电力系统国家重点实验室计算机网络的开发和应用

介绍了电力系统国家重点实验室中由ＶＡＸ／ＶＭＳ、ＰＣ／ＤＯＳ、ＨＰ／ＵＮＩＸ三种不同操作系统的计算机组成的异型计算机网络及其在电力系统中的应用；同时还介绍了已和该网络连通了的中国教育科研计算机网、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网以及作者在应用这两个分别为国内和国际最大计算机网络为电力系统科研人员提供服务方面所做的工作。

基于改进Jacobian-Free Newton-GMRES(m)的电力系统分布式潮流计算

为了提高互联电网分布式潮流算法的实用性,应尽可能减少协调计算中的交换信息。文中采用隐函数方式表示分布式潮流的边界协调方程,并采用具有自适应预处理能力的NewtonGMRES(m)方法构建分解协调算法。该方法具有Jacobian-Free特性,协调计算中只需要交换边界节点状态信息。以IEEE标准系统和大规模实际系统为算例的测试结果表明,新的分布式潮流算法具有较高的收敛性,数据交换接口简单,实用性强,适合于求解连续变化的分布式潮流问题。

多干扰情况下的电力系统闭环辨识研究

电力系统中多处负荷投切与变化等随机性质小扰动,导致系统响应始终存在类似噪声的小幅波动.本文提出利用广域测量类噪声信号辨识被控电力系统模型,及时准确地反映系统当前运行特性,进而解决因仿真模型及参数误差造成的系统分析及控制器设计可信度难以评估等难题.重点对多干扰情况下的系统模型闭环辨识问题进行理论性研究,包括闭环可辨识性、辨识一致性及收敛性等方面,分析得出类噪声环境下要实现系统闭环辨识需具备的条件,并对理论研究结果进行了仿真验证.

数字电力系统(DPS)

提出了数字电力系统 ( DPS)的概念 ,并对其主要功能、所需进行的基础研究工作以及如何实现等问题进行了阐述。数字电力系统有助于实现电力系统的科学化管理和决策以及系统状态实时评估 ,改善系统的安全稳定性 ,制定和实施经济运行策略 ,对电力系统实施紧急控制和反事故控制等。

新世纪电力系统科技发展方向──数字电力系统(DPS)

提出数字电力系统（ＤＰＳ）的全新概念，介绍它所涵概的相关内容和具有的丰富功能，认为该系统可在管理和决策的科学化、安全稳定性实时评估与改善及紧急控制实施等方面发挥巨大作用；指出实现ＯＰＳ需要有相当的基础性研究成果和硬件作为支撑，随着新理论、新算法的产生，利用超大规模的ＰＣ机网络，将使得实现ＤＰＳ具有更高的可行性；认为可采取分步实施方案，包括建立实时仿真系统和充分应用阶段性成果等。

基于统计分析的光伏并网发电系统最佳倾角的计算与实验研究

在设计光伏发电系统时,首先要解决的问题就是要确定光伏方阵的倾角,并由此估算照射到方阵面上的太阳辐射量。本文根据倾斜面上辐射量的计算理论建立了计算模型,提出对每天各倾角下倾斜面辐射量数据进行统计分析的方法得到年最佳倾角和月最佳倾角,设计了软件流程并使用Labview语言设计了计算软件,通过该软件可得到最佳倾角和总辐射量等数据。进一步搭建了人工倾角调节式光伏并网发电实验系统,通过长时间连续实验对比相同硬件环境下月最佳倾角和年最佳倾角下发电量的差异,与本文计算结果吻合。该计算方法可为光伏并网发电系统的优化设计提供算法支持和理论保障。

大容量电力电子应用系统及其关键问题综述

针对目前国内大容量电力电子应用系统中的几个热点问题,如电气节能、新能源发电、电力牵引和智能电网进行了简述,并对其中的关键技术和亟待解决的问题进行了分析。

1.5MW变速恒频双馈风力发电机组励磁控制系统试验研究

设计了一套1.5MW变速恒频双馈异步风力发电机组励磁控制系统。在分析了其控制策略的基础上,对系统的并网性能、并网运行后稳态以及动态特性等进行了试验研究,结果表明,该系统能够在发电机设计的速度范围内实现软并网,输出有功、无功功率可以独立调节,适合于1.5MW变速恒频双馈风力发电机组励磁控制系统。

水轮机调速系统的非线性自适应控制

水门开度控制不仅对电力系统暂态稳定性的改善有极其重要的作用,而且对抑制电力系统低频振荡、改善动态品质也有不可低估的作用。国内外水轮机调速器的控制器设计通常是基于具有准确参数的理想水轮机模型。论文考虑了水轮发电机固有的非线性以及水轮机参数的不确定性,基于微分几何理论和自适应控制方法推导了水轮机调速的非线性自适应控制律(NAC)。数字仿真试验表明,所设计的调速器控制律具有较强的参数自适应能力,在改善系统动态特性和提高系统大干扰稳定性方面优于未考虑参数不确定的非线性控制律(CNGC)。

电磁脉冲模拟器下架空线缆响应的实验研究

实验研究架空线缆的电磁脉冲(EMP)响应。利用有界波EMP模拟器和辐射波EMP模拟器产生的电磁环境,分别开展了架空线缆的响应实验,有界波模拟器下进行了4.6m长、0.5m高的单、多根短线缆响应实验,辐射波模拟器下进行了40m长、3.3m高的长线缆响应实验。实验测试了线缆在端接不同负载时端点处的电流响应,并与基于Agrawal模型的计算结果进行了对比。结果显示,两种实验环境下的测量和计算结果吻合较好。这表明,有界波EMP模拟器和辐射波EMP模拟器均可以开展线缆的EMP响应实验研究,并且实验结果也验证了运用Agrawal模型预测分析线缆EMP响应的有效性。

电力需求的不确定性分析

电力需求预测与分析是电力系统规划与运行的基础工作。常规的电力需求预测结果一般是确定性的,忽视了预测结果本身的概率特性。引入不确定性的分析思想,实现概率化的预测和分析,对于实际工作具有重要意义。在剖析传统的电力需求分析方法的基础上,引入序列运算理论,形成一个全新的不确定性分析思路,并以电量类指标的预测为突破口,提出了序列化分析方法,可以充分考虑分析结果的概率特性,为电力系统的规划与运行提供直接的决策依据。文中以实例验证了所提出的分析方法的有效性。

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。

基于通用多电平SVPWM算法的三电平无速度传感器矢量控制系统

多电平变换器在高压大容量工业场合得到了广泛应用,采用合适的PWM控制策略是多电平变换器应用的关键。基于虚坐标系的空间矢量PWM算法主要包括两个部分:一是根据参考矢量计算合成基本矢量的作用时间;二是根据控制策略对零序分量进行控制选择合适的开关状态。应用该算法在一个三电平二极管钳位型逆变器上实现了异步电机的无速度传感器矢量控制,实验结果验证了其有效性和可行性。

大规模风电接入系统的备用优化分配研究

计及风电功率预测误差和负荷预测误差,定义3类发电负荷曲线以及对应的系统变量,考虑因不确定性波动导致发电机组增减出力后的系统安全约束,构建含风电系统节能调度的最优备用分配模型。以IEEE-RTS24系统为例,通过与常规含风电系统节能调度计算结果比较,证明了所建模型的有效性,并分析了在不同目标函数权重下,发电机组功率分配和备用分配对系统耗煤量的影响。

基于SHEPWM调制的电力机车全速度运行策略及切换方法研究

电力机车功率大、直流侧电压高、开关频率低、运行速度快,针对牵引状态下电机电流谐波含量大、转矩脉动大、定子发热等问题,研究了电力机车在整个运行速度范围内的调制策略。提出了电力机车调制方式由异步调制切换至同步SHEPWM调制然后再到最大电压利用区(方波调制)的策略。理论上分析推导了减小切换电流畸变的方案,针对该策略和方案进行了仿真研究并在异步电机小功率实验平台上进行了实验验证。仿真和实验结果表明,所提出的调制策略可以作为电力机车全速度范围调制策略,切换方案能够减小电流谐波含量,提高电压利用率,使电力机车在全速度范围内平稳运行。

双馈风机虚拟惯量控制对传动系统扭振影响

虚拟惯量控制是双馈风电机组参与频率控制,改善电力系统频率响应的有效措施。基于虚拟惯量控制的基本原理,研究了双馈风电机组虚拟惯量控制对传动系统扭振的影响。针对风机传动系统2质块和3质块模型,分析了双馈风电机组虚拟惯量控制引起传动系统扭振的机理,表明了虚拟惯量控制可能激发传动系统弱阻尼扭振模式,从而引起比较明显的扭振。针对上述问题,设计了一种扭振阻尼控制器,该控制器能够有效增加传动系统扭振模式的阻尼,从而抑制虚拟惯量控制所引起的传动系统扭振。仿真算例验证了双馈风电机组虚拟惯量控制对传动系统扭振影响分析结论以及扭振阻尼控制器的有效性。

公共直流母线供电的变频调速系统稳定域

针对公共直流母线供电的变频调速系统存在恒功率负荷模型失效及不控整流器电流不可逆的情形,采用逆轨迹法,探讨此类系统在受限状态空间内的暂态稳定域边界结构及逼近方法。与现有研究成果构造简化模型的能量函数近似暂态稳定域的方法相比,避免了由逼近方法所引起稳定域边界近似的保守性,可以精确刻画所考虑模型的真实稳定域边界,对研究此类系统的临界故障切除时间以及参数设计提供了准确的暂态稳定域信息。

电容储能型轨道炮连续发射系统设计与仿真

在750kJ容量电容储能型轨道炮系统基础上,提出一种连续发射系统设计方案。以高性能系统仿真软件Simplorer?V8为仿真平台,参数的设计与选取均以实际系统元件数值及实验测量值为基准。本文通过对系统电路进行参数分析与仿真实验,验证了该设计能够有效提高系统效率并缩短发射间隔时间。

基于混合深度学习的压气机喘振快速诊断及自抗扰控制方法

[目的]为了提升压气机设备安全、稳定运行的水平,提出一种基于混合深度学习参数辨识的喘振状态快速诊断方法,以及一种用于实现压气机退喘的自抗扰控制策略。[方法]首先,采用长短期记忆神经网络(LSTM)处理压气机参数辨识输入输出数据的时序关系,并融入高斯过程回归(GPR)的区间概率估计能力,提出一种基于LSTM和GPR结合(LSTM-GPR)的混合深度学习参数辨识算法,进而实现对压气机喘振状态的快速诊断;然后,基于自抗扰控制方法对压气机的节流阀参数进行控制,通过控制量对压气机节流阀参数的补偿,实现对压气机喘振状态的准确控制。[结果]结果表明,混合深度学习参数辨识算法可以实现对压气机临界Greitzer参数的准确辨识,能快速、准确地判断出压气机是否处于喘振状态,并且基于自抗扰控制的控制策略,可以使压气机有效退出喘振状态,相比传统的PID控制和非线性反馈控制等控制方法,所提方法快速、有效,可保证压气机的工作范围。[结论]提出的参数辨识和自抗扰控制方法能够用于压气机的喘振诊断和主动控制,可提升压气机的安全性与稳定性。

基于IOWA算子的自主式电力发展水平综合评价

为客观反映不同地区的电力发展水平和特点,对地区电力发展水平进行综合量化评估,有必要建立准确、全面地反映地区电力发展总体水平的评价体系。提出了一种基于客观自主式综合评价的电力发展水平评价方法,构建了包含6个二级指标、31个三级指标的通用而完整的电力发展水平评价指标体系,从多个角度对电力发展进行了描述,利用基于IOWA算子的客观自主式评价方法,建立了电力发展水平评价的线性加权模型,以中国典型省份的电力发展水平为实例进行了算例分析,验证了其指标体系和所提方法的有效性。