关于电能质量国标中电压变动频度定义的探讨

电压波动和闪变是电能质量的重要指标,研究电压波动和闪变对于规范和提高电能质量有着重要的意义。国标《电能质量电压允许波动和闪变》曾先后两次对电压变动频度的定义进行了修改,每次修改都体现了不同的侧重点和计量方法。钢铁厂冲击性负荷电弧炉和轧机是引起其系统电压变动的污染源,本文采集了交流电弧炉和轧机实际运行数据,利用国标电压变动频度的两种定义方法对其进行分析,研究两种定义方法在电压变动次数和最大电压变动幅值两个方面计算结果的差异性,得出最新国标版本对电压变动频度的定义更合理,更加符合实际工业过程的情况,执行起来更加便捷,因而是科学的。

基于集对分析与可变模糊集的电能质量综合评估

针对电能质量综合评估中存在的不确定性,提出了一种基于集对分析与可变模糊集的电能质量综合评估方法。首先建立电能质量评估指标体系并划分等级,使用直觉模糊层次分析法确定主观权重,利用熵权法得出客观权重,融合博弈论思想对主客观权重进行协调,从而获得各评估指标的综合权重。其次根据集对分析理论,将样本数据与各项指标等级区间组成集对,构造相对差异度函数,进而建立基于集对分析与可变模糊集的综合评估方法。然后结合电能质量状况特征值,引入二元语义法在评估等级内部进行二次评估,进一步确定评估样本的电能质量状况。最后以某钢铁厂二高线变电站10 kV配电系统为实例做电能质量综合评估,验证了该方法的可行性。

基于二维离散余弦S变换的电能质量扰动类型识别

为获得可靠的高质量电能,提高电能质量扰动(Power Quality Distrubances, PQD)类型识别准确率,提出了一种基于二维离散余弦S变换(2D-DCST)的PQD类型识别方法。首先在数学模型的基础上,生成包括7种复合扰动在内的17类不同的电能质量事件。然后将一维的PQD信号转换成行列相等的二维信号,利用2D-DCST方法从二维信号中得到其振幅矩阵,对振幅矩阵提取基于统计、能量和图像的特征。再使用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)将提取的大量特征降维成少量有用的特征组。最后对所选特征使用支持向量机(SVM)分类器,构建一个分类准确率高、特征数目少的类型识别模型。实验结果表明,该方法能够准确高效地识别17类电能质量事件,并且有较好的抗噪性。同时对复合扰动也有较高的识别准确率,为电能质量扰动类型识别问题提供了新的方法。

基于AMIST的复合电能质量扰动检测

针对S变换在分析电网中的非平稳复合电能质量扰动时存在检测精度不理想的问题,提出一种自适应改进不完全S变换电能质量扰动检测方法。通过引入自适应窗口调节因子调整高斯窗函数的尺度,满足不同电能质量扰动对时频分辨率的不同需求。首先利用多尺度极大值算法提取复合电能质量扰动事件的特征频率;然后定义残差差分曲线放大电能质量扰动突变局部,获取脉冲数并以此为依据结合特征频率自适应确定窗口调节因子;最后对特征频率局部进行变换处理实现信号的自适应检测。仿真实验和实测信号分析表明,提出的自适应改进不完全S变换方法抗噪性强、运算复杂度小、检测精度高,适用于电能质量扰动信号的时频分析。

三相逆变器数字孪生系统的参数辨识研究

电力电子变换器的参数辨识能提升系统控制和运行效果,然而传统的参数辨识方法难以同时辨识多组参数且辨识结果精度较低。针对此问题,提出了基于数字孪生的三相逆变器参数辨识方法。首先,构造出数字孪生三相逆变器,包括利用Runge-kutta库塔方法建立三相逆变器主电路的数学模型和控制器离散模型。然后,利用自适应粒子群优化算法更新并优化数字孪生逆变器的电路参数,直至数字孪生逆变器和物理逆变器相应的电路参数相同。最后,通过仿真和实验验证了所提参数辨识方法的有效性。结果表明,该方法在稳态与动态条件下均能快速地辨识出物理逆变器的电感、寄生电阻和开关管内阻参数,辨识结果的相对误差在2%以内。

基于动态DPWM的三电平损耗及结温研究

降低功率器件损耗对中点箝位型(NPC)三电平变流器的热可靠性以及使用寿命等方面至关重要。变流器常用的脉宽调制策略可分为连续脉宽调制(SCPWM)与断续脉宽调制(DPWM)策略。SCPWM存在开关损耗大和结温高等缺点;传统DPWM可降低损耗但只能在特定的功率因数角下才可发挥最大效果,为了在宽功率因数范围内都具有最低的损耗,提出一种动态的DPWM策略。通过检测瞬时功率因数角,实时修正参考调制波,使得相电压箝位区域与对应相电流峰值尽可能重合,从而有效降低开关损耗以及抑制器件结温。最后,仿真和实验验证了该方法的有效性。

基于SVPWM的PMSM模糊PI-DTC控制研究

为了解决在直接转矩控制(DTC)下永磁同步电机(PMSM)出现的转矩波动大、定子磁链和电流失真严重等问题,提出基于空间电压矢量控制的改进型PMSM模糊PI-DTC控制方法。用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)代替传统DTC的开关表搜索模块,并对PI调节器引入模糊规则在线整定参数,从而得到合适的空间电压矢量,进一步改善电机性能。仿真结果表明:基于SVPWM的PMSM模糊PI-DTC控制技术使得电机启动转矩增大到28.97 N·m,电机启动速度更快,上升时刻缩短,转速跟踪的超调量减为0.51%,极大地提高了跟踪精度,并能显著改善电流畸变和抑制转矩脉动。

基于动态电价机制的用户侧分布式储能电能交易策略

用户侧分布式储能具备优化用户电力负荷曲线和协调消纳系统侧可再生能源发电的能力。提出一种基于动态电价机制的配电系统用户侧分布式储能电能交易策略。首先,该策略在充分考虑新能源出力和用户电能需求不确定性的基础上,构建用户侧分布式储能和配电系统的日前电能调度模型;然后,根据动态电价机制对用户侧分布式储能调度计划和系统侧可再生能源消纳水平的影响,建立基于主从博弈的配电网运营商和用户侧储能运营商的电能交易模型,并采用启发式算法获取博弈模型的均衡解;最后,通过算例验证了所提电能交易策略可有效提升配电网运营商的经济效益与新能源消纳水平,并降低用户侧的运行成本。

配电网与微电网群日前电能交易纳什议价方法

随着售电侧电力市场改革的不断深入,研究配电网与微电网群之间的电能交易问题对推动区域电网经济效益具有重要意义。针对此问题,本文研究提出了一种基于纳什议价的配电网与微电网群日前电能交易方法。该方法在充分考虑可再生能源发电和电力负荷波动对微电网电能交易调度影响的基础上,以配电运营商与微电网运营商在电网电价下的最优交易成本作为纳什议价的谈判破裂点,构建了配电运营商与多个微电网运营商分别独立议价的合作博弈模型。其合作博弈均衡的求解问题可转化为社会效益最大化和支付效益最大化两个连续子问题,并采用交替方向乘子法进行分步求解。最后,通过算例分析验证了所提方法对提升区域电网中电能交易主体经济效益的有效性。

配电侧多微电网日前电能交易纳什议价方法

随着售电侧电力市场改革的不断深入,研究配电侧多微电网之间的电能交易问题对提升区域经济性具有重要意义。针对该问题,提出一种多微电网电能交易纳什议价方法。该方法以微电网运营商与配电运营商直接交易的最优运行成本作为纳什议价的谈判破裂点,考虑电能在配电网中传输的过网费成本,构建多微电网议价交易的合作博弈模型。并将博弈均衡求解问题转换为2个连续子问题,采用交替方向乘子法进行分布式求解。最后,通过案例分析验证了所提方法对降低多微电网运行成本的有效性。

中点钳位式三电平D-STATCOM的鲁棒电流和中点电位控制策略研究

中点电位的平衡控制是中点钳位式三电平拓扑安全可靠运行的关键,但现有文献均未能通过建立精确的数学模型对中点电位漂移的物理机理进行精确分析,控制参数整定困难。该文建立了考虑未知干扰和参数摄动影响的中点钳位式三电平D-STATCOM的精确数学模型,利用重复控制与无源性控制相结合的方法实现了基于鲁棒L_2性能准则的电流控制器设计,精确分析了参数摄动导致的有功能量分配不均是中点电位漂移的根本原因。通过零序分量注入,利用直流侧上下端电容器之间的有功能量交换实现了中点电位的平衡控制。通过仿真以及1.14 k V,±400 k Var煤矿供电系统的工程应用,验证了该文所建立模型的准确性以及所提控制算法的可行性和有效性。

基于PI+重复控制的三电平逆变器研究

三电平中点箝位型(NPC)逆变器带不平衡负载时三相输出电压不平衡,严重影响负载的供电质量。传统双闭环比例积分(PI)控制虽然具有良好的动态响应,但却无法抑制这种不平衡,而重复控制可以有效抑制输出电压不平衡,但动态响应速率慢。这里通过分析逆变器带不平衡负载时三相输出电压不平衡机理,提出一种双闭环PI+重复控制的复合控制策略,并对双闭环PI控制器和重复控制器进行了设计。仿真和实验结果验证了该策略具有较好的动态性能且有效抑制由不平衡负载引起的输出电压不平衡。

基于满意度原理的光柴储微网系统优化运行研究

围绕微网系统环保经济运行优化问题,在并网和孤岛运行状态下,建立了以分布式发电单元的发电费用、折旧费用和环境治理费用为目标,考虑微网运行约束条件的经济优化运行模型,形成多目标有约束优化问题。基于满意度原理的模糊综合判断将多目标转化为单目标问题。再应用全面学习粒子群算法,对微网内分布式电源的输出功率和储能装置充/放电优化求解。以包含光伏、柴油发电机、锂电池、电动汽车充电桩和负载的交直流混合微电网为具体研究对象,优化结果验证了所提模型、算法和方法的有效性。

基于Labview与AVR32的逆变器结温采集系统研究

随着新能源大量接入电网,电能质量问题成为了供用电双方一直关注的重点问题,其中电力电子器件也受到了越来越广泛的重视。论文研究并设计了一种基于Labview与AVR32的NPC三电平逆变器功率器件结温采集系统,与一些传统方法相比,该系统有着更高的测量精度和更快的测量速度。首先,在分析NPC三电平逆变器工作状态的基础上,建立了变换器开关损耗计算模型。然后,设计了一种基于Labview与AVR32的逆变器中电力电子器件结温采集系统并进行试验,该系统的实验结果与传统的红外热成像仪相比较,证明了该系统的实时性与有效性。

三电平ANPC并网逆变器损耗分布平衡的研究

采用三电平拓扑的光伏并网逆变器能有效提高系统的容量、输出电能质量和效率。本文以三相三电平有源中点钳位型光伏并网逆变器为研究对象,采用特定谐波消除脉宽调制方法,分析了在不同输出状态之间进行切换时器件损耗分布情况,研究了3种冗余零状态换流模式,通过合理选择不同的冗余零状态使电流通过不同的路径,提出了每相桥臂轮流采用这3种换流模式的控制策略,从而有效地实现了器件损耗平衡分布。最后搭建三电平有源中点钳位光伏并网逆变器实验平台对提出的控制策略进行了验证,实验结果表明了提出的控制策略能有效地实现器件的损耗分布平衡。

基于马尔可夫转移场和轻量级网络的非侵入式负荷识别

负荷识别是非侵入式负荷监测(non-intrusive loadmonitoring,NILM)的关键一步。针对目前识别方法存在网络参数量大、识别率低的局限性,提出了一种基于马尔可夫转移场(Markov transition field,MTF)和轻量级网络的非侵入式负荷识别方法。首先,利用归一化后的电压电流计算马尔可夫状态转移矩阵,在时域上排列每个状态转移概率构建MTF。其次,对MTF降采样以适应神经网络的学习,利用伪彩色编码技术得到RGB彩色图像。最后,在轻量级网络Shuffle Net V2中加入SimAM无参注意力模块作为特征提取网络,以较少的参数量实现负荷分类识别。使用公共数据集PLAID和WHITED对所提方法进行实验,结果表明,SimAM-ShuffleNetV2在两个数据集的识别准确率分别达到了98.99%和99.22%,参数量分别为0.37 M和0.41 M,比现有的方法具有更高的识别准确率和更少的参数量,验证了所提方法的有效性和优越性。

配电网三相不平衡源的定位研究

电力系统中三相不平衡是最常见的问题之一,它会对电网的电能质量产生一定的影响。在繁杂的配电系统中确定不平衡源,进而采取适当的治理措施,解决电力系统三相不平衡问题的要求迫在眉睫。首先给出了定位不平衡源的理论分析方法,并通过仿真实验验证理论分析的结果,然后应用该理论对实际配电系统三相不平衡进行分析,确定了造成电网三相不平衡的根源。

基于改进Unet的多目标非侵入式负荷监测

非侵入式负荷监测被认为是能源监测和管理中一个关键问题,针对传统NILM模型对多状态电器训练准确率较低且只能对单一电器进行训练问题,文章提出基于改进Unet多目标非侵入式负荷监测模型。模型在Unet基础上引入卷积块注意力模块(CBAM),CBAM结合通道和空间注意力,增强模型提取特征能力,通过结合残差连接,将激活函数ReLU替换为GELU,防止网络退化和梯度爆炸,利用神经网络不同通道特征提取能力实现多通道输出,对UK-DALE数据集上使用最多5个电器同时训练。相比于现有NILM模型,该模型在更低网络参数量下,可以实现多目标监测且有较高准确率。

LED驱动电路超高次谐波发射机理研究

脉冲宽度调制PWM(pulse width modulation)变频器、开关电源等电力电子设备的规模化接入电网,将向电网注入大量超高次谐波,由此产生的电磁干扰问题势必越发严重。对LED驱动电路超高次谐波发射机理进行了深入研究,首先通过对电流控制模式LED驱动电路建模,求解出了MOSFET任意开关时刻,并建立了谐波源等效模型;然后分析电路在不同工作状态时,超高次谐波源对网侧谐波含量的影响,求解出了对应的开关函数以及网侧超高次谐波电流含量表达式;最后通过仿真验证了各参数对网侧超高次谐波的影响。

子模块故障下基于变执行频率的MMC功率损耗优化控制

模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)因其高度模块化和低谐波失真而逐渐成为最适合大功率应用的拓扑之一。当子模块(submodule,SM)发生故障时,故障桥臂中SM电容电压和开关频率将升高,这会导致MMC故障桥臂的功率损耗不平衡,从而影响MMC的寿命。文中提出一种基于变执行频率的功率损耗优化控制(variable execution frequency-based power losses optimization control,VEF-PLOC),该控制通过调整电容电压平衡控制的执行频率来调节功率器件的开关损耗,从而优化故障桥臂中功率器件的损耗。提出的VEF-PLOC能够优化SM故障下故障桥臂功率损耗,从而有效地提高MMC的寿命。最后,在时域专业工具PSCAD/EMTDC上进行仿真,并在小型MMC样机上进行实验,仿真和实验结果皆验证了提出的VEF-PLOC的有效性。