LDPC-Polar级联系统的中间信道选择与分配

传统LDPC-Polar级联系统的中间信道选择方法对于非二进制擦除信道并不合适,并且没有考虑中间信道和LDPC码变量节点的对应关系。为此,提出利用关键集(Critical Sets,CS)构造新的中间信道挑选集合,并利用偏序和叶子集大小作为排序规则对中间信道可靠度进行排序。在所提出中间信道选择和排序方法的基础上,设计了一种中间信道和外码LDPC码变量节点的分配方法进一步提升级联系统的误码性能。仿真结果表明,当极化码码长为1024,级联系统码率为0.5时,在误块率(Block Error Rate,BLER)为10^(-3)处,所提方法相比于比特映射的方法约有0.14 dB的增益,与CA-SCL(Cyclic Redundancy Check Aided Successive Cancellation List)(L=2)译码算法相比约有0.3 dB的增益;并且相对于CA-SCL译码算法,该级联系统具有更低的译码时延。

级联多端特高压直流控制保护系统配置及策略

该文针对金上直流工程主回路拓扑结构与运行方式的特点,设计了送端分址级联多端特高压直流控制保护系统的配置方案;提出送端分站的高、低压换流器的电压平衡控制方案,根据送端两站间通信条件,切换采用附加电压平衡控制的触发角协调控制和串联两换流器一个定电压、另一个定电流的控制策略;基于送端分站级联拓扑,研究了其直流保护功能配置方案,并提出针对送端站1内的极区/换流器区故障或者送端两站之间直流线路永久故障的快速清除方法。基于控制保护工程样机的RTDS闭环仿真结果表明,该级联多端特高压直流控制保护系统可以满足实际工程应用的要求。

无功补偿与储能集成系统中H桥级联型功率变换器相内SoC快速均衡

无功补偿与储能集成系统应用于风、光电站具有经济性,其中H桥级联型功率变换器具有低功率因数运行特点,提升其相内SoC均衡速度有助于提升电池安全和储能系统容量利用率。在调制约束下,考虑相内SoC均衡中电压无功分量的叠加,分析不同功率因数时功率单元的SoC均衡能力。基于分析,提出相内SoC的快速均衡方法,设计均衡控制电压有功分量叠加方法,充分利用功率单元的SoC均衡能力。基于各功率单元叠加的电压有功分量设计相应单元的无功分量叠加方法,提升功率单元的SoC均衡能力。仿真分析验证了相内SoC快速均衡控制的有效性。

混合级联特高压直流输电系统逆变站保护功能及闭锁策略设计

针对混合级联特高压直流输电系统的逆变站,基于其一次拓扑结构,按照保护无死区、故障易定位的原则,结合测量互感器的安装位置,提出了保护的分区建议和配置方案。根据逆变站故障发生的位置及严重程度,以快速切除故障、减少停运范围为目标,提出包括LCC(电网换相换流器)闭锁、单MMC(模块化多电平换流器)闭锁、MMC整体闭锁、顺序极闭锁和分步极闭锁的分级闭锁策略。以白鹤滩-江苏混合级联特高压直流输电工程实际的控制保护装置和按照工程成套参数建立的RTDS(实时仿真系统)模型组建了实时闭环仿真系统,通过仿真验证了所提保护方案和闭锁策略的可行性和有效性。

基于故障安全域的混合级联直流输电系统后续换相失败抑制策略

混合级联直流输电系统兼顾了电网换相换流器(LCC)和模块化多电平换流器(MMC)的优势,具有良好的工程应用前景,但系统逆变侧LCC与MMC间复杂的交直流耦合特性增加了后续换相失败的抑制难度。为此,该文提出了一种应对混合级联系统后续换相失败的协调控制策略。首先,分析了控制器交互期间电气量波动和LCC无功需求对系统恢复产生的不利影响,并在考虑控制器作用和MMC动态无功支撑的基础上建立了多电气量耦合作用下的故障安全域;其次,通过对混合级联系统和基于电网换相换流器的高压直流输电故障安全域对比分析,提出了一种基于MMC和低压限流环节(VDCOL)的协调控制策略,以实现系统后续换相失败抑制和功率快速平稳恢复相协调;最后,基于PSCAD/EMTDC分别在不同严重程度交流故障、不同短路比和不同故障持续时间下进行仿真对比分析,验证了所提协调控制策略的有效性。

基于等效电流源的级联混合直流馈入系统强度影响分析

级联型混合直流系统受端的模块化多电平换流器高压直流系统(modular multilevel converter high voltage direct current,MMC-HVDC)和电网换相换流器高压直流系统(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)会因馈入点电气距离较近而存在强相互作用关系。为明确级联型混合直流馈入系统中MMC-HVDC对LCC-HVDC系统强度的影响,提出考虑幅值和相位的MMC等效电流源的简化等效方法,基于所提MMC等效原理将级联型混合直流馈入系统等效成单馈入LCC-HVDC系统,分析等效单馈入系统的参数计算方法,并提出等效单馈入短路比评估指标。最后通过该指标分析归纳了不同控制方式、不同电气距离下等效单馈入系统的系统强度变化情况,即为MMC-HVDC对LCC-HVDC系统强度的影响规律。机理分析和基于PSCDAD/EMTDC、MATLAB的仿真结果表明,所提等效方法具有有效性且所提指标能很好地反应MMC-HVDC对LCC-HVDC系统强度的影响。

基于多层混合级联RBFNN的自适应烟丝恒流量调控系统

为解决烟草制丝过程中恒流量控制系统瞬时流量波动大的问题,提出了一种烟丝输送恒流量控制系统的软、硬件优化方法。硬件方面采用智能光栅检测高度,通过将物料高度转换为4~20 mA电流信号,实现了物料高度任意位置的精确检测,为系统控制提供硬件支持;软件方面提出了一种基于多层混合级联RBFNN的自适应烟丝恒流量调控算法,该算法通过混合级联多层RBFNN前馈神经网络来解决单层RBFNN拟合能力较差的问题,并通过不同的物料状态、流量等数据,实现了快速稳定的自适应计量管物料高度调控。测试结果表明:改进后的烟丝恒流量控制系统的波动由0.4%降低到0.18%。可为实现恒流量控制的最优状态及提高智能制造水平提供重要参考。

储能/发电机级联式供电系统功率传输控制策略

随着可再生能源渗透率的不断提升,区域电网惯性逐步降低,暂态支撑能力严重不足,给电网带来了一系列安全问题。文中提出一种储能与开绕组永磁同步发电机(open-winding permanent magnet synchronous generator,OW-PMSG)级联供电的新型分布式并网发电拓扑,在保证可再生能源消纳的前提下,重新利用原有柴油机,为电网提供功率后备以及惯量支撑。通过对OW-PMSG进行建模以及系统功率流矢量分析,设计基于源网相位差闭环控制的功率传输策略,实现发电机的稳定同步运行。基于该策略,拓扑中的储能变流器可具备同步发电机特性,实现了电网惯性和暂态支撑能力的进一步提升。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

混合级联直流输电系统换相失败抵御能力评估方法研究

混合级联直流输电系统适用于远距离、大容量、跨区域、多落点输电,但逆变侧换相换流器(linecommutated converter,LCC)交流母线发生故障时易发生换相失败,严重时甚至发生后续换相失败。为了评估混合级联直流输电系统换相失败抵御能力,首先给出混合级联直流输电系统准稳态模型,提出计及系统直流控制特性的交互作用因子计算方法,进而建立考虑模块化多电平变换器(modularmultilevel convertor,MMC)电气特性的混合级联系统逆变侧等值模型。然后,提出基于电压稳定因子(voltage stability factor,VSF)的混合级联系统换相失败抵御能力评估方法,并推导含有效短路比(effective short circuit ratio,ESCR)指标的换相失败免疫因子解析表达式,从理论角度分析交流系统强度对混合级联系统换相失败抵御能力的影响。最后,在PSCAD/EMTDC上搭建混合级联系统的电磁暂态详细仿真模型,验证交互作用因子计算方法、逆变侧等值模型、换相失败抵御能力评估方法的有效性,仿真结果表明,所提方法最大误差在5%左右。结合仿真,详细分析系统控制方式、逆变侧交流联络线等值耦合阻抗、MMC控制器参数对混合级联系统换相失败抵御能力的影响,为混合级联直流输电系统的安全稳定运行提供技术参考。

耦合级联失效系统可靠性建模与分析

现实生活中绝大多数系统并不是孤立存在的,如通信网和电网,它们相互依存、相互影响,这种系统间的耦合关系使得级联失效范围变得更广,导致级联过程更为复杂,从而影响整个系统可靠性及其正常运行。针对此问题,论文以电力通信系统为研究背景,给出了耦合系统转移率的解析表达,分析了元件负载增加影响元件故障率的级联失效效应和子系统间的相依关系,建立了耦合级联失效系统的可靠性模型,并证明了系统可靠度的计算方法和解析式结果。并且利用一个算例展示了耦合系统发生级联失效的具体过程,以验证该方法的有效性与可行性。本文为基于负载和时间的耦合系统的级联研究提供了新的思路,可拓展至不同的耦合关系、耦合强度以及不同的负载分配模式来进一步研究系统的级联失效过程以及可靠度分析。

基于目标级联法的园区综合能源系统多主体日前经济优化调度

园区综合能源系统运营商和用户主体之间存在复杂的利益博弈关系,因此研究如何在提高系统整体经济效益的同时平衡各方主体利益具有必要性。为此,提出一种考虑多主体利益的园区综合能源系统日前经济优化调度策略。考虑利用园区综合能源系统多能协同互补优势参与需求响应市场交易,建立两级递阶经济优化调度模型:上层是以运行利润最大为目标的运营商优化调度模型,下层是以用能成本最小为目标的用户优化响应模型;采用基于目标级联法的分布式优化算法实现上下层模型的解耦和独立并行求解。通过算例分析,验证了所提策略通过综合需求响应可实现园区供、用能侧可调资源的协同优化,并通过分布式求解使各主体经济效益均达到最优。

基于改进CUSUM算法的混合级联直流输电系统低电压保护优化策略

为提高混合级联直流输电系统直流输电线路低电压保护的速动性和可靠性,提出了一种基于改进累积和(cumulative sum control chart, CUSUM)算法的新型高压直流线路低电压保护策略。当±800 kV混合级联直流输电系统的不同位置发生故障时,保护安装处所测得电气量呈现出一定的差异性。由于传统低电压保护缺乏整定依据,并有着误动风险,本文引入CUSUM算法提取不同故障时电气量差异特征,以此保证保护的可靠性。同时为了提高保护的速动性,借助分形理论,对CUSUM算法窗口进行改进,使得窗口具有自适应性,从而提高保护的速动性。利用PSCAD/EMTDC建立混合级联直流输电模型,并借助MATLAB验证所提新保护策略。仿真结果表明:所提方案能够快速可靠动作,有着良好的快速性和可靠性;可以耐受较高过渡电阻,有良好的耐受过渡电阻能力;判据依托于单端电气量,避免了通信中噪声和数据异常等干扰,可以快速识别区内、区外故障,并可靠动作。

级联失效模型下电力信息物理系统鲁棒性与能控性分析

电力网与信息网的深度融合在增强电力系统能控性的同时,也使得系统抵御外界干扰的能力下降。首先,根据提出的节点负载与容量的负载重分配分配概率建立电力信息物理系统级联失效模型,研究不同耦合策略下的电力信息物理系统级联失效过程中的鲁棒性与能控性变化。其次,利用幸存负荷百分比的概念来量化电力网抵御级联失效的能力,并分析不同耦合策略和容量参数对电力信息物理系统(cyber-physical power systems,CPPS)的鲁棒性和能控性的影响。基于网络能控性理论提出电力节点重要度的评估方法,并且在IEEE39系统中进行验证。研究结果表明,电力网高介数节点与信息网高介数节点耦合形成的电力信息物理网络抗干扰能力更强,电力网节点容量参数比信息网节点容量参数对系统影响更大。

基于级联H桥变换器的光伏并网系统研究

H桥型多电平变换器的研制工作已经进入较为深入的发展阶段,技术较为成熟、稳定。文章以单一H桥变换器的基本原理为基础,分析了级联H桥多电平变换器的发展、工作原理以及相关拓扑结构。为了研究级联H桥变换器光伏并网系统,文章对光伏并网系统进行了建模和分析,并分析了Boost变换器的工作原理,介绍了最大功率点跟踪算法,并对两级H桥变换器三相光伏并网系统进行了仿真与分析,验证了级联H桥变换器光伏并网系统能够达到很好的发电效果。该研究为光伏发电系统的应用提供了良好的支撑。

混合级联型HVDC系统的后续换相失败预判方法

白鹤滩—江苏±800k V特高压直流输电工程于2022年7月1日在中国投运,在世界上首次创造性地研发应用了特高压混合级联直流输电新技术方案。基于此系统背景对逆变侧电网换相换流器(line commutated converter,LCC)进行具有一定时间裕度的后续换相失败预判。分析了LCC控制器对电气量的控制作用和模块化多电平换流器(modular multilevel converters,MMC)对LCC的电压支撑作用,明确了混合级联直流输电系统逆变侧LCC发生后续换相失败的机理。推导了逆变侧LCC在首次换相失败后恢复过程末期关断角与故障后线路传输功率最小值的关系,定义了阈值功率的概念。然后建立了关断角与阈值功率的定量关系,提出一种故障后直流传输功率最小值与功率阈值相比较的后续换相失败预判方法。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了相应的仿真模型,验证了理论分析和预测方法的准确性。

混合级联直流输电系统整流/逆变不同控制回路动态交互作用与稳定性研究

为了研究混合级联直流输电系统整流侧和逆变侧各换流器控制系统间的交互作用,文中首先建立混合级联直流输电系统的状态空间模型,并推导得到系统的多输入多输出传递函数模型。然后针对不同的研究目标,根据单通道分析设计理论建立等效单输入单输出反馈控制模型;在此基础上,分离出不同控制回路的耦合控制通道,定量评估系统强度、逆变侧交流联络线与控制参数等对控制回路间交互作用的影响。理论分析表明,当整流侧或逆变侧交流系统强度降低时,两侧控制回路间交互作用增强;当交流联络线长度缩短时,逆变侧电网换相换流器(line commutated converter,LCC)和模块化多电平变换器(multilevel modular converter,MMC)控制回路间的动态交互增强,各控制环节参数之间存在相互制约关系。最后,在PSCAD/EMTDC上搭建混合级联直流输电系统的电磁暂态详细仿真模型,验证所建立单输入单输出反馈控制模型及上述理论分析结果的正确性。

基于CPM的串行级联散射通信系统设计与仿真

连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)作为一种高效调制方式,因其包络恒定、相位连续等特点广泛应用于电台、数据链和卫星通信,但是在散射通信中的应用研究开展较少,尤其是缺少CPM散射通信系统级的设计与仿真。因此,针对散射通信特点提出一种基于CPM的串行级联通信系统,详细阐述了调制、解调、编译码、分集方式、相位同步等的实现和仿真参数的选择,在高斯及散射衰落信道下对设计的系统进行了性能仿真,验证了该系统设计的可行性及散射通信的适用性。

有损LC滤波器和Buck变换器级联系统有源阻尼控制方法

以LC滤波器和Buck变换器带恒定负载构成的级联系统,若前级电路LC滤波器参数设计不当,系统会因前后级参数不匹配引发电压振荡。尽管现有研究针对该系统探究了其近似线性化建模、阻抗比判据及阻尼控制设计,但均忽略了滤波器自身损耗的影响。因此,提出了计及滤波器损耗参数的系统电路模型,在此基础上列写小信号方程推导出系统端口等效阻抗,以赫尔维茨劳斯判据分析了其损耗参数对系统稳定性的作用规律,逐一设计了系统有源阻尼前馈控制回路传递函数。最后,分别通过阻抗比判据等效阻抗伯德图及仿真,分析和验证了该控制方法的有效性。

混合级联特高压直流系统解/闭锁问题分析及对策

与常规特高压直流输电系统相比,逆变站采用电网换相换流器(LCC)和模块化多电平换流器(MMC)混合级联结构的特高压直流输电系统,在解/闭锁过程中存在诸多新问题。文中分析了一极运行时,另一全压热备用极的LCC因过电压保护动作跳闸的原因,提出了优化的准备运行就绪联锁逻辑,并以此为基础设计了整流站和逆变站之间的协调解锁时序;研究了故障闭锁过程中逆变站MMC出现过电流和LCC出现过电压的原因,提出了LCC优先投入旁通对、再在MMC交流电源切除后投入旁通开关的联合闭锁策略。最后,通过实时数字仿真和工程现场试验,验证了所提优化策略的可行性和有效性。

山地城市大排水系统级联失效机制研究——以重庆市渝中区为例

城市大排水系统是由道路、自然通道、明渠、滞水地与调蓄设施等构成的过量地表径流排蓄系统。大排水系统因其排蓄过程的开放性特点,极易引发溢流失控、交通中断或城市用地滞水等级联效应,是城市内涝问题的关键诱因之一。现有研究对大排水系统的定量分析不足,更缺乏对其在山地城市中的级联失效机制研究。本文以重庆市渝中区为靶区,采用复杂网络分析方法,构建大排水系统级联失效模型,刻画地表溢流传播过程,挖掘山地城市大排水系统级联失效原理及其基本规律。研究表明:(1)模拟大排水系统级联失效的区域与往年靶区内涝区域基本一致;(2)当其他不确定性因素稳定时,开敞的地表环境会降低靶区大排水系统的过载程度,减缓内涝持续时间及发生程度,而地表环境的开敞程度与内涝发生区域并不相关;(3)地表溢流在山地地形下更易集聚在构成大排水系统的部分物质要素当中,暴雨增大会加剧这种集聚趋势,而开敞的地表环境则会加大地表溢流的空间分流程度,以此减小这种集聚趋势;(4)靶区内小范围的低洼、平坦地形,会使地表溢流易集聚或蔓延,而大范围的山地起伏地形在加快地表溢流排蓄的同时,能控制靶区内地表溢流蔓延。本研究可为山地城市大排水系统规划建设提供科学依据,提升排涝防涝能力水平。