基于PMU实测数据的输电线路参数在线估计方法

准确的电网参数是形成准确的电网模型,进而进行状态估计、潮流计算、网损分析、故障分析和继电保护整定计算等电力系统计算的基础。文中基于均匀传输线方程和Π形精确等值电路,给出了在两端电压相量和电流相量已知的情况下,输电线路分布参数和精确等值参数的计算方法。基于相量测量单元(PMU)实测数据和正态分布的参数估计理论,给出了输电线路参数的在线估计方法。基于华北电网广域测量系统(WAMS)的算例表明,所提出的方法准确可靠。

基于广域测量系统的次同步振荡在线监测预警方法

及时发现并采取措施消除电力系统中的次同步振荡,对保障机组安全和电力系统稳定运行都非常重要。结合相量测量单元的工作原理,详细分析了电力系统中次同步频率成分对同步相量测量结果的影响,指出次同步振荡的存在相当于是对同步相量的幅值和相位进行调制。在此基础上,给出了基于相量测量单元上传的同步相量测量结果和励磁电流测量结果实现次同步振荡的在线监测分析与预警方法。华北电网广域测量系统记录的实际算例表明,文中所述方法可靠、有效。

基于相量测量单元实测数据的变压器参数在线估计方法

给出了基于相量测量单元(PMU)实测数据的变压器变比(分接头位置)和电抗参数的计算方法。通过对变压器参数和变比的多时段计算结果进行统计分析发现,多时段参数计算结果符合正态分布。利用正态分布参数估计理论,给出了变压器参数和变比辨识结果的置信区间和点估计值,最大限度地减少了量测随机误差的影响。算法考虑了电力系统的生产实际情况,在三绕组变压器低压侧无量测的情况下,能够准确给出变压器分接头实际位置的计算结果。算例表明,该方法准确可靠,能够应用于实践。

相量测量装置(PMU)动态测量精度在线检验

广域测量系统(WAMS)的高级应用功能高度依赖于相量测量装置(PMU)的动态数据质量。迄今为止,各厂家的PMU产品只是在实验室内进行过离线检验,而在实际运行环境中的精度并没有严格地经过检验。因为许多现场环境中的实际信号难以在实验室中复现,因此有必要在WAMS主站开发相量测量算法,对PMU自身记录的采样数据(暂态录波数据)进行分析计算,计算结果应与同时段该PMU上传的动态数据进行比较,从而判断PMU动态数据质量的好坏。最后以华北电网广域测量系统的实测数据为例,论证了PMU动态性能在线监测的必要性与可行性。

三相电路中功率现象的解释及无功功率的分类

该文对三相电路的功率现象进行了详细的物理分析,并指出:三相瞬时有功功率之和不为常数是电源电压为非正弦及不对称所必须付出的代价;提出了在非正弦及不对称电路中,三相电路(包括三相三线制和三相四线制)中不仅存在相间无功流动,而且可能存在电源与负载间的无功流动的观点,并在通用瞬时功率理论的基础上,给出了基于最小能量传输损失的三相相间流动的无功功率、三相电源与三相负载间流动的无功功率定义。文中所定义的相间流动的无功电流、三相电源与三相负载间流动的无功电流以及有功电流之间具有两两正交的关系。如果忽略电源与负载间的无功流动,则通用瞬时功率理论与赤木泰文瞬时无功理论一致。

基于反步法的多馈入直流输电系统调制控制器设计

该文将整个交直流混合电力系统建模为一个级联系统:直流系统为第一级,交流系统为第二级,并为多馈入直流输电系统设计了非线性调制策略:为交流子系统设计虚拟控制,该虚拟控制能够增强交流子系统的阻尼;对直流子系统进行调制策略设计,使得交流子系统的输出能够渐近地跟踪所要求的虚拟控制,并保证整个系统的状态不发散。所设计的调制策略提供了2个正定矩阵参数KD和KV。矩阵KD决定了虚拟控制增强交流系统阻尼的能力;矩阵KV决定了直流子系统的输出渐近地跟踪虚拟控制的能力。仿真结果验证了文中方法的有效性。

通用瞬时功率理论在三相不平衡负荷补偿中的应用

该文运用通用瞬时功率理论对三相不平衡负荷的补偿进行了详细的分析。文中从改变三角形补偿网络中的环流,可以改变补偿网络中各相的功率分布而不影响各相补偿电流的大小这一角度出发,得出了只利用无功元件就能够完全补偿三相不平衡负荷的结论,进一步证实了通用瞬时功率理论在三相间进行功率分布的优化分配这一思想的合理性;提出了利用相间存在耦合的电抗器网络对三相不平衡负荷进行补偿的方法。通过改变该补偿网络中各相的自感及三相电抗间的耦合系数,可以改变三相间的瞬时能量分布,从而使三相 不平衡负荷趋于平衡。文中的算例验证了这一方法的合理性。与传统的TSC+TCR的方法相比,该文所提方法具有设备简单的优点。

通用瞬时功率定义及广义谐波理论

传统功率理论无法对非正弦电路中的功率现象加以解释 ,现有的瞬时功率理论的物理意义又都不够明确。针对这一问题 ,该文提出了一种基于最小传输能量损失的有功及无功功率定义 ,给出了数学模型及简化解。该定义物理意义明确 ,能够与传统正弦电路功率理论、弗兰芝 (Fryze)单相无功理论和赤木泰文 (H .Akagi)三相无功理论相统一。在该定义体系中 ,单相电路与三相电路的有功、无功确定原则是一致的。该文还提出了一种广义谐波理论 ,该理论所定义的谐波不仅具有传统的傅立叶谐波两两正交的优点 ,而且可以直观地衡量负载的非线性程度 ,并将谐波理论与本文所提功率理论相统一。

瞬时功率理论的广义变压器模型及其与传统功率理论的统一数学描述

针对赤木泰文瞬时无功理论的物理意义模糊、与传统功率理论关系不够明确的缺点 ,本文提出了一种理想广义变压器模型 ,解决了三相电路瞬时无功理论不够直观的问题。同时 ,本文从内积线性空间 (欧氏空间 )出发 ,给出了赤木泰文瞬时无功理论与传统功率理论的统一数学描述 ,揭示了瞬时无功理论的物理意义。

基于DFT的电力系统相量及功率测量新算法

随着全球定位系统(GPS)的全面民用化以及通信技术的发展，电力系统实时相量测量技术日益受到关注。传统的基于离散傅里叶变换(DFT)的频率跟踪算法对相角误差的考虑不全面，从而其频率、相角、幅值等计算结果也不够准确。文中对 DFT 在非同步采样情况下的误差产生机理进行了全面分析，给出了非同步采样情况下 DFT 相角计算结果的精确误差表达式，基于该相角误差公式，提出了一种新的基于 DFT 的电力系统相量测量算法。与传统算法相比，该算法具有精确度高、可以自适应地抑制谐波干扰、计算量不大等优点，并用算例验证了这些优点。此外，还给出了实用的利用传统 DFT 方法计算功率的误差估计公式。

通用瞬时功率理论的完善与负载性能评价指标的建立

给出了通用瞬时功率理论体系中有功电流及无功电流的数学表达式;通过对单维及三维周期函数空间中内积和范数的定义,详细论证了有功电流与无功电流间的正交关系,使得通用瞬时功率理论体系趋于完善。提出了利用负载电压与负载电流的相关系数作为评价负载性能优劣的指标。并指出:该指标反映了电压与电流间在最小均方根误差意义上的相似程度,是个十分合理的指标。最后,还给出了负载性能评价指标与通用瞬时功率理论体系中有功电流的关系。

多馈入直流输电系统LQR调制控制器的设计

以含有多馈入直流系统的互联电网为研究对象,采用近似线性化的方法得到整个系统模型,设计了线性最优控制(LQR)直流电流调制控制器。电力系统中的转子角反馈控制一般是改变系统的振荡频率,而对转速的反馈控制改变的是系统的阻尼。结合这一特点,提出了3条实用的简化措施,使各条直流线路只需要自身直流电流及附近几台发电机的转速信号作为调制信号,大大减轻了信号采集和传输的负担。所提出的简化措施能够近似满足全状态反馈时的目标函数,即保证控制器性能与全状态反馈时基本相同。在IEEE 39节点系统上进行了仿真计算,仿真结果验证了所设计的控制器的有效性。

非正弦及不对称电路中功率现象的探讨

从物理和数学的角度 ,对单相电路、三相电路瞬时有功功率和瞬时无功功率的概念进行了剖析。本文提出 ,瞬时有功功率和瞬时无功功率并不是绝对的 ,瞬时有功功率应该是对应于某一目的的理想功率流动 ,即使对于同一电路 ,瞬时有功和瞬时无功的结果也应随着分析者的目的的不同而不同。本文同时提出 ,三相三线电路的无功流动不仅存在于各相之间 ,而且也可能存在于电源与负载之间。最后 。

电网实际运行环境中相量测量装置性能在线评价方法

广域测量系统(WAMS)的各项应用功能的可靠性高度依赖于相量测量装置(PMU)的数据质量。目前,PMU性能评价主要在实验中离线进行,性能指标主要采用综合矢量误差(TVE)。TVE作为一种离线评价指标,并没有将频率测量误差考虑在内,并且只适合于在被测信号已知的情况下使用。随着PMU布点越来越普遍,迫切需要建立一种在电网实际运行环境下的在线评价PMU测量性能的综合指标。PMU的主要任务是真实地反映交流电压(电流)输入信号的频率、幅值、相位等相量特征,如果利用PMU输出的测量结果重新构造一个正弦信号,这一正弦信号与PMU输入信号之间的差别信号的频谱中应不包含PMU输出的信号频率。基于这一思路,提出了综合相量误差(TPE)作为PMU性能的在线评价指标。TPE的优点是不受噪声、谐波和动态变化分量的影响,能够在输入信号未知的情况下对PMU的测量性能进行评价。算例验证了该方法的有效性。

冰川-2型热水钻研制及其在海螺沟冰川上的应用

冰川-2型热水钻为组装式,有动力、供水、加热、高压钻进和导向系统。便于搬运和操作,进尺快、安全、成本低。1994年在海螺沟冰川消融区打下4个百米以上深孔,抵达冰川底部。测得冰川厚度与1983年雷达测厚十分接近。

广域测量系统的数据记录密度探讨

国家电网公司对广域测量系统(WAMS)的定位是:"主要采集处理电力系统动态数据"。根据这一定位,对广域测量系统的数据记录密度进行了探讨。提出,随着串联补偿装置及直流输电的广泛应用,广域测量系统的数据记录密度应具备对次同步振荡过程进行监测分析的能力。同时,结合信号处理知识提出,要实现对次同步振荡动态过程的正确监测分析,动态数据的记录密度应达到100帧/秒以上。利用托克托电厂6#机做扭振试验时华北电网广域测量系统的实际记录数据,进行了不同数据记录密度下的频谱分析,分析结果充分论证了本文的观点。

并联负载对公共联结点的无功电流贡献的确定

对接于公共联结点(PCC)的并联负载,如果对各负载只按其各自消耗的无功电流进行补偿或收费而不考虑负载之间的相互补偿作用是不合理的。该文提出了一个合理的确定各负载对PCC无功功率的贡献的方法:如果某一负载的无功电流在PCC提供的无功电流上的投影为正,则这一负载对PCC无功电流的贡献与其在PCC无功电流上的投影大小成正比;如果投影为负,则这一负载对PCC无功电流没有贡献,其无功电流只在负载间流动。各负载按无功电流贡献确定对总无功费用分担的比例。算例结果表明:文中提出的方法是经济合理的。它不仅适用于传统的正弦电路,而且适用于非正弦及不对称电路,对无功功率补偿、管理和收费具有实用意义。

利用暂态能量流的次同步强迫振荡扰动源定位及阻尼评估

近年来,随着大量电力电子装置接入电网,次同步振荡越发复杂,难以准确判断振荡的主要诱发因素或元件。应用暂态能量流进行次同步强迫振荡扰动源定位及阻尼评估。提出了次同步振荡分析中暂态能量流的计算方法,将元件端口瞬时电压、电流从abc坐标系转换到xy坐标系计算暂态能量流。然后在汽轮发电机组多质量块详细模型下推导了能量流的组成,包括暂态能量和阻尼消耗的能量,说明了次同步振荡中暂态能量流和阻尼的关系,若元件吸收能量,则具有正阻尼。次同步强迫振荡中扰动源不断发出能量,通过计算网络中的振荡能量流和能流功率,即可定位扰动源。在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件下搭建了不同算例进行仿真研究,结果验证了所述方法的有效性。

基于窗口滑动改进Prony算法的电力系统低频振荡识别

Prony算法是获取电力系统低频振荡信息的有效方法。针对传统Prony方法只能选取局部信号进行分析且对噪声敏感的问题,提出了固定窗长滑动的改进措施,进而应用于电力系统低频振荡识别中。与传统方法相比,改进的Prony方法通过对信号采取滑动窗口处理,即将拟合目标函数由局部误差平方最小变为分窗口误差平方和最小,从而能够计及较长时间内的误差平均效应,因而具有抗噪声能力强、不受信号长度影响的特点。基于DSATools的仿真分析证实了窗口滑动的改进Prony算法能有效识别低频振荡模式,并且该方法在含噪声环境下仍然能够保持较高的准确性。

配电网中三相不平衡负荷补偿

为解决中低压配电网中普遍存在的三相负荷不平衡问题 ,详细分析了三相不平衡负荷的特性 ,对三相不平衡负荷的补偿原理进行了深入的研究 ,给出了三相不平衡负荷补偿的一般原则。并在此基础上 ,提出了使用TCR +TSC型SVC作为三相不平衡负荷的补偿装置。从数值仿真结果可知 ,这种无功补偿装置不仅可平衡三相负荷 ,而且可将三相负荷的功率因数补偿到