超模块化多电平直流输电系统MSHE-PWM控制

为优化高压直流输电(HVDC)接入点电能品质,提出一种模块化多电平选择谐波消除脉宽调制(MSHEPWM)方法。MSHE-PWM方法在保持功率器件最低动作频率的基础上,可满足输出PWM波形低次谐波的精确消除。首先,建立了模块化多电平换流器(MMC)拓扑的基本数学模型,指出了子模块(SM)均压控制原理;分析了MSHE-PWM开关角度离线求取原理与实现方式;最后,基于MMC无功补偿实验样机进行MSHE-PWM控制性能验证。实验结果表明,所提MSHE-PWM方法满足低开关频率、无低次谐波等性能指标,验证了其应用于HVDC接入点电能品质优化的可行性和有效性。

智能电网对智慧城市的支撑作用研究

智能电网在智慧城市建设中的支撑地位、作用还没有得到充分的挖掘。在系统化梳理智慧城市体系架构的基础上,分析了智能电网和智慧城市相互之间的促进和制约作用,并对两者间的协调和支撑作用做了定量分析,最后对智能电网支撑智慧城市建设的关键技术和应用做了系统梳理。指出能源技术和信息、通信技术一样是智慧城市的基本支撑技术,智能电网和智慧城市在其交集范围内具有相互促进或者制约的关系,智能电网中各环节的技术和应用对智慧城市建设的支撑作用依据其密切程度呈现层次化分布的特点。

分布式电源三相稳态模型

低压配电网通常运行在三相不平衡状态。接入不平衡配电网的分布式电源在不同控制方式下,表现为不同的外特性。为了正确计算含分布式电源的主动配电网三相潮流,需要采用详细的三相分布式电源模型。采用统一的建模方法,建立不同控制方式下4类主要分布式电源(包括同步电机、异步电机、电力电子接口并网、双馈电机)的稳态模型,并将所建模型与已有模型进行对比分析,证明所建模型的正确性。文中建立的三相模型适用于分布式电源不平衡情况下的稳态建模,同时也适用于柔性输变电设备的建模分析。

智能电网与智慧城市业务互动研究

友好互动是智能电网的核心特征之一。智慧城市建设对智能电网的互动运行提出了新的要求,但是目前这方面的研究还相对薄弱。采用规范化分解和按需重组的方法,提出了一个智慧城市互动化业务框架,并从通信支撑、协议规范、安全保障等方面进行了分析。在此基础上,对智能电网对外服务进行了规范分解,并结合智慧城市需求进行了多源信息服务、应急抢险、需求响应业务的综合重组设计。最后,利用Mat Lab/Simulink工具进行了模拟仿真,验证了所提方案的高效服务能力。

基于负荷恢复策略的配电网N-1安全评估

配电网一般辐射状运行,任何故障都可能导致部分负荷的瞬时或永久失电。配网中故障后的失电负荷往往可以自动或手动实现复电,因此考虑恢复控制因素的系统故障后失电负荷情况,更能表征配电网当前运行的安全性。首先给出了以恢复更多失电负荷为目标的恢复模型,该优化模型具有混合整数非线性的约束形式,可由CPLEX软件有效求解。在此基础上结合配电网N-1故障仿真,建立了安全评估的指标。算例结果验证了该评估方法的有效性。

基于k最短路径算法的负荷停电风险在线评估

传统负荷评估方法结果的准确性取决于故障假设的规模,并且相应负荷转供的计算量大,难以满足在线评估的快速性要求。针对传统方法的问题,首先对在线停电风险评估的相关概念进行详细阐述和定义。在此基础上,提出一种改进的k最短路径算法求取不含环路的所有负荷供电路径,再进行安全校验,进一步得出负荷的可行供电路径用以计算负荷停电概率和停电风险值。算例表明,所提方法准确、全面和高效,可以有效反映负荷的停电风险。

配电网量测配置评估及优化

利用算例分析研究了配电网中不同量测类型对提高状态估计结果精度的影响特性,并初步分析和探讨了其原因;提出了一种量测配置优化方法,以期在配电网中增加实时量测时,使其能最大限度地提高状态估计结果精度。算例验证表明所提方法可以用于指导配电网量测布点的优化决策。

动态负荷模型对电力系统暂态稳定的影响

研究了暂态过程中电动机负荷吸收功率波动的机理,故障后不同负荷模型的功率恢复特性,并针对参数和负荷完全对称的两区域四机系统,使用BPA仿真研究了送、受端不同电动机负荷比例下,故障后系统的波动情况,从而得到了该模型下送、受端电动机负荷模型对系统暂态稳定性影响不同的结论。该结论对进一步研究负荷模型影响系统暂态稳定性和小扰动稳定性具有参考价值。

基于故障区域搜索的配电网故障定位算法

提出了一种基于故障区域搜索的配电网故障定位算法,该算法仅需要在有限的开关处安装测点。首先,由多代理系统(MAS)利用上、下级代理(Agent)之间的配合搜索出故障关联区段,然后,根据故障区域相对于分布式电源(DG)的位置,分别由相应的Agent在选定的故障关联区段上利用阻抗法计算故障距离。若故障发生在DG上游,则由主站Agent利用本地测量信息和DG接入点的同步测量信息计算故障距离;若故障发生在DG下游,则由DG接入处的线路执行Agent仅利用本地测量信息计算故障距离。该算法对故障点的判别能够适应配电网分支较多的情况且计算速度较快,同时不依赖于大量数据的长距离传输。在MATLAB中的仿真结果表明,该算法在过渡电阻较大的情况下,仍能保证误差距离在可接受范围内。

基于偏好知识的多目标优化算法求解计及电源侧的配电网故障恢复

针对传统故障恢复在处理电源侧问题上的不足,基于变电站主变在实际运行时要尽量满足N-1准则的要求,提出了变压器越限个数和变压器平均负载率两个目标函数。在求解故障恢复的算法上,针对基于传统占优机制的经典多目标智能算法在迭代过程中没有考虑决策者的偏好知识,从而导致算法收敛缓慢和无法得到最优解的问题,将g占优机制和TOPSIS方法引入多目标智能算法。g占优机制中的参考点可以根据故障恢复问题的特殊要求进行灵活设计,TOPSIS方法可将决策者的偏好知识融入算法的迭代过程中。这些措施可以有效地提高解的质量和算法的收敛性能。最后,通过算例验证了该算法的可行性和有效性。

基于E占优的多目标二进制粒子群算法求解配电网故障恢复

针对基于Pareto占优机制和拥挤距离的经典多目标智能算法在迭代过程中没有考虑决策者的偏好知识,从而影响了算法收敛性的问题,提出了一种基于E占优的多目标二进制粒子群算法求解配电网故障恢复。通过采用改进原点距离的E占优机制,可以将决策者的偏好知识有效地融入到故障恢复方案的评价过程中。在算法迭代过程中,采用轮盘赌策略更新群体极值,采用方案的综合值对外部档案进行维护,使得决策者的偏好知识可以有效地指导下一代种群的产生。最后,通过算例验证了所提算法的可行性和有效性,并且该方法比基于Pareto占优机制和拥挤距离的多目标智能算法拥有更好的收敛性能,得到的最优前沿数量更少,质量更高。

基于免疫算法的配电网故障定位方法研究

提出一种基于免疫算法的配电网故障定位新方法。免疫算法依据个体的亲和度对个体进行评价,根据个体的亲和度和浓度选择进行交叉、变异的个体,增大了群体多样性,避免了算法快速陷入局部最优,同时进化过程建立记忆单元,保留部分最优解,以免交叉、变异过程后群体退化,保证算法终止时得到的结果是历代出现过的最高亲和度的个体。针对多电源开环运行的配电网,结合区域划分思想,通过判断变电站变压器低压侧开关的故障信息,提出一种提高故障定位速度的方法。仿真结果表明该算法可有效实现配电网的故障定位,并通过与遗传算法相对比,验证了免疫算法用于配电网故障定位的有效性及可靠性。

基于等级偏好优序法和切负荷的配电网故障恢复

评价方法决定着全局最优解的获得,对于群体智能算法至关重要。本文采用等级偏好优序法对种群中的个体进行评价,通过对优序法中的指标优序数进行改进,可将恢复方案的优劣程度更好地区分出来。针对传统群体智能算法难以应对负荷无法完全恢复的问题,本文提出了一种切负荷策略融入到二进制粒子群算法中,使得种群中的每个粒子为电气角度的可行解,通过算法的逐步迭代得到满足目标函数最优的解。并在故障恢复之前,采用重复潮流法对配电网络的供电能力进行评估,以此来判断算法是否需要投入切负荷,进而减少切负荷对算法效率的影响。最后通过算例验证了本文算法可以得到全局最优解并且可以解决负荷无法完全恢复的问题,具有一定的工程价值。

基于节点阻抗矩阵的配电网故障测距算法

提出了一种基于节点阻抗矩阵的配电网故障测距改进算法,故障后,系统的网络拓扑结构及参数会随之改变,引起节点阻抗矩阵的变化,形成故障后的节点阻抗矩阵,其中含有未知量故障距离和过渡电阻,利用节点阻抗的物理意义建立测距表达式。该算法仅需要变电站出线电压、电流作为输入量,迭代计算故障区段上游母线的电压、电流,代入已建立的测距表达式求出故障距离和过渡电阻;为适应配网中负荷特性不统一、时变的特点,提出采用静态电压特性的负荷模型模拟负荷,采用此模型可以更加精确地计算故障后各负荷及分支的分流,使得故障测距结果更加准确;并提出结合配电系统的馈线自动化功能减少伪故障点个数实现故障点的定位;文章最后在PSCAD中搭建配电网IEEE 34节点模型,在Matlab中实现文中提出的故障测距算法,仿真测试表明该算法的有效性。

光纤复合低压电缆温度特性及传输损耗分析

光纤复合低压电缆(OPLC)的温度特性及传输损耗特性对决定光网络传输距离、传输稳定性和可靠性非常重要。针对电流热效应、不同材料膨胀系数造成的光纤应力差以及微弯对光纤传输损耗的影响,建立了基于光纤模式理论的电流与光纤传输损耗的数学模型。同时,为了更符合OPLC运行的实际情况,设计了排管敷设的OPLC仿真模型。采用COMSOL对所提出的OPLC温度特性与传输损耗模型进行仿真,结果表明:光纤温度随电缆导体电流的增大呈非线性增加趋势,导体电流对光纤传输损耗的影响在工程允许范围之内。

OPLC温度分布及光单元传输损耗特性研究分析

针对温度变化对光纤复合低压电缆(OPLC)传输性能的影响,综合考虑电缆温度场分布以及材料膨胀系数不同导致的应力差分布特性,建立了OPLC温度变化与传输损耗的数学模型。在此基础上,设计了基于电力场、光场、温度场和应力场等多物理场耦合的仿真模型,采用有限元分析方法,结合COMSOL Multiphysics仿真软件,分别模拟了OPLC在稳定运行状态和短路故障状态下的温度分布及光单元传输损耗特性。仿真结果表明,OPLC在稳定运行状态和短路故障状态下的温度分布及传输损耗与理论计算基本相符,由短路故障引起的光纤传输损耗呈平稳衰减趋势,在工程上可以忽略不计。

一种实现OPLC状态监测和诊断的传感技术研究

光纤复合低压光电缆(OPLC)安全运行关系着用户信息网络安全可靠和多媒体用户使用体验。针对OPLC运行安全监测,提出了一种新型OPLC状态量监测、状态评估和故障诊断技术,该技术采用集成思想,对电缆分布式运行温度、负荷电流和绝缘放电信号进行同步全采集。在采集状态数据的基础上,利用理论温度与实际温度、线性相邻温度等电流、温度量耦合关系,开展OPLC运行温度安全性、温度异常、电缆老化及绝缘性等电缆运行状态分析与评价。OPLC状态监测和诊断技术为电力光纤到户网络运行维护提供新的分析工具。

一种光纤复合低压电缆故障检测与定位方法

基于光纤复合低压电缆(OPLC)的电力光纤到户示范工程,利用电力通道资源,深度融合电网和通信网基础设施。调研发现实现OPLC光电性能参数一体化检测的研究尚处空白,利用目前较为成熟的光性能检测与电性能检测技术,研究一种实现OPLC一体化故障检测与定位的方法,依据OPLC国内相关行业标准或国家标准,研究确定装置主要检测功能包含光功率检测、光损耗检测、直流电阻检测以及耐压试验测试。由于OPLC中光单元的性能检测尤为重要,因此,文章中侧重对光功率检测模块的实现做了阐述。该装置的理论研究与样机研制将为进一步提升示范工程网络运维积累经验。

基于模糊聚类-量子粒子群算法的用电特性识别

为解决应用传统模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)算法进行电力负荷模式提取时存在的对初始聚类中心敏感、聚类数目不易确定等问题,构建表征聚类效果的目标函数,并针对传统智能寻优算法易收敛、陷入局部最优等缺陷,采用一种量子编码的粒子群算法进行全局寻优以确定最佳聚类中心及分类数目,在确定最佳聚类中心及聚类数目基础上,构建能够全面反映各类型负荷的特征向量,最后通过与传统FCM算法下的计算结果进行对比,验证了该方法在用电识别方面的有效性及正确性。