2020年 第42卷 第2期    刊出日期：2020-02-25

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电力大数据

基于大数据技术的电厂设备状态评估和预警应用研究

胡杰，唐静，谢仕义，王云

2020, 42(2):  1-6. 

摘要 ( 154 )   PDF (681KB) ( 1012 )  

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为了避免电厂设备在运行期间出现异常状态直接或间接导致机组停机增加维护成本，提出了一种基于大数据技术的设备状态评估和预警方法。多元状态估计技术是该方法实现设备故障诊断和健康管理(PHM)的可行技术之一，它的实现依赖海量健康数据的训练学习。基于大数据技术对历史状态数据离线学习并训练健康状态评估模型，针对目标设备实时分析相关参数的残差值变化，通过滑动窗口残差统计法自动检测偏差情况，实现目标设备异常状态的在线监测。以某电厂火电机组的制粉系统为例进行状态评估和健康诊断研究，引入参数贡献率来表征引起异常的强弱因素，进一步推进了对设备状态和故障问题的分析，试验结果表明该方法能够有效地进行电厂设备状态评估和设备故障预警。

一种基于云集中控制的电力瘦SCADA系统实现方法

陈明恩，汪贤浩

2020, 42(2):  7-11. 

摘要 ( 210 )   PDF (398KB) ( 919 )  

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介绍了无线局域网(WLAN)系统从胖无线接入点(AP)到“接入控制器(AC)+瘦AP”的演化过程，讨论了传统的实时电力主站数据采集与监视控制(SCADA)系统和非实时Web SCADA系统，为适应电力实时SCADA主站场景，参考“AC+瘦AP”的设计思想,提出了基于云集中控制的电力瘦SCADA系统，实现了从胖到瘦的分层分布式电力SCADA系统。该系统结合云系统和大数据技术，可以构成更加安全稳定的大规模电力物联网并可实现更多的电力高级应用。

基于大数据的大型装备全生命周期管理研究

王凤，周铁梁

2020, 42(2):  12-16. 

摘要 ( 315 )   PDF (363KB) ( 895 )  

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随着国内外信息化和网络化技术的高速发展，传统电力产业管理模式处于向智慧管控模式升级转变的关键时期，企业利用先进的信息技术、大数据和智能决策手段，实现大型设备生产信息和管理信息的智能优化控制。大数据技术的不断发展为企业设备全覆盖管理创造了条件，通过数据采集专有模块，对大型设备生产信息数据的实时采集、监测、分析，挖掘设备各个机构之间的关联性，建立大型设备可视化模型，搭建智能运维系统，构建大型装备全生命周期进行智能预测系统，整合设备各个机构和应用场景，形成一个智能化的生产管理体系，解决了设备运行管理中的难点，这是提升大型设备全生命周期智能管理的核心。根据现阶段设备管理系统运营特点，利用大数据分析、挖掘技术，分析了大型装备生产活动过程中数据信息和设备运行状态的关系，实现装备智能维护和健康评估，阐述了数据对于大型装备全生命周期管理的重要价值。

WebGIS在智能电网大数据可视化中的应用与分析

曾强

2020, 42(2):  17-21. 

摘要 ( 183 )   PDF (490KB) ( 984 )  

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随着电力行业在大数据时代的发展，智能电网及其电力系统在大数据技术上面临着巨大的挑战，同样也存在着巨大的发展机遇。面对错综复杂的海量电力设备、不断变化的信息数据，亟须一套满足智能电网安全运行且高效、稳定的系统方案。网络地理信息系统(WebGIS)是一项基于网络(Web)技术的地理信息系统扩展技术，同样也是一种利用互联网来进行服务器与客户端之间信息交互的分布式系统，具有访问范围广、成本低、操作便捷、计算负载高的优点。在对智能电网的现状和发展趋势进行阐述的基础上，对WebGIS在智能电网中大数据可视化领域的应用进行分析与研究。对实际应用进行了WebGIS可行性验证与测试。结果表明，方案相比传统电网图形系统，能够更加准确地定位智能电网信息，同时不论从开发成本、维护成本上都得到了巨大的改善。

智能电力

1000MW燃煤机组燃料智能管控系统整体解决方案及应用

冯佐江，李红建， 杨勇， 任率， 张明庆

2020, 42(2):  22-27. 

摘要 ( 236 )   PDF (437KB) ( 858 )  

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针对火电厂燃料管理一般存在的自动化程度低、管理方式落后、信息整合困难等问题，结合横山电厂燃料智能管控系统工程的实际情况，提出了一套整体解决方案。在电厂采用红外扫描自动识别、无人值守称重、自动采样、自动制样、自动存查、气力输送等硬件设备的基础上，该方案利用集成智能管控系统对基础设备层实施直接控制，并通过实时数据采集和交互，实现对燃料全过程数据在线、实时监控，做到“采-制-化-计”数据不落地，实现了燃料管控设备自动化和智能化。结合方案的实施情况，总结其应用效果和工程项目的实施经验，从而为电厂的燃料管理系统建设提供示范案例，有利于提升电厂燃料的管理效益、经济效益，实现数字化电厂向智慧电厂的转变。

燃机智能电厂框架下的厂级技术监督管理系统研究与开发

谌强，朱亚迪

2020, 42(2):  28-32. 

摘要 ( 162 )   PDF (582KB) ( 838 )  

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随着技术监督管理工作的深入，发电企业现有的技术监督管理方式已经难以满足需求。湖北华电武昌热电有限公司在智能电厂框架下，以数字一体化管控平台为基础，开发厂级技术监督管理系统,系统包括综合管理、专业监督、联系中心等模块，各模块的开发均以中国华电集团有限公司技术监督管理细则为依据，并融合智能电厂中节能诊断、主辅机故障预警、诊断及设备管理等相关模块深化专业监督工作内容。该系统为厂级技术监督提供了一套系统化、规范化及智能化的解决方案，为进一步优化发电企业生产管理奠定基础。

水电站启闭设备远程智能综合管理系统设计

孟鹏飞，刘昱芊

2020, 42(2):  33-37. 

摘要 ( 186 )   PDF (396KB) ( 846 )  

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为提高国内水电站启闭设备的监控和管理水平，保障启闭设备的安全稳定运行，提出了水电站启闭设备远程智能综合管理系统。该系统使用现地信息采集系统读取和记录设备实际运行参数和视频数据，并引入远程无线通信，通过工业无线智能网关完成设备与远程服务器之间的通信和数据交换，用户可通过Web浏览器对设备进行远程智能监控和管理。实际应用表明，该系统安全级别高、自动化程度高、稳定可靠，可实现多地点、多平台、多终端集中管理，通过分析采集到的相关数据，可及早发现安全隐患并进行预警，满足水电站安全生产的要求。5G通信技术完全商用后，该系统可更换支持5G网络的工业无线智能网关，有效提高水电站设备管理效率。

燃料全过程在线监管与诊疗平台的研发与功能实现

崔修强

2020, 42(2):  37-41. 

摘要 ( 102 )   PDF (488KB) ( 836 )  

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为实现燃料验收各环节全过程在线监管与诊疗，研发了燃料全过程在线监管与诊疗平台。该平台接入火电企业燃料验收全过程实时数据，针对入厂煤验收计量、采样、制样、化验等关键环节研发了专家诊断模型，实现了对燃料验收关键环节的在线监管、远程诊断与三级诊疗功能。燃料全过程在线监管与诊疗平台完善了传统的燃料监管模式，将对结果的监督转变为对全过程的监管，对人员行为的监督提升到对设备运行状态与设备性能的在线诊疗。平台的建设部署形成了一套完整的燃料监管体系，理顺燃料技术监管流程，有助于提升企业燃料整体管理水平。

智能变电站交换机基于GOOSE管理技术设计与实现

张宪军，赵谦，梁志宝，晏平仲，杨瑞

2020, 42(2):  42-49. 

摘要 ( 207 )   PDF (645KB) ( 1116 )  

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在不增加新一代智能变电站交换机成本，不干扰数据业务通信的基础上，为实现交换机集中(批量)配置，节约IP地址源资，易部署高效投运，巡检省时省力，一键收集诊断信息，更换交换机免配置，批量升级软件，提高通信设备管理自动化水平，提出智能变电站交换机基于面向通用对象的变电站事件(GOOSE)管理技术GMT(GOOSE Management Technology)。介绍了在交换机上实现GMT总体设计，解析交换机管理数据通道和配置文件生成方式，分析交换机软件系统架构，支持安全命令行、安全超文本传输协议(HTTPS)、简单网络管理协议(SNMPv3)、变电站网络与通信协议(IEC61850)多种网络管理语法格式。基于稳定可靠、简单高效、易扩展原则设计智能变电站交换机集群管理通信协议，介绍主交换机和成员交换机状态机转换等。在实验室星型拓扑环境中验证交换机实现基于GOOSE管理技术。GMT对通信设备高效率管理和运维将对全站故障快速定位和排除提供有力保障，极大降低通信设备工程技术人员工作量，提高通信设备管理的工作效率。

智能电网继电保护控制设备硬件可靠性设计及测试

岳峰，史志伟，董金才，牟晋力

2020, 42(2):  50-57. 

摘要 ( 184 )   PDF (705KB) ( 880 )  

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继电保护控制设备作为电力系统的第一道防线，其长期可靠工作对于电力系统的安全、稳定运行至关重要。近些年随着智能电网、分布式能源等快速发展，对于设备综合性能要求越来越高，导致设备的集成度和复杂度日益提高；另外，一、二次设备融合以及继电保护控制设备就地安装的趋势，使得设备的运行环境也愈发恶劣，这些都对继电保护控制设备的可靠性提出了更高的要求。从设备硬件可靠性角度出发，介绍了设备中常见的采样系统、跳闸控制系统、开入开出回路的可靠性设计方法以及整机电磁兼容(EMC)设计、热设计、在线故障检测等设计思路，最后提出了设备可靠性设计的验证方法，形成了从需求、设计到验证的闭环开发流程，对于提升继电保护控制设备可靠性具有一定的指导价值。

清洁能源

城市水光互补分布式能源的优化配置研究

蒋瓅，许鸣珠，周雅娣

2020, 42(2):  58-62. 

摘要 ( 312 )   PDF (540KB) ( 849 )  

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随着化石资源的不断消耗、人类环保意识的增强以及科技的不断进步，新能源的发展得到了更多的重视，分布式新能源系统也成为综合能源系统的重点研究对象。基于Roy Billinton 测试系统(RBTS)模型，以长江流域某城市为例，依据该城市用电情况设计了由光伏发电装置和水力发电机组成的水光互补分布式新能源发电系统模型，以满足城市的用电需求。使用PowerFactory软件对电网配置进行了优化分析，考虑实践中可能发生的情况，采用成本最小化法探讨了负荷变化情况下电力系统边际成本的变化，找到系统的利润最大点，为电网建设规模和电价的制定提供参考；以线路安全运行为目标，对可能出现的故障进行了测试和分析，确保电网整体运行的安全。

综合能源背景下风电叶片雷击防护安全研究

李新凯，刘蔚，张廷军，王佩明，赵健，孙曼杰

2020, 42(2):  63-67. 

摘要 ( 310 )   PDF (872KB) ( 846 )  

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雷击是造成风电叶片损坏的重要因素之一，综合能源背景下风电设备安全可靠性更加突出。以提高风电机组雷击安全为目的，设计了一种叶片外敷导体的风电叶片雷击防护方案，并从理论及实验角度验证了该方案的雷击防护效果。重点以风力机专用翼型DU93-W-210翼型为研究对象，采用计算流体力学(CFD)方法，研究了翼型外敷导体直径对翼型气动性能的影响规律。研究结果显示，随着导体直径的增加，翼型升力系数线性减小，翼型阻力系数线性增加，升阻比下降。0°攻角时，带导体翼型升力系数下降最多，当导体直径为10mm时，升力系数最多下降约10%。4°~16°攻角时升力系数下降相差不大，升力系数平均下降了约3%。研究结论可用于指导风电叶片新型接闪系统设计，提高风电机组雷击安全可靠性。

1000MW核电机组主变高压套管介损与环境温度关系试验研究

贾辉，曹浩，刘希志，李伟超，陈伟，高建强

2020, 42(2):  68-71. 

摘要 ( 239 )   PDF (241KB) ( 836 )  

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变压器套管介损大小受环境温度影响明显，北方地区年气温变化大，会引起变压器套管介损的较大幅度变化，不利于核电厂变压器套管的安全运行。对此，以沈阳某核电厂主变压器高压套管为对象，构建了一个密闭试验系统，通过制冷设备和制热设备改变系统内环境温度，研究了环境温度变化对套管电容量、介损的影响规律，结果表明：环境温度在-20～50℃之间，套管电容量随温度的升高线性增大；套管介损随环境温度的升高而明显下降，但当环境温度高于30℃后，介损变化不大；环境温度低于-18℃时，介损值已超过允许标准0.7%，为此要加强该变压器套管在冬季的保护措施。

研究与开发

基于遗传算法的涂层转接工艺优化

孙书刚，朱昱，钱兵，李小武，倪红军

2020, 42(2):  72-75. 

摘要 ( 263 )   PDF (288KB) ( 824 )  

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为了优化涂层转接工艺与配方，提升转接涂层综合性能，在经验证的BP神经网络模型基础上进行优化设计，利用遗传算法以涂层的硬度、磨损量及剪切强度加权和最小为评价指标，以涂层的配方、真空熔结温度、保温时间为优化对象进行迭代优化。当硬度、磨损量及剪切强度的权重分别为-0.3，0.4，-0.3，遗传算法最大迭代次数为100，种群规模为60，交叉与变异概率分别为0.40和0.01时，优化组合为：碳化钨(WC)添加量(质量分数)26.8%、真空熔结温度1071℃、保温时间59.7min。采用优化配方、涂层转接工艺后制备的复合涂层硬度高达63.6HRC、磨损量仅为101mg，剪切强度为157.2MPa。表明遗传算法对涂层配方、转接工艺进行优化的方式科学、有效，优化后的复合涂层综合性能得到较大的提升。

江河水流能发电影响因素分析及试验研究

张刚，乔伟，韩迎鸽，周芳德，魏海姣

2020, 42(2):  76-80. 

摘要 ( 205 )  

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在分析江河水流动过程中水能转换成叶轮机械能效率的基础上，分别设计了1，5，10，50kW级水力涡轮发电机组样机，并在不同河道内进行相关试验测试，得到不同发电机组的能量利用系数(Cpt)分别为0.390，0.406，0.373，0.409。该方案验证了水流能直接发电及采用液压动力传递方式代替二级齿轮传动的可行性，分析了叶轮直径、叶轮级数和水流入流是否有扩口汇流装置对水力涡轮发电机组输出功率的影响，为研究水流能直接发电提供了理论依据。