基于深度强化学习的孤立多微电网系统频率和电压综合控制

分布式电源出力不确定性和负荷功率扰动给孤立多微电网系统稳定带来较大威胁。提出基于多智能体柔性动作评价(MA-SAC)算法的孤立多微电网负荷频率控制器(LFC),同时采用柔性动作评价(SAC)算法对自动电压调节器(AVR)的比例积分(PI)控制参数进行优化调整。建立了多微电网LFC和AVR组合模型。对于电压和频率控制器的设计,分别根据SAC算法和多智能体深度强化学习(MA-DRL)框架建立各自的状态、动作空间与奖励函数。选择合适的神经网络与训练参数经过预学习生成深度强化学习控制器。最后通过仿真分析,基于SAC算法优化的PI控制器能更快跟踪电压参考值;多微电网系统遭遇功率扰动时,MASAC控制器可以快速维持频率稳定。

一种基于分布式电源的串联补偿方式的设计

为了扩大分布式电源的应用范围、改善配电网的电能质量,本文提出了一种新颖的串联补偿方案。采用分布式电源和串联补偿器共享直流母线的结构,使电力电子装置可以灵活地控制配电网中的潮流分配。在配电网上游电源发生电压暂降时,串联补偿器可以同时从分布式电源和上游电源获得有功功率支持,有效地稳定负荷母线电压,提高负荷对电压暂降的耐受能力。通过相量分析及理论推导,得到了电压暂降幅值、相角跳变和串联补偿器容量之间的解析关系。仿真结果验证了该串联补偿方式的有效性。

固体氧化物燃料电池分布式电源最大效率并网运行方式分析

提出了一种固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)分布式电源(distributed generator,DG)以最大效率并网发电的控制策略。通过引入反映内部复杂电化学、热力学和电气过程的稳态方程,建立了SOFC分布式电源交、直流两侧的联系。分析表明,SOFC分布式电源在采用恒功率因素运行方式时其功率调节单元的2个控制变量取决于电池堆的2个变量。然而,这种运行方式必须满足SOFC分布式电源的运行状态限制在被定义为合理运行空间(feasibleoperating space,FOS)的范围内。非线性规划方法用来计算SOFC分布式电源的最大效率和最优控制变量。仿真表明,SOFC分布式电源以最大效率发电时其直流侧氢气利用系数、过量氧气比例和电池堆温度这3个运行变量必须保持恒定。

固体氧化物燃料电池电厂并网最优效率负荷跟踪分层递阶控制策略

通过对一个基准动态模型引入能量守恒公式,该文提出适用于固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)静态安全运行的合理运行空间(feasible operating space,FOS)。输出有功P在FOS的一个边界上时其电气效率被证明为最大,此时氢气利用系数u和电堆温度T分别为允许的最大值和最小值。动态模型极点的分布表明:并网SOFC电厂实现最大效率负荷跟踪可采用含有一个快速和一个慢速控制系统的分层递阶控制策略。根据相对增益阵列分析,快速有功控制系统的2个输出P和u分别和燃料处理器输入天然气流量和功率调节单元的移相角δ强相关,从而可以被分解为2个单输入和单输出系统。相应的比例-积分-微分控制器在设计时考虑了描述各控制环相互影响的多重模型因子。慢速温度控制系统中的T由输入氧气流量控制。由于δ对T有显著的影响,可采用一个前馈控制器抑制扰动。仿真结果验证了整体控制方案的合理性。

变电站综合自动化数据库管理系统的研究

本文论述了在WIN95操作系统下用FOXRRO2．5b开发的一套适用于变电站综合自动化系统中的数据库管理系统，该数据库管理系统是基于动态数据交换机制下的在线管理系统，它不同于传统的客户服务器方式，不需要专用服务器，特别适合于中小型变电站监控系统的改造项目，它为变电站无人值班提供了一条新的思路。

固体氧化物燃料电池分布式电源静态运行分析

固体氧化物燃料电池是一种有前途的分布式电源。从基本的热力学分析出发并结合质量平衡、焓平衡和熵平衡方程,该文提出一个以氢气为燃料的固体氧化物燃料电池数学模型用于静态分析。推导得出了氢气利用系数、电池堆温度和过量氧气比例这3个运行变量之间的解析关系。由于固体氧化物燃料电池在运行中必须满足多个限制,该文提出了合理运行空间的概念。该概念可以用于指导固体氧化物燃料电池的运行和控制。

大型双馈风力发电系统小信号动态建模及附加阻尼控制器设计

由于风电场输出功率的波动性及远距离输电等原因,大规模风电场接入互联电力系统后会面临不同区域电网间的低频振荡问题。建立了大型双馈风力发电系统的小信号动态模型,该模型包括风力机及传动系统动态方程、异步发电机动态方程、变频器动态方程以及变频器控制系统动态方程4个部分,具有一般性。以双馈风力发电机转子侧变流器有功功率参考值为输入,以互联电力系统区域间同步发电机功角差值为输出,通过系统辨识方法得到二者间的开环传递函数。在此基础上,利用极点配置方法,设计了双馈风力发电机的附加阻尼控制器。非线性时域仿真表明,配备了阻尼控制器的大规模风电场能够有效抑制互联系统的低频振荡,增加互联系统的阻尼。

并网型双馈式风力发电系统广域阻尼控制器设计

随着接入电力系统的风电规模越来越大,风电场发出的电能需要经过远距离输送到负荷中心。由于风电场输出功率的波动性及远距离输电等原因,大规模风电场接入互联电力系统后会面临不同区域电网间的低频振荡。为此,设计了广域阻尼控制器以有效抑制双馈风力发电系统并网带来的互联系统的低频振荡问题。首先,建立了大型双馈风力发电系统的小信号动态模型,该模型包括风力机及传动系统动态方程、异步发电机动态方程、变频器动态方程3个部分,具有一般性。以双馈式异步发电机(DFIG)转子侧变流器有功功率参考值为输入,然后,以互联电力系统区域间同步发电机功角差值为输出,通过系统辨识方法得到二者间的开环传递函数。最后在此基础上,利用极点配置方法,设计了双馈风力发电机的广域阻尼控制器。非线性时域仿真表明,配备了阻尼控制器的大规模风电场能够有效抑制互联系统的低频振荡,增加系统的阻尼。

电力系统稳定控制对策表的实时生成

结合理论分析 ,对所开发的在线暂态稳定控制系统给出了其实现方法。该系统利用实时信息进行在线计算 ,稳定计算方法采用时域仿真方法描述整个系统的稳定状况。针对给定的预想事故集 ,自动生成优化紧急控制对策表。对策表的生成方法采用逐步确定罚因子的方法和改进后的稳定计算方法。实际事故发生后 ,由各子系统“实时匹配”对策表并执行对策。该控制系统不仅具有很高的准确性 ,而且计算速度满足在线控制的要求。在“华中电网稳定性观测和控制系统”上对华中电网进行了大量的模拟试验 ;试验表明该系统性能良好。

基于改进EDRL的含V2G孤岛微电网频率综合控制策略

针对孤岛微电网中源荷不确定性所导致的频率失稳、电动汽车用户充电需求受损与微型燃气轮机调控成本增加等问题,提出了基于改进进化-深度强化学习(EDRL)的含电动汽车与电网互动(V2G)孤岛微电网频率综合控制策略。首先,考虑了V2G过程对电动汽车用户充电需求的影响,以及微型燃气轮机组出力分配对调控成本的影响,构建了微电网综合控制模型;其次,为了应对综合频率控制这类具有欺骗性奖励、稀疏奖励的工程任务,结合进化算法和深度强化学习算法,并基于新颖搜索加以改进,从而有效协助训练过程跳出局部最优解,逼近最优策略;进一步,以频率偏差、综合成本与电动汽车充电站信息为状态集,以调频机组出力作为动作集,以频偏与综合成本为奖励函数指标,完成了综合控制的结构设计。算例结果表明,所提出的控制器能够在保证微电网调频需求的情况下,有效降低微型燃气轮机组的调控成本与车主的充电需求损失。

考虑需求响应潜力的配电网多主体交易策略

为了促进负荷需求响应技术在配电网中的应用,提高配电网交易运行效率,提出一种考虑电力需求响应潜力的配电网多主体交易策略。首先,建立一种基于闵可夫斯基和的负荷需求响应潜力计算方法,将分布式的主动型负荷聚合为广义负荷进行统一的调度。然后,依据配电网中各个交易主体的盈利模式,建立各主体的数学模型,并分别以配电网总体收益最大和各主体收益最大为目标函数构建双层多目标优化模型。最后,利用MultiGPO算法对优化问题进行求解。结果显示,所构建的配电网模型能够在配电网整体收益最大的前提下合理分配各主体收益,从而提高配电网整体和单一个体的经济性,同时,所使用的MultiGPO算法相比于传统算法能够获得更好的优化结果。

基于面向对象法重合闸软件包的应用研究

介绍了基于面向对象法的自动重合闸整定软件包 ,该软件包基于面向对象的思想 ,具有图形、数据库和计算结合等特点 .该软件包在河南省南阳 110kV电网投入使用 ,较好地解决了实际问题 ,取得了良好的运行效果 ,具有较高的推广价值 .

南阳电网110kV线路重合闸软件包的设计与实现

针对南阳电力网110 kV线路研制了一个自动重合闸软件包。该软件包基于面向对象的思想,使图形、数据库和计算等功能结合在一起,很好地解决了现场中的实际问题。文中给出了一种实际算例。

基于生成对抗网络的配电网与多微网随机调度

随着可再生能源机组以多微网的形式接入配电网,其出力的不确定性会给配电网与多微网调度带来挑战。因此,如何对配电网与多微网中可再生能源的特性进行分析,准确把握可再生能源的出力特性,建立考虑可再生能源出力特性的配电网与多微网调度模型,成为目前亟待研究和解决的问题。提出了一种基于Wasserstein生成对抗网络的配电网与多微网日前随机调度方法。首先,针对风电以及光伏日前预测的不确定性,采用基于Wasserstein生成对抗网络的数据驱动算法,对风电和光伏出力预测误差进行场景生成;其次,对于生成的风光出力场景,基于K-mediods场景削减法得到风光典型场景;最后,在配电网与多微网调度目标函数中综合考虑调度的经济性指标以及韧性指标,基于场景法模拟可再生能源出力的不确定性,建立配电网与多微网日前随机调度模型并求解。仿真结果表明,所提的配电网与多微网随机调度模型在可再生能源出力场景生成方面,相比于传统假定概率分布的生成方法,其生成的场景更接近实际场景。

基于RTDS的柔性直流输电系统能效计量适应性研究

为了研究现有计量器具对柔性直流输电系统能效计量的适应性,文中利用RTDS系统,建立了基于模块化多电平换流器(MMC)的双端柔性直流输电实时数字仿真系统,在此基础上进行柔性直流输电系统的谐波分析和能耗分析。将不同型号电表按规定接线方式与RTDS仿真系统连接,研究不同类型的电表在柔性直流输电系统计量中的适应性。仿真和实验结果比较说明:柔性直流输电系统中主要的能耗来源为联结变压器和换流器,且现有的计量装置适用于该系统。

基于智能算法的配网单相接地故障辨识

单相接地故障是配电网中最常见的故障,由于故障电流可能很小,其精确诊断存在较大难度。分析了可能对单相接地故障辨识产生影响的其他短路故障与扰动情况,提出了一种基于改进支持向量机(SVM)与卷积神经网络(CNN)的配网单相接地故障辨识方法。利用粒子群算法对支持向量机的参数进行改进,识别出低阻接地故障与扰动;针对时域中不易区别的永久性与间歇性单相接地故障,通过希尔伯特-黄变换提取频域信息,利用卷积神经网络根据提取出的高维特征向量辨识其具体类型。在MATLAB/Simulink中搭建了一个辐射状10 kV配电网模型进行仿真,仿真结果验证了算法的有效性和优越性。

“电气工程基础”课程教学探讨

"电气工程基础"作为电气工程与自动化专业的重要专业平台课程对教学双方都提出了较高的要求。本文结合武汉大学电气工程学院的课程教学经验,详细讨论了课程内容的设置、教学方法的实施及课程的考核方法。针对已有教学双方存在的问题,提出了改进意见。

基于改进人工免疫网络的配电网单相接地故障辨识方法

配电网故障辨识有利于线路的全面分析与后续检修,但过渡电阻较高时单相接地故障稳态特征不明显,辨识正确率受到影响。提出了一种基于改进人工免疫网络的单相接地故障辨识方法,利用希尔伯特-黄变换提取故障暂态过程中零序电压的固有模态分量,得到反映波形变化程度的频域特征,进而构造特征向量;采用记忆细胞方差自适应调整环节对人工免疫网络进行改进,以生成能够体现原有特征且均匀分布的记忆细胞来进行故障判断,可以克服训练数据样本少、分布不均匀的问题,并且网络训练速度快。在MATLAB/Simulink中建立仿真模型,测试集的验证结果表明本文辨识方法在小样本训练的情况下能对故障与正常扰动进行识别,训练时间短,不需要人为设置阈值;同时,在中性点接地方式变化、信号存在噪声以及系统拓扑结构变化时,该方法适应性依然良好。

采用下垂控制的多端柔性直流输电系统功率可调节范围量化分析

功率-电压下垂控制策略无需站间通信,可拓展性和可靠性较高,广泛应用于模块化多电平换流器多端柔性直流输电(modular multilevel converter multi-terminal direct current transmission,MMC-MTDC)系统中,但其电压质量容易受功率波动影响、直流电压偏差较大,不利于系统的安全稳定运行。针对这一问题,提出了一种不平衡功率可调节范围的量化分析方法。通过构建多端柔直系统小信号模型,推导电网内不平衡功率与直流电压偏差间的传递函数表达式。基于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)和频域分析,分别从稳态和动态角度分析下垂控制规律,以允许的最大直流电压偏差为增益边界,计算得出允许的功率调节极限。算例分析和仿真验证表明:所提方法能够有效量化评估下垂控制的功率调节范围,为MTDC系统的安全稳定运行提供指导依据。

基于改进多智能体深度确定性策略梯度的多微网负荷频率协同控制策略

单一微网的容量有限,而在得以广泛应用的多微网系统中,各子微网之间能够相互支撑,从而显著提高多微网系统的可靠性与稳定性。针对多微网系统中更为复杂的网络拓扑架构以及分布式电源、负荷随机性扰动所引起的频率控制问题,该文提出了基于改进多智能体深度确定性策略梯度(multi-agent deep deterministic policy gradient,MA-DDPG)的多微网负荷频率控制(load frequency control,LFC)策略。首先,考虑集群柔性负荷中组成单元工作状态的用户随机性,构建了包含微型燃气轮机、分布式电源、飞轮储能、柔性负荷及相应随机功率增量约束的多微网LFC模型;在传统多微网功率耦合环节的基础上,考虑了各子微网控制器之间的联络关系;然后,为减少传输成本与计算复杂度,通过加入模块化Q函数对MA-DDPG算法进行改进;依照“集中训练、分散执行”的协同调控思想,设计了多智能体控制器的状态、动作空间与奖励函数。算例结果表明,该文提出的改进MA-DDPG控制器具备在线学习和经验回放能力,在强随机性扰动、系统网络拓扑参数改变等复杂运行工况下能够快速稳定系统频率。同时,当单个子微网的调频机组发生极端故障时,改进MA-DDPG控制器具有强鲁棒性,仍能通过合理“牺牲”正常子微网一定的“调节指标”来保证多微电网系统的整体稳定性。