Design of a Fixed-Order Robust Controller to Damp Inter-Area Oscillations in Power Systems

This paper presents the design of a robust fixed-order H∞ controller to damp out the inter-area oscillations and to enhance the stability of the power system. The proposed H∞ approach is based on shaping the open-loop transfer function in the Nyquist diagram through minimizing the quadratic error between the actual and the desired open loop transfer functions in the frequency domain under linear constraints that guarantee robustness and stability. The proposed approach is robust with respect to multi-model uncertainty closed-loop sensitivity functions in the Nyquist diagram through the constraints on their infinity norm. The H∞ constraints are linearized with the help of a desired open-loop transfer function. The controller is designed using the convex optimization techniques in which the difference between the open-loop transfer function and the desired one is minimized. The two-area four-machine test system is selected to evaluate the performance of the designed controller under different load conditions as well as different levels of wind penetrations.

新型电力系统标准体系架构设计及需求分析

电力系统技术标准体系是能源电力产业基础的核心要素之一。为推动我国新型电力系统建设标准逐步成熟,满足电力系统建设需要,基于新型电力系统发展方向及实际需求,开展了新型电力系统技术标准体系总体框架研究。参考国家和行业关于技术标准体系的编制要求,从战略高度审视新型电力系统所涉及的关键技术领域,并针对现有标准及相关标准体系的适用性进行分析、遴选。提出了新型电力系统技术标准体系的包含基础通用、物理基础、信息支撑和价值提升4部分可灵活扩展的概念模型与4个层次结构、14个技术领域、138个类目、若干项具体标准构成的体系结构图。在此基础上,针对标准体系各领域未来需求进行分析,提出了未来标准布局规划建议。

电力高级量测体系网络攻击致损路径图构建及风险评估

高级量测体系(AMI)是新型电力系统的重要组成部分,随着大量智能终端和异构通信链路广泛接入,网络攻击的风险与日俱增。因此,提出电力AMI网络攻击致损路径图构建及风险量化评估方法,量化分析网络攻击对系统的影响。首先,考虑AMI中的3种网络攻击场景,构建了各场景攻击致损路径图及贝叶斯攻击图。其次,考虑到漏洞利用的难度和攻击者的技术水平,建立了漏洞平均攻破时间(MTTC)模型,计算各攻击目标的攻破概率。然后,建立了针对AMI虚假数据注入的负荷损失评估模型,求解出负荷削减问题,并结合攻击概率提出了安全风险综合定量评估模型。最后,基于IEEE 39节点系统,对比分析了不同级别攻击者在AMI不同攻击致损路径下的MTTC,计算了网络攻击下系统的安全风险值,验证了所提方法的有效性。

机液并联驱动的工程钻机功率分配分析及工程试验

为实现工程钻机动力系统功率的合理分配,提出机液并联驱动系统的功率分配方式。通过分析该系统的工作原理,得出其传动部分的输出转速、转矩及总传动比的特性曲线;在此基础上,运用键合图理论建立系统功率键合图的物理模型,并推导出该系统的状态方程。基于系统功率流及能量的传递,辨识出系统的功率流及能量的传递由系统分配参数与外负载共同决定。通过构建系统各负载的数学模型,经数值计算得出各负载的关系曲线,结合AMESim软件对仿真模型进行数据分析及钻机工程试验,得出机液并联驱动系统在中高转速有着良好的输出特性,此时,系统的功耗低,钻机钻凿效率高。经分析,应用于钻机的机液并联驱动系统及功率分配方式可满足工程基础开挖的需求,同时为工程装备的动力系统设计提供理论支持和技术借鉴。

基于物联网的抽油机井智能优化运行技术研究

为解决油井人工监测跟踪维护工作量大、优化方案调整不及时、无法满足油井智能化需求等问题,在大庆油田开展了抽油机井智能控制方法研究与评价。建立了适用于定向井的抽油机井泵示功图计算方法,进行泵功图分析和产量计量;由泵载荷、多相管流模型、油套环空内气液柱分布规律,计算动液面;通过室内模拟试验井测试评价,基于物联网的抽油机井智能控制系统产量和动液面计算精度较高。开展以井下抽油泵充满度为目标的优化控制试验,当发生供液不足时,系统自动降低运行冲次,泵充满度由34.17%逐渐增加到93.17%,泵防抽空功能得到了有效验证,节电率达到10.90%。该控制系统实时监测油井工况,实现参数自动优化,降低油井泵抽空现象的发生,可实现抽油机井高效运行,有效提高油井智能化管理水平。

CRH_3型动车组辅助供电系统可靠性研究

辅助供电系统可靠性对动车组的安全正常运行至关重要。为研究其可靠性,深入分析了CRH3型动车组辅助供电系统各组成结构及逻辑功能关系,建立了辅助供电系统可靠性框图模型。在此基础上,依据系统可靠性理论与武广高铁CRH3型动车组辅助供电系统故障统计数据,分析计算CRH3型动车组辅助供电系统各部件的故障率和可靠度,并结合最小路集不交化算法,计算评估了CRH3型动车组辅助供电系统的可靠性。为进一步提高系统可靠性,提出了在辅助供电系统关键设备配电网络中增加热备冗余支路的优化方案,计算结果验证了所提出方案的有效性。研究结果为CRH3型动车组辅助供电系统维护维修及可靠性优化提供依据。

发射场供配电系统可靠性分析

航天发射场的供配电系统是给发射场提供动力的关键设备 ,直接影响发射场的可靠性。采用可靠性框图分析方法 ,根据系统正常工作状态和故障状态的定义 ,提出了发射场供配电系统的可靠性模型和可靠性分析方法。提出的分析方法 ,可用于航空、航天、机械等领域的双电源、双回路供配电方式的可靠性建模和可靠性分析 ,以及复杂的单输入。

输电网单线图的自动生成算法

单线图是调度员进行分析计算的有力工具,但往往需要手工生成。提出了一种单线图自生成方法。介绍了节点布局问题的数学模型,并应用罚函数法进行求解。提出了一种新的实用的线路走线寻路方法,在实用性和效率上优于传统的算法。给出了应用实例。

电力系统混沌状态诊断

目的对一个电力系统的非线性四阶典型模型进行非线性分析,诊断其是否处于混沌运行状态.方法分别采用相图法得出系统运行的时序图、相图和采用庞加莱截面法得出系统的庞加莱截面图,进行定性分析;采用李雅普诺夫指数法,求出系统的最大李雅普诺夫指数,采用G-P算法求出关联维数,进行定量分析.结果仿真的时序图中出现无规则振荡,相轨迹为固定区域内的貌似随机状态,庞加莱截面上映射出一群复杂的点集,最大李雅普诺夫指数大于零,关联维数是分数.结论定性和定量分析的结果符合混沌系统的运行特点,该电力系统出现了混沌运行状态.

基于城市轨道交通运行图的供配电系统谐波预评估仿真

近些年,城市轨道交通在国内大中城市发展迅速,使城市轨道交通负荷接入电网的电能质量预评估成为轨道交通建设的重要问题。提出了基于城市轨道交通列车运行图的供配电系统谐波预评估思想,建立了谐波预评估仿真模型,并给出了供配电系统谐波预评估仿真的原则、模型和流程。以某城市轨道交通1号线谐波电流及电压实测数据与仿真数据对比证明了该仿真方法的可用性,为城市轨道交通接入配电网的预评估提供了一定的技术支持。

基于图形用户界面的实用化故障分析软件

介绍了一个基于图形用户界面使用 VC++开发的软件工具 ,该工具在故障计算时 ,可辅助电力部门继电保护人员更好地进行电力系统短路电流计算分析序网图和计算序网电流的结果。本软件有三个主要功能 :1用来设计电力网络单线图 ;2演示同一网络对应的正序、负序和零序网络图 ;3根据故障类型和地点来演示每一个序网图的电流流通路径。

电力标准文献的管理与服务实践

针对电力技术标准的广泛性和繁杂性 ,指出实现电力技术标准的标准化管理 ,以提高服务的准确性和效率 ,就必须要有一个结构清晰 ,关系准确的体系来对各类标准进行构架 ,实行计算机化管理。并结合电力标准文献管理的实践 ,从广东省电力技术标准体系表的编制、标准文献的收藏管理、标准文献的服务等几个方面对如何实现电力技术标准的标准化管理进行了阐述。

阻抗保护分析中电压平面与阻抗平面的变换

定性地分析电力系统正常运行状态和故障后的稳态量时,电压相量图法是十分有用的工具。电压相量图法是运用电工中基本的定理或定律及几何基础知识,在电压平面上绘制出故障点的电压、电流相量,保护安装处的电压、电流相量及其组合相量(补偿电压等),甚至系统中任意点的电压相量。电压相量图用来分析距离保护的动作行为时,其物理意义非常清楚,然而,人们习惯在阻抗平面看测量阻抗的变化轨迹和阻抗保护的动作边界,而应用复数平面反演方法,即可实现电压平面与阻抗平面的变换。得到保护安装处的测量阻抗轨迹和阻抗保护的动作边界。在分析时,经常假设一些参量为定量(如等有功、等电压等)、一些参量为变量(如振荡中的功角d、接地电阻等),观察相关电压相量的变化轨迹,建立电压平面与阻抗平面的几何关系,以利采用电压相量图法所得的经典结论,对阻抗保护的研发和运行分析起到直观、快捷的指导作用。

基于混沌振子系统的电力谐波检测研究

利用混沌振子检测电力谐波的方法,改进了振子相变的自动判别方法。设计了一个电力谐波检测系统,仿真结果表明其在高次谐波检测上的优越性,为电力系统谐波时域检测的设计提供了依据。

MATLAB在《运动控制系统》教学中的应用

为了加深学生对《运动控制系统》这门课程的理解并提高教学效果,以转速、电流双闭环直流调速系统为例,利用MATLAB分别建立了基于动态结构图的直流双闭环系统仿真模型和基于power-system(电力系统)模块的直流双闭环系统仿真模型。通过对比仿真使学生认识到直流调速系统理论设计与实际系统要求有很大差异,需要通过系统仿真以灵活调节各项参数,从而获得满足实际系统要求的设计结果。

基于分区和变电站内外模型的区域电网单线图自动生成

区域电网系统单线图将变电站接线图与站间线路连接在同一个平面展现。以110kV地区电网为例,首先利用其220kV变电站为电网枢纽,辐射状连接110kV变电站的特征对全网进行分区。提出了使区块内变电站数量较均匀,区块间的联络线尽可能少的分区方法。对变电站内、外模型图形进行设计。区块内布局布线问题转化为2个无耦合的顺序阶段求解:以线路交叉数和线路曼哈顿距离的加权最小为目标函数,运用改进的粒子群算法进行变电站外模型元件的优化布局,然后进行走线;若变电站同母线出线位置可调,则内模型图形可进行站内出线位置调整,否则可直接嵌入到前阶段成果外模型图形的方框内。

基于模型数据的电力系统地理位置接线图编辑工具

针对电力系统分析使用的模型数据,提出了自动分析生成全网的拓扑关系的方法,目的是实现模型数据到电网设备的对应关系。基于此方法开发的编辑工具采用树形结构显示拓扑,利用拖曳操作快速构建电网的地理位置接线图,图上能标注可视化潮流。

基于变电站九区图调节的地区电网分层无功优化

根据地区电网的实际管理模式,提出了基于变电站九区调节的地区电网分层无功优化方法:将地区电网分成次输电电网和配电网。先对次输电网进行无功优化时,将配电网等效为负荷,此时控制变量少,采用传统算法可以快速求解。在此基础上,再采用九区图方法调整配电网的无功电压,进行迭代,逐层进行无功优化直到问题收敛。实际算例表明,这种方法优化了地区电网的运行,提高了无功优化的计算速度,并且更符合实际电网的管理模式,为地区电网无功电压调节提供了有益参考。

水下生产系统液压动力单元液压系统原理研究

水下生产控制系统对水下生产设施进行控制,液压动力单元作为水下生产控制系统的地面设施之一,为水下阀门控制提供稳定清洁的高低压流体。针对水下液压控制高精度、高安全性、高可靠性的要求,设计高标准的液压动力单元液压系统原理图,并对各部分的功能以及操作模式进行分析,对其重要部件进行介绍,为水下生产设施液压动力单元的国产化设计制造打下基础,并为其他领域高标准液压动力单元的设计提供借鉴。

发电厂集中空调系统三维设计应用研究

针对目前暖通专业在发电工程三维设计中只能做到依据二维平面图纸建立三维模型来满足其他专业碰撞检查的需要,但并未参与到施工图设计中的情况,以国内某发电厂工程(2×600 MW)集中控制楼空调系统为对象,进行了HVAC管道的施工图三维设计应用研究。研究结果表明:应用PDMS三维设计软件可以快速生成HVAC管道系统图,并且自动生成数据准确的HVAC管道材料表;如果HVAC管道模型改动,可以自动更新三维设计图纸。发电厂暖通专业进行三维设计可以进行碰撞检查,对于提高设计质量和效率也是有益的。