基于源荷谐波耦合模型的数据驱动概率谐波潮流计算

随着新能源及负荷中电力电子装置的广泛应用,电力系统谐波畸变程度不断增加。同时,新能源及负荷显著的不确定特征,进一步增加了谐波分析难度。为有效评估系统不确定谐波状态,充分挖掘源荷实际运行特征,提出一种数据驱动的概率谐波潮流(probabilistic harmonic power flow,PHPF)计算方法。首先,基于实测数据,建立考虑时变特性的源荷动态谐波耦合矩阵模型(dynamic harmonic coupling matrix model,DHCMM),揭示不同时段内谐波电压与谐波电流的相互耦合关系。然后,利用实测数据挖掘源荷时变不确定特征,采用改进点估计法提取统计特性,克服变量间相互影响引起的估计偏差。最后,提出针对源荷不确定性的PHPF计算方法,对系统中时变不确定谐波进行评估。实验结果表明,基于实测数据的谐波耦合矩阵模型能够有效分析谐波源时变特性,结合源荷时变不确定功率状态,所提PHPF计算方法能够对电力系统谐波进行准确评估。

基于电网分区的多目标分布式并行无功优化研究

针对集中式并行无功优化的瓶颈问题,建立了基于电网分区的多目标分解协调模型,并采用辅助问题原理(APP)进行分布式并行计算,将全网的多目标无功优化问题分解为多个子网的多目标并行优化问题;基于地域的系统分解与协调符合电网市场化发展的方向。仿真结果表明,本算法具有较强的收敛性和快速性。

电力系统最优潮流的分布式并行算法

在构造电力系统分解协调模型的基础上,采用辅助问题原理进行分布式并行最优潮流运算,并用通用增广拉格朗日法加快收敛速度,对分布式并行优化算法做了详细推导。仿真结果表明,该算法可显著加快大系统的优化速度,提高控制的实时性和可靠性,符合电力市场发展的需求。

三相APF切换和空间电压矢量联合控制方法

首先,建立三相APF切换仿射线性系统的模型。然后,根据三相电源电压的空间电压矢量图及波形图,将三相电源电压分成6个扇区。再根据凸组合稳定条件,在每个扇区内设定满足系统二次稳定的切换子系统的组合,并为系统选取共同的李亚普诺夫(Lyapunov)函数,根据切换系统稳定性理论,在这些切换子系统的组合中选取使得Lyapunov函数导数最小的子系统。最后,仿真分析和实验结果证明了所提出方法的可行性。

考虑多分区无功电压优化的多Agent系统

针对电网分区管理的特点,采用以管理分区为计算单元的新的三级组织结构,将管理分区与优化分区有机结合起来,构建了多Agent系统。采用分解协调模型和辅助问题原理作为多Agent系统的算法,各分区并行计算,通过数据驱动的模型进行多Agent间的协商、协调,完成全网优化计算。文中以枣庄地区电网为例,建立了该系统的优化运行机制以及对现有多分区系统进行无功优化的方法。实际应用表明,该系统比不考虑多分区的优化方案加快了优化速度,降低了网损,提高了电压水平,为多Agent系统在大型电网无功电压优化中的应用提供了更加实用化的解决方案。

基于多Agent技术的分布式电压无功优化控制系统

全网电压无功控制是一个复杂的、分布式的优化控制问题,为了更好地解决这个问题,文章提出了基于多Agent技术的分布式电压无功优化控制系统,该系统符合电压无功控制装置分散配置的特点,Agent之间相互协调,根据辅助问题原理进行全网并行无功优化计算,数据通信量少,收敛速度快。Agent根据优化计算结果自动调整电压无功模糊判据的控制范围,进行电压无功实时控制,自学习能力强。该系统功能强大,具有较高的适应性、灵活性、智能性和可扩展性。

一种确定电力系统最优安全运行点的新方法

针对当前电力系统运行点趋于稳定边缘的现象,提出了一种确定电力系统最优安全运行点的新方法。文中考虑电压安全裕度的改进的多目标最优潮流模型在确保系统运行于理想负荷裕度的同时优化系统的综合运行成本。该方法采用连续潮流法与传统最优潮流模型确定多目标最优潮流模型的初始权重系数,然后用预测-校正原对偶内点法求解改进模型。仿真结果表明,文中提出的改进模型与基于目标规划的多目标最优潮流模型相比,不仅能有效确定系统的最优安全运行点,而且在系统运行偏离理想负荷裕度时具有二次惩罚策略,其优化目标将最终迫使系统运行点向理想负荷点靠近。

基于分岔理论的磁阀式可控电抗器匝数比研究

匝数比取值对磁阀式可控电抗器(MVCR)的工作性能有较大影响。匝数比取值合理,能够保证MVCR的端电压瞬间变化时,其工作电流迅速稳定在某一个当前值;若匝数比取值不当,会使MVCR在运行过程中表现出很强的非线性特性,对系统的运行特性造成极大的影响,甚至无法工作。利用非线性动力学的分岔理论,阐述了一种固定周期离散映射的建模方法。首先建立MVCR的离散模型,然后利用该模型计算得到匝数比不同取值时等效工作电流的稳态值。在分析稳态值分岔现象的基础上,给出了匝数比的合理取值范围。仿真结果验证了所提方法的有效性和合理性。

分布式电压无功优化控制系统的设计与应用

分布式电压无功优化控制系统采用Extended Ward对控制系统以外的电网进行等值,以网损最小为目标函数,对控制系统进行无功优化计算,实现了配电系统区域网电压无功优化的实时在线控制和监测功能,使区域网的电压无功控制达到最优,改善了用户电压质量,降低了线路损耗。同时,还具有电压合格率、供电可靠性统计及线损指标分析、谐波分析、运行监控等功能。该系统在山东省济宁电业局经1年多试运行,效果良好。

基于李雅普诺夫函数的三相有源电力滤波器控制策略

基于开关函数并采用dq方法对有源电力滤波器系统进行建模,提出了一种基于李雅普诺夫函数理论的新型控制方法。该方法谐波检测环节简单,计算量少;所提出的控制策略不依靠电路参数;计算过程中可消除耦合,省去了PI控制器解耦环节,使电路结构简化;考虑参考值不精确对系统的影响,并根据提出的平均误差指标,共同确定控制参数的取值范围,使系统控制达到全局稳定。仿真结果表明基于李雅普诺夫函数的有源电力滤波器具有良好的补偿效果。

基于电流电压内在关系的SAPF的SVPWM控制算法的研究及稳定性分析

为了提高并联型有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter,SAPF)的电流跟踪性能,提出一种基于SVPWM的并联型有源电力滤波器的电流跟踪控制算法。由于SAPF参考指令是电流值,而SVPWM参考指令是电压值,因此根据电流电压内在关系将SVPWM控制算法与SAPF的参考指令电流相结合,通过改变SVPWM调制方式减少功率器件的开关次数,从而降低功率器件的开关损耗,提高控制性能。并且通过构造Lyapunov函数,对SVPWM控制的SAPF的稳定性进行了分析。仿真和实验结果证明该算法简单,可以很好地跟踪指令电流,能实现对SAPF的实时控制,并且具有非常好的谐波补偿效果。SAPF在负载扰动下的补偿效果证明了关于SVPWM控制的SAPF的稳定性分析的正确性。

单相有源电力滤波器的非线性切换控制

针对线性控制策略造成的有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)补偿误差,利用非线性动力学的切换系统理论,提出了一种APF切换控制的新方法。首先建立APF切换系统精确模型,然后利用APF平衡状态推导出APF切换系统误差模型,在此基础上设计合理的切换路径作为系统的控制输入。该输入可以使系统渐近稳定,系统的误差状态变量趋于零,实现APF精确补偿。通过与传统线性电压控制策略进行仿真比较,结果验证了该方法的合理性和有效性。

基于切换系统理论的有源电力滤波器交流侧电感值设计

交流侧电感的取值对有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的补偿效果有重大影响。针对传统设计方法得到交流侧电感取值范围误差较大的问题,利用非线性动力学理论,阐述了一种全新的APF交流侧电感值设计方法。首先建立APF切换系统的精确离散模型。因为APF的强非线性,很难利用该模型得到相应的解析解,因此使用时域分析法迭代计算交流侧电感不同取值时APF补偿电流的数值解;然后通过该数值解分析不同电感值对系统动态特性的影响。在此基础上,根据已知的跟踪指标得到了交流侧电感的合理取值范围。使该取值范围和传统设计方法得到的取值范围进行比较,仿真结果验证了该方法的有效性和合理性。

基于CIM设计的电力系统状态估计模型

CIM提供了能量管理系统信息在物理层面的逻辑视图。在对CIM进行扩展的基础上,提出了最小二乘法状态估计的软件模型。提供了三种类型的接口来实现数据的输入和输出功能。根据网络元件的互联关系和开关状态建立了拓扑模型。对面向对象的状态估计模型进行分析,扩展出建立模型所需要的类及其属性。最后给出了一个实例,将根据模型所设计的状态估计软件应用到枣庄地区郭里集电网中。得到的运行结果证明,所设计的最小二乘状态估计CIM模型完全能够满足实际的需要。

三相四线制系统谐波检测p-q-0法的研究

以瞬时无功功率理论为基础,介绍了针对三线四线制系统谐波电流检测和无功补偿所提出的p-q-0法,分析了瞬时无功功率理论在三线四线制电力系统下的物理意义,并给出了该系统下谐波和无功电流的检测控制算法原理图,详细讨论了三相负载不平衡时的补偿效果。通过理论分析,在M atlab环境下对三相不平衡负载电路仿真证明,当电网电流发生严重畸变时,p-q-0法不仅能准确、实时地消除三相四线制系统中的谐波电流,对中线电流抑制及无功功率补偿也有较好的效果,并且补偿后的电源瞬时三相功率为定值。

三相APF考虑饱和限幅稳定性控制方法

针对APF(active power filter)在控制中的混杂特性和饱和非线性问题,提出一种将切换算法和空间电压矢量控制算法相结合并应用于考虑饱和限幅的三相APF的控制策略。该方法首先建立三相APF的切换仿射线性系统的误差模型,根据Lyapunov相关定理及凸集理论,为考虑饱和限幅的三相APF找到了一种新的、保守型更小的切换率。然后根据三相电源电压构成的空间电压矢量图及波形图,三相电源电压被分成六个扇区,再根据凸组合稳定条件,在每个扇区内找到可以保证系统二次稳定的开关子系统的组合,在这些子系统的组合中选取使得Lyapunov函数导数最小的子系统。最后仿真分析和实验结果证明了所提出方法的可行性和正确性。

一种利用小扰动电压偏离确定无功源配置地点的方法

提出了一种利用小扰动电压偏离配置无功源的方法。该方法根据就地无功补偿原则,兼顾系统不同运行方式,将系统发生无功小扰动之后,平均电压偏离较大的负荷节点作为补偿地点。在IEEE118节点系统上的仿真结果表明了该方法选出的补偿节点位于负荷中心附近或远离发电机的位置,具有较好的鲁棒性,能够有效降低网损。

与有载调压器配合的静止无功补偿新策略

提出了SVC控制的一种新策略,包括两阶段的斜率控制和两种电压控制,分别是稳态电压控制和浮动电压控制。实行这两种控制的目的是通过与有载调压器的配合,在稳态情况下,减少SVC的无功功率输出,从上级网络获得无功进行补偿。当电压偏离稳态电压时,SVC使用无功备用进行迅速反应,以保证电压稳定。当电压波动达到一个新的稳定工作点时,浮动电压控制通过改变SVC输出,使其返回到稳定电压运行区域,从而达到了稳定电压和保证电能质量的目的。

基于信箱式多微机控制系统的实现

本文提出了一种多微机控制系统的实现方法。文中首先比较了目前各种常用方法的特点 ,然后从整体设计的角度提出了一种自定义并行总线的设计方法。该方法采用共享存储器信箱结构通信和基于竞争的总线仲裁 ,并着重介绍了实现该方法的关键——共享存储器模板 ,在保证实时性和可扩展性的基础上力求降低成本 ,减小体积 。

电网谐波状态估计中的可观性分析

谐波状态估计的一个难点,在于量测数目通常小于状态量数目,导致量测—状态方程欠定,系统不完全可观。针对该问题,进行了3个方面的研究:首先,结合数学分析和实际电网分析,从减少状态量的角度,实现方程由欠定变为恰定或超定,在保证系统状态完全可观的前提下,大大减少量测设备的数目;其次,将奇异值分解法(SVD)应用在系统可观部分的判断和计算中;然后,针对可观性分析中传统代数方法不足,结合矩阵条件数,提出一种实用的线性无关排序法,并将该方法用于指导不可观系统量测设备的调整和添加,实现系统良好的可观性。最后以菏泽—仿山220kV—110kV—35kV配电系统为例,对SVD和线性无关排序法进行说明,验证了方法的可行性。