中国电力

2020, 53(1): 0-0.

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配电信息物理系统分析与控制研究综述

李晓, 李满礼, 倪明

2020, 53(1): 11-21. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201912094

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随着先进信息通信技术在配电网中的广泛应用，配电网信息侧和物理侧融合程度愈发增强，已具备信息物理系统的典型特征。从分析与自愈控制的角度，对配电信息物理系统（cyber physical distribution system, CPDS）研究现状进行分析和展望。在分析方面，从CPDS可靠性评估和风险评估两个方面进行总结分析。在自愈控制方面，对传统物理侧自愈控制以及信息物理协同的CPDS自愈控制进行综述，指出现有研究的进展和不足。最后，从两网融合背景下的CPDS架构、考虑分布式电源的CPDS安全分析、CPDS混合通信网自愈机制以及CPDS自愈控制体系等4个角度，对CPDS未来研究方向进行展望。

基于数据增强和深度残差网络的电力系统暂态稳定预测

周艳真, 查显煜, 兰健, 郭庆来, 孙宏斌, 薛峰, 王胜明

2020, 53(1): 22-31. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201912113

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针对传统数据驱动的电力系统暂态稳定分析方法中，较少考虑输入数据存在噪声和信息缺失后对预测模型性能的影响问题，提出一种基于数据增强和深度残差网络的暂态稳定预测方法。首先，考虑噪声和信息缺失情况，对原始训练数据进行扩充；然后，采用发电机受扰后动态数据作为输入特征；考虑到输入的高维时序数据具有图像的特点，利用图像处理中一种特殊的卷积神经网络—深度残差网络构建用于暂态稳定评估的深层模型。算例分析表明，所提出的方法能够提高模型的泛化能力，在含噪声以及部分发电机信息缺失情况下具有更好的鲁棒性。

电力系统极端事件的风险评估与防范

丁茂生, 孙维佳, 蔡星浦, 王琦

2020, 53(1): 32-39,65. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201912030

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传统电力系统风险评估方法以普通风险为研究对象，无法体现极端事件对系统运行带来的破坏性影响。基于金融领域风险价值理论，提出一种电力系统极端风险评估与量化方法，对传统风险评估方法进行补充和完善。采用极值风险评估方法，着重考察极端事件对系统稳定运行造成的影响，体现了小概率极端事件对系统稳定造成的严重后果。基于电力系统网络攻击事件和极端灾害事件进行极端风险评估，对比常规风险与极值风险评估结果，验证了所提的极端风险评估方法的合理性。同时，基于电力系统脆弱性与反脆弱性特征，提出极端风险防范的关键难点在于如何协调普通风险与极端风险。

考虑信息-物理组合预想故障筛选的配电网CPS安全性评估

周霞, 杨洲, 倪明, 卜成杰, 林沪生, 李满礼

2020, 53(1): 40-48. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201911139

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随着ICT技术和自动化控制技术的快速发展，配电网逐渐发展为信息系统和物理系统高度耦合的配电网信息物理系统（配电网CPS），信息系统支撑物理系统稳定运行的同时也给配电网CPS带来了一定的安全隐患，因此在原有的单一物理预想故障评估中需考虑信息影响。提出一种考虑信息-物理组合预想故障筛选的配电网CPS安全性分析与评估方法。首先基于配电网CPS结构，建立了可以反映电力-信息耦合特性的配电网CPS关联矩阵模型；接着分析信息故障和物理故障的相关性，依据拓扑相关和业务相关构建初始的信息-物理组合预想故障集；然后以故障恢复率排序作为依据筛选出关键的信息-物理组合预想故障；最后针对筛选出的组合预想故障利用配电网CPS安全性评估指标进行安全评估，并在算例中验证，算例结果表明了所提方法的合理性和有效性。

考虑灾害事件攻防顺序的电网防灾资源分配策略

赵艳军, 梁坤杰, 龙霏, 唐景星, 王洪涛

2020, 53(1): 49-55. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201912016

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中国南方台风多发地区的电网防风加固等防灾资源分配与建设是大电网安全防御的关键问题之一，通常将其建模成防御者-攻击者-防御者（D-A-D）的动态博弈模型进行求解，但是现有的D-A-D模型没有考虑攻击者攻击顺序以及运行方式调整的动态过程。提出考虑攻击者攻击顺序以及潮流调整动态过程的多阶段动态博弈模型，并将其转化成可用列与约束生成算法（C & CG 算法）求解的改进D-A-D模型，得出最优防御资源分配结果。在IEEE39节点系统上进行了所提的模型与算法的仿真，仿真结果表明，所提出的模型更加符合电网的实际情况，求解算法也更高效。

降雨滑坡灾害对输电杆塔故障的时空强在线预警

汤奕, 徐香香, 陈彬, 易弢

2020, 53(1): 56-65. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201912083

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针对山地丘陵地区的输电线路所处环境复杂，降雨滑坡灾害可能导致输电杆塔故障从而影响电力系统的安全稳定运行的问题，提出一种降雨滑坡灾害下的输电杆塔故障预警方法，从滑坡风险区域、滑坡活动时间以及杆塔受损状况三个角度实现灾害全过程的量化在线预警。首先，利用GIS技术将降雨预报区域和电网区域进行叠置获得目标风险区域，提出基于网格化的滑坡灾害指数来确定易滑坡区域；其次，结合气象数据分析渗入土壤中的降雨量逐日变化情况，构建动态更新的累积有效降雨量模型，进而提出可用于预测滑坡活动时间的滑坡概率模型；最后，以坡体冲击能为致灾强度、与输电塔挠度限值对应的弯曲变形能为抗灾性能，从功-能角度得到反映易滑坡区域输电杆塔损毁程度的定量函数关系。算例结果表明，所提方法具有一定的可行性和合理性。

基于移动无线传感网的电缆通道应急监测系统

徐鑫乾, 徐铼, 陈杰, 刘洋, 张朝鹏, 何嘉弘, 高丙团

2020, 53(1): 66-71,99. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201911138

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为实现电缆通道通信网络缺失、故障或受攻击等应急情况下的环境信息监测需求，研发了一种基于WiFi和超宽带（ultra-wide band，UWB）通信的低成本移动无线传感网络监测系统。该系统包括监测上位机和由球形机器人移动节点组成的无线监测网络。移动节点以STM32系列单片机为主控芯片，集成摄像头模块和温湿度模块实现现场信息采集，集成WiFi通信模块采用无线自组网按需平面距离向量路由协议（ad hoc on-demand distance vector routing, AODV）构建无线传感网络实现信息传输，集成3个UWB通信模块实现移动节点的测距和队列跟随。实验结果表明，该系统能够实现电缆通道环境的稳定实时监测，移动传感队列跟随误差不超过20 cm，监测视频平均传输延时不超过150 ms。

基于多预测模型融合的电力变压器安全预判

李典阳, 张育杰, 王善渊, 冯健, 王洪哲, 秦领

2020, 53(1): 72-80. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201907172

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为解决传统分析措施未能将多源异类的数据信息纳入电网设备故障征兆分析及基于小样本单一算法难以较好应对多种故障类型设备诊断的问题，构建一种不同类型电网设备相关数据的统一化、标准化方法。采用卡方分布算法通过对数据相关性挖掘进行特定故障类型征兆集的选择，以避免层次分析法、格林兰验证等故障征兆集分析方法存在人工经验干扰。构建了一种多算法融合决策方法来避免单一算法决策的弊端。通过实例验证了对电力设备的单一故障类型寻找故障征兆集比针对设备选择故障征兆集具有更好的简约效果与预判准确率。实例还验证了所提融合算法效果好于单一算法。

智能变电站嵌入式终端的网络攻击类型研究及验证

何金栋, 王宇, 赵志超, 李俊娥, 谢新志, 张锐文, 柳玙卿, 裘德熙

2020, 53(1): 81-91. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201912050

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全面掌握智能变电站嵌入式终端可能遭受的网络攻击方式及其对电力一次系统的影响，是建立有效安全防护措施的基础。目前，有关智能变电站嵌入式终端网络攻击的研究大都针对单一类型的网络攻击，且仅停留在理论分析阶段，未对提出的网络攻击类型进行验证。在分析智能变电站嵌入式终端及其通信环境的脆弱性的基础上，从攻击检测所需要的数据源和检测方法角度总结了终端可能遭受的网络攻击类型；提出了实物与仿真相结合的攻击验证方案；分析了泛洪类和报文类主要攻击的原理，给出了相应攻击工具的构造方法；使用所构造的攻击工具在验证方案设计的实验环境中进行了测试，结果证明这些攻击会对智能变电站嵌入式终端及电力一次设备造成影响，且终端抵御泛洪类攻击能力较差。

考虑攻击损益的电网CPS场站级跨空间连锁故障早期预警方法

王宇飞, 邱健, 李俊娥

2020, 53(1): 92-99. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201912082

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为了准确检测由网络攻击引发的各种跨空间连锁故障，提出了一种考虑攻击损益的场站级跨空间连锁故障早期预警方法。首先，根据跨空间连锁故障演化机理讨论了故障早期预警的工作原理，建立故障早期预警的数学模型；进而，提出误用检测与异常检测融合的场站级跨空间连锁故障检测方法；最后，在基于CEPRI-36节点的电网信息物理系统仿真环境中，模拟网络攻击引发的跨空间连锁故障并利用所提方法给予早期预警，验证了所提方法的有效性。

适应电力市场环境下的电化学储能应用及关键问题

胡静, 黄碧斌, 蒋莉萍, 冯凯辉, 李琼慧, 许钊

2020, 53(1): 100-107. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201907054

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近年来，随着中国储能产业相关政策出台和落地实施，中国电化学储能技术应用快速发展，已在电力系统发输配用各个环节得到示范或商业化应用。但目前电化学储能总体仍处于发展初期，在盈利模式、发展规划、规范管理、消防安全等方面还有待清晰和完善。从发展规模、技术经济性、政策环境等方面阐述中国电化学储能发展现状，提出电化学储能的具体应用场景、商业模式和投资回报机制，并量化分析不同场景下的项目经济性，围绕项目投资属性、发展规划、电价及市场机制、接入和调度运行管理、安全防护、共享平台等6个关键问题分别进行分析，并提出相关建议，促进电化学储能健康有序发展。

基于Fréchet算法的电化学储能AGC控制性能评价指标

黄昊, 吴继平, 滕贤亮, 孙国强, 徐瑞

2020, 53(1): 108-114. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201907160

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电化学储能快速精准的调节特性非常适用于电网调频。为准确评价储能调节资源参与自动发电控制（AGC）的控制性能，基于Fréchet距离算法，通过计算时间周期内储能实际出力与理想出力曲线的相似度，提出了表征储能调节性能的相似度、延迟度、偏差度和贡献度指标。新型指标不仅能够准确表征储能的调节性能以及调节效果，同时也能适应常规机组的考核评价。基于储能和常规机组实际运行数据进行了算例计算，对比分析结果验证了提出指标的有效性。

含风电制氢装置的综合能源系统优化运行

郭梦婕, 严正, 周云, 张沛超

2020, 53(1): 115-123,161. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201911003

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随着全球环境污染问题的加剧以及能源结构调整，氢能作为一种高度清洁的可再生能源成为世界各国研究热点，合理利用氢能是解决能源危机和环境问题的有效途径。考虑风电制氢装置在综合能源系统中的应用，研究了含电制氢装置的不同控制方式，提出了含电制氢装置的综合能源系统优化模型。通过多种能源之间的相互转化，同时满足电力、氢气以及热负荷需求。算例仿真结果验证了所提模型的有效性，分析了风电制氢装置对于降低系统运行成本、提高清洁能源消纳量的重要作用，对比了不同氢气负荷需求下系统的运行情况，仿真结果说明合理安排氢气负荷有利于进一步促进系统绿色、经济运行。

耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统优化

李建设, 董益华, 罗海华

2020, 53(1): 124-129. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201908048

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储能是解决风能和太阳能等可再生能源发电间歇性和不稳定性的重要技术途径。针对常规液化空气储能系统循环效率较低的问题，引入有机朗肯循环以利用空气液化阶段产生的压缩热。构建耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统，以系统循环效率和空气释能发电阶段㶲效率为目标函数，以压缩机组出口压力、低温泵出口压力、冷箱窄点温差和换热器效能为决策变量，运用非劣分类遗传算法NSGA-Ⅱ进行多目标优化。绘制Pareto最优前沿曲线，采用TOPSIS优选法，得到贴近度最大的系统最优设计方案，与之对应的系统循环效率为62.75%。

湿烟羽综合治理政策分析及建议

杨爱勇, 舒喜, 申智勇, 刘志坦, 孙尊强, 韦飞

2020, 53(1): 130-139. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201907118

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为进一步改善环境质量，近年来多个地方政府相继出台了标准或政策文件，要求对湿烟羽进行治理。各地政策对于治理目标、考核指标及考核方式存在一定的混乱，缺乏清晰统一的标准。对现有国内外政策及技术现状进行总结和分析，提出目前政策文件中考核指标和方法中存在的问题，并给出了相关建议，认为目前阶段采用排烟温度作为考核指标具有可行性和合理性，但是建议结合区域条件、行业特征制定针对性的指标体系。同时建议加强湿烟羽中非常规污染物种类及排放浓度、治理技术、监测分析方法、治理经济和环境效益分析等方面研究，为科学制定湿烟羽治理政策提供技术和理论支持。

烟气SO₃监测控制冷凝法采样方法

李滨, 杨阳

2020, 53(1): 140-146. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903047

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烟气SO₃采样多采用控制冷凝法，因SO₃易凝结，捕集率仅有80%左右。参照GB/T 21508-2008所规定的控制冷凝法，对影响SO₃捕集率的主要因素，如蛇形盘管内径及总长、抽气流量、采样枪温度等进行实验研究，得到最佳盘管型式及控制参数。研究结果表明：采样枪的加热温度应≥280 ℃；对于内径4 mm的蛇形盘管，最佳抽气流量为20 L/min，蛇形盘管总长应为240 mm。在最佳条件下，控制冷凝法SO₃捕集效率可达97%以上，能够满足现场SO₃测试需要。将研究成果应用于某600 MW超低排放机组的监测，得到了烟气排放不同阶段SO₃排放浓度及各大气污染物治理设施对SO₃的脱除效率。

燃煤电厂旁路烟气干燥塔控制技术开发

王文欣, 高毅, 刘春红, 童小忠, 陈彪, 祁志福, 张勤

2020, 53(1): 147-154. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201902077

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以浙江两电厂为研究对象，分析了旁路烟气干燥脱硫废水零排放技术的控制难点，以不影响粉煤灰质量为目标，建立了多参数控制模型，在考虑烟气酸露点情况下确定最低烟气温度、最大脱硫废水处理量；同时基于能量平衡的精确控制技术和基于关键参数的软测量模型的互为备用，实现了脱硫废水的高效、低能耗干燥。台州第二发电厂脱硫水质控制限制的计算表明，粉煤灰可用作普通混凝土添加剂；长兴电厂脱硫废水干燥塔在旁路烟气挡板门全开的情况下，烟气入口温度357 ℃，脱硫废水质量流量达到4 200 kg/h时，出口温度仍有117 ℃；而在深度调峰工况，烟气入口温度下降到280 ℃时，出口温度高于110 ℃的下线预警值时，系统出力为1 750 kg/h，实验结果与基于能量平衡算法的理论预期基本一致。

新能源大规模并网条件下火电机组深度调峰控制策略优化

李玲, 刘鑫屏

2020, 53(1): 155-161. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201811059

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火电机组深度调峰运行是消除电源侧与电网侧双随机扰动、提高可再生能源消纳率的有效措施，为此机组协调控制系统也需要进行改进，保证在大范围变工况运行时发电负荷-机前压力的控制品质。针对典型亚临界机组简化非线性动态模型，通过机理分析确定机组由额定负荷向深调峰负荷变化时模型中主要参数的变化规律，再将经典PID参数整定方法同仿真分析相结合，得到主要工况点协调控制系统最优参数，并提出适应工况变化的变参数控制逻辑。将此方法应用到某330 MW机组深调峰改造中，优化后的协调控制系统可在33%～100%负荷范围内投入，并具有良好的控制品质。

1 350 MW超超临界汽轮机技术特点及分析

杨文虎

2020, 53(1): 162-168,176. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201904108

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介绍了申能安徽平山电厂二期工程1×1 350 MW汽轮机的技术特点，即采用高低位汽轮机布置、双轴二次再热，其中，高置轴系汽轮机包括1个超高压缸和1个高压缸，低置轴系汽轮机包括2个中压缸和3个低压缸。阐述了汽轮机容量及汽缸配置的优化选择，并对不同汽缸配置方式进行了对比分析，此外，还分析了汽轮机蒸汽参数选择及优化，最后，介绍了轴系的轴向死点布置以及汽缸模块、汽阀的结构特点。

润滑油交流油泵振动问题分析及治理

何小锋, 刘晓锋, 卢修连, 华东奇, 马运翔, 何利鹏, 唐鹏涛

2020, 53(1): 169-176. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201904070

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为了解决给水泵汽轮机交流润滑油泵的振动问题，保障机组的安全运行，采用了数值计算结合现场振动测试分析的方法，确认故障原因，设计合理的加固方案，最终解决振动故障。结果表明，交流油泵振动大，主要原因是由起支撑作用的油箱顶板垂直向整体刚度弱导致的共振和顶板受力后不均匀变形引起的泵底座倾斜所致。

660 MW水热电联产超临界机组综合蓄能一次调频能力研究及应用

陈顺青, 闫建平, 张玉胜

2020, 53(1): 177-184. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201904094

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利用某660 MW水热电联产超临界机组热平衡图等设计参数，分别对该机组凝结水节流、热网抽汽节流一次调频能力进行定量分析的理论研究，得出100%、75%、50%THA工况下各节流变化对应机组功率变化的理论增益、规律。在安全控制范围内，对该机组进行综合蓄能一次调频能力试验研究，得出350 MW、450 MW、600 MW工况下各节流变化对应机组功率变化的实际增益、规律以及综合蓄能一次调频实际能力。结合试验研究，在机组原一次调频控制逻辑的基础上开发设计了适用于该机组一次调频的综合蓄能调频控制模块，模拟应用效果良好，一次调频能力能够满足相关要求，间接提高了机组的经济性。

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