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。

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。

欠驱动自主水下航行器轨迹跟踪控制

文章基于级联方法,研究了欠驱动AUV的水平面轨迹跟踪控制问题。将跟踪误差分解为位置跟踪和航向角跟踪2个相互级联的系统,独立设计跟踪控制器,级联系统理论则保证了整个轨迹跟踪误差的全局一致渐近稳定性。其中,采用反演方法获得位置跟踪的全局一致渐近跟踪控制器,并且针对参考航向角速度为非零常值的一类参考轨迹,推导出保证系统全局一致渐近稳定的控制参数及参考轨迹条件。仿真研究表明该轨迹跟踪控制器是有效的,控制品质良好。

船舶动力定位系统的非线性输出反馈控制

针对动力定位船舶的速度不可测问题,考虑带有环境扰动的动力定位船舶运动非线性数学模型,提出一个非线性观测器-控制器控制方案,实现仅依赖于船舶位置和艏向测量值的船舶动力定位的输出反馈控制,且其观测器具有分离的稳定性.应用串级非线性系统理论证明了最终的船舶动力定位输出反馈闭环系统是全局渐近稳定的,所设计的输出反馈控制律迫使船舶的位置及艏摇角全局渐近收敛于期望值.以一艘供给船为例进行仿真研究,结果验证了所设计的船舶动力定位输出反馈控制律的有效性.

采用图论的电网连锁故障模式搜索方法

针对电网的连锁故障,提出了一种基于图论的模式搜索方法。根据实时的网络拓扑结构和潮流运行方式,建立系统潮流状态图。在供电通道包含的支路中确定初始故障,利用图论方法,搜索下一条可能的开断支路。搜索过程中考虑保护动作不确定性的影响,并交替进行潮流和稳定计算,以保证搜索结果的合理性。该方法实现对电网连锁故障快速全面预测搜索,且对具有相同潮流状态图的潮流运行方式,只需根据通道潮流变化对搜索到的连锁故障模式进行局部的修正就可满足要求,大大降低连锁故障模式对潮流状态的敏感度。对IEEE 10机39节点系统进行分析计算,结果验证了该算法的有效性和实用性。

电力系统脆弱性评估方法研究综述

电力系统脆弱性是目前智能电网的研究热点之一,如何准确评估电网的脆弱性及潜在的危险、预防连锁故障的发生,是电力运行人员所面临的挑战.从状态脆弱性和结构脆弱性2个方面综述国内外对于脆弱性评估的研究现状,并指出电力系统脆弱性评估的研究趋势.

基于协同学思想的电网连锁反应故障预防模型

给出了电力系统连锁反应事故预防的协同学思想,建立了连锁反应的故障预防模型。该模型引入了反映系统运行点距离自组织临界状态远近程度的系统连锁反应风险系数和表征系统支路之间关联程度的支路连锁反应风险系数。比较了连锁反应故障模式搜索过程和手机汉字输入法的设计思路,提出了基于混合法的连锁反应故障模式搜索方法。搜索结果表明,采用上述模型可比较不同运行方式下系统连锁反应故障的威胁程度,且模型的求解过程可作为预防单一连锁故障模式的依据,验证了该模型在防止电力系统大停电方面的有效性和可行性。

基于风险与事件树理论的关键保护评估

大停电的发生与保护的不正确动作密切相关,升级保护系统是降低大停电发生概率和提高系统整体可靠性的重要途径.如何升级、升级哪些保护装置是一个迫切需要解决的问题,为此提出一种判别关键保护的有效方法.根据保护的误拒动概率模型及保护的动作逻辑与时序建立保护动作事件树;基于保护不正确动作对系统风险的贡献定义保护重要度指标;采用蒙特卡罗方法模拟保护的动作过程,求出保护重要度排序,判别关键保护,为合理、经济地升级保护系统和运行人员监控高风险线路提供前提和依据.IEEE 39节点系统仿真结果验证了该方法的正确性.

Buck变流器级联系统直流母线电压补偿控制策略

在直流分布式电源系统的设计过程中,稳定性设计是最核心但最复杂的部分。随着系统规模日益庞大,若想将其作为整体进行稳定性设计几乎是不可能的。由于级联是分布式结构中最基本的连接形式,故深入研究、改善级联系统的稳定性对于确保整个系统的稳定运行非常重要。除优化设计变流器参数外,增加母线补偿装置(VBC)也是改善级联系统直流母线电压稳定性的一种有效途径,目前针对DC-DC级联系统母线补偿策略及补偿容量的研究已取得了一定的成果,其中一些研究还可以应用于大信号扰动的场合。但总体而言仍有进一步探索和发展的空间。本文从大信号的研究角度出发,基于混合势函数理论和回转器大信号模型,提出了一种直流母线电压补偿控制策略。该控制策略可根据级联系统中源、负载变流器的具体特性参数进行有针对性的补偿;同时,该策略由混合势函数理论的稳定性定理推导得出,从理论上保证了加入VBC后整个系统在大信号扰动下的稳定性。仿真和实验以峰值电流模式控制型Buck变流器级联系统为例对该补偿控制策略的有效性和补偿效果进行了验证。

基于无源性理论的H桥级联STATCOM非线性控制策略

采用传统的线性控制方法控制高压大功率条件下的静止同步补偿器(STATCOM)时,动态稳定性较差。因此,通过对STATCOM系统的数学模型与工作原理的分析,建立EL(Euler-Lagrange)系统模型,提出基于无源性理论的非线性控制策略,该策略可以保证系统的Lyapunov函数的稳定性。通过控制d轴有功电流维持功率单元直流侧电容电压稳定,减少系统期望平衡点数量。为了提高系统的收敛速度,对系统注入阻尼,加速系统能量耗散,并对注入阻尼的量进行了分析;构造离散状态观测器对系统参考指令电流进行预测,以消除参考指令电流滞后1个采样周期造成的影响。仿真与实验结果表明,所提控制策略具有良好的动态性能和较强的鲁棒性,有效地降低了STATCOM输出电流的谐波。

基于渗流和风险理论的电力系统连锁故障分析

基于渗流理论结合电气性质研究连锁故障发展机理,探索故障发展路径。首先构建了支路故障渗流概率模型,结合支路健康度指标、重要度指标综合得到支路故障停运概率模型,可以辨识正常运行状态下系统脆弱支路、预测故障运行状态下系统故障支路。其次,构建了系统连锁故障路径综合后果指标,结合路径发生概率构建路径风险评估模型,全面诊断分析连锁故障可能发展路径。最后,以IEEE 39节点系统的算例验证了所述方法的有效性。

基于输入约束一致性算法的多无人机编队控制

针对多无人机系统的编队控制问题,提出了一种基于级联系统理论及输入约束一致性算法的控制方法。首先,给出了垂直起降无人机系统的一般性模型。然后,基于级联系统理论将复杂的一般性模型化简成级联形式,针对级联形式模型,利用双曲正切函数的有界性质,在控制器设计时引入双曲正切函数设计了一致性控制算法。最后基于所设计的输入约束一致性控制算法,设计编队控制算法研究了多无人机编队控制问题。基于Matlab仿真平台对所提控制方法进行验证,仿真结果表明在所设计的一致性控制算法作用下,系统中所有的状态都能够趋于一致。基于所设计的输入约束一致性算法,所提编队控制算法可以实现空间中的无人机保持指定的编队队形飞行。

参数不确定永磁同步电机混沌系统的单输入状态反馈控制

针对含有参数不确定的永磁同步电机混沌系统,基于串接系统理论,提出了一种新型的鲁棒状态反馈控制方法。该方法首先将永磁同步电机混沌系统看作由两个子系统组成,即电气子系统和机械子系统。其次,通过对电气子系统设计状态反馈控制器来实现闭环系统的全局渐进稳定。该控制器仅通过控制交轴电压即可实现整个系统的稳定控制,结构简单,具有一定的可实现性。基于Lyapunov稳定理论证明了系统的全局渐进稳定性。仿真结果证实了该方法的有效性。

梯级水库防洪标准研究

为确定梯级水库防洪标准的最优方案,应用可能度-满意度理论,提出了确定其防洪标准的步骤,系统地构建了一套含不确定变量的梯级水库防洪标准评价指标体系,并与层次分析法进行了比较验证。结果表明:采用可能度-满意度理论来确定梯级水库防洪标准的方法具有一定的理论价值和现实意义,并且具有思路清晰,合理、有效、直观和便于决策等特点。

基于多智能体的梯级水电联合运行决策支持系统

以复杂系统自组织理论与multiagent分布式建模技术为基础,通过对流域梯级水电联合运行与调度过程的自组织行为特征的分析,建立基于multiagent理论的决策模型,实时采集流域的水情、雨情、工情、电情(如各电站机组出力、负荷分配、运行方式、全厂功率总和等),模拟仿真流域梯级水电联合运行与调度的决策过程,合理进行流域梯级水能的综合利用和发电生产以及跨流域补偿联合运行与调度,实现流域梯级水电联合运行与调度重大决策的动态预演,为梯级水电联合运行提供经济、高效、实时的决策支持。

乘用车液力变矩器研究现状与趋势

首先,概述了液力变矩器研发与应用中出现的新趋势.阐述了液力变矩器内流场测量与仿真计算、性能优化与关键结构参数分析以及液力性能预测计算等研究领域的研究概况.展示了液力变矩器相关研究领域的最新研究成果,主要包括:基于非均匀有理B样条的液力变矩器叶栅系统参数化建模方法,运用计算流体力学数值计算结果改进一元束流性能预测模型,基于格子Boltzmann方法的叶轮内流场仿真技术.最后,结合上述研究成果,讨论并展望了液力变矩器叶栅系统设计与分析自动化集成技术的实现方向.

博弈模型在复杂系统连锁故障预防的应用

针对故障树法和贝叶斯网络方法存在的复杂系统连锁故障非动态性分析的问题,结合博弈论和协同学中序参量的概念提出一种连锁故障预测方法。在系统众多状态参量中,序参量主宰着系统演化的方向。每个序参量都企图主宰系统的格局,这一过程恰恰体现了参与人之间的博弈行为。将子系统中的多个序参量映射为博弈中的参与人,在得益函数的定义中,还考虑到序参量之间除了竞争外也有合作,建立了一种基于协同学的非合作博弈模型。以火灾报警控制网络为应用实例,仿真结果表明接近临界阈值的序参量会导致故障子系统与其他子系统的关联作用增强,为复杂系统连锁性故障预防提供了新的途径。

电力系统灾难性事故的统一不确定性评估方法

为准确刻画电力系统灾难性事故的潜在风险,从灾难性事故的固有物理属性出发,基于不确定性理论提出了电力系统灾难性事故的统一不确定性评估新方法。将灾难性事故看作不确定事件,分别用可信性测度和全局模糊安全指标描述事故发生的可能性和严重性。以N-1事故作为初始事故,通过对每层N-k事故风险指标排序,识别出系统中最可能发生的灾难性事故序列。对WSCC 9节点系统和某地区实际系统进行仿真分析,与传统方法进行了比较,结果证明本文方法更符合系统实际运行情况,具有准确、有效的特点。

基于改进渗流理论的信息物理融合电力系统连锁故障模型

基于改进渗流理论,提出了考虑物理层电网潮流分析与信息层延时的信息物理融合电力系统连锁故障模型。将连锁故障的动态发展描述为故障在信息层、物理层交替传播扩大的多阶段过程,在分析故障在物理层传播的阶段中考虑物理层电网潮流,在脆弱度指标中综合拓扑完整度、信息层延时增量及物理层实际运行指标。对信息层、物理层不同对应依靠策略及节点攻击策略的连锁故障建模仿真表明拓扑中心度对应依靠策略呈现较低的脆弱度;物理层分区设立分布式控制中心与集中式控制中心的结构相比,能提高连锁故障发展中信息层的运行实时性。同时,节点蓄意攻击相比于随机攻击能造成发展更迅速,影响范围更广的连锁故障。

黄河水库群泥沙动态调控关键技术研究与展望

黄河水沙联合调控经过几代人的共同探索,已在防洪防凌安全和水量统一调度等方面发挥了巨大作用。然而,流域来水来沙条件是动态变化的,库区-河道边界约束条件是动态调整的,区域社会经济发展和生态健康维持的需求是动态增长的,特别是针对黄河水少沙多的现实状况,黄河水沙调控不仅要注重水量的适应性调度,更要突出泥沙的动态调控,实现行洪输沙-社会经济-生态环境等河流系统功能多维协同的目标,探索水动力-强人工措施有机结合的调控技术,突破"调水容易调沙难"的瓶颈。在系统梳理过去数十年多沙河流水库泥沙调控主要研究进展的基础上,提出了当前黄河泥沙动态调控的关键科学技术问题,阐明了未来开展相关基础理论与应用基础研究的方向,包括黄河泥沙动态调控系统理论的构建、水库泥沙高效输移机制与下游河流系统多过程综合响应机理的揭示、提出黄河泥沙动态调控模式与技术、建设黄河泥沙动态调控模型与智慧决策平台等,进一步的研究成果可为完善当前黄河水沙调控工程体系建设、实现黄河长治久安提供坚实的科技支撑。