混成电力控制系统及其应用

提出并建立了混成电力控制系统(HybridPowerControlSystem,HPCS)概念、理论架构及其方法论,可以认为这是电力系统中一门新学科分支的诞生。为了有助于理解该学科分支的理论和方法并进而加以应用,特以混成自动电压控制(HAVC)为例进行了具体的阐述。在HAVC系统中,我们建立了混杂分层电压控制模型,采用离散事件作为驱动主体,并可以实现复合指标调控。该理论和方法的应用使长期以来电力系统运行调度中品质-稳定-经济三重优化的“梦想”成为现实。应该指出本文阐明的HAVC系统设计理念和方法亦实用于大电力系统的混成自动调频(HAGC)和其他具有混成结构的系统,如军事实战指挥系统、复杂的大规模制造加工系统和某些过程优化控制系统等。

安全的混成系统神经网络控制器生成与验证

控制器生成是混成系统控制中的重要问题.生成具有安全保证的控制器,关系着混成系统在安全攸关领域的使用.提出了一种为混成系统生成具有安全保证的神经网络控制器的方法.神经网络控制器的安全性由与其同时生成的障碍证书保证.为了生成安全的神经网络控制器,首先确定控制器的网络结构,并基于混成系统构造训练数据集;然后,根据保证控制器安全的障碍证书条件编码神经网络训练时的损失函数.当训练完成后,学习到的神经网络控制器对于训练数据集中的数据是安全的,但对于整个混成系统可能并不安全.为了检验学习到的控制器在整个系统上的安全性,将其安全验证问题转化为一组混合整数规划问题,并使用数值优化器求解,以得到形式化保证的结果.工作实现了安全神经网络控制器生成工具SafeNC,并评估了它在8个基准系统上的性能.实验结果表明:SafeNC可以生成包含6个隐藏层的具有1804个神经元的安全神经网络控制器;同时,与现有方法相比,SafeNC可为更复杂的系统生成安全的神经网络控制器,更有效且更具扩展性.

配电网混成电压控制系统指标体系设计与应用

针对配电网的混成多目标优化电压控制问题,阐述建立混成控制指标体系的重要性和必要性,并从工程实用的角度出发,选取便于量测和计算的指标,构建配电网混成电压控制系统的指标体系。该指标体系包括安全稳定性、电能质量、经济性三方面指标,可作为不同类型的事件触发判断依据,进而形成控制指令,实现电力系统多目标趋优运行。针对某地区实际配电网数据的算例测试表明将该指标体系应用于配电网混成电压控制系统,能够准确快捷的判断出各类型事件。进一步的,采用基于指标满意度最大化的协调优化算法,可实现整体趋优的控制效果。

南方电网超级能量管理系统的混成控制系统构想

混成控制系统以事件处理为核心,通过定义事件将经济运行和安全运行目标统一到一个处理框架内,实现复合目标趋优化控制。文中介绍了实现多重目标趋优的混成控制系统,提示了其"事件驱动"本质,同时指出了事件的分类和一些主要事件的形成条件。该系统作为构造南方电网超能量管理系统的核心组件,可从理论和工程实践上指导"数字南方电网"的建设,并为南方电网的安全、经济运行提供有力的保障。

虚拟同步发电机控制下多端交直流混联电力系统间的强动态交互过程及其传播

该文针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,vsG)控制下的多端交直流混联电力系统,首先建立了VSG控制子系统作为反馈环节的交直流混联系统闭环线性化互联模型,分析强动态交互过程的产生条件,论证其对稳定性的负面影响,提出混联电力系统在强动态交互过程下的稳定性判据。然后,研究上述强动态交互过程的传播路径,得出VSG控制子系统与剩余子系统间强动态交互过程的传播路径包含直流线路和交流线路两部分,其中直流系统的下垂控制参数会对强动态交互过程的传播产生显著影响。因此,提出通过断开交流线路、采用较小的下垂系数来阻断、抑制强动态交互过程的传播,并通过设定合理的VSG控制参数进一步破坏其产生的条件,避免由于VSG接入引起的强动态交互过程及其对稳定性的潜在威胁,提升VSG控制下多端交直流混联电力系统的稳定性。最后,在VSG控制的三端交直流混联电力系统算例中,采用模式分析法和时域仿真法验证上述分析结果。

大规模特高压交直流混联电网特性分析与运行控制

大规模特高压交直流混联电网是电力系统发展的前沿技术之一,结合了交流与直流的优势,以实现更高效、可靠和灵活的电力传输。在这一技术趋势背景下,电力系统设计师和运营者都需要全面了解混联电网的关键技术和特性,以及如何在复杂的电力环境中实施有效的运行控制。基于此,深入探讨了特高压混联电网的拓扑结构,对大规模特高压交直流混联电网的特性进行了综合分析,并详细论述了该电网的高级运行控制方法,希望能为电力工程师和研究者提供有价值的参考。

舰船电站控制系统的双CPU混成式故障检测技术

[目的]为了提高舰船电站控制系统的可靠性,需解决双CPU热备冗余的通信故障检测这个关键问题,为此提出一套完善的故障检测机制。[方法]基于传统的双CPU故障检测方法,提出由网络故障检测法和第三方监控心跳法相结合的混成式故障检测机制。基于双CPU冗余系统的设计架构,分析2种故障检测方法的软件原理以及工程实现流程。[结果]实物验证结果表明:混成式故障检测技术克服了传统故障检测方法的对象单一、仅针对CPU故障而忽视其外围通信故障,以及"双主机现象"等缺点,提高了故障检测的速度与精确度,可以保障双CPU冗余系统的平稳、可靠运行。[结论]研究成果可为舰船电站控制系统中双CPU冗余通信的故障检测方式提供参考。

现代电力系统暂态稳定控制研究综述

现代电力系统的发展使其稳定性问题日趋重要,而暂态稳定控制又是稳定性研究的重中之重。文章简要介绍了当前电力系统的发展特点及其稳定控制的重要性,总结了近年来非线性控制技术在暂态稳定控制中的应用情况,按控制对象分类讨论了各控制对象的稳定控制研究现状,并讨论了控制的综合与协调问题,最后指出了当前稳定分析与控制研究的主要任务。

静态混成自动电压控制的研究

将混成控制系统理念引入电力系统的静态电压控制,提出了静态混成自动电压控制系统.首先,建立了分层分级的静态电压控制系统模型并设计了系统运行流程.其次,定义了安全性事件和经济性事件的发生机制,利用离散事件驱动高层控制,形成的控制目标再下发至各对应的控制模块,从而实现复合指标控制,该系统降低了优化问题求解难度,提高了运算效率,具有较高的可实现性.而且,该控制系统充分适应电力系统连续-离散相耦合的特点,协调各种电压控制设备.计算机仿真研究表明,该控制系统可以提高电网的电压安全性和电压质量,合理分配无功,同时减少网络损耗.

交直流混联系统协调控制技术

交直流混联系统的协调控制是保证其安全、可靠运行的关键技术之一,亟待展开深入研究。对交直流混联系统协调控制技术进行分析总结,从交流子网协调控制、直流子网协调控制以及交直流混联系统的互联设备、协调控制与附加阻尼控制等方面,阐述了交直流混联系统的国内外研究现状与存在问题,在梳理交直流混联系统中交/直流子网以及系统各层级协调控制技术的基础上,进一步探讨了电力电子变压器等新型设备接入、多变换器负阻抗特性影响下的协调控制新特点,为交直流混联系统研究提供一定的控制理论及方法基础。

混合交直流电力系统的非线性调制策略

针对大扰动情形, 文中提出了一种用于改善多机交直流混合电力系统(有多条直流线路落点于其中)暂态稳定性的非线性控制方法。该方法基于微分几何理论,并将直流输电系统等效为两个分别连接在整流侧和逆变侧的变导纳支路。在推导出直流输电系统的等效变导纳与各发电机输出电磁功率间的解析关系后,传统的发电机动态方程可被表示成仿射非线性的形式,因而可应用全局线性化方法来求得其控制变量。本文方法的主要特点在于,所求得的调 制功率是一个交流系统状态的自适应和非线性函数,它可通过局部的反馈信号和少量来自其它发电机的信号来实现。文中以一个双馈入直流输电系统为测试对象,给出了所提控制器的设计过程和基于测试系统的仿真结果。

关于混成电力系统及其静态电压稳定性研究

随着社会的不断发展,我国电力的规模也在逐渐扩大。传统的电力系统已经无法满足人们的需求,主要表现为电压的稳定性不高、电力技术的使用手段落后等等。针对以上问题,混成电力系统出现,它主要是以"信息处理技术"为主,依靠子系统的构建来完善电力处理方法,以达到静态电压稳定的目的。本文从混成系统的定义和特点出发,对静态电压的稳定性进行深入研究。

车队协同驾驶混成控制研究现状与展望

车队协同驾驶是车路协同技术在智能交通领域中的重要应用与示范。混成动态系统理论与半实物仿真技术已成为研究车队协同驾驶系统的重要手段。阐述了车队协同驾驶在智能车路系统中应用的可行性和优点;对近十年车队协同驾驶研究进行了回顾和综述,包括系统结构、车车通信、车队协作策略以及半实物仿真技术等4个方面;概括了车队协同驾驶混成控制系统内容与仿真手段,并给出车队协同驾驶半实物仿真结果;对车队协同驾驶混成控制研究进行了总结和展望。

一种基于状态空间的混成系统设计方法的理论基础研究

主要研究了一种基于状态空间的混成系统设计方法的理论基础．首先，在引入相关的ＣＯＮＴＲＯＬ语言的基础上，给出了其用“演化机”定义的操作语义和用扩展的Ｈｏａｒｅ 逻辑形式系统Ｈ′定义的公理语义．然后证明了Ｈ′是以演化机为模型的，即论证了Ｈ′的合理性．从而，在某种程度上保证了设计过程的正确性。

考虑饱和影响的电力系统广域阻尼控制器设计

广域阻尼控制器是抑制电力系统区间低频振荡的一种有效方法,但实际系统中执行器一般存在饱和现象。为此提出一种抗饱和补偿器设计方法。首先通过引入饱和函数建立考虑执行器饱和的电力系统模型;其次采用现代抗饱和技术,分2步进行抗饱和补偿器设计。第一步不考虑饱和环节,采用鲁棒控制理论对闭环电力系统进行H∞控制器设计,以确保系统的稳定性;第二步针对饱和环节,基于Lyapunov稳定理论提出抗饱和补偿器设计方法,设计抗饱和补偿器进行补偿,以抑制执行器饱和对控制器性能的影响。最后,将该抗饱和控制器应用到2区4机电力系统模型。仿真结果表明,相比不考虑执行器饱和的线性控制器,根据所提方法设计的抗饱和补偿器可以有效抑制饱和环节对线性控制器性能的影响,能够显著提高电力系统对饱和的抑制能力。

我国地区电力系统灾变防治体系的研究

基于我国电力系统所具有的分级、分层的特点,提出了应用于地区电力系统的电力灾变防治体系的"三道防线"设计:地区电网的经济运行和静大扰动时的紧急控制系统作为第二道防线;在危急情况下的紧急解列控制系统作为第三道防线。进而对构成"三道防线"的具体实施方案进行了系统性论述。

爬行机器人的分层可控混成Petri网建模研究

飞机表面爬行机器人是一个复杂的离散事件和连续动态事件相结合的混成运动系统,为描述系统的静态特性和动态行为,提出一种分层可控混成Petri网模型。依据爬行运动机构定义了Petri网模型组成元素,建立了爬行机器人单轴和双轴分层可控混成Petri网,该模型可接收上层运动轨迹指令并输出爬行动作序列。实验表明,基于该模型实施的飞机模拟机舱表面爬行控制安全可靠,验证了模型的正确性和实用性。

基于微分动态逻辑的数字化反应堆控制系统建模与验证方法

核电数字化仪系统既涉及反应堆随时间变化的物理动态演化过程,又涉及计算机的离散控制过程,属于典型的实时混成系统。微分动态逻辑是近年在混成系统验证领域的新方法。提出以微分动态逻辑为基础的构建反应堆控制系统安全验证模型方法,验证反应堆控制系统中离散化的逻辑控制与反应堆连续性的物理连续变化过程之间的相互作用能否保证反应堆安全需求,从而提高数字化反应堆控制系统设计的安全性。

基于切换系统理论的终端能量路由器能量路由控制方法研究

终端能量路由器是能源互联网中一种重要的能量路由设备,构建其能量路由拓扑的最有效途径是采用基于电力电子变流技术的固态变压器。能量路由拓扑确定之后,能量路由控制技术直接决定着其运行特性。针对终端能量路由器能量路由的混成系统特性,使用基于混成系统理论的切换系统理论进行终端能量路由器能量路由控制。首先详细分析了终端能量路由器能量路由拓扑结构、工作原理。然后,深入分析了能量路由器能量路由的切换系统行为特征,建立了其切换系统模型。其次,结合空间矢量脉宽调制技术提出终端能量路由器多模态切换控制方法。最后,通过Matlab/Simulink仿真平台搭建模型验证所提控制方法的有效性。理论分析和仿真表明,该方法充分考虑了终端能量路由器运行过程中离散变量与连续变量的相互作用,具有切换时间短、切换过程平稳的特点,从而优化了动态调节特性,提高了控制跟踪速度和控制精度。

交直流混联系统一体化日前现货市场优化出清方法

随着电力现货市场建设的推进,可控高压输电技术具备通过市场主导的能量管理方式实现对系统资源进行优化配置的能力。文中基于Benders分解方法对交直流混联系统的交流潮流安全约束机组组合(SCUC)优化调度问题进行求解。将直流系统的运行模式等效为虚拟电机对(VM)模型以跟踪市场运行参数变化进行基于安全约束经济调度(SCED)的市场出清,并建立了考虑偏差控制、直流系统过网网损和转运费的优化调度SCUC和市场出清SCED的协调模型,提出了考虑静态安全校核的交直流混联系统在电力现货市场环境下一体化协调出清的方法。通过基于电压源换流器的高压直流系统直接参与批发市场的出清应用为例,验证了市场出清模型和方法的有效性。