超导电力技术的发展与超导电力装置的性能检测

充分利用国内各种优势资源开展超导电力技术的研究与开发,对于提高我国电力设备行业在国际市场上的竞争力及电力系统的技术经济性能均有重大的意义。基于对国内外超导电力技术及超导电力装置的充分调研,概括了超导电力技术的研究现状,归纳了超导电力技术中的关键课题,即超导电力装置;超导电力系统的协调运行与系统理论研究;超导电力系统中的在线监测与控制策略;超导电力相关学科的基础研究。指出了未来超导电力装置的研究重点,并给出了具有代表性的超导电力装置的试验、检测内容和性能检测方法,迈出了超导电力装置性能检测方法与规程研究的第一步。

基于PCI总线的高精度数据采集系统

对电力系统的模拟信号进行高速、高精度和实时传输是微机保护的一项重要任务。作者介绍了一种基于 PCI总线的高精度数据采集系统的设计方法,包括数据采集和PCI 总线接口两部分的设计。数据采集板的核心 A/D 转换器采用 16 位高精度转换芯片 AD976,而 PCI 总线接口器件采用的是 S5933 专用接口芯片。此外还讨论了基于本采集系统的驱动程序和应用程序的一般设计方法。

超导变压器的性能检测方法研究

目前一些超导电力装置已进入试验运行阶段,为适应不久的将来超导电力技术应用的商品化,对一些有代表性的超导电力装置的试验、检测方法及其主要设备进行研究是十分必要的。文中从超导变压器的电磁特性出发,探讨了超导变压器的试验、检测项目;重点介绍了其超导电磁特性试验,并阐述了超导变压器的试验方法及其主要设备。

虚拟仪器中基于MAX197的智能卡研制

讨论了一款供虚拟仪器开发使用 ,基于MAX197的智能ISA插卡的研发。该智能卡具有 8路模拟量输入通道、8路开关量输入、8路开关量输出。采样率达 10 0kSPS ,分辨率为 12位。在板CPU为高性能单片机 80C32 0 ,可根据用户需求完成复杂的测量控制任务。很适合电力系统的测控自动化需求。此卡采用ISA系统总线作为PC机接口电路。功能完善 ,使用方便。此卡在虚拟数字示波器及电力系统数字距离保护中已成功运用。以RTDS(RealTimeDigitalSimulate)标定后的测量误差最大值为 0 .77%。

Rogowski线圈电子式电流互感器积分技术研究

积分环节是影响Rogowski线圈电子式电流互感器精度的关键因素。论述了模拟积分器的设计与实现,分析了模拟积分器的频率特性,理论分析和试验结果表明低频信号和温度对其精度有较大的影响。为进一步优化积分环节,设计了基于ARM的数字积分器,分别论述了其硬件结构和梯形积分算法,并且仿真了梯形积分算法对稳态电流和暂态电流的响应。仿真和试验结果表明,梯形积分算法能够很好的还原一次电流,同模拟积分器相比,数字积分器具有更高的精度和稳定性。

基于阻抗网络分析法的含双馈风电场桂林电网次同步振荡风险评估

本文采用阻抗网络分析法探究了大规模风电并入桂林网区诱发次同步振荡的潜在风险。首先,针对桂林网区复杂网架结构,提出了一种适用于复杂系统分析的阻抗网络分析法,并根据双馈风机的电气特性建立了频域阻抗模型。在此基础上,结合桂林网区电网结构与线路参数,对正常运行与防冰预案两种运行方式进行阻抗分析。最后,基于PSCAD时域仿真平台,对阻抗分析结果进行验证。结果表明,在正常运行方式下,桂林网区几乎不存在发生次同步振荡的风险;而在防冰预案运行方式下,桂林网区出现次同步振荡的风险较高。

基于聚类经验模态分解和最小二乘支持向量机的短期风速组合预测

从分析风速序列的非线性和非平稳性特征出发,将一种基于聚类经验模态分解(EEMD)和最小二乘支持向量机(LSSVM)的组合预测模型引入到风速预测中。首先使用聚类经验模态分解将风速序列分解为一组相对平稳的子序列,以减轻不同趋势信息间的相互影响;然后运用最小二乘支持向量机对各子序列分别建模预测,为降低预测风险,使用自适应扰动粒子群算法(ADPSO)和模型学习效果反馈机制对LSSVM预测模型的输入维数和超参数进行联合优化;最后将各个子序列的预测结果叠加得到预测风速。实例研究表明,本文所提的组合预测模型可以有效挖掘风速序列特性,具有较高的预测精度。

基于IPSO-LSSVM的风电功率短期预测研究

风电功率预测的关键是预测模型的选择和模型性能的优化。选择最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)作为风电功率预测模型,使用改进的粒子群算法(improved particle swarm optimization algorithm,IPSO)对影响最小二乘支持向量机回归性能的参数进行优化。在建立了改进的粒子群算法优化最小二乘支持向量机(LSSVM)的风电功率预测模型后,运用该模型对广西某风电场进行了仿真研究。为了对比研究,同时使用前馈(back propagation,BP)神经网络模型和支持向量机(support vector machine,SVM)模型进行了预测。最后采用多种误差指标对三种模型的预测结果进行综合分析。结果表明,使用改进的粒子群算法优化最小二乘向量机(IPSO-LSSVM)的风电功率预测模型具有较高的预测精度。

基于集合经验模态分解和改进极限学习机的短期风速组合预测研究

提出一种基于集合经验模态分解(Ensemble empirical mode decomposition)和改进极限学习机(Improved Extreme Learning Machine,IELM)的新型短期风速组合预测模型。采用集合经验模态分解将风速序列分解成不同频段的分量,以降低序列的非平稳性。使用改进极限学习机对各分量分别建模预测,为避免极限学习机输入维数选取的随意性和分量信息丢失等问题,先对各分量重构相空间,最后将各分量预测结果叠加得到最终预测结果。实例研究表明,所提的组合预测模型具有较高的预测精度。

基于关联矩阵的变电所电气主接线可靠性分析

本文通过设备与断路器的关联矩阵计算变电所电气主接线的可靠性指标 ,并介绍了该方法在两种典型电气主接线即“双母带旁路接线”和“一个半断路器接线”

变压器中压侧限流电抗器的应用及实效分析

电网末端线路故障易引起与主网弱联系的小型机组失稳切机。为了保证电力系统安全稳定运行,可在变压器中压侧串入快速投入型限流电抗器。仿真分析与现场运行效果表明,限流电抗器投入后,通过快速断路器控制电抗器的投、切,减小了线路远端故障对电厂机组的冲击,有效抑制了小电源与主电网之间的系统振荡。

基于改进CatBoost的电力系统暂态稳定评估方法

在实际电网的运行过程中,通过同步相量测量单元实时采集到的电网动态参数通常含有部分噪声,且有时会因通信故障造成数值的随机缺失,对基于人工智能的电力系统暂态稳定评估模型造成很大影响。为此,提出一种基于改进CatBoost的暂态稳定评估方法。通过分箱算法对输入特征数据进行离散化处理,提高模型对噪声的鲁棒性;采用加权的焦点损失函数代替交叉熵损失函数,提升模型的可信度并减少模型对失稳样本的漏判;将量测数据部分缺失的样本划分到单独的节点中继续建模,从而充分挖掘不完整样本中的暂态信息。在新英格兰10机39节点上的实验结果表明,所提方法的准确率和查全率均优于其他几类机器学习算法,而且所提方法对噪声和数值缺失表现出良好的鲁棒性且具有较快的训练速度和预测速度。

基于受扰后量测响应信息的两阶段电力系统暂态稳定评估

为充分挖掘电力系统受扰后的量测响应信息,并提供给后续控制更丰富的参考,提出了一种基于快照集成门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)网络的两阶段电力系统暂态稳定评估方法。该方法通过单次训练过程即可高效构建集成模型,且直接面向底层量测数据,可快速完成线上部署。在线应用时,首阶段通过分类模型进行动态的分层评估,逐级筛选出可信样本;次阶段利用回归模型实现进一步的暂态稳定裕度定量预测。此外,通过对模型的损失函数进行修正,有效克服了样本不平衡并强化了对困难样本的挖掘。仿真结果验证了所提方法的有效性,且所提模型的评估性能相较于其他机器学习模型具有显著优势。该文作为前瞻性理论研究,为数据驱动的在线暂态稳定评估的实现提供一种新思路。

断路器断口防入侵波雷害研究

针对全国近年大量加装的线路型终端避雷器,文中运用雷电波陡度理论,首创性推导出35~500kV线路采用线路型终端氧化锌避雷器时断路器断口所承受的入侵雷电波过电压计算公式。同时通过公式计算表明:线路型终端避雷器不满足绝缘配合要求,因而不能有效保护断路器断口;而变电站型终端避雷器满足绝缘配合要求,能有效保护断路器断口。这是全国各电压等级线路在大量加装线路型终端避雷器后断路器断口击穿事件仍时有发生的根本原因,也是文中重点论述并提醒行业、协会对反事故措施文件及相关技术规范尽快纠正的依据。

不同超速保护控制方式对压水堆核电机组保护作用的仿真分析

压水堆核电机组具有易超速的特点,来自电网的大扰动会引发机组转速飞升甚至导致堆芯燃料、控制棒组损坏,因此研究核电机组在超速保护控制(overspeed protection control,OPC)作用下的超速特性对保护核电机组有重要意义。通过改变OPC触发信号的来源,或是选择关闭不同的调节阀,可以得到不同的OPC作用方式。由此利用PSASP中的用户自定义模型功能搭建了带有OPC的压水堆核电机组的模型,将核电机组模拟接入广西电网中,仿真分析核电机组在电网发生严重故障时其内部变量的动态特性,并对比不同的OPC方式对于核电机组的保护作用。仿真结果表明:装设OPC有利于核电机组的稳定运行,其中高、中压调节阀同时关闭和功率/转速偏差信号相互配合的OPC能够更好地抑制超速峰值,使机组内部各变量的偏移量减小并更快到达稳定值。

高精度模数转换器AD976/AD976A及其应用

近年来模数转换器制造技术发展十分迅速,低成本、新结构、高精度和高速度的 ADC新产品不断涌现. 100kSPS甚至更高采样速率的 16位 ADC在基于嵌入式单片机和实时数字信号处理器( DSP)的应用中已十分常见.随着逐次逼近式 A/D技术的发展, A/D在高速高精度的数据采集应用上有更出色的表现.采用多路转换开关与 16位 A/D配合使用的系统,其成本低于 VFC型数据采集系统. AD976/AD976A是 AD公司推出的 16位高速、高精度 A/D转换器,最大通过率为 100kSPS,输入信号范围为- 10～+ 10V,带宽为 1.5MHz,它可以与 8位、 16位单片机和 DSP方便接口,使用十分方便灵活.本数据采集系统基于 16位模数转换器 AD976和目前流行的总线标准 PCI总线设计,具有非常大的实用和参考价值.

基于逆变器无功补偿配电网低电压治理仿真研究

针对配电网中因无功功率不平衡造成的线路低电压问题,通过潮流计算建立配电网低电压数学模型,研究了利用并联逆变器作为无功补偿装置来解决无功问题的理论依据,以单位功率因数法为控制方法。在MATLAB/Simulink上搭建了逆变器无功补偿低电压仿真模型,通过仿真实验,对比分析了接入前后的电压和电流波形的变化,仿真结果验证了该方法的可行性。

核电机组与火电机组的外特性对比分析

目前我国有部分核电机组开始参与调峰,这些机组表现出与火电机组较为相似的外特性。通过对比核电机组与火电机组的外特性,掌握核电机组的运行特性,有利于电网和机组安全稳定运行。从结构上对比分析了核电机组和火电机组的差异,基于电力系统分析综合程序分别搭建了核电机组与火电机组模型,并将这两种机组接入同一个电网,分别测试了功率阶跃变化和电网故障等工况下机组的响应特性。结果表明:功率阶跃变化时核电输出功率变化比火电慢;电网故障时,只要故障能够及时清除,核电机组一回路的主蒸汽压力在短时间内变化很小,核电机组表现出的动态特性与火电机组非常相似。

含锅炉喷水减温系统的火电机组动态模型及响应特性

适用的锅炉及喷水减温系统模型,是火电机组动态仿真及优化控制的基础。根据合理的热动力学假设,基于能量和质量守恒定律,建立了喷水减温装置的机理模型,结合电力系统动态稳定仿真需求,利用线性化、拉普拉斯变换等处理得到适用的传递函数,进而建立考虑锅炉及喷水减温装置影响的汽轮机系统模型,可应用于火电机组热力系统动态特性仿真分析。算例仿真及实测分析比较了各变量对功率响应的影响,验证了仿真模型的有效性。结果表明,含喷水减温装置及锅炉的汽轮机系统模型具有更好的仿真效果;喷水减温系统对主蒸汽参数产生的影响较小,但对提高热力设备对电网影响仿真的准确性有重要作用;在大扰动及中长期仿真分析中,考虑锅炉喷水减温系统对机组动态响应的影响很有必要。

不同功率水平下压水堆核电机组甩负荷保护研究

甩负荷特性是衡量核电机组安全稳定运行能力的重要标准,因而甩负荷试验是压水堆(pressurized water reactor,PWR)核电厂调试阶段必不可少的试验项目,在不同功率水平下运行的核电机组表现出不同的甩负荷特性。根据核电机组的实际运行特性,建立压水堆核电机组模型,仿真模拟多种功率水平下核电机组的甩负荷工况。在此基础上加入旁路蒸汽排放系统和汽门快关系统,对压水堆核电机组的甩负荷保护进行研究。仿真结果表明,功率水平越高,机组甩负荷引起的扰动越大,必须装设保护系统;旁路蒸汽排放系统和汽门快关系统都能够对核电机组产生有效的保护作用,前者对核电机组反应堆、热力系统参数保护作用较显著,后者对汽轮机转速飞升抑制作用较显著。