基于XGBOOST-PSO提高受端电网电压暂态稳定的发电机无功优化方法

考虑发电机稳态输出无功对其支撑暂态电压恢复稳定能力的影响,基于机器学习研究优化发电机稳态输出无功提高电压对故障扰动保持暂态稳定能力的预防控制方法。该方法采用加权多二元表暂态稳定裕度指标量化母线暂态电压对不同预想故障扰动的综合稳定裕度,并基于指标排序确定稳定裕度薄弱母线。同时基于发电机无功调节对预想故障下各薄弱母线电压暂态稳定裕度综合作用灵敏度排序,选择作用灵敏发电机。在利用XGBoost建立根据系统稳态特征向量预测薄弱母线暂态电压稳定的分类模型基础上,以系统对预想故障扰动保持暂态电压稳定为约束、以减小发电机稳态无功调节对网损产生影响为目标,基于潮流计算寻优灵敏发电机稳态输出无功,以提高薄弱母线的暂态电压稳定性。最后采用雅湖直流接入江西电网的PSASP计算模型验证了所提方法的有效性。

基于机器学习优化换流站调相机稳态无功的方法

提高换流母线电压的暂态稳定对保障直流输电安全运行具有重要作用。在研究调相机与交流滤波器稳态输出无功协调对换流母线电压暂态稳定性影响的基础上,采用基于多二元表描述的电压暂态稳定裕度指标和支持向量机,提出了基于换流站母线电压和稳态无功协调状态预测母线电压暂态稳定裕度的回归建模方法,进一步利用回归模型,提出了提高换流母线电压暂态稳定裕度和降低系统网损的调相机与交流滤波器稳态无功协调优化方法。最后,利用雅中直流馈入江西电网的电力系统分析综合程序PSASP(power system analysis software package,PSASP)计算分析模型,验证了所提无功协调优化方法提升南昌换流站母线电压暂态稳定性的有效性。仿真结果表明优化方法能够充分挖掘调相机基于动态无功支撑提高换流母线电压对严重故障扰动保持暂态稳定的能力,同时减少交流滤波器的投运数量。

一种新型的电流源型变流器PWM控制策略及其在超导磁储能装置中的应用

超导磁储磁能(SMES)装置的超导磁体通过变流器与电网连接,为了减小装置向系统注入的谐波电流,各种改进的脉宽调制(PWM)技术被用于变流器的控制。该文分别用正弦波和三角波作为调制和载波信号,提出一种可用于电流源型变流器的实时电流控制的新型PWM开关策略,并在此基础上研究了能够按照系统要求对电流源型SMES独立地进行有功和无功功率四象限调节的实时功率控制方法。仿真结果表明,该开关策略不仅能够快速改变变流器交流侧电流的幅值和相位,有效降低变流器交流侧电流中的谐波含量,而且能够提高SMES装置的功率响应特性。同时该方法还具有控制策略简单,工程实现容易的特点。

非线性PID控制器在超导磁储能装置中的应用研究

非线性比例–积分–微分(Nonlinear Proportion-Integral-Differential,NLPID)控制是一种利用非线性跟踪–微分器和非线性组合方法对线性 PID控制进行改进的新型控制策略,它具有不依赖于被控系统模型的特点。作者设计了用于电力系统超导磁储能(Superconducting Magnetic EnergyStorage,SMES)装置的 NLPID 控制器,该控制器通过对由跟踪-微分器提取的转子角速度和机端电压的偏差及其微分和积分信号分别进行适当非线性组合,产生用于协调控制SMES 和系统之间的有功和无功功率交换的控制信号。仿真结果表明该 NLPID控制器具有较好的适应性和鲁棒性,且改善了系统的阻尼特性,提高了系统电压的稳定性。

差拍控制在有源电力滤波器中的应用

有源滤波器因可以实现谐波、无功、不平衡分量补偿等多种功能 ,所以已成为谐波抑制的主要技术。而且随着脉宽调制技术和微机技术的不断发展 ,使得基于微机的数字脉宽调制方法在有源滤波器中的应用成为可能。无差拍控制就是其中一种在预测控制基础上发展起来的全数字化脉宽调制方法。该方法的优点是能够预测谐波电流的变化趋势并跟踪补偿 ,缺点是控制算法复杂 ,对预测模型依赖性较大 ,使其在具体实现过程中存在困难。针对这一不足 ,提出了一种改进的、易于实现的差拍控制方法 ,并结合定脉宽调制技术 ,以单相并联型有源滤波器为对象进行仿真 ,仿真结果表明它具有和无差拍控制法相同的谐波补偿效果。

高性能微机自动准同期装置

微机自动准同期装置在电力系统中已得到广泛应用 ,但其在电压差和频率差控制、并列条件判断等方面仍采用模拟式自动准同期装置的方法 ,没有充分发挥微处理器的数值运算和逻辑判断能力。文中提出并实现了一种新型微机自动准同期装置 ,该装置采用了频率差和电压差的自适应控制方法 ,以及单向频率差和单向相角差并列原则。它不仅能够按照待并发电机调速器和励磁调节器的特性 ,在并列操作时根据频率差和电压差的实际值 ,确定合适的调节量 ,而且使发电机的频率略大于系统频率 ,并列后发电机电压相量不滞后于系统电压相量。所实现的自动准同期装置具有可快速准确同期、对系统冲击小的特点 ,表明所提出的思想方法对事故情况下的大机组快速并网具有较大的实用价值。

非线性PID控制器在超导磁储能装置中的应用

基于非线性比例积分微分PID(Proportional Integration Differential)控制器在设计上具有不依赖于被控系统数学模型的特点,设计了用于电力系统的超导磁储能装置SMES(Superconducting Mag-netic Energy Storage)的非线性PID控制器。概述了非线性PID控制器利用"跟踪-微分器"非线性结构产生控制所需的比例、积分、微分信号的原理。介绍了含SMES的电力系统模型及非线性PID控制器的设计。数字仿真结果验证了所设计的控制器是可行的,同时表明该控制器结构简单、易实现。

基于反馈线性化的超导磁储能装置控制器研究

以含超导磁储能SMES(SuperconductingMagneticEnergyStorage)装置的单机无穷大电力系统为研究对象,建立了其非线性数学模型。在此模型基础上,提出了一种基于反馈线性化方法和线性最优控制理论的SMES控制规律的简便设计方法。一个重要的特点是:在所构成的线性系统中,通过坐标变换引入了发电机机端电压,因此,可以方便地实现使用SMES同时对系统的功角和电压稳定进行控制。仿真结果表明该控制器对改善系统的阻尼特性和提高系统的电压稳定性都具有良好的控制效果,同时也验证了该控制器的可行性。

电针三阴交对自然围绝经期大鼠雌二醇和大脑皮层神经递质的影响

目的研究电针三阴交对自然围绝经期大鼠卵巢雌二醇(E2)和大脑皮层神经递质的影响。方法本实验以自然衰老大鼠为模型,将大鼠以随机数字法分为治疗组(电针组)、模型组(对照组)、正常组(青年组),每组7只。治疗组大鼠予三阴交电针治疗,隔日一次,共治疗15次。其他两组大鼠进行常规饲养,不进行针刺,隔日抓取。采用高效液相色谱-配以电化学检测法(HPLC-ECD)测定各组大脑皮层中神经递质的含量,酶联免疫吸附法测定卵巢E2含量。结果 E2模型组的E2含量比正常组显著降低(P<0.01),治疗组的E2含量比模型组显著升高(P<0.01)。与正常组比较,模型组大鼠多巴胺(DA)含量下降不明显(P>0.05),NE的含量显著下降(P<0.01),5-羟色胺(5-HT)的含量升高显著(P<0.01);模型组的5-HT/去甲肾上腺素(NE)值显著升高(P<0.01)。与模型组比较,治疗组大鼠的DA含量升高显著(P<0.01),NE的含量也明显升高(P<0.05),5-HT的含量显著降低(P<0.01),治疗组的5-HT/NE值降低显著(P<0.01)。结论电针三阴交可以有效调节自然衰老围绝经期大鼠卵巢E2和大脑皮层神经递质的含量。

电针“三阴交穴”调节自然围绝经期大鼠雌激素及单胺类神经递质的实验研究

目的研究电针"三阴交穴"对自然围绝经期大鼠单胺类神经递质的影响。方法将大鼠分为正常组、模型组与电针组,电针组大鼠在三阴交处进行电针,隔日1次,共治疗15次。其他两组大鼠进行常规饲养,不进行针刺,隔日抓取。酶免方法(Elisa)检测大鼠卵巢雌二醇(E2)水平和海马部位的单胺类神经递质含量。结果 Elisa结果提示,与正常组比较,模型组大鼠卵巢E2含量降低了59.17%(P<0.01)。与模型组比较,治疗组大鼠卵巢E2含量显著增高了65.49%(P<0.01),但仍未恢复至正常水平(P<0.01)。中枢神经递质的结果显示:与正常组比较,模型组大鼠海马区五羟色胺(5-HT)含量升高了34.35%,NE、DA分别下降了33.86%和34.38%(P<0.01)。与模型组比较,治疗组大鼠5-HT含量明显降低了11.13%(P<0.05),NE显著上调了19.18%(P<0.05),差异有统计学意义。治疗组DA含量虽升高了7.59%,但差异无统计学意义(P>0.05)。与正常组比较,模型组的5-HT/NE的比值显著升高(P<0.01)。与模型组比较,治疗组的5-HT/NE的比值显著降低了23.47%(P<0.01)。结论电针"三阴交"穴可以调节自然围绝经期大鼠的性激素水平及中枢单胺类神经递质的水平。

优化风电惯性响应的变比例系数调速策略

风电机组的友好型惯性响应对提高高比例风电并网系统的调频特性具有重要意义。该文首先分析最大功率点跟踪（maximum power point tracking,MPPT）运行风电机组利用转速调节实现转动惯量响应的可行性,提出利用变比例系数调节转速指令值的控制方案。其次针对风电机组在惯性支撑过程中对系统调频产生的不利影响,从优化惯性响应特性出发,提出风电机组基于两阶段切换的变比例系数调速策略。在此基础上,基于虚拟惯性时间常数推导惯性响应阶段的变比例系数调整策略,同时为快速恢复风电机组在惯性支撑后的MPPT运行、避免切换对系统调频的二次扰动,采用模糊控制设计该阶段变比例系数的调整策略。最后利用风电并网系统的负荷扰动仿真,论证所研究两阶段变比例系数调速策略提高系统频率响应特性的有效性,仿真结果表明该策略具有充分利用同步发电机调频能力快速恢复风电机组MPPT运行方式的特点。

脉冲功率高速数据采集系统实现

探讨用于脉冲功率装置运行状态监测的高速数据采集方法与相应的实现技术,可为脉冲功率装置设备故障的诊断提供一种新的手段。利用数字信号微处理器TMS320F206和高速A/D转换器MAX120,研究并实现了可进行4路同步采集且每路采样速率高达200 kSPS的多路同步波形采集系统。该数据采集系统采用了光纤通信和外积分方式Rogowski线圈测量电路等抗干扰措施,成功地解决了在脉冲放电电流产生强大电磁干扰条件下的高速数据采集问题。讨论了数据采集系统的信号测量、数据采集及其监控的硬件和软件的设计和实现。实验结果表明,所实现多路高速数据采集系统具有很好的测量精度,各测量脉冲峰值电流的测量相对误差不大于0.7%,各测量主脉冲宽度相对误差不大于2.4%。

基于最优组合权重的电能质量灰色综合评价方法

依据主观或客观以及主客观组合原则确定权重存在局限性,为提高综合评价的科学性,研究并提出了一种兼顾主客观因素的集成赋权方法。该方法以决策者提出的主观权重和客观权重作为标准,以集成权重与主客观权重偏差最小为目标,基于矩估计理论建立赋权的最优组合模型,通过求解模型的最优解以确定指标的最优组合权重。在此基础上,结合灰色关联度,提出了基于最优组合权重的电能质量灰色综合评价方法。利用该评价方法对某地区电网10kV母线电能质量进行评价,结果不仅验证了所提出的权重集成赋值方法的合理性,也验证了所研究电能质量灰色综合评估方法的有效性。

基于饱和控制理论的储能装置容量配置方法

采用饱和控制理论求解保持系统稳定的储能装置(energy storage device,ESD)最小容量,为电力系统储能装置的配置提供依据。从稳定域及总体收敛速度2方面分析了储能容量对含储能装置的电力系统稳定性的影响,提出了一种储能装置最小容量配置方法。构建了以储能装置容量最小为目标函数,以饱和系统稳定域和总体收敛速度指标为约束条件的优化模型。通过矩阵Schur补性质将模型求解转化为标准的线性矩阵不等式(linear matrix inequalities,LMI)问题,利用内点法进行求解,可得储能装置的最小容量。该方法求解最小储能容量简便易行,不需进行大量的时域仿真。WSCC 3机9节点系统算例验证了该方法的有效性和灵活性。

一种配电网环型供电模型及其合环运行方式的研究

随着中压配电网的建设发展,合理的配电网规划对于提高配电网的供电可靠性和供电质量具有重要作用。以此为目的,从提高配电网运行方式灵活性和负荷转供能力及配电网建设可扩展性等角度出发,提出基于开闭所"手拉手"联络的中压配电网环型供电模型。以此模型为基础,从降低合环运行短路电流角度出发,基于短路转移阻抗分析,提出基于变压器低压侧安装短路电流限制器,变电站低压母线分列和开闭所母线分段的合环运行方式。最后,利用所提出的环型供电模型进行了贵州凯里2015年城区环型配电网的设计和合环运行可行性论证。研究结果不仅验证了所提出环型供电模型和合环运行方式的有效性,而且说明其对于配电网的建设规划具有良好的应用价值。

电力系统稳定控制用高温超导磁储能装置及实验研究

超导磁储能稳定控制装置是将超导电力技术、大功率电力电子技术和控制理论相结合的一种新型电力系统稳定控制装置。它从及时补偿系统中由于各种原因产生的不平衡功率这一个新的角度出发考虑提高电力系统稳定性的问题,可望为解决由于功率不平衡产生的电力系统失稳问题提供一条新的途径。理论研究结果表明,这是一种非常有效的电力系统稳定控制措施。为了促进这一成果的广泛应用,同时进一步研究这种装置在实现过程中可能产生的问题,该作者在实验室环境中研制了一套基于直接冷却技术的高温超导磁储能控制装置样机,并在电力系统动态模拟实验室环境下,对该样机的性能进行了实验,得到了满意的结果。该文在简述利用超导磁储能控制装置进行电力系统稳定控制原理和特点的基础上,详细介绍了研制的高温超导磁储能稳定控制装置实验样机的构成和功率调节特性实验结果,以及将它用于电力系统动态模拟系统进行稳定控制的实验结果。

采用广域测量信息反馈的广域PSS参数设计

根据互联电网区间振荡的特点,可将参与振荡的机群按各自的"部分惯性中心"等值为两机系统。文中首先推导了等值两机系统的电磁转矩系数,为区间振荡模式的电磁转矩分析奠定了理论依据。在此基础上提出了双通道反馈结构的广域电力系统稳定器(PSS),并采用建立在同步转矩及阻尼转矩概念上的扩展相位补偿法,进一步推导了反映广域反馈信号与本地反馈信号之间关系的传递函数,然后进行相量坐标映射变换,最后系统研究了广域PSS的参数设计。仿真结果表明:它能有效抑制系统的区间低频振荡,提高系统的小信号稳定极限,与其他稳定器设计方法相比,能够进一步改善系统阻尼特性。

特高压落点规划的评价指标体系和方法

特高压(UHV)落点的最优规划对于建立合理可靠的特高压电网具有重要的作用。以此为目的,围绕适用于特高压落点规划的综合评价指标体系和评价方法开展研究。首先从经济性指标、安全性指标、落点区域特性指标、远景适应性指标和协调性指标等5个方面,建立了用于特高压落点优化布局的评价指标体系。接着提出了基于矩估计理论赋权的灰色综合优选方法,并探讨了其在特高压落点规划中的应用。该方法以评价指标的主观权重和客观权重作为样本点,以集成权重与主客观权重偏差最小为目标,基于矩估计理论建立赋权的最优组合模型,通过求解模型的最优解以确定指标的最优组合权重。在此基础上,通过灰色关联度进行特高压落点的综合优选。最后,以湖北电网新增特高压落点为研究对象,利用所提出评价指标体系和评价方法进行了研究,得出了武汉作为新增特高压最优落点的结论。研究结果不仅验证了所提出评价指标体系和评价方法的有效性和可行性,而且说明其对于变电站落点规划优选具有良好的应用价值。

超级电容器储能系统的功率实时控制

从用于超级电容器(UC)储能系统功率调节的电压源型变流器(VSC)的时域数学模型出发,基于交流侧电流两相旋转坐标系的解耦控制,研究了用于提高超级电容器储能系统功率跟踪动态特性的实时功率控制策略。同时设计了用于连接UC和VSC接口的DC/DC变换器,在此基础上实现了通过超级电容器充放电补偿变流器直流侧电压变化控制策略。仿真结果表明所研究的功率调节方法能够在四象限内进行超级电容器有功、无功功率的快速解耦控制,同时验证了所研究的实时功率控制策略的正确性和可行性。

基于模糊优选的特高压输电方式综合评价方法

合理选择特高压(UHV)交直流输电方式是未来特高压电网建设规划中至关重要的一个环节。为此,以特高压交直流输电方式优选作为研究对象,提出了一种基于模糊优选的特高压交直流输电方式综合优选方法。首先建立了一套包含电网结构、电网安全性、经济性、环境影响等多影响因素的特高压交直流输电方式评价指标体系,其次引入了改进层次分析法(AHP)和标准差及平均差方法进行组合权重的计算,最后通过模糊优选方法计算不同备选方案的隶属度,实现输电方式的优选决策。将该方法应用于湖北电网"十二五"新增特高压输电方式的优选,结果表明特高压交流输电方式的综合隶属度为1,而直流方式的最佳相对隶属度为0.588,交流输电方式优于直流输电方式。