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期刊信息/Journal information
电力科学与技术学报
电力科学与技术学报

曾祥君

季刊

1673-9140

dlxb04@163.com

0731-85258195

410004

长沙理工大学云塘校区

电力科学与技术学报/Journal Journal of Electric Power Science and Technology北大核心CSTPCDCSCD
查看更多>>本刊主要刊载电力系统自动化理论、技术及其应用、电网技术、高电压技术、电力市场与电力系统运行管理、供用电技术、电能质量与节能技术、电力自动化设备、热能动力工程、动力与机械工程、水利水电工程、新能源技术、电力系统通信、计算机技术及其它高新技术在电力系统中的应用、电力土木建筑工程、电厂化学与环境工程等方面的最新研究成果。
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    变电监控系统网络安全威胁指标研究综述与展望

    李翔硕畅广辉苏盛阮冲...
    1-10页
    查看更多>>摘要：网络安全威胁指标(cyber threat indicators,CTIs)是描述或识别网络空间安全威胁所必需的信息,有效表征和刻画攻击行为的CTIs是保障网络安全的基础.与通用信息系统相比,变电监控系统所需应对攻击的强度和能力水平有显著差异,掌握有专业知识的有组织攻击可以通过供应链攻击等方式潜入生产控制区,因为能够突破身份权限管理限制,并不一定会引起安全告警.因此,沿用通用信息系统的CTIs难以准确检测针对变电监控系统定向设计的高隐蔽性网络攻击.为此,首先综述通用信息系统的传统CTIs;然后分析既有结合变电监控系统特点设计的CTIs.在此基础上,针对高隐蔽性安全威胁检测难题,利用变电监控系统的各业务系统按确定流程规则执行业务、一次系统状态以及二次系统通信与告警间具有强耦合性的特点,对基于合规性的变电站CTIs提取设计进行展望,有望准确刻画不触发告警但违反业务规则的高隐蔽性安全威胁,为进一步提高安全防护能力奠定基础.

    变电监控系统网络安全威胁指标高隐蔽性安全威胁合规性异常检测

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    混合攻击下基于容积卡尔曼滤波的多区域互联电力系统的检测与防御

    常梦言刘永慧
    11-19页
    查看更多>>摘要：以多区域互联电力系统为研究对象,对混合攻击下多区域互联电力系统的检测与防御进行研究.首先,建立多区域互联电力系统的数学模型,分析多区域互联电力系统遭受网络攻击的位置及其类型,建立虚假数据注入攻击和拒绝服务攻击模型,接着根据是否收到数据包诊断拒绝服务攻击,并用最新接收的数据对丢失的数据进行补偿,实现拒绝服务攻击的防御;然后,基于容积卡尔曼滤波算法检测虚假数据注入攻击,并采用指数平滑法对虚假数据注入攻击进行防御;最后,以两区域互联电力系统为例进行仿真实验.仿真结果表明:所设计的控制算法能有效克服混合攻击对系统造成的不良影响,实现电力系统功率平衡和频率稳定.

    多区域互联电力系统容积卡尔曼滤波虚假数据注入攻击拒绝服务攻击状态估计

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    FDIA-蠕虫混合攻击下的配电网信息物理系统弹性拓扑优化配置

    栗会峰李铁成李均强刘千贺...
    20-32页
    查看更多>>摘要：电力安全是现代社会持续发展的重要保障.随着信息技术逐步发展,网络攻击手段的日渐增多和变强会对新型电力系统造成严重破坏,而合理的网络拓扑结构和有效的网络防御资源的是电力系统遭受网络攻击后负荷恢复的关键.为此,提出一种虚假数据注入(false data injection attack,FDIA)-蠕虫混合攻击下的配电网信息物理系统(cyber-physical systems,CPS)弹性拓扑优化和防御资源配置策略,用于提高配电系统网络攻击下的弹性.该模型采用上、中、下3层的框架对拓扑结构和防御资源进行优化:上层建立以规划成本和失负荷风险为目标的多目标帕累托规划模型,结合中层计及攻击与恢复的网络攻击传播模型,采用非支配排序遗传算法-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ)进行规划方案求解;下层考虑信息层与物理层的多种耦合方案,基于配电网CPS弹性度量指标对拓扑优化配置进行评估.与传统的一对一串联模式方案相比,通过模型求解的3种耦合关系下的网络拓扑结构与防御资源优化方案,在提高系统弹性方面能够发挥重要作用.

    弹性配电网信息物理系统网络拓扑优化多目标帕累托规划多阶段弹性度量指标

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    基于IHHO-HKELM输电线路覆冰预测模型

    黄力宋爽刘闯王骏骏...
    33-41页
    查看更多>>摘要：为了进一步提高输电线路覆冰预测精度,提出一种基于改进哈里斯鹰算法(improved harris hawk optimiza-tion,IHHO)优化混合核极限学习机(hybrid kernel extreme learning machine,HKELM)的输电线路覆冰预测模型.在核极限学习机(KELM)中引入混合核函数,形成HKELM,利用黄金正弦、非线性递减能量指数和高斯随机游走等策略对IHHO算法进行改进;以IHHO算法的优化性能采用其对HKELM的权值向量和核参数进行优化,建立基于IHHO-HKELM的输电线路覆冰预测模型,并通过计算气象因素与覆冰厚度之间的灰色关联度确定覆冰预测模型的输入量.算例分析结果表明,IHHO-HKELM模型预测结果的均方误差、最大误差和平均相对误差分别为0.285、0.860 mm和2.83％,预测效果好于其他模型,将本文覆冰预测模型应用于其他覆冰线路,可获得良好的应用效果并验证模型的优越性和实用性.

    输电线路覆冰预测核极限学习机混合核函数改进哈里斯鹰算法

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    含微分平坦控制的柔直输电系统稳定性分析

    冯铮李慧范新桥刘思嘉...
    42-52页
    查看更多>>摘要：交流系统不对称运行时换流站控制参数不合理的取值会影响柔性直流输电系统稳定运行.为此,首先提出不对称工况下含微分平坦控制的换流站小信号模型,同时结合模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)内部特性、环流抑制器以及直流线路等各子部分的动态模型,建立两端柔性直流输电系统全局小信号模型;然后在此基础上,依据微分平坦控制器内、外环控制参数根轨迹的变化情况,分析其对系统稳定性的影响,确定其合理取值范围;最后在PSCAD/EMTDC中搭建含微分平坦控制的两端柔性直流输电测试系统,验证所提小信号模型以及结论的正确性,为实际工程中控制器参数整定提供理论依据.

    不对称工况柔性直流输电微分平坦控制稳定性建模参数分析

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    基于模拟退火算法的特高压直流VDCOL控制环节优化方法

    张学友董翔宇葛健阮巍...
    53-60页
    查看更多>>摘要：高压直流传输系统受端交流电网日趋复杂,在逆变站所配置的传统低压限流单元(voltage dependent current order limiter,VDCOL)的控制特征已难以适应现代电力系统的调控方式,为此,提出基于模拟退火算法的特高压直流VDCOL控制环节优化方法.首先,基于高压直流传输系统逆变站的稳态模型和常规VDCOL控制环节的响应特性,分析逆变站与直流受端交流系统的功率交互特性,推导直流电流指令值与逆变站无功消耗的关系;其次,设计高压直流传输系统典型故障集合,提出基于模拟退火算法的VDCOL控制环节U-I特性曲线多拐点参数的优化方案;最后,采用MATLAB与PSCAD/EMTDC联合仿真的方法得到所提改进的VDCOL控制环节U-I特性曲线.通过与常规VDCOL控制环节的仿真对比分析可知,所提方法更加符合系统暂态无功的实际需求,可有效抑制直流连续换相失败的发生.

    高压直流低压限流无功交互模拟退火算法换相失败

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    考虑铁路牵引负荷接入的电力系统小干扰稳定性分析

    姜晓锋韩晓言潘鹏宇陈刚...
    61-69页
    查看更多>>摘要：随着电气化铁路的飞速发展,电气化铁路牵引负荷已成为中国电力系统中最大的单体负荷,但其负荷特性对电力系统小干扰稳定性的影响尚不明晰.为此,首先建立电气化铁路牵引负荷等效数学模型,并基于此构建考虑牵引负荷接入的电力系统小干扰模型;其次利用特征值分析方法,分析牵引负荷机车速度、机车数量以及牵引负荷接入位置和占比对电力系统小干扰稳定性的影响;最后通过特征值根轨迹寻找同步发电机励磁参数的调节范围,并分析牵引负荷接入前、后和不同牵引负荷参数对电力系统励磁参数调节范围的影响.研究结果表明:牵引负荷接入后电力系统小干扰稳定性降低,系统励磁参数调节范围收缩,系统稳定裕度降低.

    电力系统小干扰稳定性特征值分析法牵引负荷特征值根轨迹

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    基于DGA与TPE-LightGBM的变压器故障诊断

    杨金鑫廖才波胡雄朱文清...
    70-77页
    查看更多>>摘要：油中溶解气体分析(dissolved gas analysis,DGA)对变压器故障的早期预警及诊断具有重要意义.为了提升变压器故障诊断的准确性及可靠性,提出一种基于树结构概率密度估计(tree-structured parzen estimator,TPE)算法优化轻量级梯度提升机(light gradient boosting machine,LightGBM)的变压器故障诊断方法.首先,建立包含油中气体比值、编码等16维DGA特征集合,采用最小绝对收缩和选择(least absolute shrinkage and selection opera-tor,LASSO)算法选择用于变压器故障诊断的有效特征量;其次,构建基于LightGBM的变压器故障诊断方法,并引入TPE算法对LightGBM诊断模型参数进行优化,形成最优故障诊断模型;最后,选用精确度、召回率和F1分数等评价指标对所提诊断模型性能进行评估.研究结果表明,TPE-LightGBM的平均准确率为90.23％,其诊断精度及鲁棒性均优于RF和XGBoost等算法.同时,与现场常用的三比值法进行对比,所提方法的准确性和可靠性均有显著提升.该方法可有效提升电力变压器的智能运维水平.

    变压器油中溶解气体故障诊断树结构概率密度估计LASSO算法轻量级梯度提升机

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    一种基于ICA-FNN的多模型高压网络保护设备异常状态风险预警方法

    闻宇陈艳霞李菁孙伯龙...
    78-83,101页
    查看更多>>摘要：继电保护自动设备是确保高压网络安全稳定运行的主要防线之一.但基于当前主网拓扑结构复杂、线路架构繁多、分布跨度较大的应用场景环境下,保护设备的潜在运行异常甚至故障难以完全避免;同时,保护设备种类、功能、分布的多样化也对设备的缺陷管理与检修反措提出了挑战.故亟待研究兼顾时效性与全面性的设备异常状态风险自动预警技术.为此,针对继电保护自动设备,提出一种基于数据挖掘的异常状态风险实时检测模型.其中,首先采用独立成分分析方法,生成独立分量的线性组合以面向海量异构监测数据实施降噪,能够有效提升高维数据条件下的运算效率;其次,构建深度学习前馈神经网络,使用端到端的训练方法以实现时间序列的异常检测,能够有效缓解多类别时序条件下的运算复杂度.最后,以某地区主网保护系统设备异常数据作为仿真实例,实验结果验证了所设计模型的异常检测性能,能够助推设备安全风险的自动识别和及时应对.

    保护设备深度学习异常检测ICA-FNN

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    考虑微地形的配电系统雨涝淹没停电风险区划分方法

    王乐唐捷黄远飞王珂...
    84-92页
    查看更多>>摘要：受气候变化影响,暴雨内涝近年来呈增多增强趋势.供电半径小、选址灵活性不足的配电系统易受雨涝淹没影响引发大面积故障停电.分析指出由于内涝水位缺乏详实记录,使得配电系统规划建设在内涝防护上存在基准缺失的问题.为此,参照电力系统冰灾等灾害防护方法,在二维水动力模型暴雨淹没分析基础上,研究提出考虑微地形影响的配电系统雨涝淹没停电风险区划分与差异化规划方法.首先,根据极值分布模型推算不同重现期的极值降雨,再结合地理信息进行二维水动力仿真,得到50年一遇极值降雨的淹没范围及深度图;然后,结合配电变压器和开闭所等配电终端的建设标准,设定不同淹没深度对应的停电风险,进而绘制配电系统雨涝淹没停电风险等级图,为不同风险区配电终端差异化设定基础高度,以提升雨洪灾害抗灾能力;最后,基于南宁地区数据的仿真分析验证所提方法的有效性.

    二维水动力模型降雨模拟暴雨内涝极值I型分布风险区配电系统

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