基于双嵌入式系统的新型故障录波器设计

介绍采用NucleusPlus和WinCE嵌入式操作系统的新型一体化故障录波器的原理、总体结构、软硬件设计及其特点。该装置创造性地将采集站与分析站进行一体化设计,具有可靠性高、测量精度高及GPS高速同步采样的特点,能同时记录和分析系统相量的稳态值及故障暂态数据,是适用于发变组与线路的兼有相角测量单元功能的新一代故障录波装置。

基于最小二乘法引导的信赖域算法在电力系统动态负荷参数辨识中的应用

针对暂态电压稳定分析中动态负荷参数辨识问题,以考虑机械暂态过程的动态负荷模型为研究对象,结合最小二乘算法思想,构建动态负荷参数辨识模型,提出将基于二次插值的信赖域算法应用于电力系统动态负荷参数辨识中。IEEE的3机9节点标准模型仿真验证结果表明所应用的算法有效且可行。

MMC-HVDC系统的模糊PI优化控制

MMC-HVDC(基于模块化多电平换流器的高压直流输电)是近几年我国电力系统的重点研究方向。为了优化MMC-HVDC系统控制策略,将模糊控制和PI(比例积分)控制相结合,设计了模糊PI控制器,实现对PI参数进行实时调节的功能。使用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了双端有源31电平MMC-HVDC系统仿真模型,对比分析传统PI控制器和模糊PI控制器下的仿真波形。分析结果表明,所设计的模糊PI控制器能有效提高双端有源MMC-HVDC系统的稳态响应特性和鲁棒性,提高电能质量。

中性点小电阻多点接地系统接地电阻设计研究

随着海上平台电力系统中电缆线路增多,系统容性电流增大,单相接地故障时的零序电流很大,传统的消弧线圈接地方式出现重复熄弧燃弧导致弧光过电压。小电阻接地方式可快速切除故障,限制过电压水平。为保证系统安全运行,对海上平台供电系统中性点小电阻多点接地系统接地电阻设计进行研究,提出电流均分的小电阻多点接地配置方法,并以某海上平台电网为例对所提出的方法进行验证。验证结果表明了所提出的设计方法的有效性和正确性。

SVC与发电机励磁的非线性变结构协调控制

针对电力系统的强非线性和不确定性特点及精确反馈线性化的不足,引入自抗扰控制技术设计了能同时改善电力系统功角稳定和电压动态特性的静止无功补偿(SVC)与发电机励磁的变结构协调控制器。扩张状态观测器的动态补偿作用不仅使励磁控制与SVC控制实现解耦,而且使二者均能实现当地信号控制。仿真结果表明提出的非线性鲁棒变结构协调控制器能有效地改善系统的动态稳定性。所设计的控制器对系统运行点和网络结构的变化具有良好的适应性和鲁棒性。

基于ESO与终端滑模控制的直流配电网母线电压控制

针对直流配电网中母线电压控制问题,在双向AC/DC变换器传统双闭环控制器的基础上,设计一种基于扩张状态观测器（extended state observer,ESO）和终端滑模的非线性鲁棒电流前馈控制器,在不需要增加额外电压/电流传感器的情况下实现对系统内扰动的快速跟踪,有利于直流配电网中分布式电源与负荷的扩展和即插即用。传统电流前馈控制需要多个电流传感器采集负载电流信息,利用ESO与终端滑模控制理论将电流前馈控制系统转变为以直流母线电压为输入信号的非线性鲁棒电流前馈控制器,有效避免额外传感器的加入,减少装置费用,并且ESO可对系统各状态以及系统模型的不确定性和外部扰动进行实时跟踪,实现对系统中母线电压波动的快速抑制。软件数值仿真结果表明,该控制器表现出良好的控制效果和鲁棒性,对于直流母线电压波动具有很好的稳定效果。

基于模糊控制的双馈风力发电空载并网技术研究

对于采用双馈电机的变速恒频风力发电系统,多应用矢量变换方法和PI控制器进行控制,此控制方法依赖于电机参数。将模糊控制技术引入双馈风力发电控制系统。以提高系统的抗发电机参数扰动性。采用Matlab/Simulink建立了各单元模型并进行仿真。仿真结果表明:所设计模糊控制器在空载并网控制中具有很强的鲁棒性和适用性。

基于无源性理论的电压不平衡条件下PWM整流器非线性控制策略

针对PWM整流器在电网电压不平衡条件下直流侧电压出现二次谐波和交流侧出现负序电流的问题,在分析了PWM整流器数学模型的基础上,设计了一种基于无源性理论的PWM整流器非线性控制器。在Matlab下建立了PWM整流器仿真系统模型,对所设计的非线性控制器进行了仿真验证,并与传统的双dq-PI控制策略进行了比较。仿真试验结果表明,所设计的基于无源性理论的非线性控制器可以根据控制目标有效地抑制直流侧二次谐波或交流侧负序电流,与传统的双dq-PI控制器相比具有更好的动态性能。

基于遗传算法的HVDC整流器自抗扰控制器设计

针对自抗扰控制器(ADRC)参数不易整定的不足,在ADRC的参数整定中应用了一种综合考虑了控制器动态性能和被控对象输入受限两方面的改进遗传算法,该算法应用到直流输电系统的整流器控制器的设计中可提高HVDC的鲁棒性。仿真结果表明所设计的整流器定电流自抗扰控制器具有良好的控制性能,对系统的外扰和模型参数的摄动具有良好的适应性,所提出的整流器自抗扰控制器设计方法有效可行。

基于转子电流的模型参考自适应模糊控制双馈风力发电机转子位置观测器设计

空间矢量控制技术可以实现双馈风力发电机的功率解耦控制,在控制过程中需要对转子位置进行检测。针对常规的基于转子电流的双馈风力发电机模型参考自适应转子位置观测器的不足,提出了一种基于转子电流的模型参考自适应模糊控制双馈风力发电机位置观测器的设计方法。该方法将参数自整定模糊PI控制技术引入转子位置观测器的设计中,以提高转子观测器的跟踪效果和动态品质。Matlab/Simlink仿真结果表明所设计的模型参考自适应模糊控制转子位置观测器能够快速准确地估测转子速度和位置角度,具有良好的动态品质。

基于HHT配电网不对称接地故障测距新方法

为了增加配电网不对称接地故障的测距精度,减少配电网故障导致的损失,提出一种基于HHT配电网不对称接地故障测距新方法。该方法应用Hilbert-huang变换提取故障零序电流在不同频率段内不同时刻的能量分布特征。应用遗传算法以故障分支、故障类型、故障距离、接地电阻和故障时刻为变量,以不同频率段内能量分布匹配程度为适应度函数,对Matlab/Simulink仿真所得各种不同故障条件下故障零序电流特征与原始故障信号进行特征匹配,利用遗传算法对故障条件进行自动搜索,以能量分布最为匹配的故障点作为输出,故障特征最为匹配的故障条件下的故障点位置即为输出的故障距离。该方法较大程度上提高了配电网不对称接地故障测距的准确性。

不平衡电网中三相脉冲调宽整流器的控制

在常规的三相整流器控制器设计中，一般均假设三相电网电压平衡，然而当实际电网不平衡时，传统双闭环控制策略将使直流侧出现严重的二次谐波功率从而严重影响整流器输出品质．鉴于此，本文在分析PWM整流器数学模型和电网不平衡条件的基础上，圮压外环采用模糊PI控制，提高直流侧电压动态响应速度，电流内环采用无需进行正负序分解的正、负序电流独立控制策略，实现了不平衡电网下对三相PWM整流器的双闭环控制．仿真结果表明：所设计的控制方法保证了在不平衡条件下直流侧电压快速地稳定，有效抑制了直流侧二次谐波，提高了整流器的运行性能．

自适应小波压缩算法在连续录波装置中应用

针对连续录波海量数据的存储和对称电力系统故障持续时间短的运行特点,基于Clark变换和小波变换提出了一种自适应录波数据压缩技术以解决连续录波中的海量数据存储与存储设备安全和容量之间的矛盾。根据小波变换最大比例系数区分出正常数据与故障数据,对故障数据利用小波分解和自适应阈值处理同Lz77相结合的方法直接进行自适应小波压缩存储,对于非故障数据则在Clark变换基础上再进行自适应小波压缩存储,以提高数据压缩效率。应用Simulink仿真模拟输电线路的正常和故障运行2种情况对所提出的压缩算法的有效性进行验证。仿真数据表明所提出的压缩方法比不进行数据区分压缩算法的压缩率更高,可有效地解决连续录波器中海量数据的存储与设备容量之间的矛盾。

基于ESO和终端滑模控制的虚拟同步发电机研究

微电网是由分布式电源、储能装置和负荷等组成的统一整体,其在孤网模式下运行时,主控微源对电压和频率的控制能力对于微电网的稳定至关重要。受电力电子器件固有特点的影响,微网孤网运行的稳定性较差。为实现主控微源对交流微网的调节作用,提高交流微电网孤网运行稳定性,在DIgSILENT中搭建了光储系统作为主电源的交流微电网。然后依据虚拟同步发电控制技术和非线性鲁棒控制技术对逆变器设计了虚拟同步发电控制器,在功频控制器中引入扩张状态观测器和终端滑模控制来改善控制性能。通过仿真分析,虚拟同步发电控制在负荷波动和光伏出力波动时能有效调节微网的电压和频率。通过与一般的控制器仿真结果进行对比,基于ESO和终端滑模控制的虚拟同步发电控制不仅能实现微网调频调压功能,还能有效提高暂态频率稳定性,增大交流微网惯性。

基于扩张状态观测器的SVC非线性变结构控制

针对电力系统的强非线性和不确定性,将自抗扰控制技术引入变结构控制器的设计,设计了能同时改善电力系统功角稳定和装设点电压动态特性的静止无功补偿(SVC)控制器,所得的控制规律与系统运行点和网络结构完全无关。仿真结果表明所提出的非线性变结构SVC控制器能有效地改善系统的动态稳定性。

含分布式电源的配电网自适应保护算法研究

分布式电源的引入对原有配电网络中的潮流分布、短路电流、电能质量和系统保护等带来一系列的问题。为了克服分布式电源对配电网保护带来较大影响,应用电力系统中公共连接点的戴维南方程,并结合统计学思想对系统短路电流进行估算,其估算结果作为系统继电保护定值的整定依据,从而达到自适应保护的目的。仿真结果表明了所提出算法的有效性。

基于暂态高频零序瞬时功率的配电网故障选线方法

在配电网故障特征的基础上,利用小波包分析技术提出了一种基于暂态高频零序瞬时功率的配电网故障选线新判据,解决了小波应用中频带选取困难的问题。该判据以幅值最大高频暂态瞬时功率的符号作为主判据,以大小作为副判据。仿真表明该选线方法对接地阻抗、故障距离、短线远端接地等故障均能准确判断,且不受中性点接地方式、故障接地时刻等因素的影响,具有良好的通用性。

基于差分进化算法的油田区域配电网无功优化技术的研究

针对油田区域配电网负荷大、无功严重不足、电力损耗大的特点,提出了一种适用于油田区域电网的无功优化方法。该方法建立了综合考虑系统的经济性和安全性并使其互为约束的无功优化数学模型,并采用在电力系统无功优化领域应用较少的差分进化算法对模型进行求解。该方法具有优化结果与初始值的选取无关、需要控制量少和容易找到全局最优解的优点,实例分析和不同优化算法对比结果表明了所提出的区域配电网无功优化方法的可行性和有效性。

油田微电网负荷平衡控制策略研究

微电网从并网切换到孤岛运行状态时的微网微电源所产生的电能和负荷需求的不平衡会导致系统失稳。利用电力系统仿真软件搭建了油田微电网模型。针对油田微电网的运行特点,提出了一种微源侧和负荷侧共同控制的负荷平衡控制策略。当微网切换过程中微源出力支撑足够时,通过微源的出力调整达到负荷平衡状态。当微网切换过程中微源出力支撑不足时,提出了一种考虑电机的功率不平衡严重程度以及距离的动能偏差矩切负荷方法。仿真结果表明,提出的负荷平衡控制策略可以保证微网在微源提供出力足够和出力不足时都能安全平稳运行。

非常规储层电脉冲共振增产技术研究与应用

为了提高非常规油气的产量,解决非常规油气储层改善的难题,对储层的电脉冲共振技术进行研究,利用电脉冲激励源作为敲击锤实现对储层固有频率的检测,通过对电压电流环的控制实现放电频率的快速准确调节。研发了可用于现场施工作业的非常规储层共振增产装置样机,形成了初步的施工作业流程,完成了山西五口煤层气井的现场实验。实验结果表明电脉冲冲击波的有效作用范围可达400~500 m,对储层裂缝改善效果明显,应用前景十分广阔。