中国电力

2021, 54(5): 0-0.

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基于区块链的分布式光伏就地消纳交易模式研究

靳开元, 杨建华, 陈正, 王维洲, 侯斌, 薛文景

2021, 54(5): 8-16. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202004023

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目前配电网中分布式光伏发电渗透率越来越高，利用区块链技术的去中心化、难篡改等特点，有助于分布式发电就地或就近消纳，提高配电网运行的经济性。提出了一种基于区块链的光伏就地消纳交易模式，建立了光伏发电用户和分布式光伏聚合商的效益函数，运用Stackelberg博弈模型确定内部电价，通过边缘计算制定最优用电计划，设计了基于信誉值的就地消纳交易机制，对就地消纳程度低的用户进行惩罚，鼓励用户通过可时移负荷消纳光伏出力。配电网仿真结果表明，在采用区块链的交易模式下，配电网的就地消纳情况得到改善，用户的综合效益得到提升。

基于区块链的电力数据交易方案设计

刘威, 孙艺新, 陈睿欣, 崔维平, 王智敏

2021, 54(5): 17-27. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202003224

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电力数据交易是数据发挥价值的重要途径，当前数据交易存在中心化交易信任、交易规则不明确、交易监管难度大等问题。提出基于区块链的电力交易方案，首先论述电力数据特性，并分析电力数据交易面临的问题，阐述区块链对电力数据交易场景的适用性；然后，论述区块链技术基本特征和分类；再次，详细设计智能合约，确保电力数据交易安全自动执行，并结合共识机制、交易账户等因素，提出区块链电力数据交易方法，提出区块链电力数据交易基本框架，并分析关键支撑技术，保证电力数据交易安全顺利进行。

基于计算卸载的电力物联网能效优化研究

刘世栋, 卜宪德, 刘川, 田峰

2021, 54(5): 28-34,45. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202010054

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基于异构网络架构，考虑基于三层计算的电力物联网移动边缘计算架构，构建了各层计算的能量消耗模型和延迟模型，实现智能移动设备的任务从本地计算卸载到小基站的边缘服务器和宏基站边缘云服务器进行计算。针对电力物联网计算卸载的能耗最小化问题，采用变量替换分解问题，并利用目标函数单调性进行理论推导，得到优化的参数解。仿真结果表明，通过与其他方案相比，所提优化方案可以在较小的延迟条件下，实现优化的节能效果。

面向电力物联网的5G通信认知无线电NOMA系统研究

佘蕊, 张宁池, 王艳茹, 郭丹丹, 马文洁, 刘卉, 张洁

2021, 54(5): 35-45. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202010099

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随着电力物联网建设的不断推进，配电网中产生的数据量呈指数增长，传统基于认知无线电的智能电力通信网络已无法满足大量用电信息采集设备对频谱资源高度需求。构建了面向电力物联网的5G网络模型，旨在利用非正交多址接入（non-orthogonal multiple access, NOMA）技术的非正交传输特性进一步提高有限电力专网的频谱资源利用率，为保证频谱检测的准确性，采用多用户协作感知方式。推导了频谱接入概率和吞吐量的闭合表达式；为进一步提高分类结果的准确性，提出了一种改进K-means算法。利用交替迭代算法对检测时间、节点功率和用户簇数进行联合优化，以最大化系统吞吐量。仿真结果表明，与传统正交多址接入系统相比，在改善频谱利用率的同时，感知结果的准确性也得到明显提高。

基于多模型融合的CNN-LSTM-XGBoost短期电力负荷预测方法

庄家懿, 杨国华, 郑豪丰, 张鸿皓

2021, 54(5): 46-55. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202004026

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短期电力负荷的精准预测可以有效指导机组组合调度、经济调度与电力市场运营。针对输入数据特征量受限时负荷预测的低精度问题，提出一种基于多模型融合的CNN-LSTM-XGBoost短期电力负荷预测方法。通过建立融合局部特征预提取模块的LSTM（long short term memory）网络结构，并将其与XGBoost（eXtreme boosting system）预测模型并行结合，之后结合MAPE-RW（mean absolute percentage error-reciprocal weight）算法进行模型融合初始权重设置，对最佳权重进行搜索，构建最佳融合模型。通过运用电力负荷数据对所提方法进行预测实验，结果表明CNN-LSTM- XGBoost模型的MAPE（mean absolute percentage error）与RMSE（root mean square error）分别为0.377%与148.419 MW，相比于单一网络模型与融合模型结构实现了误差指标的显著降低，验证了基于多模型融合的CNN-LSTM-XGBoost短期电力负荷预测方法具有较快的模型训练速度、较高的预测准确度与较低的预测误差。

考虑规模化快充负荷的低压互联配电台区风险评估

沈培锋, 王徐延, 张昊亮, 卫志农, 徐广开, 孙国强

2021, 54(5): 56-64. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202002003

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提出一种基于规模化电动汽车快充负荷的配电台区风险评估方法。首先，以“停车—充电”模式为基础，考虑居民区、商业区不同的充电需求，进行电动汽车快充负荷的模拟；其次，给出配电台区中快充负荷分散接入的传统方式，以及台区低压侧互联的新型接入方式，并基于此提出AC/DC变流器、储能设备的控制策略，建立台区互联的功率模型；最后，以台区变压器为中心，提出包括配变重载、超载和切负荷成本的风险指标，建立配电台区风险评估体系。以南京市某地区示范工程作为算例，讨论分析不同拓扑结构及快充负荷规模下配电台区的安全运行风险，及储能系统的对台区支撑作用。

风火储联合多通道外送系统直流闭锁后的稳控措施

赵吉贤, 李凤婷, 尹纯亚

2021, 54(5): 65-73. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202004123

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针对直流闭锁造成的风火储联合多通道外送系统暂态过电压问题，首先分析闭锁后盈余无功功率、送端系统强度对交流系统暂态过电压的影响，其次梳理并分析除闭锁线路外的其余外送通道潮流转移、抽水蓄能和功率型储能对于闭锁故障的调节、调控机理，并根据各调节手段的特点确定动作时序，提出一种综合考虑多调节手段的协调稳控措施。最后基于DIgSILENT搭建哈密电网模型，对所提稳控措施进行仿真验证。仿真结果表明，多手段协调稳控措施可有效缓解暂态过电压问题，减少切机量，规避风电机组连锁脱网的风险，降低控制代价，提升交流系统协调恢复能力。

基于PageRank算法的输电网连锁故障脆弱线路辨识

魏明奎, 周全, 宋雨妍, 王渝红, 周泓, 蔡绍荣, 江栗

2021, 54(5): 74-82. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202004082

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为快速准确识别输电网中可能触发连锁故障的脆弱线路，基于PageRank算法提出一种计及连锁故障级联效应的输电网脆弱线路双层辨识方法。首先，考虑连锁故障的演化进程，建立基于快照的输电网时序网络模型；其次，综合考虑线路间的交互影响和输电线路对负荷波动的抗扰能力，基于拓展PageRank算法构建浅层辨识模型，用于快速计算输电线路的脆弱度；最后，通过算法重构表征连锁故障间的关联关系，搭建脆弱线路的深层辨识模型，以综合分析输电线路的脆弱性，并刻画连锁故障中线路脆弱性的变化过程。基于IEEE 39节点系统的仿真算例验证了所提脆弱线路辨识方法的合理性和准确性。

计及风电高频保护的送端电网多直流协同频率控制

游广增, 李华瑞, 李常刚, 刘超, 钱迎春, 李玲芳

2021, 54(5): 83-90,110. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201903030

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为解决中国能源与负荷逆向分布问题，大量高压直流输电工程正在建设或已经投运。针对送端电网中可能发生的直流闭锁导致的高频事件，计及风电机组的高频保护约束，研究了进行多回直流协同控制从而抑制电网频率偏移的方法，提出了以各健全直流总功率调制量最小为目标的多直流协同频率控制模型，通过一阶差分近似求解系统最大频率偏移相对于各受控直流功率的灵敏度，优化求解多直流协同频率控制策略。并进一步以某含高比例风电的送端电网为例，验证该方法在送端电网频率控制策略整定中的有效性。

基于交替方向乘子法的主动配电网日前两阶段分布式优化调度策略

张进, 胡存刚, 芮涛

2021, 54(5): 91-100. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201904021

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随着主动配电网中可控设备的大量接入，亟需提出新的优化调度策略以适应主动配电网日益复杂的调度运行。针对此问题，综合考虑主动配电网的运营成本和网络损耗，提出了一种日前两阶段分布式优化调度策略。第一阶段为有功优化阶段，考虑可控资源的有功调节作用，以配电网运营成本最小为目标进行经济优化调度；第二阶段为无功优化阶段，在第一阶段调度基础上，以系统网损最小为目标，考虑可控资源的无功调节作用，建立无功优化模型。为减轻系统通信负担，采用交替方向乘子法分别将有功和无功优化的集中式数学模型分解成多个子模型，通过相邻区域间期望信息的交互实现模型的分布式求解。仿真结果表明该策略可有效减小配电网的运营成本和网络损耗。

计及频率稳定的多直流异步外送电网切机容量优化

苟竞, 刘方, 况理, 苏韵掣, 李奥, 文云峰

2021, 54(5): 101-110. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202004133

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异步互联格局下，送端电网惯性大幅下降，因直流闭锁引发的高频问题较为严重，传统应对高频问题的稳控切机策略存在切机量不精确（过切或欠切）以及切机后系统转动惯量匮乏等风险。针对现有稳控切机方案的不适应性，提出一种计及系统频率稳定需求的多直流异步外送电网切机容量优化模型。模型中耦合大容量直流闭锁故障下各种频率指标约束、网络潮流约束、备用及切机量约束，考虑系统内各类型机组调节性能及位置的差异性，利用理想点法和优序图法得到各类型机组的切机惩罚因子，通过切机综合代价最小化目标确定大容量直流闭锁事故下送端电网的最优切机方案。以改进的IEEE RTS-79系统为例进行了算例分析，验证了所构建模型的有效性与频率适应性。

实验室内交流导线电晕噪声的频谱特性研究

黄明祥, 郭志彬, 潘立志, 李学宝

2021, 54(5): 111-120. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202007078

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交流电晕放电产生的可听噪声主要由宽频噪声分量与纯音分量组成，为了对可听噪声频谱特性进行深入研究，基于实验室内交流电晕放电可听噪声的时域测试平台，获取交流导线电晕放电产生的可听噪声时域波形，提出了将测量得到的可听噪声分为脉冲簇噪声、空间离子往复迁移噪声和背景噪声3个部分，并采用基于小波变换的噪声提取方法对各部分分量进行了分离。在此基础上，获得了交流电压调制和离子迁移运动对导线纯音分量的不同作用机理以及纯音分量的变化规律。研究结果表明在电压调制作用下周期出现的脉冲簇噪声和空间离子往复迁移噪声共同形成了纯音分量，而离子迁移运动的作用大于电压调制作用，且纯音分量随着电压的升高明显升高，对于总声压级的贡献也不断增加。此外，结合了放电过程中的空间离子的运动特性，对可听噪声的频谱特性进行了定性分析。

计及波速变化的反行波直流输电线路故障测距方法

武建卫, 邵剑峰

2021, 54(5): 121-128. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202004148

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行波法、故障分析法、固有频率法是高压直流输电故障测距中常用的3种方法。行波法因其波头识别问题导致可靠性不高，波速的选择也影响了测距精度的大小；故障分析法受模型精度的影响测距精度不高；固有频率法在线路终点发生故障时存在死区。直流线路故障时第一个反行波一般不受反射系数频变的影响，基于反行波波头容易识别的特性，采用反行波进行故障测距，波头的识别采用奇异性检测效果优异的à trous算法，针对直流线路采用不同型号导线导致波速不一致的情况，对不同型号线路段采用不同的波速进行计算，进一步提高测距精度。相较于现有的故障测距算法，本算法波头识别的可靠性得到提高，且由于计及了波速的变化，在直流线路采用不同型号导线时测距精度进一步提高。

不同排列的金属球在均匀电场中的仿真研究

朱杰, 伍珈乐, 宋绪鹏, 卞星明

2021, 54(5): 129-138. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.201911040

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大量研究已证明导线表面状态会极大影响导线的电晕性能，但微观层面上是如何影响电场分布的研究并不充足。因采用均匀电场可以更好地关注颗粒本身相互影响的规律。计算了在平行板电极形成的均匀电场中，不同排列的球状金属颗粒放置在电压极板上的影响，当金属球成一字排列时，随着数量的增多，最大场强值和最大面电荷密度都会被削弱，趋向一极限值，并根据数量-场强曲线拟合了公式。当3颗球一字排列时，中间球正好位于两边球中心时削弱作用最强，且两边球距离越近效果越明显；当金属球按正多边形排列时，数量越多削弱越明显，距离越近削弱越明显。1颗金属球在距离极板不同高度时，金属球靠近但未接触极板时场强最大。计算证明并非金属球越少电场分布越好，为优化导线表面状态、去除瑕疵提供了理论基础。

高压输电线路在线监测设备无线供电磁耦合机构优化

何继勇, 周海阔, 朱仁勋

2021, 54(5): 139-147,165. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202002133

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对高压输电线路进行实时精准的在线监测是保障电网稳定运行的有效手段。磁耦合共振无线供电为解决在线监测设备供电困难的问题提供了一种可行方案，但传统磁耦合共振系统耦合程度弱，传输效率对传输距离变化敏感，总体性能欠佳。基于电路模型分析了耦合线圈互感对传输效率的影响，提出了考虑线圈与磁芯耦合影响关系的联合优化方案从而提升传输性能。仿真和实验结果验证了在同轴间距、水平和角度偏移变化时的系统效率提升。为提升磁耦合系统传输效率和距离提供了一种有效方案。

基于暂态负荷的变压器保护一次电流检验方法

石吉银

2021, 54(5): 148-155. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202007025

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当测试负荷不足时，一次电流检验电流互感器（TA）二次回路的工作就无法完成，常造成新建变压器保护不能正常投入。为解决这一问题，提出一种采用电动机启动电流或变压器励磁涌流等暂态电流检验TA二次回路的方法。分析了变压器流过暂态负荷时两侧电流之间的关系，并根据不同接线组别对电流进行重构，以使两侧电流呈现比例关系。引入信号相关函数对电流波形进行分析计算，得到变压器两侧TA相对于基准间隔的相角差和变比，从而判定TA二次回路的正确性。该方法在工程现场检验结果与传统稳态负荷检验方法一致，证明了其可行性和正确性。

复合绝缘子伞套老化状态模糊综合评估

王思华, 陈龙, 王军军, 赵磊

2021, 54(5): 156-165. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202010080

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针对硅橡胶复合绝缘子长期在户外运行时出现的老化问题，提出一种基于模糊综合评价的绝缘子状态评估方法。从硅橡胶复合绝缘子伞套材料角度出发，建立机械性能指标、憎水性指标、电气性能指标等4个一级指标，以及所属的12个二级指标。通过构建评价指标的隶属度函数来获得各指标的隶属度，结合改进层次分析法和熵权法的组合赋权法，对各指标进行赋权，最后根据线性加权法求取复合绝缘子的等级状态。实例证明该模型能准确高效地判断出复合绝缘子的状态，为复合绝缘子的状态检修提供依据。

窄通道下排管敷设电缆群负荷优化

马爱清, 秦波, 张华富

2021, 54(5): 166-173. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202003131

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电力管道施工过程中，有时不可避免地要经过道路狭窄或地下管网密集的区域，为了保证安全水平净距，通常将此段电缆群变更为通道较窄的布置方式，但这会导致电缆群载流能力减小。将传热学原理和矩阵论相结合，基于IEC 60287提出了一种窄通道下电缆群不等负荷的矩阵优化方案，针对几种典型排管敷设的窄线路建立了有限元模型并进行温度场仿真，验证了优化方案的准确性；最后通过对实际工程通道变窄前后的负荷进行对比设计了合适的窄线路，结果表明该通流方案可提高电缆的利用率，减小了通道变窄对载流能力的影响，窄线路采用不等负荷通流方案可提高电缆的输电能力，随着回路数的增加最大可提升6.53%。

基于模糊层次分析的电网信息系统动态预警方法

郭晶, 张捷, 丁西, 沈磊

2021, 54(5): 174-178,185. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202002034

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电网信息系统是支撑电网企业稳定可靠运行的重要组成部分，实时监测、评估信息系统运行状态并及时预警一直是业界关注的重要课题，常规预警方法处理设备老化或更新、业务量波动、设备增加等情况时，常出现误报漏报问题。科学拟合日运行曲线并及时进行更新比对，基于模糊层次分析法计算各设备指标权重，结合异常持续时间和增量权重，生成设备预警级别，最后综合考虑设备预警等级和数量获得信息系统整体预警状态。通过原型系统进行算法验证，结果表明该方法能够实时感知设备和系统整体运行状态，快速进行可靠性判定和故障识别。该方法能够实现准确及时的动态预警，提高信息系统运行的可靠性，具有重要的研究意义和实用价值。

基于E-FCNN的电力巡检图像增强

白万荣, 张驯, 朱小琴, 刘吉祥, 程其玉, 赵琰, 邵洁

2021, 54(5): 179-185. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202004144

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为了解决无人机巡线、无人值守变电站机器人巡检中，由于距离过远或机器抖动造成的采集图像待检目标分辨率低、图像模糊等问题，提出一种边缘感知反馈卷积神经网络E-FCNN。该网络在传统超分辨率网络基础上增加了残差模块和反馈机制，实现细节特征的提取和强化，并通过边缘感知分支补充纹理信息，提升了图像的细节描述。通过测试集实验结果表明：提出的边缘感知反馈卷积神经网络无论在主观视觉质量，或是峰值信噪比等客观评价指标上，都明显优于其他相关算法。且在基于无人机巡检的绝缘子检测应用中能够有效提高绝缘子检测率。

大规模双馈风电机组并网频率稳定控制策略

杨蕾, 王智超, 周鑫, 李胜男, 和鹏, 向川, 张杰, 王德林

2021, 54(5): 186-194. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202003163

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风电在电网中的渗透率逐年升高，尽管其在优化电源结构、节能减排方面有颇多贡献，但是由于自然风的波动性和不确定性，大规模风电并网势必会对电网频率稳定等方面产生影响。针对此问题，对装机量较高的双馈型风力发电机组（doubly-fed induction generator，DFIG）控制系统进行研究，制定大规模双馈型风电机组并网下的频率稳定控制策略。在现有附加下垂控制及虚拟惯性控制的基础上，根据输入风速以及电网侧频率波动，对下垂控制环节进行变系数处理，改善下垂控制特性。将DFIG运行工况进行分类，并采用变减载系数，使DFIG在限功率运行的同时减少弃风。采用具有大规模风电并网接入的实际电网模型，仿真验证了所提频率稳定控制策略的有效性。

省级电网全清洁能源供电运行控制技术与应用

朱罡, 李延和, 张真, 徐有蕊

2021, 54(5): 195-205. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202006306

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电力在能源转型中发挥着重要作用，未来能源转型将呈现清洁、低碳、电气化的发展趋势。主要介绍省级电网全清洁能源供电运行控制技术与应用。首先，介绍了电网实现全清洁能源供电面临的技术问题；其次，分析了电网在全清洁能源供电情况下的电力电量平衡方程；再次，基于电网和水电机组出力约束条件，分析调度发电计划优化函数。最后，以青海近三年内成功实现的全清洁能源供电为案例，从工程实践角度分析全清洁能源在省级电网实现的可行性和主要过程，并探讨三次全清洁能源供电在技术和交易模式上的创新。全清洁能源供电的实践与探索对电网提升多能互补协调控制和新能源消纳能力，促进清洁能源发展提供实践经验，也为电网承载新能源革命提供有益的借鉴。

超临界循环流化床锅炉深度调峰技术难点及控制策略

王鹏程, 邓博宇, 蔡晋, 王珂, 孔皓, 李丽锋, 张缦, 杨海瑞

2021, 54(5): 206-212. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202011107

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为进一步提高超临界循环流化床（circulating fluidized bed，CFB）锅炉机组在深度调峰过程中运行的稳定性和经济性，以某电厂350 MW超临界CFB锅炉为例，在分析机组深度调峰过程中遇到的锅炉稳燃及流化、水动力安全、汽动给水泵控制和污染物控制等一系列问题的基础上，提出了相应的控制策略和技术措施。实际运行结果表明，采用该控制策略可实现深度调峰过程中锅炉的长周期良好运行。研究结果可为同类型超临界或者超超临界CFB锅炉机组深度调峰提供参考。

320 MW机组低压缸零出力性能分析及应用研究

刘双白, 张晶, 吴昕, 胡娱欧

2021, 54(5): 213-220. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202101053

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低压缸零出力技术可有效提升机组供热能力和调峰能力。针对某320 MW供热机组，采用Ebsilon软件计算分析了低压缸零出力方式供热性能，结果表明，采用低压缸零出力方式供热，机组最大供热抽汽量提升97%，在250 MW供热负荷下，供电煤耗可降低61 g/（kW·h）；试验研究了机组低压缸零出力方式供热能力工况，实测得出，机组最大供热负荷可达到476 MW，最小电负荷可降至79.5 MW；基于上一年度供热期运行数据，对低压缸零出力方式供热的经济性进行了分析，结果显示，采用低压缸零出力方式供热可节约标准煤5 581 t。

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