基于变步长匹配追踪的G3-PLC系统信道估计算法

为合理利用电力线信道的稀疏特性,提高G3-PLC系统通信的可靠性,基于压缩感知(compressed sensing,CS)理论,提出一种稀疏度自适应的变步长前向后向匹配追踪(sparsity adaptive variable step size forward-backward pursuit,SA-VSSFBP)算法。该算法在前向后向匹配追踪算法(forward-backward pursuit,FBP)的基础上引入变步长自适应的思想,于迭代初期选择大步长以减小迭代次数,迭代后期使用小步长获得精确估计。同时利用原子匹配度测试进行稀疏度预估计,确保逼近真实稀疏度的前提下,加快迭代速度,减少算法运行的时间。仿真实验结果表明,对比传统的信道估计方式,压缩感知信道估计方式具有更优越的性能,且相较于正交匹配追踪算法(orthogonal matching pursuit,OMP)与FBP的压缩感知信道估计算法,文章提出的算法能够在保证精度与步长为1的FBP相当的情况下算法效率分别能够提升24.14%和47.2%。

一种实现Wi-SUN网络多速率自适应切换的方法

针对Wi-SUN(Wireless Smart Utility Network)FAN(Field Area Network)网络通信速率单一导致的数据吞吐量和通信可靠性不平衡问题,设计了一种Wi-SUN网络多速率自适应切换方法。该方法使用判定机制根据节点与邻节点通信情况判定节点间是否需要切换链路速率,自适应调整合适的通信速率方案,且使用基于跳频技术设计的速率匹配机制,使节点可以在网状网络中随时切换与其它邻节点通信的速率。通过将传统单一速率Wi-SUN网络与多速率Wi-SUN网络模拟对比,结果表明多速率网络比传统单一速率网络可以被应用在更多场景下,且证明多速率网络能够平衡数据吞吐量和通信可靠性。

基于能量算子与Kaiser窗的电压闪变参数检测

电压闪变对电网安全带来许多负面影响。为了快速检测电压闪变,提出一种基于能量算子与Kaiser组合余弦窗的双谱线改进FFT的闪变参数检测算法。通过能量算子算法提取闪变波动信号。利用基于Kaiser窗的组合余弦窗函数的双谱线插值算法对FFT进行改进,对闪变信号进行校正分析,得到准确的信号参数。仿真试验结果表明,所提算法可以有效克服单、多频率调制以及基波变动的影响,有稳定性好、计算量小和准确度高等优点。

基于负荷管理应用场景的实训平台的建设与应用

随着新型电力负荷管理系统建设工作在各地的不断开展,运维人员的培训需求迫在眉睫,需要引起各地足够的重视。实现在实验室环境下的仿真实训场景,建立标准化的培训体系,保障学员人身安全的同时提供丰富的培训内容。通过数据分析功能,进行针对性的培训改善工作,有效地提升学员水平。本文基于负荷管理应用场景的实训平台的建设与应用进行研究与探讨。

基于TLS1.3协议的智能电表安全设计

随着智能电网的发展,新旧设备共存,由于电表MCU主频及空间资源的限制,使得以纯软件方式实现加密算法耗时长,难以满足智能电表的通信需求。针对国外无硬件加密的智能电表需升级支持TLS1.3安全协议的需求,设计了一种TLS1.3协议的应用方案。基于电表响应时间要求,裁剪优化TLS1.3握手流程,结合加密套件及扩展协商的选择,保证电表安全强度的同时及时响应主站系统。通过设计证书预装方法,解决TLS1.3协议中证书认证无法应用于电网基础设施薄弱的地区等难题。通过厂内的批量测试及现场运行,证明了所设计的基于TLS1.3协议的通信安全方案在电表中运行稳定,无异常反馈。

基于线性回归的精准识别窃电用户的研究

为了实现低压嵌入式设备精准识别窃电用户,该文针对窃电用户的线损特点,根据量测开关窃电检测实际应用场景,基于智能量测开关所采集的电表功率数据以及自身计量功率(电量),结合相似性原理,构建了窃电检测模型与相似性测量模型。制定量测开关窃电检测流程,基于实验采集数据计算得到回归参数以及相似性距离,并对实验结果进行了分析比较。实例应用表明,智能量测开关基于距离的序列相似性无法定量判断出窃电用户,而基于线性回归算法的窃电检测模型能够精准识别窃电用户。

基于深度学习的电能质量扰动分类辨识

随着我国电力事业的飞速发展,人们对电能质量的关注度越来越高。为满足用户对电能质量的高要求,电能质量的治理尤其重要。电能质量扰动的分类辨识是电能质量治理的前提。提出了一种电能质量扰动的分类辨识算法。该算法只需输入原始扰动信号图像,便可辨识单一和叠加扰动信号的具体类别。首先,在数学建模的基础上,使用Matlab仿真单一和叠加扰动信号随时间变化的图像。其次,在特定频率下进行扰动信号采样,通过相空间重构法将采样获得的一维数据转换为二维平面轨迹图。再次,基于指定训练样本空间和标签,构建所需的卷积神经网络结构并经过迭代更新确定最终的网络结构训练参数。最后,对各类单一和叠加扰动进行分类辨识正确率的统计。仿真结果表明,该算法在不同信噪比的测试条件下具有良好的辨识正确率。仿真结果验证了该算法具有较强的抗噪性和鲁棒性。

基于图像阈值优化及改进SVM的电表数字识别

针对电表出厂的校对和极端环境的测试工作,仍然需要人工检测电表是否出现内部元件错误或误差问题,提出一种基于图像阈值优化及改进SVM的电表数字识别方法。首先对图像使用边缘查找获取图像的显示区域,采用自适应阈值进行二值化处理,再对图像进行一系列的滤波处理,然后为进一步提取单个数字的图像,结合图像阈值优化,在保留数字图像特征值的前提下,去除多余的特征值,将显示区域图像划分成若干个单个数字图像。最后基于改进的SVM多分类识别模型进行0~9每个数字的训练,使用训练后的模型依次对单个数字图像进行识别。实验结果表明,对比经典的卷积神经网络模型对LED液晶数字的识别,基于图像阈值优化及改进SVM模型有着更快的识别速度和较高的准确率。

被动式孤岛保护在智能电能表中的应用

为了防止分布式光伏发电中存在的孤岛问题,通过分析被动式孤岛保护装置的功能及其在光伏发电系统中的作用,提出并设计了一种具有被动式孤岛保护功能的智能电能表。通过试验对所设计的智能电能表的孤岛保护功能进行验证,证明了此方案的可行性。该智能电能表可代替传统的被动式孤岛保护装置,用于计量上下网电量,不仅大大节省了设备成本,还可将智能电能表具有的通信装备用于实现更多的孤岛保护策略。

LwM2M在智能电表通信模块上的应用

通信模块是智能电表重要的数据传输单元,在目前的电力系统中仍缺少有效的通信模块管理方法。该文利用LwM2M协议可容纳广泛的应用程序的特点,提出了一种智能电表通信模块的管理方法。该方法将LwM2M客户端部署到通信模块中,将通信模块数据抽象化为LwM2M对象实例以供LwM2M服务端访问,从而实现通信状态的监测及通信模块软件的在线升级。测试结果表明,该方法能简单、可靠、高效地管理通信模块,功能可扩展性强。

基于模糊综合评价和改进证据理论的采集终端任务调度效率影响研究

能源互联网业务数据模型和数据源的背景下,电力数据库十分庞大,若电力数据中心的调度效率低,就无法满足电力用户的需求。所以如何提高电力采集终端多APP任务调度效率是现在电力系统研究的一个热点。针对模糊综合评价和改进证据理论相融合,对电力采集终端多APP任务调度效率的影响进行分析和论述。

电网电压不平衡时的改进虚拟同步机控制策略

在电网电压不平衡并网逆变器瞬时功率数学模型基础上,分析了传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制在电网电压不平衡时存在的问题:逆变器输出电流三相不平衡,输出有功功率及无功功率出现2倍电网频率波动,提出了一种改进型VSG控制策略。改进后的控制策略在dq坐标系下,利用平衡电流VSG控制得到基准正序电流指令,结合电网电压不平衡参数以及瞬时功率数学模型,得到不同控制目标下,并网逆变器正、负序电流指令值,并分别对正、负序电流指令进行跟踪得到正、负序电压调制信号,将正、负序电压调制信号合成为最终调制信号。改进后的VSG控制策略不改变VSG控制机理,保留VSG原有控制特性,分别实现了输出电流三相平衡,抑制有功或无功功率2倍电网频率波动的控制目标。仿真及实验结果表明所提出控制策略的有效性。

基于TCT结构及开关控制的光伏阵列重构

为了提高局部阴影下光伏阵列的发电量，提出一种基于TCT结构的重构方法。该方法从构成光伏阵列的小型方阵内部结构出发，对光伏组件的摆放位置进行调整，推导并计算调整后每一方阵的全局最大功率点。基于开关控制技术，针对重构后由4个方阵构成的不同串并联关系的光伏阵列进行计算，分析光伏阵列受失配效应的影响，确定光伏阵列最佳的连接关系。借助仿真软件，计算重构后的光伏阵列在局部阴影情况下的输出性能，与重构前的光伏阵列进行比较，结果表明：重构后的光伏阵列的输出功率得到较大提高。

基于误差信号反馈的单相LCL型逆变器谐振抑制方法

LCL滤波器可对逆变器输出电流所包含的高频谐波产生显著的衰减效果,但其本身的三阶谐振特性容易影响系统的稳定性。针对该问题,在传统单相LCL型并网逆变器并网电流反馈控制方法和电网电压比例前馈控制策略的基础上,提出了一种基于误差信号反馈的新型控制策略,首先根据L滤波器和LCL滤波器在低中频范围内频率特性基本一致的特点,估计出LCL滤波器谐振峰被抑制后的输出电流,而后将实际电流与估计值之差反馈到控制回路中以抑制谐振。从理论上分析了该方法对系统稳定性的影响,并给出相应参数的设计方法,最后通过仿真和实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

基于多智能体一致性的孤岛微网协调二次控制

针对孤岛型微电网二次电压和频率控制,提出一种基于多智能体一致性协议的控制策略以使其满足电能质量的要求,保证系统的安全稳定运行。首先,设计分布式微电网控制结构,将各分布式电源看成系统中的智能体,采用一定的有向通信网络拓扑实现智能体之间的相互协调。其次,应用二阶一致性算法于微电网二次控制器中,实现了系统电压和频率恢复至额定值,并进行了稳定性及收敛速度分析。最后,在PSCAD/EMTDC中对孤岛微电网系统建模仿真,其结果验证了所提控制策略的有效性。

阴影遮挡下光伏组件横竖向放置对发电量的影响

为了提高阴影遮挡时光伏组件的发电量,针对横、竖向放置时光伏组件相互遮挡产生的功率损失,建立了光伏组件在阴影遮挡情况下的数学模型,考虑了光伏组件并联旁路二极管的影响,仿真模拟了阴影遮挡下横、竖向放置时光伏组件的输出特性,进而以某地100kW光伏阵列为例,计算了光伏组件在不同摆放方式、不同倾角与间距下的辐射量、年发电量、阴影损失及年平均效率,为光伏电站的初步设计提供了一定的参考价值。

考虑气隙边缘效应的高频变压器绕组结构优化

为了降低高频变压器气隙边缘效应对绕组损耗的影响,以传统绕组结构为基础,提出了两种绕组优化结构,优化结构Ⅰ是将气隙附近的原边绕组移开,优化结构Ⅱ是将辅助绕组替换布置在气隙附近的原边绕组。采用有限元法,针对两种优化结构的高频变压器进行了计算,得到了绕组最大损耗密度,与传统结构的比较表明,工作频率越高,两种优化结构在降低气隙边缘效应的影响上的优势更加明显。搭建了反激式变换器联合仿真电路,计算得到了在相同条件下三种结构的绕组损耗,验证了两种优化结构在高频变压器工作频率范围内降低绕组损耗的可行性。在两种优化结构的基础上,采用交叉换位技术进一步降低了绕组损耗。上述措施为降低高频变压器绕组损耗提供了参考。

基于磁饱和特性的反激式电源带载能力评估

为了准确评估反激式开关电源的带载能力,以电源所用的高频变压器在运行温度的全范围内不出现磁芯饱和为前提,提出了一种反激式开关电源带载能力评估方法。该方法从判断电源在相应工作电压和负载条件下的工作模式出发,结合高频变压器原边最大工作电流推导并计算电源最大输出功率。在最大输出功率范围内,对某一实际带载功率下的原边电流峰值进行理论计算,根据高频变压器在最高运行温度下允许的最大工作磁密确定原边基准电流,与计算得到的原边电流峰值进行对比,实现对开关电源带载功率合理性的评估。同时采用理论计算和联合仿真的方法得到了不同效率下的原边电流峰值、开关电源的最佳带载功率,以及实际带载能力评估结果,理论计算与联合仿真结果非常吻合。此外,建立了开关电源带载能力测试平台,实验测试结果表明理论计算和联合仿真得到的带载评估结果与实验测试的结果基本一致,验证了该评估方法的正确性。

阴影下不同光伏阵列结构输出性能对比与分析

光伏阵列的输出功率不仅取决于阴影处辐照度的强弱,还与阴影形状有关。针对传统SP(Series-parallel)结构、TCT(Total-Cross-Tied)结构在某些阴影情况下功率损失较严重的问题,提出了一种优化的TCT结构。在严重遮挡和辐照不均匀两种情况下,设置了5种阴影模式,对比分析了3种结构的输出能力。采用Matlab/Simulink软件,仿真了不同的阴影形状,以及对称阵列和不对称阵列下3种结构的输出性能,仿真结果表明:优化TCT结构能更好的适应不同的阴影情况,为光伏电站建设时阵列结构的选择提供了参考。

基于I～P特性的反激式电源高频变压器磁芯选择

为了实现高频变压器磁芯的合理选择,提出了一种基于反激式电源I～P特性的高频变压器磁芯选择方法。该方法建立了考虑高频变压器和反激式开关电源外围电路的联合仿真模型,计算了不同磁芯对应的电源I～P特性曲线,借助拟合工具推导了不同磁芯的I～P特性拟合公式,根据磁芯最大工作磁密得到了不同磁芯对应的电源最佳输出功率,并结合电源的最大设计功率,实现了开关电源在不同功率应用区间的磁芯合理选择,有利于降低反激式开关电源的设计成本。研制了由两种不同磁芯构成的高频变压器样机,搭建了反激式电源模块功率特性测试平台,测试了工作电压为220 V时两种磁芯的I～P特性,并与联合仿真结果进行了比较,吻合较好,验证了该方法的正确性,为高频变压器的磁芯选择提供了参考。