基于改进风光场景聚类联合虚拟储能的源网荷储低碳优化调度

针对源网荷储优化调度时分布式电源的间歇性引起主动配电网节点电压波动以及有功网损增加等问题,提出一种改进风光场景聚类联合虚拟储能的源网荷储低碳优化调度方法。首先,为有效应对风光出力不确定的挑战,提出一种基于密度噪声应用空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)的迭代自组织数据分析算法(iterative self-organizing data analysis techniques algorithm,ISODATA),并以DB指数、Dunn指数和轮廓系数对风光场景聚类效果的优劣进行评价。其次,引入阶梯式碳交易机制,建立以主动配电网综合运行成本最低为目标的优化调度模型。同时,提出用户参与满意度和电网依赖度两种运行评价指标。最后,在IEEE 33节点系统上进行算例仿真分析,结果验证了DBSCAN-ISODATA算法的合理性。并且所提低碳优化调度方法能够有效降低系统碳排放量与运行成本,实现了主动配电网低碳经济稳定运行。

基于数据驱动的热连轧终轧温度预测

终轧温度是热连轧生产过程中主要控制的工艺参数,是确保带钢质量的重要前提。带钢在精轧阶段经历复杂的换热过程,现场采用的半机理模型很难提高预测精度。针对此问题,从数据驱动角度出发,建立一种基于多策略改进鲸鱼优化算法(IWOA)与极限学习机(ELM)相结合的终轧温度预测模型。融入柯西变异提升鲸鱼算法跳出局部最优的能力;借助余弦控制因子平衡鲸鱼算法全局搜索与局部开发能力;引入翻身觅食策略降低鲸鱼算法陷入局部最优的概率和提升算法的收敛速度。实验结果表明:建立的IWOA-ELM终轧温度预测模型在预报精度方面优势明显,预测终轧温度在±6℃以内的命中率为94%,具有广阔的应用前景。

基于多策略融合斑马优化算法的特征选择方法

针对传统斑马优化算法在求解复杂优化问题时精度低、收敛速度慢和易陷入局部最优的不足,提出一种多策略融合的改进斑马优化算法(IZOA)。首先,为解决斑马个体初始位置分布不均匀的问题,引入混沌映射来增加探索过程的种群多样性;其次,受自适应权重和黄金正弦算法思想启发,提出一种基于自适应递减权重和黄金正弦更新机制的位置更新策略,用于改进斑马算法的局部寻优与全局探索能力;然后,进行标准测试函数实验,验证了IZOA能够有效提升寻优精度和收敛速度;最后,将K近邻分类器作为待优化目标,选取UCI库的12个标准数据集进行特征选择实验,并利用改进后的算法在特征选择模型中进行最优特征子集搜寻。实验结果表明,相比传统算法,所提算法的平均分类准确率提升4.47%,平均适应度值降低2.5%,验证了该算法在特征选择领域的优越性。

基于OBE理念的高校人才培养模式改革研究

构建基于OBE理念的人才培养模式是促进高校工程教学改革和质量保证体系建设的重要一环。面对现阶段电气工程及其自动化专业建设中存在的各种实际问题,高校应通过逆向设计的思路,从以成果为导向的培养目标和毕业要求制定、以成果为支撑的课程体系建设、以持续改进为理念的评价和反馈机制构建三个方面出发,探索基于OBE理念的人才培养模式的改革方法,为进一步推动学校工程教育认证工作提供支撑。

虚拟复阻抗下垂控制的多逆变器并联小信号建模

多逆变器并联是解决光伏等分布式发电扩容、备用、保护的重要手段。针对传统下垂控制方法抗扰能力弱、环流现象严重以及容易产生振荡等不足,文章提出基于虚拟复阻抗的改进下垂控制策略,建立并网模式的传统下垂控制与改进下垂控制逆变器并联小信号数学模型,分析系统特征根的分布对于有功下垂系数、无功下垂系数的影响问题,通过引入虚拟复阻抗增强低频域环境的特征根阻尼,解决逆变器并联运行的振荡难题,研究元件参数对于系统稳定性的影响,为并联逆变器参数选型提供理论依据。最后通过Matlab/Simulink建立数学模型、设置相应参数、验证所提控制策略的合理性与可行性。

风储联合辅助电力系统一次调频策略

为解决大规模风电并网带来的频率不稳定问题,提出风储联合调频的控制策略。双馈风力发电机组的调频能力受风速的影响较大,无法满足调频需求。利用储能响应速度快、可控性高等特点弥补风电机组自身调频的不足。当系统出现频率波动时,通过优化虚拟惯性控制来调节风电机组的输出功率。在MATLAB/Simulink仿真平台上开展的风电不调频、风电调频和风储联合调频下电力系统频率特性的对比分析表明,风储联合能显著提高电力系统频率的稳定性。

电热综合能源系统多时间尺度优化调度策略研究

综合能源系统研究中电热能源动态特性存在差异,为提升系统运行性能、节约成本,提出采用多时间尺度策略对系统进行优化调度。首先建立电热系统模型并进行日前数据预测,其次考虑到热能的传输惯性较大而电能迅速响应的特性导致调度周期会影响系统的调度,提出日前预测统一调度和日内电热不同周期调度的多时间尺度协同优化的调度策略。最后通过场景分析,验证了电热能源多时间尺度调度策略可以提高系统运行的准确性和经济性。

基于粒子群优化算法的电网GIC-Q多目标优化策略

地磁感应电流(GIC)流经变压器绕组会产生直流偏磁现象,造成变压器无功损耗增加,破坏电网无功平衡,影响电网安全稳定运行。为了有效地抑制GIC对电网的不良影响,以无功补偿设备成本和电压偏移量最小为目标,提出一种基于粒子群优化算法的多目标无功优化策略,保证地磁场扰动下电网无功平衡。所提策略利用小生境共享机制不断更新粒子位置,并依据拥挤距离排序对Pareto最优解进行存档,保持解的多样性和均匀性;引入混沌变异避免陷入局部最优解,同时提高全局搜索能力。GIC标准算例的仿真结果验证了所提策略的准确性和有效性。

考虑风速、风向变化及尾流效应的风电场建模

对风电场建模过程中,确立准确的输入风速模型至关重要。风电场中机组排列密集,风机之间存在尾流效应使得各台风机的输入风速不可能完全相同,尾流效应的强弱与很多因素有关,如:风速、风向、机组的排列布置等。利用MATLAB程序实现在不同风速、风向、风机排列情况下输入风速的计算,模拟实现对风速、风向变化情况下风电场的快速建模。可以较准确地描述出当风速、风向变化时风电场功率输出的变化。通过仿真验证了此方法的正确性,该方法的可移植性高,可用于各种规模风电场输入风速模型的计算。

基于自适应逆推变结构方法的非线性励磁控制

将自适应逆推方法与变结构方法相结合逐步构造Lyapunov函数,这样不仅可以提高动态系统的暂态响应和控制器增益综合性能指标,而且对不满足匹配条件或参数不确定性的非线性系统具有鲁棒镇定性。针对上述理论设计了一种非线性励磁控制器,该控制器能够保证闭环系统对不确定参数的自适应性。基于该方法设计的非线性励磁控制器在两区域四机系统上进行仿真计算,结果表明,该励磁控制器能够有效地抑制电力系统的干扰,提高互联电网的稳定性。

发电机励磁与TCSC的非线性协调控制

针对电力系统的稳定性问题,设计了发电机励磁系统与可控串联补偿TCSC(thysistor controlled series compensation)装置的协调控制器。该方法从发电机励磁系统与TCSC模型出发,建立了含TCSC的单机无穷大系统的四阶非线性状态空间模型,利用非线性系统的微分几何理论,将其非线性模型精确线性化。在线性化模型的基础上,考虑电力系统运行参数的不确定性,采用滑模控制理论对发电机励磁系统与TCSC进行协调控制,通过指数趋近律和准滑动模态方法,最终获得了整个系统的滑模协调控制规律。单机无穷大电力系统仿真结果表明,所设计的协调控制方法对电力系统的扰动具有良好的适应性和鲁棒性,提高了电力系统的稳定性。

PSS和TCSC联合抑制互联电网低频振荡

分析推导了含有PSS和TCSC阻尼控制器且适用于小扰动稳定分析的多机电力系统线性化模型,提出了利用改进遗传算法对电力系统中的PSS和TCSC阻尼控制器进行鲁棒分散协调控制,以所有弱阻尼运行方式下的系统机电振荡模式特征值阻尼比之和为目标函数,对阻尼控制器进行了参数优化。仿真结果表明,通过协调控制系统中分散的阻尼控制器,不仅显著提高了系统的阻尼比,而且对严重故障下产生的持续振荡具有很好的抑制作用。

电力系统广域自适应阻尼控制器设计

利用广域测量系统WAMS信号设计了一种广域自适应阻尼控制器WAADC,以提高互联电网区域振荡阻尼。利用聚合经验模态分解EMMD方法精确地在线辨识电力系统低频振荡模态,并有效地抑制了低频振荡模态的混叠。根据在线辨识结果提出了一种模糊自适应粒子群优化算法,实时整定电力系统中电力系统稳定器PSS的参数,从而在不同的运行方式下都能提供最佳的阻尼,抑制系统的低频振荡。仿真结果表明,该WAADC能提高互联电网的安全稳定运行能力。

基于PSCAD的特高压自耦变直流偏磁及无功损耗特性分析

由于特高压自耦变易受直流偏磁电流的影响,随着中国1000kV特高压电网逐步投入运行,研究1000kV特高压自耦变直流偏磁影响下的无功损耗特性具有重要意义。文中针对我国自主研发的1000kV特高压自耦变,首先依据自耦变直流偏磁下励磁电流与磁链的非线性曲线,建立偏磁电流与无功损耗间的数学模型;然后利用厂家所提供的1000kV特高压U-I曲线与铭牌参数,在PSCAD平台中建立仿真模型,进行特高压自耦变直流偏磁仿真研究,仿真结果表明,特高压自耦变单相无功损耗与单相直流偏磁电流近似呈线性关系,与理论分析的结论一致;最后根据仿真计算结果获得了自耦变单相无功损耗与单相直流偏磁电流间的比例关系,其中,空载时其比例系数为0.77;额定负载时其比例系数为0.76。

基于反演变结构方法的电力系统自适应阻尼控制器设计

结合反演方法和变结构滑模理论设计了自适应阻尼控制器。按照反演设计方法,逐步构造了李亚普诺夫函数,在构造虚拟控制信号时设计了新的滑模面,并给出阻尼系数的自适应律从而得到最终的控制规律,抑制电力系统中的干扰。两区域四机系统仿真结果表明,该自适应阻尼控制器不仅显著改善了系统的阻尼,并对严重故障下产生的持续振荡具有很好的抑制作用。

地磁暴引起电网电压波动抑制策略

地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)侵害变压器衍生的无功损耗具有全网同时性的特点,造成整个电网的无功不足与电压波动,可能威胁电网的安全运行。为此,以电压波动和电容器补偿容量最小为目标,计及发电机组无功出力和变压器可调变比约束,将补偿电容器作为无功优化的控制变量,提出了1种基于改进粒子群算法的多目标无功优化策略。20节点算例的仿真计算结果表明:在地电场强度幅值为1 V/km的地电场作用下,电网电压受地磁扰动的影响较大,大负荷下有5个节点电压越过下限值且最小电压幅值标幺值为0.913;通过多目标无功优化后节点电压得到明显改善,比未优化提高了4%,效果较好。所提出的通过调度手段合理制定的多目标无功优化治理方案,能够减轻磁暴灾害对电网的影响,抑制地磁扰动下电网电压的波动,提高电网抗磁暴风险的能力。

基于改进HHT方法的电力系统广域阻尼控制

精确地提取电力系统低频振荡模态参数是广域阻尼控制的核心。本文提出了一种改进的希尔伯特-黄变换方法,该方法能够从实测数据中精确地辨识低频振荡模态。改进的HHT算法是将经验模态分解得到的第一个固有模态函数的瞬时幅值和频率进行归一化计算,分离出间断信号,消除低频振荡模态的混叠现象,根据辨识的各模态进行阻尼比计算。将该阻尼比作为电力系统广域阻尼控制系统的反馈量,进而通过模糊粒子群算法实时优化电力系统稳定器的参数,从而使系统在不同的运行方式下都有充足的阻尼。仿真结果验证了该方法能够有效地抑制互联电网的低频振荡,提高互联电网的安全稳定性。

基于HHT的电力系统低频振荡监测器的研究

针对电力系统区域联络线上发生低频功率振荡问题,提出了一种能够快速精确地分解出振荡模态参数的低频振荡监测器。低频振荡监测器的核心是一种改进的希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)算法,该算法通过给在线录波数据叠加整周期余弦信号,使预处理信号的两端为极值点,解决了EMD分解过程中的"端点效应"问题,通过MATLAB仿真验证了该方法的有效性。

考虑风能利用系数的风电场等值建模

目前风电场弃风现象普遍,在此情况下,为了得到更加准确的风电场模型,考虑风电场因电网管理部门发出的限电指令而造成的"空转弃风"现象,将风能利用系数Cp(功率系数)作为风电机组分群聚类的依据,应用SPSS软件,通过快速聚类方法——K-均值聚类方法进行聚类。通过MATLAB/SIMULINK对DFIG型风电场进行多机等值建模。结果表明:在保证仿真精度的前提下,本文的方法大幅度缩短了仿真时间,且更加接近目前风电场的实际运行状况;仿真结果的比较分析验证了此方法的优越性。

特高压直流接地极附近地表电位仿真计算

高压直流输电系统在单极大地运行方式下,接地极入地电流会形成地表电位,引起变压器直流偏磁,进而造成变压器温升、振动、谐波以及无功扰动,影响电力系统的正常运行。为了快速、准确地计算接地极附近变电站的地表电位,首先结合酒泉-湖南UHVDC工程酒泉接地极的大地深层电阻率数据,提出基于Ansoft Maxwell有限元软件的电位计算方法;其次,分析接地极在不同电极形状、不同入地电流情况下对地表电位分布的影响程度;最后,对酒泉接地极200 km内变电站的地表电位进行计算,结果表明,当入地电流为5000 A时,接地极大范围内的变电站间地表电位差较大,计算结果可为高压直流输电运行和直流偏磁治理提供依据。