电力系统

• 基于混合储能荷电状态的直流微网能量管理策略研究

  刘智;汤赐;罗敏;邝栩仪;王佳怡;

  针对直流微网源-荷功率差值的变化所产生的直流母线电压变化，采用集中式控制的方式，以超级电容与锂电池构成的混合储能系统完成源荷功率波动的平抑，达到维持电压稳定的目的。针对传统基于超级电容荷电状态的混合储能能量管理策略的不足，根据两储能荷电状态划分工作区域，同时设置不同的滤波时间常数从而动态实现混合储能的功率分配。在此基础上对两种储能的所有荷电状态下的控制方式进行分析研究，并根据源-荷差值功率变化以及混合储能的荷电状态，将直流微网运行状态划分为六种运行模式，提出一种源-储-荷三者协调控制策略，实时调控储能功率达到总功率平衡从而保证电压稳定。最后，在MATLAB/Simulink中搭建了典型的直流微网模型，并验证了该能量管理策略的可行性和有效性。

  2023年03期 v.38;No.174 163-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 1768K]
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• 爬杆式配网智能验电接地机器人的作业控制方法

  刘卓;樊绍胜;

  为解决配电网人工验电、接地工作繁重且危险的问题，设计了一种轮式爬杆验电接地机器人。针对机器人攀爬锥形电杆存在的姿态不平和打滑现象，提出了一种基于复合模糊PID的顶升调平控制方法，保证了机器人爬杆的稳定性。分析了不同攀爬速度对机器人控制效果的影响，将机器人攀爬速度设计在合理区间。采用YOLOX视觉检测算法对接地环进行目标检测与定位，整体识别率达到95%以上；通过深度相机得到接地环的深度信息，整体识别精度可达到2 cm以内。提出了基于关节电机位置、速度、力矩的三环控制方法，解决了机器人验电精度不高和抓取接地环不稳固的问题。最后完成了机器人样机研制，并在10 kV配网现场进行了爬杆和验电接地试验。该项目设计的机器人作业控制方法有效性和实用性较高，可在同类工程推广应用，也为同类研究提供参考和借鉴。

  2023年03期 v.38;No.174 173-185页 [查看摘要][在线阅读][下载 2923K]
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• 变电站高压室巡检机器人研究与设计

  舒豁亮;樊绍胜;

  传统变电站高压室巡检已满足不了电网发展形势的需要。设计了一种变电站高压室巡检机器人，解决高压室人工作业危险性高、效率低下等问题，以保障电力作业安全。以NVIDIA高性能处理器为主控制器、以STM32为协控制器，以4轮驱动，携带可伸展升降杆带旋转云台和红外、高清双视频摄像机的室内移动机器人，配合基于深度学习的视觉导航算法、开关柜图像识别算法，以及兼具稳定性、高效性与实用性的后台监控软件，能够有效地对室内开关柜设备进行全覆盖巡检。经一年多的现场运维，变电站高压室巡检机器人识别误差率在3.5%以内，完全满足系统任务要求的识别率≥95%的要求。设计的巡检机器人能够有效执行变电站高压室执行巡检任务，达到了系统设计要求，有推广和借鉴价值。

  2023年03期 v.38;No.174 186-197页 [查看摘要][在线阅读][下载 3082K]
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• 储能电站灭火机器人及其灭火策略研究

  甘剑冰;樊绍胜;

  随着储能电站的增多，锂电池储能舱的火灾事故频繁发生，严重威胁了电力系统的稳定运行和人员的生命安全，为解决人工灭火危险性，设计了一种应用于储能站的灭火机器人。针对储能站的环境，对机器人的本体结构与灭火作业机构进行了设计，保证机器人能够在储能站顺利进行灭火作业。探究了锂电池火灾的特点与热失控的规律，分析了液氮的灭火机理，发现使用液氮作为灭火剂对锂电池火灾有着很好的抑制作用。由于机器人可携带的液氮容量有限，为此设计了一种基于长短期记忆网络（LSTM）的灭火策略，以保证液氮的利用率最大化。首先液氮全速输出将明火扑灭，然后利用热电耦合模型估计电池的内部温度与荷电状态，将电池的状态数据与舱内可燃气体体积输入预测模型，对电池的内部温度与舱内可燃气体体积进行预测，最后将输出数据带入控制公式得到液氮注入流量与排气泵流量。通过控制气泵的流量，抑制锂电池热失控蔓延，防止发生复燃和爆炸。对该灭火策略进行了仿真实验，结果表明，该灭火策略能够在10 s内将明火扑灭，并有效抑制电池热失控蔓延，控制舱内可燃气体浓度在爆炸极限以外。该灭火机器人与灭火策略对储能站锂电池火灾的抑制作用效果显著。

  2023年03期 v.38;No.174 198-208页 [查看摘要][在线阅读][下载 2280K]
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电力建设

• 高能级强夯杂填场地的夯沉量变化规律研究

  解卫江;李鹏飞;孙志杰;牛雨竹;李亚龙;

  夯沉量是评价处治效果的重要指标，为深入分析煤矸石等复杂成分的杂填场地高能级强夯的变化规律，以离隰高速公路某杂填场地高能级强夯处治工程为研究对象，对三个不同杂填场地进行了高能级强夯试验研究，对不同夯击遍数的各个夯坑深度、几何参数和夯点累计夯沉量进行了分析。基于体积等效原理，考虑了不同夯击能和杂填物质组成，建立了单个夯坑模型-场地夯沉量预测模型。研究结果表明，用实测数据可解释高能级强夯采用分遍、不同能级和不同夯点间距组合的实际意义。各遍夯击对场地的压缩功效排序为：第1遍主夯>第4遍加固夯>满夯>第2遍主夯、第3遍插夯。研究成果可为同类工程提供理论和实践借鉴。

  2023年03期 v.38;No.174 209-215页 [查看摘要][在线阅读][下载 1639K]
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• ±800 kV白浙线长江大跨越井筒吊装专用抱杆设计

  钟文;万华翔;朱立明;李延军;

  高度高、质量大的井筒如何在不借助主抱杆的情况下进行吊装是输电建设工程中必须解决的问题。通过对一种特高压输电线路大跨越塔电梯井筒提升专用抱杆系统的结构及工作原理进行分析，提出目前大型跨越塔中心井筒吊装难题的一种解决方案，并探讨此种方案的可行性及发展前景。考虑需在跨越塔主体结构组立完成，落地抱杆拆卸后再进行井筒吊装施工的施工背景，结合跨越塔及井筒本身结构特点，通过从结构分析、工作模式、强度校核等方面对该抱杆系统进行功能性、可靠性和安全性分析，讨论在跨越塔顶安装专用抱杆的方式相比常规方法的优越性。针对大档距超高跨越塔带来的全高342 m、全重466 t、最重节15 t的电梯井筒，塔顶抱杆系统通过重复起吊-调幅动作，可满足井筒吊装的高度、重量、定位等要求。通过工程实际运用，井筒吊装专用抱杆对于此类施工难题的解决表现出显著成效。

  2023年03期 v.38;No.174 216-223页 [查看摘要][在线阅读][下载 2602K]
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• 输电铁塔单角钢结构杆件内力及稳定承载力分析

  何加锋;姚继莎;徐一洲;

  当前输电铁塔设计使用的杆系模型计算结果不够精确，不能准确反映杆件内力，使用更准确的计算模型并与试验结果作对比找到更合适的内力计算方法是必要的。通过对一个耐张试验塔的一个导线横担用ABAQUS实体单元模型进行试验加载模拟，将数值计算结果与试验结果进行对比，证明了数值模型计算结果的有效性。在此基础上，分析并阐述了螺栓连接的输电塔单角钢结构杆件内力的分布规律。现行真型塔试验杆件内力的测量方法不正确，不能正确反映杆件受力状态；铁塔单角钢斜材不是轴力构件，受压杆件是压弯构件，杆件弯矩包含一阶及二阶弯矩，不能忽略；双面连接的主材杆件按轴力杆计算是正确的。按《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》及其新版《架空输电线路杆塔结构设计技术规程》，将分析对象横担的上、下平面的主要受压斜材分别用轴压构件和压弯构件的规范公式计算单角钢受压斜材的稳定应力，与实际应力进行了比较，论述了推荐方法的安全合理性。

  2023年03期 v.38;No.174 224-237页 [查看摘要][在线阅读][下载 2059K]
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发电

• 提高锅炉等离子体火炬燃弧稳定性的参数调整方法研究

  邵林芳;王春林;段周朝;张志亮;何安栋;秦永昆;盛伟斌;

  等离子体点火（也称等离子体火炬）已广泛应用于火力发电厂的锅炉点火，但由于系统复杂，工作环境恶劣，运行一段时间后容易出现起弧困难、频繁熄弧等问题。以某次点火过程中出现频繁熄弧问题为切入点，对等离子体火炬熄弧现象的数据进行了统计分析，研究提高燃弧稳定性的方法。结合简易电弧理论模型和试验数据，明确了电弧电压与轴向气压的强相关性，提出了定量评价燃弧质量的统计指标，并结合历史数据和正常设备数据对熄弧现象进行对比分析。研究发现，此次点火过程中火炬状态发生变化，在轴向气压未调整的情况下，出现电弧电压超过额定值的现象，导致了电源电压裕量不足，进而降低了燃弧稳定性。利用电弧电压与轴向气压的强相关性，通过拟合其线性关系可对电弧电压定量调整，调整后实现稳定燃弧。火炬的状态存在动态变化的现象，运行参数宜根据当前电弧特性动态调整，避免电压过高引发熄弧。研究结果可以为相关设备故障分析、提高点火装置运行管理水平和相关技术改造提供理论和方法参考。

  2023年03期 v.38;No.174 238-246页 [查看摘要][在线阅读][下载 1872K]
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• 煤电机组灵活性改造的政策导向及趋势

  戴斌;陈广伟;孙海峰;胡志勇;徐鹏志;

  通过对近几年煤电机组提升灵活性改造的政策，以及国内外灵活性技术发展现状的梳理和研究，发现在“双碳”目标下，我国能源转型步伐稳中有升。为响应国家、地方政策，我国电力系统各单位正积极提升煤电机组的调峰能力和对新能源的消纳能力。针对增加煤电机组调峰能力而面临的问题，提出了涉及供热、锅炉、汽轮机、环保设施、热工控制等系统的全面改造技术路线。此外，火电生产单位在提供大量辅助服务时虽然要牺牲一定的效率和经济性，但同时也可以获得辅助服务贡献所带来的补偿收益。不考虑电网用户侧需求变化对峰谷调节容量需求的影响，可预测未来几年对煤电灵活性改造机组总容量的需求将大幅增加，但火电灵活性改造实践的发展仍然受到来自技术、资金、补偿政策等多方面的制约，为此提出了相应建议。

  2023年03期 v.38;No.174 247-253页 [查看摘要][在线阅读][下载 1090K]
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• 基于CiteSpace的循环流化床研究动态的可视化分析

  阎正坤;王静;常建峰;

  随着“三改联动”的实施与推进，循环流化床锅炉技术的发展受到了广泛关注，关于CFB的文献分析可为相关研究提供参考。采集了CNKI收录的以CFB为主题，在2000—2022年发布的中文文献的信息，并对采集的数据进行了去重、清洗、格式规范等预处理工作，利用CiteSpace文献计量分析软件对被统计文献的信息进行可视化图谱绘制并展开对研究机构、作者和关键词的分析。预处理后共获得5 780条文献信息，包括期刊论文、学位论文、会议论文和科研成果4类文献；可视化图谱显示，共纳入了257家研究机构、289位作者、290个关键词，节点间连线较多；关键词聚类的参数Q值和S值均在合理区间。2000—2022年间，CFB研究文献数量总体呈现波动增长的趋势，近年发文量略有下降，发文量较多的年份为2008年和2013年，各类文献中期刊文献占比达到82.11%；共现频次较高的研究机构或作者的合作频度也较高，发文量前25的研究机构，其发文量占被统计文献的比例为42.73%，说明其在CFB行业内的影响力较大；超超临界、低氮燃烧、粉煤灰、深度调峰和碳中和是近年来高度受研究者关注的主题，气固流动（气-固两相流）近3年受到了更多研究者的关注。

  2023年03期 v.38;No.174 254-266页 [查看摘要][在线阅读][下载 2619K]
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