基于多保真度模型的高比例新能源配电网潮流不确定性表征方法

在能源生产和消费低碳化转型的背景下,如何量化源-荷不确定性的影响,高效、准确地实现配电网潮流不确定性表征,对配电网的安全、可靠运行具有重要意义。该文从计算效率和准确性两方面出发,将现有基于概率潮流的不确定性表征方法分为高、低保真度模型两类,综合分析了两种方法存在的问题。在此基础上,提出一种基于多保真度模型的高比例新能源配电网潮流不确定性表征方法,以实现潮流状态变量矩信息的高精度估计与概率分布函数的刻画。在矩信息估计方面,提出结合高、低保真度模型特点的最优输入样本数量分配方法,在给定总计算负担下实现了输出变量矩信息的无偏估计。在概率分布函数刻画方面,提出基于综合启动函数的概率分布函数刻画方法,利用多保真度模型提供的先验信息,提升概率分布函数拟合的准确性。通过118节点配电网的仿真计算,验证所提方法的有效性。

电力系统继电保护线上线下实验教学探索

针对传统实验教学时间和空间的限制等问题,改造了原有电力系统继电保护实验台,并根据实验原理,设计了线上线下实验教学内容和实验过程。实践证明,学生学习的主动性和创新意识得到有效提升,可为其他高校开展线上线下实验教学提供参考。

基于新能源消纳边际贡献的用户绿电份额评估方法

提升新能源消纳能力是新型电力系统最重要的目标。从需求侧入手,有待研究一种用户绿电份额的评估方法,进而引导激励广大用户更多地消费绿电。为此,提出基于用户时序用电曲线对新能源消纳边际贡献的绿电份额评估方法。首先,基于与用电量级无关的负荷轮廓线形状定义并推导了新能源消纳边际贡献指标;其次,分别考虑纯负荷类用户和具有可调负荷、储能及分布式能源的产消者园区用户,基于边际贡献指标提出了绿电份额评估方法;最后,构造多种不同类型的用户进行绿电份额的评估,并通过算例验证了绿电份额评估方法的合理性。结果表明,园区用户可通过提高净负荷形状与系统新能源发电趋势的相似度、消纳本地新能源、合理优化可调负荷与储能运行方式等提升园区绿电份额,进而提升全网新能源消纳能力。

基于多智能体的电动汽车充电协同控制策略

在分析电动汽车充电负荷特性、管理架构的基础上,借鉴复杂自适应系统的核心思想,提出基于多智能体的电动汽车充电管理模式。建立单台电动汽车的充电负荷模型和基于多智能体系统的电动汽车充电优化模型。采用蒙特卡洛方法模拟电动汽车用户的充电行为。在考虑电动汽车的充电功率、充电时间以及变压器可用容量等约束条件的前提下,针对35 k V片区配电网中电动汽车接入充电的优化问题,提出基于多智能体协同控制的电动汽车充电优化策略。仿真结果表明多智能体协同控制策略能够有效地实现电动汽车充电负荷的"移峰填谷",减小电网峰谷差。

信息物理融合系统的特性、架构及研究挑战

近年来,信息物理融合系统(CPS)已成为国内外学术界和科技界研究的重要方向,被认为是继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次浪潮。CPS是一个多维、异构、深度融合的开放式系统,涉及计算机、通信、控制等多个学科的知识,由于各个学科领域在研究理论和方法上存在明显不同,所以给CPS的应用研究带来了极大的挑战。基于此背景,从整体的角度对CPS进行综合阐述,首先介绍CPS的定义、主要特性以及国内外的应用研究现状,之后阐述CPS的典型组成架构、抽象框架以及CPS节点的主要构成,最后以电力、能源行业的CPS应用研究为主线,从系统理论基础、建模、仿真、设计开发以及其核心组成部分(计算、通信、控制)等多个方面论述了目前CPS研究过程中所面临的主要挑战和初步解决方案。

虚实结合的电气类专业实验教学体系构建

实践教学是工程教育的重要环节,是提高人才培养质量的重要途径。在国家大力建设一流本科课程的背景下,结合虚拟仿真实验手段,对上海交通大学电气工程专业实验教学模式进行了改革。介绍了电气工程专业虚实结合的实验教学理念,构建了层次递进、虚实结合的实践教学体系以及与其匹配的教学模式和考评体系,并总结了建设成效。实践表明,优化后的实验教学体系,可以大大增加学生的实践机会,引导学生进行自主性、探究性、创新性地学习,培养学生的团队协作精神和工程实践能力,提高了学习效率和实验教学质量。

智能仪表课程设计实践平台的设计与实现

社会对大学生动手能力和创新实践能力的要求日益增加。为此而对电类专业开设的智能仪表课程设计是一门综合性、设计性较强的实践课程。本文首先介绍了该课程的教学目标、教学方法、课程内容等信息,然后讲述了该课程实践平台的设计思路,最后分别举例阐述了各实践内容的具体要求及搭建过程,展示了实践平台样机。实践证明,经过该课程较系统的锻炼,可以使学生清晰地了解智能仪器输入输出接口与数据处理方法,掌握智能仪器软硬件设计及调试的一般方法,大大提高设计能力和动手能力,为今后进一步学习或工作打下基础。

基于PCI的汽车线束检测系统

从软、硬件2方面对基于PCI的线束检测系统进行设计。选用低成本PCI协议转换芯片CH365作为计算机数据采集接口芯片,设计PCI接口卡。数字采集部分主要由138译码器及大量多路选择开关等逻辑电路组合而成,通过对线束点信号的置位及读取,可以获得线束的连通信息传送给计算机数据库。该汽车线束检测系统可以支持最多2 048个点的检测,能管理并存储线束测试的大量数据,方便操作人员查看线束测试情况,具有自学习功能,应用前景广阔。

贯通融合的电气类专业实践教学体系构建

新工科背景下,基于OBE理念的工程教育需求,上海交通大学电气工程学科以虚实结合、研学相长、校企联动的递进式实践体系建设为抓手,以柔性闭环实践保障机制为支撑,倾力打造“理论、实践、思政”贯通融合的立体“三棱金字塔式”人才培养体系。系列改革措施解决了实践与理论、思政的融合问题,打破了实践教学与科研、产业之间的隔阂,有力提升了学生的实践创新能力,取得了显著的实践效果。

直流微电网实验平台监测系统

直流微电网可以方便快捷地接入分布式电源,具有运行效率高、成本低、容易控制等优点,有很好的应用前景。对于直流微电网而言,最重要的就是保证系统安全、可靠、稳定地运行。该文分析了直流微电网实验平台的构架和体系,根据系统各组成部分的功能需求,确定了实验平台监测系统的体系框架,并采用LabVIEW进行了设计开发。实际运行结果表明,该监测系统具有运行数据的采集、显示、管控与分析等功能,较好地实现了各模块的运行状态及数据的监测与分析,并能保障系统安全可靠地运行。

电能质量综合实验平台的设计与应用

近年来,风电、光伏发电等大量分布式电源逐步接入电网,与此同时,用户用电需求也在大大提升,电力系统的这些变化都对电网电能质量提出了更高的要求。针对在校的本科生和研究生搭建一个电能质量综合实验平台,并基于该平台开展相应的实践教学课程,能使学生的能力和智能电网的发展趋势更紧密的结合。首先介绍了电能质量实验平台的基本结构和工作原理,然后着重阐述了平台的各项功能及具体实现过程,最后结合基于该平台可开展的各类实践内容,介绍了电能质量综合实验平台在本科生与研究生实验教学中的具体应用。

采用两阶段优化模型的电动汽车充电站内有序充电策略

在满足电动汽车用户充电需求及配电变压器容量限制的前提下,建立了以充电站充电收益最大化为目标的第一阶段优化模型。考虑最大化电网公司对缩小峰谷差所给予的激励,以不低于第一阶段优化所求得的最大充电收益为约束,建立了第二阶段优化模型。根据用户的驾驶习惯,采用蒙特卡洛方法模拟用户的充电需求,对电动汽车在无序充电、第一阶段模型和两阶段模型优化控制充电3种情形下充电站的经济效益及配电变压器下的负载情况进行了仿真和分析。研究结果表明,采用第一阶段模型和两阶段模型均可显著提升充电站的经济效益。但是在现行的分时电价机制下,仅采用第一阶段优化模型进行大量电动汽车的充电控制往往会带来新的负荷尖峰,而两阶段优化模型在进一步增大充电站经济效益、减小峰谷差等方面均有显著作用,并且具有很高的计算效率,适于实际应用。

基于多代理系统的电动汽车协调充电策略

为最大化电力公司利益,设计了一种用于协调电动汽车充电的多代理系统,并在满足电动汽车车主充电需求及变压器容量限制的前提下,提出一种以负荷峰谷差最小为目标的分布式优化算法。利用分时电价算法初步优化后得到理想的充电时间区间,在充电区间内应用优化算法避免新的负荷尖峰,引入训练学习机制以使负荷曲线达到削峰填谷的效果。根据用户的驾驶习惯,采用蒙特卡洛方法模拟用户的充电需求,对电动汽车在无序充电、单次优化充电以及引入训练学习机制充电3种情况下的电网负荷进行了仿真分析。研究结果表明:单次优化可以避免负荷尖峰,但不能优化峰谷差;而引入训练学习机制后在减小峰谷差方面有显著作用,而且该分布式优化有更高的计算效率,适于实际应用。

LabVIEW在运动控制系统实验平台的应用和实现

运动控制系统实验平台即要求高速的信号处理能力,强大的组网能力,又要求有可视化的控制视图。为了将LabVIEW引入到现有运动控制实验教学中,改造的平台采用LabVIEW开发平台设计上位机的人机交互界面以取代传统实验平台的触控屏,下位机的通信程序以及工艺程序则通过Twidosoft编程软件实现。PC机与PLC的通信基于Modbus串行总线;PLC与伺服驱动器的通信基于CANopen总线,整个运动控制系统实验平台为"PC+PLC+伺服驱动器"的结构模式。LabVIEW在运动控制系统平台的引入,可以方便地实现数据采集和监视控制功能,直观且逼真地显示伺服电机的控制,较好地提高了原有实验平台的功能扩展性。

“电力系统自动化”精品课程建设

"电力系统自动化"是电气工程类专业人才的一门必修课。作为一门精品课程,其关键在于课程的建设。"电力系统自动化"精品课程建设包括教学手段改革和教学内容建设两大部分,为此进行了创新性的教学实践。实践表明,该课程的建设不仅可以巩固学生的理论知识,提高学生的动手能力,还能激发学生的主观能动性和创造性思维,增强创新能力,同时教师的业务水平也得到提高。

并行工程中面向成本的设计方法的研究

简要介绍了面向成本设计的国内外研究现状,对并行工程中面向成本的设计的含义作了详细分析,并分析了DFC和DTC的区别。根据对全生命周期成本的分析,探讨了全生命周期的成本估算方法,并在此基础上,提出了DFC的成本估算策略。

运动控制系统创新实践平台的设计与实现

实践性课程的建设是本科生教学改革的一个重要组成部分,基于运动控制系统实践平台的工程实践与科技创新课程是针对电气工程相关专业开设的实践性课程。首先介绍了"电气自动化控制系统设计和实践"的课程信息与体系规划,然后详细讲述了该课程平台的管理层、控制层和设备层的组成。最后结合两个系统案例介绍了运动控制系统创新实践平台的实现过程,综合体现了该创新实践课程教学对学生的实践能力及创新能力的培养与提高。

变电站仿真系统的应用研究与探讨

介绍了一种自行开发设计的变电站仿真系统的研究应用情况。该系统采用以主从信息交互的形式,可以对单个或多个学员进行故障设置,便于学校开展教学、培训活动。同时,系统具有良好的人机交互界面,可对各种变电站故障进行模拟仿真,通过实验教学检验,取得良好效果。

风电模拟装置风机模拟直流电机调速控制的研究

介绍了一种采用转速、电流双闭环控制的基于西门子直流调速器6RA70的直流电机(DCM)模拟风机装置,包括硬件系统的设计和软件程序的编写。在此基础上利用Citect SCADA软件建立风力发电监控平台,并与可编程逻辑控制器(PLC)联网,通过PLC与直流调速器6RA70通信控制DCM模拟风机运行。在搭建的DCM-双馈发电机(DFIG)风力发电系统模拟试验平台上运行后,表明该装置可根据用户要求和控制指令实现任意风速下DCM模拟风机输出,具有安全可靠、精确度高,且可远程控制的特性。

基于变电站仿真系统的实验教学改革

变电站实验教学是"电力系统自动化"课程的主要组成部分。通过建立变电站仿真系统平台,对"电力系统自动化"课程中变电站实验教学进行实验教学内容改革和教学手段创新。教学实践表明,该平台的建立不仅提高了学生实验动手、分析问题、解决问题的能力,而且激发了学生的主观能动性和主动创造思维,培养了学生的创新能力,同时也提高了教师的业务水平。