基于希尔伯特变换的电网络约束关系研究

为了研究电压波动条件下的电网络约束关系,文章基于希尔伯特变换,构建了供电电压存在波动下线性时不变负载上电压、电流的解析信号模型,推导出了以解析信号表征线性时不变电网络的拓扑约束和元件约束关系,将相量法思想拓展至对供电电压波动下线性时不变电网络响应特性的分析与求解。仿真验证结果表明,供电电压存在波动条件下,文中所建立的基于希尔伯特变换的电网络约束关系,不仅物理意义清晰、表征简明,而且正确、好用。文章所建立的电网络约束关系,能够为供电电压波动条件下电网络中线性时不变负载上电压电流关系的建模、仿真分析与计算提供指导。

基于配电网PMU的无监督电力系统扰动特征提取与分类

为应对大量分布式新能源接入给电网运行控制带来的挑战,同步相量测量技术被引入配电网。然而,配电网PMU数据量巨大且缺乏标签信息,如何合理利用海量无标签数据识别扰动为电网运行控制提供数据支撑是亟需解决的问题。针对该问题,该文提出一种长短时序生成对抗网络无监督特征提取框架(long-short-term time generative adversarial network,LST-TimeGAN)。该方法在传统时序对抗生成网络(time-series generative adversarial networks,TimeGAN)架构上,提出一种基于最小二乘决策损失函数的改进框架,使所提取特征能够反应数据异常程度并为分类提供可靠依据。同时,提出一种基于注意力机制的特征提取单元,提高了空间特征提取效率;进一步,建立长短时三窗并行框架,以对不同时间尺度的扰动特征具备敏感性;最后,以一种预分类、再识别的分类策略完成扰动识别。仿真和现场数据验证表明,该方法可实现无标签、少标签情形下的准确扰动识别;且该方法提取的特征不但能对输电网扰动进行识别,还能对本地电能质量扰动进行识别。

基于时变幅频“相量”序列的交流电力系统电感元件端口电流及功率分析

在实际交流系统中,伴随励磁及转子转速的变化,各台发电机内电势节点的幅值/频率为时变量。相量法作为分析正弦稳态电路的经典方法,已在电力系统分析中得到广泛的应用。该文针对交流输电线中的电感元件,根据其各相电压/电流瞬时值之间的时域积分关系,首先得到输电线端口的有功/无功功率与内电势幅值/频率状态之间的无穷项级数原始数学关系,进而基于该原始关系,提出时变幅频“相量”序列的新概念,对端口电流及功率的形成机制与影响因素进行分析和探讨。所提出的新概念可以把传统正弦稳态电路分析的相量法拓展至交流电力系统的动态过程,同时,利用“相量图”的几何化描述手段。该方法也为工程上简化与利用交流输电线端口功率与内电势的原始数学关系提供了一定参考。最后时域仿真验证了方法及结论的有效性。

单相三轴法与单轴三相法的等价性

严格论证了三相交流系统中相量图两种画法即三轴法和单轴法的等价性。

基于无功损耗的线路两端PMU相角差时变偏差修正方法

相量测量单元(PMU)的优势之一是提供同步的相角数据。然而,因时间同步异常、装置故障等因素,部分实测PMU相角数据存在异常,影响PMU应用。提出一种基于无功损耗的线路两端PMU相角差时变偏差修正方法。首先,基于线路无功损耗量测值与估计值构造单时刻相角差偏差估计模型;然后,针对单时刻估计模型受噪声影响大的问题,基于相角差和线路参数间关系,将利用单时刻数据的时变偏差估计模型转化为利用多时刻数据的恒定线路参数估计模型;最后,通过黄金分割算法估计获取线路参数后,结合PMU幅值、功率数据反推出PMU相角差偏差,实现PMU时变相角差偏差的估计与修正。仿真和某省实测PMU数据测试结果表明:该方法可准确估计相角差偏差,抗噪能力强;与现有方法相比,该方法仅需单工况数据即可实现估计与修正,适用于不同时变类型偏差的修正。

一种能消除直流偏置和稳态误差的电压型磁链观测器

电压型磁链观测器由于物理概念清晰、简单易用而备受关注。然而它固有的初值误差和直流偏置问题,使用已有的低通滤波器(LPF)等方法很难彻底解决,而且会带来稳态误差。本文在已有方法的基础上,提出了一种使用低通滤波器和高通滤波器(HPF)串联代替纯积分求解定子磁链的新方法,更有效地消除了初值误差和直流偏置的影响,并利用时间相量分析的方法,推出稳态误差的补偿公式,实现了磁链观测零偏置和稳态无误差。该方法简单明了,易于在数字系统中实现。仿真和试验结果都显示,直接转矩控制的低速性能有了显著提高,这也证明了新观测器的有效性。

高压直流输电动态相量建模与仿真

文中运用一种新的建模方法——基于时变傅立叶级数的动态相量(Dynamic phasors)法对HVDC进行建模和仿真。该方法通过保留系统状态变量对应的时变傅立叶级数中重要的项而对原系统进行简化,在建模过程中,用开关函数来表示阀的开关状态,换流桥每个桥臂都有3个不同状态,用它们的状态分段组合可以表示整个换流桥的状态,从而可以考虑直流换流桥的换相过程。最后通过简单的算例,将动态相量模型和详细电磁暂态(EMT)模型仿真计算结果相比较,证明HVDC的动态相量模型是精确而有效的,不仅可准确地描述HVDC在给定扰动下暂态变化过程,而且可节省计算时间。

低频采样下基于卡尔曼滤波的同步相量测量算法的研究

各种基于定间隔采样的传统相量测量算法在跟踪速度和测量精度上不能很好地统一，在低频采样情况（每周波4～8个采样点）下提出一种基于线性卡尔曼滤波技术的10状态卡尔曼滤波模型，用于实时跟踪电力系统的电压有效值、频率、频率变化率和初相角，为系统提供精确的参数。结合二元泰勒展开公式，推导出各个参数的计算公式，并依据信号模型选取合适的时间区间保证算法对突变信号的响应速度。从采样频率、数据窗持续时间和算法对突变信号的跟踪精度方面对算法进行了讨论，结果表明使用该算法可以在低频采样下获得较高的参数估计精度。

基于时变相量小信号模型的逆变器并联控制系统分析与设计

在逆变器无线并联系统中,下垂控制器的参数会影响功率均分的动态响应和稳定性。传统的方法是利用准稳态相量的小信号模型来辅助设计下垂控制器。然而,交流信号的准稳态相量在分析动态响应较快的逆变器并联系统时会受到局限。以使用下垂控制的400 Hz逆变器并联系统为研究对象,建立该系统基于时变相量的小信号模型。理论分析表明,传统的小信号模型在设计并联系统参数时有局限性。与传统的模型相比,所建立的基于时变相量的小信号模型考虑了下垂调节的暂态过程,解释了传统模型扩大了系统参数选择范围的原因,并对并联系统的参数提供了更加精确的选择范围。仿真和实验结果验证了该小信号模型的准确性。

GPS技术在实时相角测量中的应用

在实时相角测量系统中用GPS和晶振建立了高精度的统一时间系统 ,它克服了GPS系统时间的离散性和可能出现的死锁 ,保证了每台实时相角测量装置测量相角的精确性。论述了相角测量装置的测量原理 ,以及实时相角测量装置和实时相角测量系统的构成 ,并展望了实时相角在集中监控、状态估计、FACTS。

考虑电流波动特性的系统侧谐波阻抗估计方法

基于时变动态相量理论,通过研究电流波动特性对系统侧谐波阻抗估计值的影响,发现了公共连接点(PCC)处谐波电压与谐波电流波动量之间存在的非线性关系,说明在某些情况下采用波动量法估计系统侧谐波阻抗可能存在较大误差。为此,文中进一步提出了估计系统侧谐波阻抗幅值的最小二乘拟合算法。最后,采用PSCAD仿真工具,通过蒙特卡洛仿真分析,验证了所提出算法的准确性和适用性。

GPS及其在电力系统中的应用

全球定位系统（ＧＰＳ）是目前世界上精度最高的全球性导航、定位和授时系统。利用它的精确时间传递，不仅能解决电力系统长期以来难以解决的时间统一问题，而且能在稳定判别与控制、继电保护、故障测距等领域获得重要应用。本文简要介绍ＧＰＳ组成情况，探讨它在电力系统不同领域的应用前景。

分布参数输电线路的时变动态相量模型及其仿真

目前,随着大量的电力电子设备应用于电力系统,由这些设备而产生的更快的暂态现象已超出传统的基于“准稳态”假定的暂态稳定研究范围。所以,基于“准稳态”假定的暂态稳定研究已受到局限。时变动态相量突破了这种局限性,能够被用于分析那些更快的现象。该文把时变动态相量引入电力系统,对分布参数输电线路进行建模,以分析分布参数输电线路的电磁暂态过程,并对分布参数输电线路的模型进行了仿真。通过与EMTP的结果比较得出:作为一种介于电 磁 暂 态 模 型 和“准 稳 态”模 型 之 间 的 中间模型,时变动态相量模型能够定性地分析元件的电磁暂态过程,并能推广到一些既不能完全忽略电磁暂态过程,又不能完全用“准稳态”模型去分析的对象。

电力系统实时相角监测系统动模试验研究

介绍了一种新型电力系统实时相角监测系统及其动态模拟实验结果。实时相角监测系统由参考相角测量装置、相角测量装置、调度端计算机和通信系统构成 ,实现了全网集中相角监视。构造了 3机动态模拟实验系统 ,对实时相角监测系统进行了全面的测试 ,包括正常工况、短路和低频震荡 ,验证了实时相角监测系统在动态情况下所有相角测量装置录波的启动、录波数据的传递等 。

电力系统实时相角测量装置

研制的实时相角测量装置采用模块式结构，具有易于扩充和可靠性高的特点；测量系统高精度的实时时钟系统，为准确相角测量奠定了基础．通过对测量装置进行的误差分析表明，该相角测量装置具有较高的测量精度，初步实验研究验证了相角测量装置的准确性．

应用动态相量模型分析高压直流输电引起的次同步振荡现象

时变动态相量已被成功地引入电力系统以分析其动态行为。与传统的相量相比,时变动态相量具有显著的优点。该文应用动态相量模型分析由HVDC引起的次同步振荡现象,并以直流网络为例,采用特征值分析和复转矩频率扫描方法,获得了全系统的特征值与控制系统参数变化的关系,以及在特定的模式下电气阻尼与机械阻尼的情况。由此得出结论:利用时变动态相量模型可简单、方便地分析高压直流输电引起的次同步振荡现象。

电力系统实时动态监测系统传输规约

介绍了根据IEEE 1344及IEEE 37.118同步相量标准制定的实时动态监测系统传输规约的研究、编写和执行情况,分析了对实时动态监测系统通信规约的有关需求,在此基础上阐述了基于网络通信的规约架构体系。对规约的主要内容进行了简要介绍,如实时传输和离线传输的通信流程及数据格式等,说明了通信流量及连续性等性能的实现方法。该规约已在我国电力系统中得到了应用。

DSP在电力系统实时相量测量的研究

实时相量测量一直以来都是电力系统实现动态监测、保护及控制的难点,利用GPS技术的时钟信号的定时精度小于1μs,为DSP芯片TMS320LF2406A的电力系统相量测量建立相同的参考基准,对相应的实验数据进行分析,其测量精度较高、准确性较好,为电力系统快速的在线动态监控提供了重要依据,具有较好的应用价值。

基于时频信息的动态同步相量测量算法

基于信号泰勒模型的动态相量测量算法,若仅利用信号频域信息求解模型参数则算法时延短、运算量大,若仅利用信号时域信息求解则算法运算量小、时延长。为更好满足实际应用对时延和运算量的综合需求,提出同时利用时域信息和频域信息的动态同步相量测量算法。在动态相量泰勒模型的基础上,通过傅里叶变换分别求取不同数据窗及不同频率点的相量测量值,再结合测量值的时域和频域信息,分析相量模型的动态特性,最后根据动态特性进行相移运算得到报告时刻的动态相量测量值。对理想信号及PSCAD/EMTDC仿真信号的相量测量结果表明,该算法在低频振荡、频率偏移等动态条件下,能有效降低信号动态特性对测量精度的影响。同时,该算法能对时延和运算量进行优化选择和平衡以满足实际应用的需求。

中小型异步电动机微机智能型保护的研究

以中小型异步电动机的故障特征分析为基础，运用对称分量法理论，采用时差与移相算法编程，实现了对正序、负序与零序电流的幅值的智能化检测，可基本处理中小型异步电动机的常见故障，具有广阔的应用前景。