电网运行技术

• 基于GWO-VMD的高比例分布式电源并网动态谐波检测方法

  苏灿;王磊;周文;张润涛;程子玮;

  分布式电源高渗透率接入已成为电网发展的显著趋势，大量逆变装置与非线性负载的接入加剧电网谐波问题。因此提出一种基于灰狼优化算法与变分模态分解(grey wolf optimization-variational modal decomposition, GWO-VMD)的动态谐波检测方法，以精准捕捉谐波动态特性。首先，采用变分模态分解(VMD)对采样信号进行自适应频域分解，突破传统方法在时频分辨率上的局限；其次，针对VMD模态数难以确定的问题，引入改进灰狼优化算法(GWO),通过模拟狼群社会等级与狩猎行为实现最优模态数的自适应搜索；然后，对分解得到的各模态信号进行离散傅里叶变换(DFT)频谱分析，通过加权求和获得动态谐波信号的精确估计；最后，通过仿真验证了GWO-VMD对非稳态谐波参数估计的准确性。

  2025年04期 v.44;No.267 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 3743K]
  

• 电力调度元宇宙轻型三维引擎技术及应用研究

  郭凌旭;唐萍;李宜芳;董靓媛;马世乾;

  全球数字化转型推动元宇宙技术兴起。海量分布式新能源并网与负荷侧电气化使电网运行不确定性增加，导致电力调度系统面临复杂性提升、稳定性差及技术管理手段局限等挑战。通过分析元宇宙技术下电力调度场景的新特征，构建了电力调度元宇宙轻型三维引擎，分析其在电力系统和地形建模中的应用挑战，同时结合电力调度场景需求，通过模型及线路数据精简、资源管理与动态调度、轻量化加载等技术，实现地理信息、高频气象、电网模型及实时信息的高效表达。此外，阐述了基于轻型三维引擎的元宇宙电网“实景”沙盘、外部环境“实景”沙盘及调度员数字分身的融合应用。结果表明：轻型三维引擎在满足大规模电网调度的高速分析、计算、渲染和交互需求方面优势显著，在复杂数据关联性表达、多模态交互、电网运行推演等领域具有广阔应用前景。

  2025年04期 v.44;No.267 7-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 3962K]
  

• 基于自适应Levenberg-Marquardt算法求解微电网病态潮流

  曹佳;张宾;

  当微电网系统通过公共连接点(PCC)切除与大电网的连接时，因控制方式、极端运行工况等因素将导致系统潮流方程组出现雅克比矩阵奇异、常规潮流算法不收敛、发散等情况发生。为了给电力工程技术人员进行潮流调整提供参考信息，对孤岛微电网特定控制方式下的潮流方程及病态工况下的潮流算法进行了重点研究。建立一种含下垂控制方式的孤岛微电网潮流方程，采用一种自适应Levenberg-Marquardt(LM)方法进行求解。然后，分别在基于改进的37节点孤岛微电网“良态”系统与“病态”系统上进行测试。算例结果验证了自适应LM方法求解孤岛微电网潮流的准确性。同时，“分布式电源支路电抗值扩大”、“重负荷节点负荷扩大”、“所有节点负荷扩大”、“支路断线”等病态潮流导致常规潮流算法发散无解的情况下，自适应LM方法仍能提供最小二乘解，为系统后续潮流调整提供参考信息。

  2025年04期 v.44;No.267 15-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 5233K]
  

设备运行技术

• 考虑AGV的电力设备测试车间柔性调度策略

  张达;田霖;刘振;吴宏波;董国振;

  针对大规模电力设备测试中资源利用率低、效率不高的问题，提出了一种基于混合遗传算法的大规模设备测试车间作业柔性调度策略。首先，针对大规模电力设备测试的实际场景，开发了一种多测试单元和自动导引车(automatic guided vehicle, AGV)多重约束条件下的车间作业柔性调度系统，并设计了特定场景下AGV的运输模型与多重约束条件；其次，为最小化电力设备测试的总完成时间并提高测试机器的平均利用率，设计了一种多重约束下的目标函数，并归纳为一个多目标的NP难问题；然后，提出了基于时间窗口的混合遗传算法求解车间作业柔性调度，并设计了多台AGV车碰撞规避算法；最后，通过仿真实验验证了所提策略的有效性。

  2025年04期 v.44;No.267 24-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 2579K]
  

• 空气绝缘介质放电分解特性与特征气体诊断方法研究

  师文通;王韶鹏;李畅;褚继峰;杨爱军;

  空气开关柜内部结构复杂，柜内绝缘缺陷极易在运行过程中引发局部放电故障，影响电力系统可靠运行。气体组分分析法具有抗干扰能力强、非接触式检测的显著优势。研究表明，空气放电导致的分解产物中NO_2和CO含量较高且能够稳定存在，可以作为空气分解的特征气体。然而，气压对绝缘效果的影响明显，对放电分解产物的影响机制却不明确，同时缺乏可靠的放电类型判断依据。针对以上研究空白，搭建了空气放电模拟实验平台，能够分别模拟不同气压下尖端放电、气隙放电和沿面放电故障，通过进一步定量分析产物中NO_2和CO含量，发现产气速率随气压的减小而增大。此外，研究发现不同局部放电故障类型下NO_2的产气速率区别不大，均介于0.35～1.3μL/(L·min)。然而，CO产气速率随放电故障类型变化明显。其中，气隙放电故障下CO产气速率最大，为1.9～4.9μL/(L·min);沿面放电故障下CO产气速率最小，为0.15～0.8μL/(L·min)。最后，提出了一种基于特征气体浓度比的局部放电类型识别方案。

  2025年04期 v.44;No.267 31-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 5176K]
  

• 导线自适应防舞装置力学特性实验及仿真研究

  李文彬;王勇;李晓康;刘惠迪;江文强;

  导线舞动是一种严重的输电线路灾害形式，舞动时导线张力会大幅度增加，容易导致断线、倒塔等严重的电网灾害。因此，提出一种新型导线自适应防舞装置，分析了装置的动作时序，建立了装置的等效力学模型，通过试验验证了理论模型的准确性，建立了包含自适应防舞装置的架空导线自适应防舞系统有限元模型，给出了防舞装置系统的动力响应，实现了导线张力和振动频率的自适应调节，验证了自适应防护装置的防舞效果，为架空输电线路防舞技术提供了新思路。

  2025年04期 v.44;No.267 40-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 3494K]
  

发电运行技术

• 轴流风机在烟气工质中的旋转失速机制分析

  汪潮洋;马辉;王天龙;李欣;唐广通;

  分析了特定火力发电厂中使用的双级轴流风机在环境烟气参数变化下的旋转失速问题，通过雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程、可实现的k-ε湍流模型和数值模拟，研究了风机在稳定运行和进入失速状态时的内部流动特性，发现烟气在80 m~3/s左右达到出口压力峰值，之后流量稍微减小便会发生失速。分析第一级转子内的三维流场，认为失速现象主要出现在叶片尖端，且随着流速降低，叶片尖端的泄漏面积扩大，导致泄漏涡流轨迹变化，最终形成失速单元，影响整个通道的流动。探讨叶轮内部流场的噪音分布随着失速的发展规律，失速导致的流动不规则性和湍流强度的增加，使得噪音分布覆盖整个叶轮，以上规律不仅反映了流动状态的变化，也为设计优化和性能提升提供参考。

  2025年04期 v.44;No.267 46-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 3435K]
  

• 1000 MW燃煤锅炉热电偶套管频繁断裂原因分析

  张宁;

  某厂锅炉减温器前后热电偶套管频繁断裂，通过化学分析、金相检验、硬度试验、拉伸试验、冲击试验、断口扫描电镜观察，以及利用ANSYS计算静载荷和瞬态动力学等方法进行诊断。结果表明：热电偶套管化学成分、金相组织、抗拉强度、冲击吸收功及硬度合格，断口形貌呈疲劳断裂断口形貌；ANSYS计算结果显示热电偶套管强度满足该区域瞬态静载荷和最大静载，但热电偶套管存在不当装配间隙，服役中承受蒸汽流速波动及冲击产生结构振动，萌生疲劳裂纹并不断扩展，最终断裂。

  2025年04期 v.44;No.267 52-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 3765K]
  

电力信息技术

• 基于电动汽车V2X通信的电动智能网联车辆路径优化研究

  郭天鸿;刘敬文;张禹森;王文钰;许俞彬;

  随着电动汽车的加速普及，其在显著降低运输成本与环保方面的优势愈发凸显。V2X通信技术发挥着关键作用：一方面，能实现充电桩的精准实时定位与状态感知(如占用情况、充电功率、电价信息),为电动车辆提供最优充电点选择；另一方面，极大地增强了电动汽车与充电桩之间的智能互动能力。车辆可基于自身电量、配送任务和实时路况，通过V2X网络主动查询、预约或引导至最合适的充电桩，充电桩也可向附近车辆推送可用信息与动态策略。这种双向互动有效提升片区充电桩资源的整体使用效率，通过智能调度避免局部过载或闲置，从而显著减少电网资源的浪费。为了实现缩短运送距离、减少运送时间以及降低运送成本的目标，基于异构V2X通信系统网络结构与服务指标要求，深入研究基于电动汽车的V2X通信系统网络定位技术下，车车、车人、车网、车路、车辆与视频、车辆与检测系统、车辆与数据中心以及充电桩等环节的交互。结合路径预规划和路径实时调整两个阶段的模型，成功实现基于电动汽车V2X通信的智能网联车辆路径优化。仿真实验结果表明：电动汽车配送过程只需充电1次，在所有路径方案中成本最低，表现最为理想。

  2025年04期 v.44;No.267 58-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1713K]
  

• 计及设备作业特征与用电行为的高耗能工业负荷自动需求响应策略

  刘航;申皓;陈嘉瑞;汤成俊;钟永洁;

  针对高耗能工业负荷因用电特性复杂导致参与电网需求响应(demand response, DR)意愿低的问题，提出计及设备作业特征与用电行为的自动需求响应(automated demand response, ADR)策略。首先，以铸造业为研究对象，引入日订单负荷率作为关键特征，采用霜冰算法(rime optimization algorithm, RIME)对双向长短时记忆(bi-directional long short-term memory, BiLSTM)神经网络的关键参数进行优化，得到RIME-BiLSTM算法，预测铸造厂的基线负荷；其次，依据设备特性将负荷细分为基本、可平移以及可调节三类，并构建融合关键负荷保障、灵活平移调配以及动态调节优化的3个自动需求响应策略集，通过效用函数获取用户收益最大化的效用因子权重，进而实现策略优选决策；最后，基于某铸造厂的实际运行数据进行仿真验证。结果表明：该策略通过匹配设备特性与用电行为，提升企业收益15.8%,增强了高耗能工业用户参与DR的积极性。

  2025年04期 v.44;No.267 65-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 2802K]
  

电力施工与作业

• 基于光纤传感的电力隧道顶管施工变形监测方法

  史竞辉;郭洪林;韩阳;张广源;苗新涛;

  针对隧道顶管变形监测数据精度低问题，基于光纤传感技术优化研究了一种电力隧道顶管施工变形监测方法。首先采用三维激光扫描采集电力隧道顶管施工过程变形数据，利用光纤传感技术监测目标位移态势，调节光栅周期参数优化通信光波信号传输精度与分辨率，运用应变反演检测方法分析目标参数的位移大小，构建变形目标三维云坐标空间。其次通过小波信号分解降噪光纤传感通信数据，计算监测节点变形速率与加速度，分析并预测顶管变形态势与规律。最后根据实验结果可知，顶管施工的实际沉降为3.5 mm,传统全站仪监测结果为3.25 mm,基于光纤传感器检测结果为3.49 mm,相比之下光纤传感器法精度更高。为进一步验证该结果，使用BIM理论模型进行分析，测得全站仪约为1.8 mm,与实际相差1.7 mm。而基于BIM模型的光纤传感器法，监测所得沉降值约为3.0 mm,与实际数值相差仅为0.5 mm,说明基于光纤传感器的监测方法精度更高。

  2025年04期 v.44;No.267 75-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 2210K]
  

• 相变冷却技术在电工带电作业屏蔽服中的应用

  李宁;郭连举;汪圣伟;程旭;丁立;

  随着电力需求的快速增长，电力工人在高温环境下带电作业的频率不断增加，高温作业不仅影响工人的健康和安全，还降低工作效率，因此，提出了一种新型相变冷却服，通过改善服装内部微环境来提高电工的热舒适性。介绍相变冷却技术的关键技术，从人体生理参数和主观问卷两方面对该冷却服进行分析，结果表明，相变冷却服显著降低了皮肤和核心温度，尤其是头部、躯干和颈部区域，平均皮肤温度分别下降1.2℃、5.72℃和5.94℃。同时，热感觉和热舒适评分显著降低，湿感觉评分也有所改善。

  2025年04期 v.44;No.267 82-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 3459K]
  

• 厂界地形对变电站声屏障优化设计影响研究

  吴鹏;赵彭辉;王宁;胡源;王佳辉;

  由于厂界地形对变电站内声屏障优化设计，可以为不同地形条件下声屏障结构参数的选取和新建变电站选址提供参考。以各个地形条件下声屏障的衰减算法为基础，以变电站的降噪需求和建筑物施工界限等为约束，建立了不同地形条件下的声屏障优化设计模型，并以江苏某变电站的声屏障设计为例，通过Noise System软件及现场实验对所设计声屏障的降噪效果进行了分析与验证。仿真及实验结果均表明，优化后的声屏障设计方法不仅能满足各个地形条件下的降噪需求，而且能有效降低声屏障的安装成本。

  2025年04期 v.44;No.267 88-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 3170K]
  

• 国产6.5 kV大容量碳化硅器件、装备及工程应用 2024年度国家电网有限公司科学技术进步奖一等奖

  田源;

  <正>近年来,低压碳化硅(<1.2 kV)器件已经广泛应用于电动汽车、分布式光伏,实现了系统性能的跨越式提升。高压碳化硅(>4.5kV)材料、器件及装备已成为美欧日等发达国家抢占的技术制高点,并对我国实施出口管制。受制于高压碳化硅材料缺陷控制、大电流芯片制备工艺等卡脖子技术,器件合格率低(<10%),国外高压碳化硅器件也处于样品试制阶段,且高压碳化硅器件应用还面临高速高可靠驱动保护、高功率密度装备拓扑等技术难题,尚无工程应用。

  2025年04期 v.44;No.267 95页 [查看摘要][在线阅读][下载 2052K]
  
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