力。最后根据静力平衡原理实现输电线空间形态模拟，并提出了两期激光点云交叉验证方法验证模拟结果的可靠性和准确性。选择具有典型代表性的输电线点云数据进行试验，结果表明：该方法能很好地实现任意温度变化环境下架空输电线空间形态模拟，模拟中误差0.027，平均误差0.066 m，最大误差0.471 m。研究为机载激光雷达电力巡检及高压输电线路设计提供参考价值。

摘要:针对高压输电线路时常发生的线路舞动灾害，提出了一种基于压缩感知的架空线路舞动波形重构方法。传统的基于传感器的舞动监测系统需要一定数量的传感器才能确保重构波形的准确度，而过多监测节点会增加输电线路的载荷，改变其力学特性。针对这一问题，将线路舞动数学模型进行稀疏变化，构建便于传感器布置的测量矩阵，并运用正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit, OMP)算法。通过线路中有限几个信息感知节点重构舞动波形，降低了感知节点布置过多对舞动信息的干扰。在Matlab环境下进行仿真演示，结果表明：对于不同幅值、档距、频率、半波数的线路舞动波形的重构误差均可控制在5%以下。

摘要:电压暂降幅度与持续时间分布是电压暂降的主要特征量，也是敏感负荷损失预估及治理方案选择的重要依据。但现有随机评估方法往往存在计算量大、精度低等不足，使得分析得到的电压暂降特征值难以进行实际应用。针对配电网节点众多、负荷变化特征明显等特点，选择将场景法应用于电压暂降特征量随机评估中。首先通过K-medoids聚类方法进行节点类别划分及典型节点选取。其次通过节点加权网络等值实现了配电网初始运行状态的多维场景降维处理。进而结合短路故障概率分布曲线及网络阻抗折算，提出了典型电压暂降场景集生成方法。最后以某配电网网架结构为例，计算了其供区内敏感负荷点处电压暂降特征量，验证了方法的有效性与可行性。

摘要:目前光耦合隔离放大器频率特性的获取方法多是基于额定参数推算，但经过长时间运行后，内部元件参数因老化发生改变，隔离放大器内部元件不再以额定参数工作，导致基于额定参数得到的频率特性不再准确。针对这一问题，提出一种光耦合隔离放大器宽频域建模方法。在不依赖其元件参数的情况下，通过测量不同频率下隔离放大器传递函数值，基于有理函数逼近拟合原理构造误差函数，采用粒子群优化算法对该误差函数进行迭代求取最优解及拟合传递函数表达式。在不同噪声水平下对算法的准确性进行研究，基于仿真与实测数据验证了所提方法在宽频域下具有较高的准确性和良好的抗噪能力。

摘要:2021年2月中旬，极端冰雪、寒冷天气袭击了美国得克萨斯州(简称“得州”)，导致了得州电网大停电事故，近500万用户停电，严重威胁了社会生产和生活。介绍了得州电力系统基本情况和大停电事故演化过程，并从技术、管理和体制方面分析了事故发生的原因。结合电网规划发展需求，提出了防止大停电事故发生的相关建议，从加强电网安全管控、紧急事故应对、电网差异化规划、应急物质储备等方面提出了多项措施。这些建议可为电网规划运营及管理人员提供参考。

摘要:电流回路变动过的线路保护须进行带负荷试验后才能投入运行。针对常规带负荷试验存在的耗时长、负荷不稳定、改接线风险性大的问题，提出了利用线路在空充状态下的电容电流进行带负荷试验的方法。首先分析了线路空充电流特性及其在带负荷试验中的适用性，给出了空充电流带负荷试验的适用范围。其次通过与常规带负荷试验进行对比，论证了所提出的带负荷试验方法在电流二次回路改接线过程中的安全性。最后通过某220 kV变电站的现场试验测试了该方法的有效性。结果表明，采用线路空充电流进行带负荷试验可在保证试验精确度的前提下缩减设备操作流程，大幅提升电力设备投产效率。

摘要:基于广西木格风电场高频振荡时的电气参数以及风机网侧变频器的控制原理，建立了风机网侧变频器的传递函数模型。通过网侧变频器传递函数模型和其诺顿等效电路的对比分析，求出了网侧变频器等效阻抗的频域表达式。通过伯德图对网侧变频器等效阻抗和电网阻抗的幅频特性、相频特性进行分析，得出了高频振荡事故的原因是在特定频率下网侧变频器等效阻抗和电网阻抗形成了谐振。然后提出了通过修改前馈电压系数来改变网侧变频器等效阻抗的幅频、相频特性，从而解决高频振荡问题的方案。对修改前馈电压系数后的风机并网系统传递函数模型进行分析，求出了其开环传递函数。用伯德图进行分析证明了修改后系统的稳定裕度明显增加。木格风电场采取此措施后在各种工况下验证，均能够正常运行，证明了所提解决方案的有效性。

摘要:为提高特高压直流输电工程的安全性，针对目前换流站内运行的电压测量装置缺乏有效的暂态特性检测手段的问题，研究了一种适用于直流电压测量装置的暂态阶跃响应现场测试技术。分析了直流电压测量时阶跃过冲电压及响应延时的产生机理，提出了一种基于低电压分段测试的暂态阶跃响应现场测试方法。采用交直流电压叠加测试实现暂态阶跃过冲电压测试，通过二次系统暂态阶跃测试、广义多项式曲线拟合及三次样条插值实现阶跃响应延时测试。在现场搭建测试系统对直流电压测量装置进行检测，结果表明，该测试技术可满足现场暂态阶跃响应检测的需求。

摘要:为了解决电力系统SDH通信链路延时非对称性引起的PTP网络对时精度较差的问题，根据SDH网络的特征以及IEEE1588对时标准，介绍了SDH网络如何选择合适的PTP对时模式，提出一种新的非对称路径下PTP路径延时补偿策略。根据该策略，并相应研发了一套对时装置，给出了应用方案。进行三天拷机测试，对时精度1 s以内。测试结果证明，SDH网络通信路径不对称延时补偿之后，PTP对时精度提高很多，满足智能变电站设备对时要求。

摘要:为了解决目前变电站运维人员对运维智能化、可视化、远程化的需求，研究了图像采集、图像识别、红外测温与诊断、智能巡检、智能联动、综合诊断、可视展示等关键技术。开发并应用了一种基于人工智能分析技术的联合巡检系统，包括联合巡检、全面感知、智能联动、诊断分析、综合展示等功能。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，利用激光导航轮式机器人、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、智能安全的目标。通过优化联合巡检策略并应用到国网智慧变电站项目中，取到了良好效果。

摘要:智能变电站通信系统故障时的零恢复时间和零数据帧丢失问题，传统的冗余机制无法解决。针对这一问题，以智能变电站通信网络的可靠性为研究对象，提出一种并行冗余协议和高可用性无缝环网协议相结合的系统模型。建立站控制层使用并行冗余协议，过程层使用高可用性无缝环网协议的模型，通过可靠性框图和成功流法进行可靠性评估。通过算例验证了所提方法的可行性。结果表明，所提方法能有效地提高通信网络的可靠性，为智能变电站的发展提供了参考和借鉴。

摘要:智能变电站的大规模建设，对变电站的二次检修提出了更高的要求。为提高智能变电站检修效率，结合智能变电站检修业务需求，提出了一键式安措系统整体架构，设计了智能变电站安措票自动生成的总体规则。在智能变电站一体化监控系统中部署了一键式安措应用模块，实现了二次回路检修安措票的自动生成、安措票自动顺控执行和校准、安措恢复等高级功能。该模块已在国网河北省电力公司试验站运行，结果表明该方案具有良好的可行性，有效提高了运维人员的检修效率。

摘要:分时电价作为一种价格型需求响应方式，通过峰谷差价引导用户“削峰”与“填谷”，有效抑制负荷波动，提高社会效益，得到了广泛推广。总结国内外开展的TOU研究与实践。论述了基于电能成本和基于负荷响应的TOU价格决策模型，分析了需求侧响应背景下TOU价格制定与时段划分方法及其现状，并着重对用户响应行为分析方法进行了归类分析。总结了国内外TOU执行方式与范围，分析了实行TOU的成本与收益。最后在此基础上，讨论了TOU体系存在的不足，提出了开展TOU的建议与设想。