现代电力系统恢复控制研究综述

综述了现代电力系统恢复控制的任务、主要问题以及解决方法。从宏观角度将恢复控制划分为恢复计划和恢复培训、有功平衡与频率控制、无功平衡与电压控制和继电保护以及安全自动装置的配合4个主要问题。恢复计划的制定是一个复杂的优化问题,一般可离线预计划,并采用人工智能技术和最优化方法相结合,予以解决。对于有功平衡与频率控制问题,要考虑电源恢复和负荷恢复2个方面。电源恢复是一个动态规划问题,要求在满足各种约束条件下,使系统的发电量最大;而负荷恢复目前是研究热点,其要求和电源恢复同步进行,满足频率约束、网络约束并考虑社会经济效益。主要方法有遗传算法、蚁群算法以及一些近似算法。对于无功平衡与电压控制问题,综述了持续工频过电压、操作过电压和谐波过电压的产生原因、控制手段以及目前的预测和控制方法,主要包括基于灵敏度分析、概率统计以及神经网络的方法。最后,综述了系统恢复不同阶段中继电保护以及安全自动装置的配合的主要问题和处理方法。

广域测量系统在电力系统分析及控制中的应用综述

综述了广域测量系统(Wide-Area Measurement System,WAMS)在电力系统稳态分析、全网动态过程记录和事后分析、电力系统动态模型辨识和模型校正、暂态稳定预测及控制、电压和频率稳定监视及控制、低频振荡分析及抑制、全局反馈控制、故障定位及线路参数测量等方面的应用。通过这些应用可以看到,WAMS给电力系统分析与控制提供了新的视角和解决方法,值得深入研究。

电力系统小信号稳定分析与控制综述

针对互联电网形成后越来越突出的低频振荡问题,综述了电力系统小信号稳定性的分析和控制方法。首先推导了用于小信号稳定性分析的数学模型及基于该模型的特征值分析方法,求取主特征值是优化此类方法的趋势;然后介绍了几种近年来出现的新方法和仿真软件,PSS/E由于其强大的功能将成为应用的主流;探讨了影响小信号稳定性的各种因素和稳定域的估计等问题,对稳定域的解析性刻画是今后研究的热点;指出了提高小信号稳定性的措施和控制策略,简单介绍了PSS、FACTS和HVDC用于该领域的可行性及其控制器的设计方法,广域测量系统的出现将为上述工具的应用提供新的思路和实现手段;最后对该领域的发展趋势和前沿的研究课题进行了展望。

计及风电场发电功率不确定性的电力系统模糊潮流

风速随机性与间歇性的存在,给大型风电场并网后电力系统的稳定运行提出了新的问题和挑战。本文应用概率统计及模糊集的相关理论对计及风电场发电功率不确定性的电力系统模糊潮流计算进行了研究。首先取给定参数值的威布尔曲线作为风速概率统计分布,并基于随机模糊相容性原理,将其转换成风速的可能性分布,再结合笼型异步风力发电机的风速-功率关系特性曲线建立了风力发电机组出力的非线性模糊模型;并在对该模糊模型线性化的基础上,采用基于潮流分析灵敏度的方法对系统模糊交流潮流的可能性分布进行了求解。最后给出了计及风电场的IEEE14算例系统下的仿真结果。

电力系统非线性鲁棒自适应分散励磁控制设计

利用反步法设计了多机电力系统中的非线性鲁棒自适应励磁控制方案,控制目标是调节发电机功角和频率至稳态运行点的极小领域,并使闭环系统对发电机阻尼系数和电抗参数的不确定性具有自适应能力,且对模型误差和外部有界干扰具备鲁棒性,同时保证各控制器是分散化和本地化的。采用4机系统进行的数字仿真结果表明,实施此方案能有效地提高发电机的功角稳定性。

电力系统恢复中机组恢复的优化选择方法

系统研究了电力系统恢复过程中机组恢复的优化选择问题。提出了一种根据恢复过程的实际状况选择被启动机组的优化策略并给出了相应的数学模型。模型以恢复过程中机组发电量最大为全局优化目标,同时计及各种约束条件。该模型为一个典型的多约束条件的背包问题,通过采用基于数据包络分析模型的相对有效性评估的定性方法与利用回溯算法求解背包问题的定量方法相结合的方式,确定恢复过程中某一时刻最合理的被启动机组。所提方法能较好地权衡对所求解问题的快速性和正确性要求。算例结果验证了所提模型与算法的有效性。

电力系统恢复控制的机组优化启动策略

现代电力系统恢复控制中的机组优化启动问题是一个复杂的多阶段决策优化问题。从全过程最优化的角度出发进行系统建模,以恢复过程中确定时间段内系统发电功率对时间的积分最大为优化目标,同时计及各种约束条件。通过将恢复过程按时间离散化,将此连续的全过程最优化问题分解为每一时步的优化计算,每一时步的优化问题构成一个典型的"背包"问题。采用经典回溯算法逐步求解每一时步中的"背包"问题,确定每一时步启动的机组,从而形成整个恢复过程的机组优化启动策略。求解方法较好地权衡了对所求解问题的快速性和正确性要求。以改进的15机系统为例进行测试,结果表明利用所提方法确定的机组恢复顺序可以获得比传统方法更好的恢复效果。

电力系统实时动态安全评估及预警仿真系统的实现

以电力系统电网运行的动态行为为研究对象,提出建立以维持系统运行在安全区间、监视预想事故集下系统动态安全裕度以及确保系统安全可靠运行为目的的电力系统实时动态安全评估及预警仿真系统。该系统的设计框架是基于TCP/IP协议的C/S及B/S的运行模式,同时结合Visual Studio.Net、SQL 、Shell编程、并行计算等软件平台及软件组件设计思想实现系统搭建。此系统不仅可灵活、方便地与现有的能量管理系统(EMS)进行集成,实现实时动态安全评估,而且可提供离线分析仿真平台,对系统进行更广泛、细致的分析研究。

基于点估计的电力系统小扰动稳定概率分析

针对电力系统中线路参数和负荷等存在的不确定因素,提出一种基于两点估计的电力系统小扰动稳定的概率分析方法。该方法将两点估计法和概率特征根分析技术相结合,计算出系统稳定概率、稳定指标、失稳类型及相应的参与因子等。相对于广泛使用的蒙特卡罗法,该方法能通过较少的计算准确得到所需要的统计特征量。一个两区域系统的仿真算例验证了所提出的方法的有效性。文中所提出的方法也适用于其他考虑不确定因素的电力系统分析。

电力电子技术在电力系统中的应用

概述性地介绍电力电子技术在电力系统中的应用,探讨国内在此领域的研发体系和过程管理中存在的问题,并为变频器企业拓展介入电力系统的新产品提供建议。

BAPV并网发电系统的实验研究

以BAPV并网发电实验系统为研究平台,探讨建筑屋顶上太阳电池阵列的简易安装方法,对系统的实际运行特性进行了全面的实验研究。通过检测电气变量和采集全年运行数据,讨论系统的电能质量问题,比较3种不同类型太阳电池在南方湿热地区的实际发电能力,验证影响发电效率的要因。全年发电特性的统计数据不仅为系统的设计确立了重要的技术参考指标,也为成本与效益的评估、相关标准和政策的制订提供了有价值的实验依据。

有源电力滤波器闭环控制算法研究

有源滤波器是电力系统谐波补偿的新型解决方案。现有的有源滤波器多采用开环控制算法,谐波补偿性能受参数不确定和干扰的影响较大。在讨论了延时稳定性等并联型有源电力滤波器闭环控制算法设计的关键技术基础上,扩展了RDFT(Real Discrete Fourier Transform)组合选频滤波器并证明了其数学性质,提出了基于此算法与重复控制原理的闭环无差控制算法。PSCAD/EMTDC仿真实验表明,该算法可以实现对多个指定频率的谐波进行稳态无差的补偿。

光伏并网系统与常用电器电能质量的比较研究

通过对光伏发电并网点电压、电流、谐波及功率因数的监测,评估与分析小型光伏并网发电系统对电网电能质量的影响,并与家用及办公类电器进行比较。实验结果表明,小型光伏并网发电系统功率因数高、谐波小,接入前后电网电压无明显波动,对电网电能质量的影响比常用电器的影响更小,适合在用户侧安装。

光伏反渗透海水淡化系统的研究与开发

针对光伏反渗透海水淡化系统的控制装置易受海水及盐雾腐蚀的问题,开发新型双输出光伏调速逆变控制器。用一台控制器对提升泵和高压泵实施相互协调的调速控制,提高系统的可靠性、降低控制器成本。提出基于太阳辐射量和设备成本的配套光伏阵列功率实用优化算法以及系统日产水能力估算方法。实验结果表明,系统运行稳定,最大功率点跟踪控制精度高,产水量与理论计算结果吻合。

智能光伏海水淡化系统的研究与开发

为推广海水淡化技术的应用、就地解决偏远海岛的淡水供应问题,研究智能光伏反渗透海水淡化控制技术,开发双输出逆变控制器,实现根据太阳辐照度的系统启停和运行模式切换、通过水泵调速控制实施最大功率点跟踪,集成基于进/出水导电率/压力及液位监测的运行状态判断和故障保护功能,并将柴油发电机等作为后备电源,以保证连续阴雨天时的淡水供应。小型样机系统的实验表明,配置3.6 kW光伏阵列能保证晴天条件下日产1 t淡水,并具有全自动运行可靠、设备维护措施全等特点,尤其适宜在无电和缺乏技术人员的地区推广应用。

多功能太阳能车棚的实验研究

基于太阳能车棚实验系统的建设与运行,介绍多功能系统方案设计,包括并网发电、景观照明、电动车充电和多用途光伏电源。对系统的实际运行特性进行了长期实验研究,比较和分析了不同环境条件对系统实际并网发电效率的影响,验证了景观照明系统配置的合理性;并针对严重的局部阴影问题,开发了并联直流模块混合型并网系统,与集中式并网逆变器进行了对比实验,为太阳能车棚设计、成本与效益评估等提供了有价值的实验依据。

直接转矩控制系统参数在线辨识的研究

本文提出了一种应用于无速度传感器直接转矩控制系统的电动机参数在线辨识方案。采用模型参考自适应系统,注入磁链扰动,实现了同时对感应电机定、转子电阻参数的在线辨识和对磁链、转速及转矩的状态观测,使系统在电机参数发生显著变化时仍然保持良好的控制特性。与全阶状态观测器相比,本文采用交互式观测器,大大简化了算法,并通过在变频器样机中的应用,验证了其可行性和效果。

风光互补提水系统的研究与开发

为解决偏远地区供水供电问题,根据不同的容量和用途开发2套风光互补提水系统及其对应的控制器。针对有蓄电储能的低压小功率系统,研究并制定简单高效的控制方案和基于蓄电池荷电状态的运行模式。针对无蓄电储能的高压大功率系统,提出以风电、光伏与水泵的协调控制方法保证风能与太阳能的利用率和系统的稳定性。对控制器产品样机和系统运行特性进行实验验证。

电力载波多联机空调通信系统的设计与开发

为了降低多联机空调系统的成本、简化安装工程,采用电力线载波通信技术构建了多联机空调的通信系统。首先根据系统控制的通信需求提出了基于窄带电力线通信技术的解决方案;然后主要从信道接入控制和组网控制两方面设计了包括物理层、介质访问控制(MAC)层、网络层和应用层的四层通信协议集,提出了基于载波侦听多路访问/冲突避让(CSMA/CA)设计思想的三种信道接入算法以及星型网络拓扑的组网算法;最后对11节点多联机空调系统进行了组网测试、正常通信测试和抗干扰测试。测试结果表明所提算法及方案能够满足多联机空调系统的实时控制要求,并具有较强的抗干扰能力;另外,所设计的通信协议具有开放性,可以根据需求进行修改,应用于智能家居等短距离无中继的实时控制领域。

微型光伏纳滤苦咸水淡化系统的研发

为解决中国西北淡水资源匮乏地区的生活用水问题,根据农村居民家庭用水量的需求,基于光伏膜法苦咸水淡化(PV-BWMD)系统,研发了一套微型光伏纳滤苦咸水淡化(PV-BWNF)系统。通过实验确认了反渗透膜和纳滤膜的除盐及产水能力,比较了使用不同类型增压泵时微型PV-BWMD系统的吨水能耗,优化了微型PV-BWNF系统的光伏阵列装机容量配置,开发了智能控制器,实现了该系统的全自动运行。该微型PVBWNF系统操作简单,运行稳定,产水的水质良好,吨水成本低,能够有效地解决太阳能资源丰富、淡水资源缺乏的中国西北地区的家庭生活用水问题,具有良好的经济性和推广价值。