基于四电平编码与弱光通信的极低功耗传光式电流互感器

针对传光式电流互感器高压侧现有的母线取能和激光供能方式存在供电死区、能量转换效率低、使用寿命不足等问题,提出一种基于四电平编码与弱光通信的极低功耗光电传输系统方案。首先,设计三态门电路将信号采集模块的采样时钟和数据信号叠加为一个四电平信号。然后,利用超高亮度且极低功耗的LED将四电平信号转换为光信号并通过光纤传输至低压侧。最后,在低压侧通过高灵敏度雪崩光电二极管探测器进行弱光检测后输入解码电路实现信号解码。将极低功耗光电传输系统应用于传光式电流互感器中进行实验验证,测量结果满足0.2级精度要求,系统高压侧的平均功耗可降低至3.91 mW,保证测量精度的同时大幅降低了功耗。由于高压侧的功耗极低,故可采用大容量电池或小功率光伏系统等可靠供能方案,从而解决了高压侧的供能问题,提高了系统的稳定性和可靠性。

基于SSA-BiLSTM-AM的短期风电功率预测

风电功率的准确预测可以有效地减少并网波动。现有的风电功率预测模型存在输入特征过多、超参数选择难、时序过长易丢失重要信息等问题。为此,提出了一种麻雀搜索算法(SSA)优化双向长短时记忆(BiLSTM)加注意力机制(AM)的短期风电功率融合预测模型。首先,SSA对BiLSTM神经网络的节点数、学习率和训练次数等超参数进行寻优,确认最佳参数;然后,引入AM对BiLSTM的输入特征分配不同权重,强化关键特征;最后,应用所提模型对新疆210 MW风电场的风电功率进行预测,并与其他模型的预测结果对比。结果表明,SSA-BiLSTM-AM预测模型的均方根误差(RMSE)为5.411 4、平均绝对误差(MAE)为3.674 9,显著优于其他模型的预测精度,证明了SSA优化算法和AM能够有效提高风电机组的短期功率预测精度。

计及谐波的J-A磁滞模型修正

J-A磁滞理论被广泛应用于电磁式电流互感器的磁特性建模,但是在谐波条件下该模型存在较大的误差。针对这一问题,文中对各次谐波分别修正经典J-A模型参数,利用遗传退火算法进行参数辨识,然后将各次谐波的磁特性进行线性叠加,实现非正弦激励下电流互感器的磁特性建模。采用该修正方法的前提是计量用电流互感器的非线性误差符合规定的0.2S级,因此对各次谐波磁滞回线的仿真分析与误差修正均近似适用于线性叠加原理。以采用纳米晶材料的0.2S级电流互感器为例,对角差与比差进行仿真分析与实验验证,结果表明经过参数修正的J-A模型改善了谐波条件下的测量准确度,多次谐波磁特性的近似线性叠加方法对测量准确度的影响可以忽略不计,从而确认计及谐波的J-A磁滞模型修正合理有效。

纳米径向偏振光栅的法拉第磁光角测量系统

为了实现法拉第磁光角的直接观测,设计了一个基于纳米径向偏振光栅的法拉第磁光角测量系统。介绍了法拉第磁光角测量系统的检测原理、光路设计以及操作步骤,并搭建了仿真和实验平台对系统的可行性进行验证。结果表明,该系统不仅能够实现0°~360°法拉第磁光角的测量,还能够呈现磁场作用下法拉第磁光角的动态变化过程。该系统有助于学生掌握法拉第磁光角与磁场的直接关系,加深对法拉第效应的理解与认识。

高压输电线故障测距的解微分方程算法中的零序电流相位修正

本文针对高压输电线距离保护及故障测距中常用的解微分方程算法,提出了一种零序电流相位修正的方法。暂态仿真结果表明:这种相位修正方法,经过有限次的速代修正就可以较大地提高测距计算的精度,这对于距离保护中防止区内拒动或超越误动很有实际意义。这种相位修正方法仍以解微分方程的瞬时值计算为基础,不会增加过多的计算时间,因此微机距离保护应用这种算法是有可能的。

高压输电线路故障测距的负距问题及修正方法

利用国内外几种常用的故障测距算法构成的测距装置,经现场运行实践和对故障暂态数字仿真的结果表明,当被保护线路的正向末端经大过渡电阻接地时,测距结果可能会出现负距,从而导致测距工作的失败。本文对产生这些负距的故障条件进行了分析,并提出了负距修正的方法。

基于条形铝金属偏振光栅实现的线性光学电压互感器

现有的光学电压互感器(optical voltage transducers,OVTs)存在3个原理性缺陷:1)测量模式具有光功率依赖性;2)非线性测量;3)晶体固有的半波电压对测量范围与测量灵敏度的限制。这些缺陷损害OVT长期运行的可靠性与准确性。解决上述问题的思路是实现电光相位延迟的直接线性测量。为此,该文提出一种基于条形铝金属偏振光栅实现的线性OVT,将电光相位延迟直接转换为光斑图像的同步平移,采用位置敏感探测器对光斑定位,实现对电压的线性测量。该方法克服了上述3个原理性的缺陷,并改善了温漂,对电光相位延迟的测量范围达到±100°,测量准确度达到0.2级。

基于优势执行者-评论家算法的智能操作票生成方法

目前人工或计算机辅助开票,均存在智能辅助手段不足的问题,无法满足电网智能化运行管理的要求。因此提出了一种基于优势行动者-评论家(A2C)算法的智能操作票生成方法,包括建立了以间隔为基本单元的变电站拓扑模型,然后基于SCADA系统的遥测、遥信等信息搭建智能体实时开票环境,以确保开票环境的真实性和实时性,最后设计了A2C算法的环境状态、动作选择与奖惩函数,并进行了实例验证。结果表明,所提方法能够可靠实现指定任务的操作票智能生成的目的,表明了该模型和算法的实用性。

从外部补偿电流互感器误差

提出了一种从外部补偿电流互感器误差的方法。这种方法是用电子技术实现的。补偿装置可以在户内接入被补偿电流互感器的二次回路中,将精度由0.5级提高到0.1级。这种方法对10kV～220kV电压等级的电流互感器都适用。补偿装置结构简单,性能可靠,成本低廉。安装和维护都很方便。

基于铁磁谐振原理的数字式电流互感器的构想

提出了一个基于铁磁谐振原理实现数字式电流互感器的新构想，即利用单晶铁氧体钇铁石榴石（ＹＩＧ）在外磁场的作用下其自旋电子产生铁磁谐振的原理。这一原理已被广泛应用于微波技术领域，如ＹＩＧ调谐的固态扫频信号发生器，ＹＩＧ调谐的滤波器等。而将这一原理用于高压大电流的测量，则是一种新的尝试。本文在可能的条件下进行了原理性实验，结果表明这种新型的数字式电流互感器是可以实现的。

一种振膜式电流传感器

介绍了一种全新思路的电流传感器——振膜式电流传感器(FVCT)。FVCT的工作原理是基于永磁体的磁场力对电流的作用。实现方法是用一片置入电流线圈的薄膜,电流线圈分流了主导线电流,永磁体磁场力对电流的作用使薄膜振动(交流)或进动(直流),其幅值是电流的线性函数。从低电位经光纤向高电位发射普通光束,经薄膜反射后再传回低电位,反射光的强度随薄膜的振动或进动发生变化,通过测量光强的变化得到需要测量的电流。同时,传输光纤实现了高电位与低电位之间的电气隔离。FVCT高电位无源,既可以用于交流电流的测量,也可以用于直流电流的测量,不受电压等级的限制,能真实地反映谐波和故障暂态非周期分量。原理样机初步实现了0.5级测量准确度。

高压大容量电压互感器误差补偿的新方法及其实现

对于目前生产和使用的10kV～20kV电压互感器,存在值得重视的两个问题:其一是这些电压互感器大部份为0.5级,不能满足0.2级的最新要求;其次是二次回路的压降往往远超出部颁规程的要求.这严重影响了计量的准确性并使发电量、线损、煤耗等重要的技术经济指标失准.本文提出了一种误差补偿的新方法,并以其为原理研制出了实用的误差补偿装置。该装置可在户内接入电压互感器的二次回路中,结构紧凑,性能可靠,能有效地解决上面提到的两个问题。

基于铁磁谐振原理的数字式电流互感器的实现

提出了一种基于铁磁谐振原理的数字式电流互感器的实现途径，其基本思路是应用单晶铁氧体ＹＩＧ在外磁场的作用下其自旋电子产生铁磁谐振且谐振频率与外加磁场的大小成正比的原理、在高电位将无源的ＹＩＧ滤波器置于载流导体电流磁场的有效作用之中，由低电位的信号发生器经微波天线向ＹＩＧ滤波器发送一定频率的信号，该信号经ＹＩＧ滤波器调制后，再经微波天线传送给低电位上的信号接收处理装置，经处理后得到用数字量表示的号线电流有效值。用这种原理构成的数字式电流互感器具有绝缘性好、抗电磁干扰性强、灵敏度高、动态测量范围大，可同时用来测量直流，交流和脉冲电流以及可靠性高等优点。同时由于这种数字式电流互感器在高电位全部使用无源器件，所以易于实现、方便维护、使用寿命长。

一种应用电压—频率转换技术构成数字式电流互感器的方法

本文提出一种利用电压—频率转换技术(VFC)构成数字式电流互感器的新方法。其基本思路是把模拟电流转换为电压,然后变成高电位的脉冲频率信号,并用光电设备把此脉冲由高位变成低位,就可利用数字信号处理技术而获得数字电流的量和相位角。实验结果表明这种新型数字电流互感器具有0.5级的精度。

一种考虑功率不确定性影响及配电网灵活性需求的区间优化调度方法

为解决发用电双侧功率不确定性影响下配电网的优化调度问题,提出一种计及灵活性的配电网区间优化调度方法。构建源荷两侧功率不确定性模型,电源侧采用混合高斯模型对风电、光伏出力的预测误差分布进行分区段拟合,负荷侧叠加考虑预测误差与需求响应不确定性。采用区间变量表征不确定性,为提取合理的功率区间变量,根据区间最短原则计算给定置信水平下的置信区间。考虑分布式柴油机、储能系统、可中断负荷等灵活性资源,以配电网综合运行成本、电压偏移以及灵活性为目标构建区间优化模型,并基于NSGA-Ⅱ算法求解Pareto最优解集。最后,基于IEEE 33节点网络与PG&E69节点网络算例对所提模型与方法进行验证,结果表明采用该文方法实行日前调度计划可有效提高系统应对不确定性的能力。

基于时空特性以及需求响应的DG和EV充电站多目标优化配置

针对可再生分布式电源(DG)及电动汽车(EV)大规模接入给配电网带来的用电量增长以及电压波动问题,提出一种基于时空特性以及需求响应的DG和EV充电站多目标协调优化配置方法。通过提取城市路网的拓扑结构,监测路网流量,基于交通规划软件TransCAD进行起讫点(OD)矩阵反推,构建出行概率矩阵以描述用户的出行特性;基于蒙特卡洛方法模拟EV的时空分布特性,考虑EV、DG与常规负荷的时序特性,并基于改进K-means算法构建风-光-负荷的典型运行场景;兼顾电网侧与用户侧,以综合效益、系统负荷波动以及充电耗时成本为目标,构建DG和EV充电站的多目标联合配置模型,并采用改进粒子群优化算法进行求解。结合IEEE 33节点配电网与某城区主干道路网模型进行仿真分析,结果验证了所建模型的有效性与可行性。

光学电压互感器偏光干涉测量模式 (一)常见偏光干涉测量模式局限性分析

现有的光学电压互感器(OVT)大多基于电光晶体的Pockels效应,即电光晶体在外加电场的作用下其折射率发生变化,使得沿某一方向射入晶体的线偏振光产生电光相位延迟,延迟量与外加电场成正比。由于无法实现对晶体电光相位延迟的直接测量,通常采用偏光干涉测量模式,将相位延迟转变为光强调制,通过对光强的检测实现电压测量。这种测量模式反映了光功率的大小,但仅能近似线性地测量有限的电光相位延迟,其稳定性与可靠性受到温漂、晶体附加相位延迟、半波电压等问题的限制,无法满足电力系统的实用要求。文中分析了偏光干涉测量模式的局限性,并对双光路补偿法进行了讨论。

一种测量1/4波片相位延迟量的新方法

提出了一种通过软件计算输出椭圆偏振光矢的长短轴来测量1/4波片相位延迟量的新方法,其测量光路简单易行,仅由光源、起偏器、待测1/4波片、检偏器和光功率计组成,测量结果通过Mathcad进行分析运算,得到波片的相位延迟量。文中详细论证了新方法的原理过程,给出了应用实例与误差分析,结果表明:新方法的绝对测量误差小于0.26°。该方法的主要优点是光学器件少,操作简单,易于实现,引入误差小,测量精度高。

光学电压互感器偏光干涉测量模式 (二)基于会聚偏光干涉原理的光学电压互感器

光学电压互感器采用偏光干涉测量模式,通过对光强的检测实现电压测量,存在测量范围小及受温漂、晶体附加双折射影响大等问题。为此,文中提出了一种基于会聚偏光干涉原理的光学电压互感器,将晶体电光相位变化转换为光斑图像的旋转角,通过测量光斑旋转角获得相位延迟。新型互感器测量模式与光强无关,可测量相位延迟为0~180°,电压测量范围不受晶体半波电压限制。文中在理论上分析推导了会聚偏光干涉图旋转角与晶体电光相位延迟角的线性关系,给出了光斑图像旋转角的读取方法,并通过实验验证了新型互感器能够测量的相位延迟角达到320°,线性度良好。

J-A模型误差修正和温度特性仿真

Jiles-Atherton(J-A)模型在磁滞建模领域应用广泛,但其二次磁滞回线仿真结果误差较大且无法仿真磁滞回线温度特性。为建立精确并反映温度特性的磁滞回线模型,提出了J-A模型误差修正和温度特性仿真方法。通过修正模型参数提高二次磁滞回线仿真准确度,同时引入居里温度、临界指数等附加参数,实现了对磁滞回线温度特性的仿真。最后以硅钢片为例介绍了建模过程并进行了实验验证,仿真与实验结果吻合,证明了方法的有效性。