中压直流输电直流区域配电综合电力系统静态状态估计方法研究

采用中压直流输电和直流区域配电的电网结构形式,可大幅度提高舰船综合电力系统的功率密度。由于网络结构和设备控制策略的差异,传统陆用电力系统的状态估计方法无法直接应用于舰船综合电力系统。该文建立了综合电力系统静态状态估计的模型,给出了全系统状态估计方法,根据系统的实时性需求研究了分系统快速估计方法,对分系统间不同的接口量选取方式进行了分析,进一步通过对直流区域配电系统进行PQ分解,实现了快速状态估计,以提高算法的实用性。最后通过仿真验证了所提算法的有效性。

含脉冲负载的中压直流综合电力系统的无迹卡尔曼动态状态估计方法

中压直流输电系统中脉冲负载周期性变化,这一动态变化过程为电磁暂态,相较于传统陆用电力系统中扰动的机电暂态过程,系统状态在较小的时间常数内突变,将对动态状态估计产生极大干扰,因此对滤波器性能提出了更高要求。该文建立中压直流输电系统的动态数学模型,该模型具有强非线性,为减小扩展卡尔曼滤波方法的线性化误差,采用基于无迹卡尔曼滤波的方法进行动态状态估计,并与采用扩展卡尔曼滤波方法的估计结果进行比较。推导虚拟系统噪声对无迹卡尔曼滤波的作用原理,通过添加虚拟系统噪声,提高了周期性脉冲负载扰动下的状态估计精度和滤波器的稳定性,并通过仿真验证模型和算法的有效性。

静态状态估计中权重矩阵确定的方法研究

加权最小二乘估计是电力系统静态估计的常用算法,特点是收敛性能好,估计质量高。静态状态估计中权重矩阵取各量测量的方差阵的逆矩阵,使估计具有最小的误差方差阵,因为系统运行状态随时间变化方差矩阵难以确定,在实际估计过程中方差阵一般取为单位阵。提出了通过分析历史数据,假设在系统运行过程中量测误差服从均值一定、方差一定的概率分布,以估计值近似真值,以状态估计的残差近似量测量的误差,得到量测量的误差分布,再进行统计分析从而确定权重矩阵的方法,使得静态状态估计具有最小的方差阵,获得概率意义下的最优估计。最后通过仿真验证了所提方法的有效性。

中压直流综合电力系统建模与实时仿真实现方法

舰船中压直流综合电力系统包含大量特种电机和电力电子设备,其模型阶数高、非线性强,电磁暂态仿真计算量大。文章以典型中压直流综合电力系统为对象,首先,介绍了多相发电机整流系统、多相推进电机及其变频器、隔离型DC/DC变流器等组成设备的模型,构建了全系统电磁暂态实时仿真模型。其次,以开关分布平均化和节点数最少为优化目标,提出一种基于元件的启发式系统剖分方法,提高了系统优化剖分计算效率,在消耗较少计算资源的情况下,实现了系统高精度实时仿真。最后,物理试验验证了仿真模型的准确性,并通过对比分析,验证了所提出剖分方法的高效性。

基于改进下垂控制的综合电力系统优化调度

由于陆用电力系统及传统船用电力系统的研究对象、运行要求和调控手段与综合电力系统不同,故二者的燃油经济性优化调度策略无法直接应用于综合电力系统。针对中压直流输电综合电力系统燃油经济性运行要求和能量调控手段的特点,本文提出基于改进下垂控制的综合电力系统燃油经济性优化调度方法。根据综合电力系统运行在最优点,发电机按剩余功率比例输出,发电机励磁控制环切换时扰动尽可能小的运行需求,通过系统燃油经济性模型计算系统最优点,给出希望的直流母线电压值,整定发电机励磁的改进下垂控制环的控制参数,实现综合电力系统燃油经济性的优化调度,并通过仿真试验验证了所提出方法的有效性。

中压直流综合电力系统燃油经济性调度策略

由于研究对象、运行要求和调控手段存在差异,陆用电力系统和传统船用电力系统的燃油经济性策略无法直接应用到中压直流综合电力系统中。针对中压直流综合电力系统的能量优化调控需求,建立综合电力系统燃油经济性调度模型,提出基于分层优化方法的系统燃油经济性调度优化算法,实现对整流发电机组出力的优化。同时,提出适用于中压直流综合电力系统燃油经济性优化调度的方法,实现对发电机出力的优化调度,并通过仿真试验验证该方法的有效性。