带有指令滤波的电力弹簧系统反步控制

针对新能源发电系统因间接性和不确定性导致的电压波动问题,文中首次将反步控制策略应用于电力弹簧(electric spring,ES)系统,并提出一种带有指令滤波的ES反步控制策略。根据ES的数学模型利用反步法设计控制器,并加入指令滤波器,以解决ES反步控制中的计算膨胀问题,同时设计误差补偿信号,并利用Lyapunov稳定性理论验证系统稳定性。通过仿真模拟新能源发电系统网侧电压波动时,ES对关键负载(critical load,CL)电压稳定的效果,以及不同系统参数对文中控制策略的敏感性分析。与传统的比例积分(proportional-integral,PI)控制对比,CL电压动态响应速度提高0.07 s,CL电压畸变率降低31%,参数敏感性分析中CL电压最大偏差率为0.318%,能承受的最大电压幅值波动范围提高52.9 V。仿真结果验证了文中所提出的控制策略具有响应速度快、谐波含量低、抗干扰能力强的优势。

基于改进虚拟惯性控制的直流充电桩控制方法

直流充电桩充电速度快、效率高的优点使得电动汽车负载可以频繁投切,但其作为直流系统具有惯性小、阻尼弱的特点。为降低电动汽车负载投切对直流侧电压扰动的影响,文中提出一种基于改进虚拟惯性(virtual inertia,VI)控制的直流充电桩控制方法。首先,类比虚拟同步机(virtual synchronous machine,VSM)技术推出VI控制,赋予直流系统一定的惯性与阻尼支撑。其次,采用指令滤波反推积分滑模(command filter backstepping integral sliding mode,CFBISM)控制对VI控制进行改进,即采用积分滑模(integral sliding mode,ISM)控制优化VI控制,增强系统的鲁棒性,并采用指令滤波反推控制对其中关键参数进行重构,避免控制器出现计算膨胀现象,同时对电流内环采用改进ISM控制从而进一步提升控制效果。然后,通过Lyapunov稳定性判据证明所提控制方法的稳定性。最后,通过仿真对比验证了文中所提控制方法可将直流侧电压波动限制在2 V以内,动态响应速度提高约0.1 s,关键参数在稳态时的扰动限制在1 V左右,从而验证了其响应速度快、鲁棒性好的特性。

染污绝缘子放电空间电场时频特性研究

恶劣气象条件地区的污闪事故时有发生,而目前对污秽外绝缘放电机制的理解还不够全面。为揭示污秽绝缘子放电空间电场特性,该文提出了一种新的污闪预警方法。在前期研究基础上,开展了染污绝缘子放电空间电场波形监测试验,重点研究了空间电场波形的时频特征参量。对于时域特征,对空间电场信号有效值、峰峰值、峰值因子三个时域特征量进行了研究,获得了其与盐密、绝缘子闪络状态的关系;对于频域特征,对空间电场信号进行傅里叶分解,获得了不同试验条件下的频谱图,发现发生闪络时,绝缘子空间电场信号中谐波分量占比升高,并提出可用三次谐波因子来描述绝缘子污闪放电发展程度。研究成果可进一步揭示污闪放电机制,并为解决恶劣环境下输电线路污闪预警的实际工程问题提供技术支撑。

内置式永磁同步电机宽速域模糊滑模控制

针对传统内置式永磁同步电机控制策略抗干扰性能较差、参数摄动和控制精度的问题,提出了基于超扭曲扰动观测器的模糊滑模控制策略,实现了内置式永磁同步电机的宽速域运行,同时进一步提高了转速跟踪精度和系统的抗干扰能力。首先,通过最大转矩电流比与梯度下降法弱磁控制相结合拓宽了调速范围。其次,基于超扭曲算法(STA)设计扰动观测器,提升了系统的抗干扰能力。同时,为了应对Backstepping算法中的微分膨胀问题,使用二阶滑模微分器对虚拟控制率作逼近处理。采用模糊逻辑系统对内置式永磁同步电机模型中的非线性部分进行逼近,降低电机参数摄动对控制性能的影响。最后,通过应用Lyapunov理论,验证了所提控制策略的稳定性。通过Matlab/Simulink平台进行仿真,验证了在所提控制策略下内置式永磁同步电机具有更优异的宽速域动态性能和鲁棒性。

城轨列车多永磁同步电机有限时间协同抗干扰控制策略

为解决城轨列车中多台永磁同步电机牵引系统的转速协同跟踪问题,提出一种基于有向图的协同控制策略。为确保每个电机的转速一致,将每台电机视为单独的智能体,利用有向拓扑结构进行多个电机之间的信息传输;使用新型扰动观测器估计负载扰动,进而增强系统的抗扰动能力;使用模糊逻辑系统逼近系统模型的非线性部分,以保障控制精度。理论分析结果表明,所提出的协同控制策略具有有限时间稳定性;仿真实验结果表明,所设计的控制方案性能良好。

基于智能诊断技术的输电线路直升机巡视系统框架设计

在梳理输电线路传统巡视技术手段的基础上,分析了其不足。结合具体的电网科技研究项目,提出将航拍影像设备和计算机视觉技术相结合,对各类缺陷进行快速诊断,自动生成缺陷清单报表和检修策略报告的一种全新的输电线路直升机智能巡检系统,并着重对输电线路缺陷诊断技术的工作原理和直升机智能巡视系统运行框架进行了详细介绍。该系统具有自动化程度高、技术先进、高效快速的特点,反映了智能电网内涵要求下电网运行技术创新的必然趋势,具有重要的应用价值。

直升机巡检航拍图像中绝缘子图像的提取算法

提出了一种新的绝缘子图像提取算法,可用于直升机智能巡检图像中绝缘子图像的提取。该算法首先将航拍得到的高分辨率玻璃绝缘子彩色图像进行RGB到HSI彩色空间的转换;然后对HSI空间的S分量,采用基于遗传算法的最大熵阈值的方法进行图像分割;接着对分割后的图像用双结构级联滤波器滤除噪声;最后用连通区域方法将分割出的绝缘子串轮廓标识出来。算例结果表明:该算法能够从背景复杂的航拍图像中完整地提取绝缘子图像,有较高的工程应用价值。

基于数据驱动算法和LS-SVM的输电线路覆冰预测

输电线路的严重覆冰给电网的安全生产带来了极大的危害。针对线路覆冰与气象条件的数学描述模型不能很好地反应冰厚与微气象条件的关系和基于全局数据的智能覆冰预测算法复杂、准确度低,无法实现在线预测的难题,文中采用数据驱动的思想,以矢量的方式看待覆冰样本数据,提出一种基于数据驱动算法和最小二乘支持向量机(LS-SVM)覆冰预测模型。该方法在k均值邻近算法的基础上对覆冰历史数据进行优化选择,充分利用LS-SVM需求样本数量少、训练速度快、泛化能力强等特点对输电线路覆冰模型进行快速建模。算例表明了所提算法的有效性和正确性。

典型表面状态下的绝缘子空间电场特性研究

目前通常依靠监测绝缘子表面泄漏电流来实现污闪预警,该方法作为一种接触式在线监测手段,在可靠性、便捷性等方面仍有很大的提升空间,且已有研究指出可通过非接触方式进行有效监测。因此,文中研究典型表面状态下绝缘子空间电场分布特性,利用有限元仿真软件建立了普通支柱绝缘子的静电场仿真模型,对比分析了干燥、湿润、放电情况下的绝缘子周围空间电场的幅值大小及变化规律;利用人工污秽试验验证仿真结果。研究结果表明,不同表面状态下的绝缘子空间电场所反映的幅值大小差异明显,在表面湿润及有电弧爬电的情况下,空间电场垂直分量分别增长近50%和20%。研究结果可为输配电外绝缘的状态监测提供新思路。

带指令滤波的直驱永磁风机自适应反推积分滑模控制

针对直驱式永磁同步风力发电系统最大功率跟踪问题,提出一种带指令滤波的自适应反推积分滑模控制器。构造了直驱式永磁风力发电系统的非线性模型。基于反推法设计控制器,并引入二阶滑模微分器充当指令滤波器,避免传统反推控制中计算膨胀和控制器饱和问题,并针对滤波误差设计补偿信号。考虑系统运行过程中参数的变化和系统未建模部分的影响,引入投影自适应算法提高系统的动态性能,并确保自适应估计值是有界的。同时为提高系统的鲁棒性,引入积分滑模控制,利用李雅普诺夫方法证明了系统的稳定性。仿真结果验证了所设计控制器的有效性。与传统PI控制、指令滤波反推控制器相比,所设计控制器具有更好的响应速度和鲁棒性。

多智能体分布式储能两象限SOC一致自适应控制

为了延长分布式储能单元的使用寿命,采用了一种以分布式储能两象限电池荷电状态(state-of-charge,SOC)一致自适应下垂控制方法为基础的控制方法,改进的两象限自适应下垂控制方法作为一种基础控制方法对各储能单元进行功率分配。当分布式储能处于充电状态时,SOC小的储能单元吸收更多的功率,SOC大的储能单元吸收更少的功率;当分布式储能处于放电状态时,SOC大的储能单元发出更多的功率,SOC小的储能单元发出更少的功率,最终实现分布式储能的SOC和功率的渐近平衡。为了克服由下垂控制引起的电压下垂和直流母线电压不匹配现象,将多智能体技术加到控制策略中。最后基于MATLAB/SIMULINK仿真平台进行仿真,仿真结果表明了所提控制策略的可靠性。

输电线路巡检无人机高精度云台设计与实现

随着无人机技术的发展,以无人机作为载体的输电线路巡检系统应运而生,然而,在无人机的飞行过程中,无法避免机身的抖动,这将影响图像采集单元采集的图像信息,本文在输电线路巡检这一应用背景下,设计了无人机云台控制系统的电机驱动单元与主控制器的硬件部分,针对电机驱动单元,采用永磁同步电机矢量控制算法为云台系统提供了精确的角度控制,最后根据云台姿态传感器,采用运动补偿算法去除图像抖动,实际应用表明,该云台系统控制精度达到0.04°,能满足输电线路巡检图像采集的需求。

南方山区线路覆冰在线监测数据特征分析与预测模型研究

我国南方山区由于地形气候的影响,易在冬季导致输电线路严重覆冰,进而给电网的安全运行带来巨大的挑战。因此通过对线路覆冰研究,总结出南方山区覆冰数据中的规律和存在问题,其重要性不言而喻。先从覆冰在线监测系统的原理入手,并针对南方某典型山区覆冰在线监测数据开展导线覆冰特征定量分析,总结出该山区在不同微气象条件下,各个气象参数组合对覆冰的影响的规律。最后,提出一种基于模糊逻辑和神经网络建立输电线路覆冰组合预测模型的方法。

基于指令滤波反演的虚拟同步电机控制策略

针对传统分布式能源和微网中逆变器缺少惯性,以及当受到大功率扰动时缺乏稳定性的问题,提出了一种能够同时运行在孤岛、并网模式的非线性控制策略,且在电网并、离过程中不需要任何的预同步操作。首先,采用带储能的光伏系统向交流侧传输功率,稳定直流母线电压;在系统交流侧,引入模拟惯性和阻尼的同步电机转子摇摆方程,推导出相应的数学模型。其次,运用反步法设计控制器,针对反步法中计算膨胀和控制器饱和问题,采取指令滤波器处理。最后,利用Lyapunov稳定性定理验证系统的稳定性,并利用仿真观察控制器在不同模式下的运行状况。仿真结果表明,当系统受到突发性、强瞬变扰动时,所提出的控制方案能够在并网、孤岛和过渡模式下实现微网系统的稳定运行。

地理信息系统及其在电力系统的应用

简述了地理信息系统的概念及发展趋势 ,概括了地理信息系统的基本功能组成 ,并介绍了其在电力系统中的应用现状。

虚拟仿真技术在输电线路运检专业技能培训中的应用

电力企业是知识型、智能型、高新技术型企业．随着时代的不断发展．教育培训理念也发生了深刻的变化．生产人员的技术、技能培训已成为企业管理与发展的一个重要环节。近年来，随着我国经济的迅猛发展，输电线路里程数的不断增加．尽快提升输电线路运行、检修培训手段的科技含量．进而全面提高线路运检人员的培训质量成为电力企业培训工作的重要任务之一．也是电力企业发展的必然要求。

基于Google Earth的输电线路巡视无人机三维模型可视化研究

通过Google SketchUp软件,并借助Google Earth二次开发技术,对无人机进行三维建模。讨论了GIS中三维可视化实现的几种方法,为构建无人机地面站监控系统软件奠定了基础。

新型输电技术综述

概述了特高压交流输电、特高压直流输电、大截面导线输电、耐热导线输电、多相输电、柔性交流输电技术的原理、特点及发展情况,并归纳其针对性研究工作的方向,指出未来几年里的应用趋势。

基于四旋翼无人机的输电线路巡检系统研究

针对输电线路短途巡检的应用需求,解决常规巡检手段低效、安全、技术门槛等问题,以四旋翼无人机为载体,搭载影像采集设备进行航拍巡视,搜索、定位、采集线路缺陷和隐患的影像数据。根据线路杆塔坐标信息,预设航迹点实现自主飞行巡检;以设备回传的杆塔实时影像为操作指导,利用手动飞行模式实现线路关键部件的影像采集。该系统提升了线路状态管理、应急指挥的便利性,为输电线路的安全评估、灾前排查、事故预警、灾后抢修,乃至状态检修和全寿命周期管理提供全方位的信息支持。

基于多旋翼无人机的输电线路智能巡检系统

针对超/特高压输电线路安全运行所面临的挑战与风险,以当前智能电网发展与"三集五大"电网运行模式改革为背景,开发了基于多旋翼无人机的超/特高压输电线路智能巡检系统,并阐述了系统的组成、功能及其关键技术。该系统已在输电线路巡检中初步应用,结果表明其能够高效、自主、准确识别并诊断特高压输电线路的典型缺陷与故障。