功率连接型数字物理混合仿真系统 (一)接口算法特性

功率连接型数字物理混合仿真结合了实时数字仿真和动态物理模拟的优点,是未来研究新能源发电和储能设备物理特性和接入技术的关键手段。接口算法是功率连接型混合仿真系统的关键技术。文中从稳定性和精确性2个方面,研究并建立了功率连接型混合仿真系统的接口特性。对阻抗阻尼接口进行了化简,分析了简化阻尼阻抗接口和理想变压器接口的稳定性。分析了简化阻尼阻抗接口对数字仿真系统精确性的影响,得出在阻抗匹配时阻尼阻抗法不受接口延迟影响的透明特性。针对物理模拟系统无源和有源2种情况,分析了简化阻尼阻抗接口和理想变压器接口对物理被试系统精确性的影响,得出理想变压器接口带有源负载能力优于阻尼阻抗接口的结论。根据理论分析结果,给出了在各种情况下选择接口算法的原则。

功率连接型数字物理混合仿真系统(二)适应有源被试系统的新型接口算法

将实时数字仿真技术和动态物理模拟技术结合起来,可以对含可再生能源和储能的微网系统进行研究与测试。由于被试系统为有源系统,对混合仿真系统的接口算法提出了更高的要求。针对简化阻尼阻抗接口,设计了一种适用于有源被试系统的阻抗跟踪算法,实现了实时阻抗匹配。提出了一种新的混合接口模型,新接口用理想变压器接口构成前向驱动器,以激励物理模拟系统;由简化阻尼阻抗接口构成反向观测器,以获得精确的数字仿真结果。MATLAB仿真表明,对于有源被试系统,新接口算法兼顾了简化阻尼接口算法对数字仿真系统的"透明性"以及理想变压器接口的带有源负载能力。

基于HAZOP分析的数字化变电站故障树建立方法

针对故障树的建立中所存在的主观性、模糊性、重复性以及覆盖性等问题,提出了一种基于HAZOP建立数字化变电站故障树的系统性方法。先通过HAZOP的引导词与数字化变电站相联系,确定必要的偏差事件;然后分析得出偏差产生的原因和结果,以此来确定故障树的父子关系;最后按照流程图建立完整的故障树,并以数字化变电站与数字化保护为例,示例了完整的建模过程。通过此方法可以规范化地建立故障树,为发现数字化变电站系统内固有的或潜在的各种危险因素提供了科学、合理的手段。

数字化变电站系统最优可靠性分配方法

分析了数字化变电站系统的最优可靠性分配问题,提出了一套面向工程应用的系统优化方案。以花费最小分配法为基础,引入可行性-成本模型建立非线性规划,并使用广义既约梯度法求解。得到最优可行解后,对等效冗余系数最高的元件增加冗余,实现对系统可靠度贡献最大、成本最省的冗余配置策略。为验证上述方法的有效性,对典型110kV数字化变电站主变间隔的保护系统进行了可靠性分配计算,并设计了工程上易于实现的冗余配置方案。

母线保护在船舶电力系统中的应用

文章认为在船舶中压交流系统中可采用母线差动保护作为应对汇流母排故障的主保护,提出了一种基于微机保护装置实现的适合复杂中压船舶电力系统的母线保护体系,该方案可兼顾保护选择性、速动性、可靠性。首先分析了母线差动保护原理、动作特性及保护接线方式,然后重点分析了母线保护的死区及其应对方法,最后针对船舶电力系统特殊环境讨论了增加母线保护可靠性的措施。分析结果可作为中压船舶电力系统保护设计的参考。

交直流混合独立微网互联变换器自适应双向下垂控制策略

为解决互联变换器无法满足多运行状态下最优控制的难题,提出一种独立混合微网互联变换器自适应双向下垂控制策略。基于归一化方法对交流频率和直流电压进行统一控制,通过自适应权重系数确定交流微网频率控制和直流微网电压控制在双向下垂控制中的优先级,使互联变换器能够对交流频率或直流电压偏差值较大的一侧优先支援,确保两侧系统频率与电压均维持在最优范围内。设计动作死区优化启动条件,减少互联变换器的非必要动作。建立系统小信号模型,通过根轨迹分析验证所提控制策略的稳定性。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了交直流混合微电网仿真模型,搭建了RT-LAB实验平台,仿真和实验结果表明本文策略可靠、有效,提升了不同场景下交直流混合微电网有功分量的稳定性能。

基于双时间尺度状态方程的船舶脉冲负载建模与仿真

含有DC/DC开关电源的脉冲负载在船舶上得到广泛应用,脉冲负载建模是研究含脉冲负载船舶电力系统稳定性的前提。根据脉冲负载的周期波动特点,提出了RL脉冲负载等效方式。在分析脉冲负载导通过程的基础上,提出了含有双时间尺度脉冲负载的状态方程建模方法。仿真结果表明本文所提的状态方程具有一定的正确性,能够较好的反应脉冲负载的动态过程。本文的研究结果对脉冲负载参数及稳定性分析研究具有重要参考价值。

基于可靠性方框图与蒙特卡洛仿真的船舶配电网可靠性分析方法

文章以典型船舶中压配电网结构为研究对象,在全系统元件正常运行时相互独立的情况下,重点研究不可维修与可维修情况下的系统可靠度、平均故障间隔时间(MTBF)、可用度、停运时间和失效数等,并进行详细的分析与讨论。首先,综合考察各种可靠性分析方法的适用性和准确性,选择利用可靠性框图、最小路集分析法计算并分析不可维修情况下系统的可靠度、MTBF等可靠性指标;然后,简述配电网的多种维修任务类型,并采用最小路集法与蒙特卡洛仿真法相结合的方法计算并分析可维修系统的可用度、停电时间、失效数等指标。最后,仿真算例验证了设计方法的有效性和鲁棒性。

船用中压直流配电板燃弧计算及分析

随着中压直流电力系统应用于船舶,中压直流配电板的抗燃弧设计和计算成为急需解决的问题。本文针对船舶配电板的结构特点,借助电弧能量模型,提出并应用了计算流体力学方法,完成了燃弧仿真建模和计算,计算精度相比以往的气体平衡态计算法大幅提高。通过分析计算结果和误差来源,总结了船用中压直流配电板抗燃弧设计要点,并展望未来更为精确的耦合仿真方法。

新冠肺炎疫情对船舶建造的影响

新型冠状病毒肺炎对现有的船舶公共卫生安全提出了重大挑战。长潜伏期、无症状传播的呼吸道传染病是目前船舶普遍未考虑过的问题,航运、海洋开发等行业面临着新的威胁。文章整理了航运、医疗、建筑等行业对抗呼吸道传染病的经验和技术,分析了新冠肺炎疫情所催生的船舶新技术发展趋势,以及相应对船舶建造工艺的影响。