基于态势感知的配电网空间负荷预测系统

针对动态地区配电网空间负荷优化预测问题,设计了一种基于实时自控态势感知的配电网空间负荷预测系统。首先构建配电网空间负荷预测目标决策要素经验池;然后利用深度长短期神经网络对配电网历史运行数据集进行处理,实现配电网实时自控态势感知;最后利用深度确定性策略梯度算法构建空间负荷预测与目标决策要素经验池之间的耦合模型,实现配电网空间负荷高效精准预测。对模型展开了实际算例分析,多类型配网供电区域场景下配电网空间负荷预测精度达到91.03%,多类型配网供电区域场景下配电网空间负荷预测效率提高了23.71%。

模块化多电平开关串联型直流变压器的电流优化控制策略

针对模块化多电平开关串联型直流变压器在中压侧端口电压偏低和轻载情况下存在电流应力增大、运行效率降低的问题,提出了一种基于低压侧全桥内移相控制的电流优化控制策略。通过移相控制,在高频变压器端口产生零电平区间,抑制了传输电感电流尖峰,降低了器件电流应力及损耗。通过研究该直流变压器的工作模式,分析电流应力,以电流应力优化为目标制定优化控制策略。该策略采用分段计算移相角的方法,在维持开关管软开关特性的同时达到良好的闭环控制效果。最后,通过仿真和样机实验验证了所提优化控制策略的有效性。

计算机集成制造系统多级分布式控制的研究

在研究计算机集成制造系统的基础上,提出多级分布式控制系统的物理结构,并实现对应的网络系统,为计算机集成制造系统的分布式控制提供了一种新的模式。

面向源-荷-储互动的全阻断型直流配网运行研究

全阻断型直流配电网是构建面向源-荷-储互动电力系统的重要方向。由于没有直流断路器的存在,全阻断型直流配电网的启动、模式切换及故障处理等控制策略均高度依赖于其所连接的源荷储的协调,且与传统直流配电网有所区别。然而,现有研究主要集中于拓扑探索与故障处理技术,而对于全阻断型直流配网的整体运行缺乏直观的分析。鉴于此,以一个四端全阻断型直流配电网为例,提出了面向源-荷-储互动的全阻断型直流配网在启动、稳态及故障三种状态下的控制策略,并分别对源荷储在不同策略中的作用进行了分析。同时,基于Matlab/Simulink模型,对全阻断型直流配电网的整体协调控制进行了仿真,以期带来对全阻断型直流配网的直观认识。

基于MMC的四端口柔性多状态开关虚拟同步裕度控制

柔性多状态开关(Flexible Multi-State Switch,FMSS)是一种取代传统点断式开关应用于现代配电网的新型电力电子设备,能够优化现代配电网分布式电源的消纳和调控。相比于传统背靠背型柔性多状态开关,四端口柔性多状态开关可实现不同电压等级和不同区域网的柔性互联及潮流互济。以模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter,MMC)为基础的四端口FMSS装置为研究对象,针对常规控制策略影响系统频率稳定性,无法对弱交流电网提供频率支撑等问题,引入虚拟同步控制(Virtual Synchronization Control,VSC)策略。该方法使柔性多状态开关具备惯性响应特性和调频能力,在此基础上提出直流电压裕度控制,形成整体的虚拟同步裕度控制,确保直流母线电压发生故障或扰动下FMSS的可靠运行。最后,通过Matlab/Simulink搭建四端FMSS模型,利用仿真验证所提控制策略的可行性。

涤纶片基拉膜生产线数据库系统设计与实现

以一个涤纶片基拉膜生产线的计算机集成制造系统的开发为背景,介绍了基于星型令牌环网和Client/Server模式进行通信,以ORACLE为后台数据库的生产线数据库系统的设计与实现。所建立的系统已成为生产线过程的管理控制一体化的重要组成部分。

适用于中高压配电网的MMC-SST型电能质量综合治理方法

本文提出了一种采用模块化多电平变流器的固态变压器,并将其应用于中高压配电网的电能质量综合治理。首先,分析了模块化多电平变流器的固态变压器的拓扑结构与运行特性;其次,设计了其输入级、隔离级和输出级的控制策略;最后,构建了相应的Matlab/Simulink系统仿真模型。结果表明,在网侧电压瞬变、网侧电压不平衡、负载瞬变、谐波污染等工况下,模块化多电平变流器的固态变压器能始终保持交、直流侧的电压稳定,输入侧功率因数为1,且具有电压及电流动态响应快,抗负载扰动能力强等特点,能有效解决中高压配电网存在的电能质量问题。

智能配电网无线传感器通信网络的跨层协作控制

为提高智能配电网无线传感器网络通信的实时性和可靠性,提出一种堆栈协议层之间跨层协作的控制模型。以无线传感器网络节点内各个影响因素为概念节点,建立起节点内模糊认知图结构模型,利用隶属关系确定该模型内概念节点之间的影响程度,进而建立整个通信系统的跨层控制模型。控制模型根据网络电力数据的通信状态,通过自学习和训练方法获得各个协议层参数之间的影响权重,实时调整物理层、MAC层、传输层参数以及路由策略相互协作,来保证数据通信的实时性和可靠性。最后对系统的网络接收的数据量、节点队列传输数据的平均延时以及网络的吞吐量等指标进行测试。结果表明,所提出的基于模糊认知图的无线传感器网络跨层协作控制方案符合智能配电网无线传感器网络通信特征,并能够满足其通信实时性与可靠性的需求。

基于分布式控制系统的多机器人地图构建

针对目前多机器人构建地图的动态分区方法对机器人之间协作的限制问题,提出一种基于分布式控制系统的改进方法。该方法通过坐标转换把机器人的局部坐标信息转换到全局坐标中,利用Adhoc网络对信息进行传递,加强机器人间的协作关系。对信息进行汇总,利用栅格法构建地图。通过在机器人平台实验证明了该方法的可行性和有效性。

油田原油深加工中多级分布式控制系统

主要阐述了某油田原油深加工多级分布式计算机控制系统的构成以及PLC组网通信、硬件配置和软件的设计。该系统有三级 ,其中每一级又呈分布式构成 ,协调控制级对整个公司的生产进行协调 ,递解控制级给定每一个被控量的设定值 ,由局部控制级进行具体的PID控制 ,并且从中间一级可以看到控制过程的实时数据和历史数据 。

面对计算机科学在工业控制应用中的挑战

主要阐述工业控制学科的发展、面临的问题及解决的途径。

具有故障穿越能力的T型桥臂交替多电平换流器及其调制策略

针对常规模块化多电平换流器(MMC)难以兼顾直流故障穿越能力与系统经济性的问题,提出一种T型桥臂交替多电平换流器(T-AAMC)及其调制策略,其直流桥臂采用半桥子模块并配合桥臂移相的新型调制策略,有效降低换流器建造成本与运行损耗,同时由全桥子模块串联组成的交流桥臂实现了直流故障穿越。首先,介绍了T-AAMC的拓扑结构,再基于各桥臂能量平衡条件,明确T-AAMC的桥臂移相调制策略,进而分析了T-AAMC的运行参数与硬件配置;同时,设计闭环控制系统,实现交直流桥臂能量的动态平衡;然后,将T-AAMC与现有的MMC进行了对比,相比于混合型MMC,T-AAMC在子模块数量、功率器件数量、电容取值上均实现了削减;最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真平台,验证了拓扑、调制与控制设计的有效性。所提T-AAMC在正常工况下能够实现宽范围、高效率的能量转换,同时具有直流故障穿越能力,可保障系统持续可靠运行。

可改善中压MMC谐波特性的无差拍控制策略

为解决模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)输出电流畸变问题,提出一种中压直流配电网MMC的无差拍电流控制策略。该策略在每个控制周期内根据交流侧实际电流和参考电流的差值计算通断子模块的数量,使MMC能够在子模块开关次数较低的情况下增加电平切换频率。同时,所提策略无需比例积分调节(proportional integral control,PI),且减少了坐标变换次数,具有较快的计算速度。

一种适用于少子模块MMC的混合调制策略

由于中低压配电网下电压等级较低,模块化多电平换流器(MMC)子模块数量也较少,因此少子模块MMC的调制方式对MMC系统的性能有重要影响。为改善少子模块MMC的输出质量与输出能力,文中提出一种工作在高调制度的基于电平阶跃点切换的少子模块MMC混合调制策略。在最近电平逼近调制(NLM)的基础上,控制MMC在输出电平阶跃点处进行NLM与载波移相脉宽调制模式之间的实时切换,同时结合环流控制和子模块电压均衡控制,进一步保证少子模块MMC在该混合调制下的正常运行。然后,建立子模块数为4的MMC混合调制的仿真模型,对该少子模块MMC混合调制策略进行仿真验证。结果表明:所提出的混合调制策略兼顾低输出谐波和低开关损耗的特点,提高了其输出质量;且其处于高调制度的工作情况,增大了直流电压利用率,提高了少子模块MMC的输出能力。

适用于中压配电网的无联结变压器柔性环网控制器

无联结变压器柔性环网控制器在交流侧出现故障时无法阻止零序电压分量传输,从而扩大了故障范围。文中采用经典电路分析方法和正负序分析算法,解释了零序电压分量的形成与传输的基本原理。提出了一种无联结变压器的柔性环网控制器拓扑,交流侧换流器都采用传统半桥子模块的模块化多电平换流器,而在正负极性母线上分别串联全桥子模块阀串。利用全桥子模块输出正负电压的能力,抑制了直流侧电压波动,同时也阻止了故障范围扩大。通过MATLAB/Simulink软件对故障时零序电压被抑制的特性进行了仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性和所提拓扑的有效性。

TENA-HLA网关软件自动生成技术研究

TENA-HLA网关完成"建模与仿真高层系统结构HLA"和"试验与测试使能体系结构TENA"之间的互联,能够使TENA的数据无障碍地与HLA的数据交互。现有方法一般采用主控程序循环接收数据,并经由中间转换后再将数据传输给另一网络。但是,中间转换不具有针对性,全部的转换机制对于只需要少量基本转换的文件显得过于复杂。给出了网关软件的设计,并依据用户指定的TENA-HLA间对象数据的映射关系,结合TDL和FED编译技术,自动生成应用需要的网关软件。对实现结果给出了实验验证。

基于载波移相的MMC改进均压控制策略

针对子模块数较少的模块化多电平换流器(MMC)电容电压不均衡的问题,以中压配电网下的MMC电力电子变压器的输入级为研究对象,在基于载波移相的传统电容电压均衡控制策略的基础上提出了一种改进的均压控制策略——引入桥臂电容电压平均值前馈控制,使参考电压信号更接近桥臂电容电压的平均值。在MATLAB/SIMULINK平台上搭建了17电平模块化多电平整流器模型,进行了稳态和动态仿真实验。实验结果表明,与传统均压策略相比,所提出的策略有更好的均压效果,并且具有良好的稳定性。

配电网电压不平衡下级联型DSTATCOM控制方法研究

研究了配电网电压不平衡下级联多电平配电静止同步补偿器(DSTATCOM)的控制策略。实际运行中,配电网电压不平衡工况会严重干扰DSTATCOM的安全稳定运行。在该工况下,DSTATCOM会产生很大的负序电流,且自身会出现二倍频的直流电压分量和三倍频的交流电流分量,严重影响开关等元件寿命、控制动态性能和无功补偿能力。因此,提出基于负序控制、零序电压注入和子模块直流电压均衡控制结合的控制方法,以应对配电网电压不平衡的问题。负序控制的作用是控制和降低负序电流,而零序电压注入和直流电压均衡控制可以抑制二倍频的直流电压分量和三倍频的交流电流分量。最后,通过对详细模型的时域仿真,验证了该方法的正确性和可行性。

基于主动限流控制的直流配电网保护及故障隔离方案

柔性直流配电网中直流故障易引起系统过流,严重威胁电网的安全运行。基于全桥子模块的模块化多电平换流器(FBSM-MMC)的柔性直流配电网大多利用MMC闭锁来切断故障电流,但其闭锁会导致整个直流配电网的短时停电,降低供电的可靠性,迄今尚无有效的解决方案。对此,文中提出一种基于FBSM-MMC主动限流控制的柔性直流配电网保护及故障隔离方案,共包含3个阶段:故障发生后首先利用MMC主动限流控制将换流器输出直流电流限制在1.2倍额定电流附近(阶段1),进而根据各条线路两端直流电流是否具有同步性过零特征实现故障线路的识别(阶段2),在此基础上,进一步提出基于直流断路器与快速机械开关协同配合的故障隔离方案(阶段3)。通过断开故障关联的直流断路器,并控制相应换流站的输出直流电流降低为0,使得故障线路上的机械开关亦能快速开断,从而实现故障隔离。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了四端柔性直流配电网模型,通过大量仿真验证了所提保护及故障隔离方案的可行性。

基于CIM+GIS的配电网拓扑建模与布局算法研究

在基于公共信息模型(CIM)的配电网拓扑建模规范的基础上,研究了配电网设备的GIS数据建模方法以及空间连接逻辑关系;提出了基于GIS的专题图布局算法(单线图和系统图布局生成技术);并通过佛山市电力GIS建设对拓扑模型和专题图布局算法进行了应用和验证。结果表明,算法能满足专题图布局科学、布线美观和避免交叉等技术要求。