基于最优转向曲率的无人车横向控制

为提高无人车横向控制性能,提出一种基于最优转向曲率的控制方法。利用车辆运动学约束,求解最优转向曲率的解析形式;采用线性化方法证明由该控制方法构成的闭环系统在平衡点附近的零输入局部稳定性;用数值方法定量分析保证闭环系统局部稳定的车速与预瞄距离的关系;提出一定车速下的最优预瞄距离的概念,用数值方法求解最优预瞄距离与车速的关系;探讨执行机构动态特性对闭环系统稳定性的影响。仿真和实车实验结果表明:在非零输入下,无人车依然可以稳定运行。

面向电力管廊外破监测的分布式光纤传感技术研究

电力管廊是城市里重要的基础设施,对其结构和状态进行监测及评估备受关注。本文针对电力管廊外力破坏监测的问题,提出一种基于衰减补偿的光时域差分曲线方差阈值定位振动事件的方案,并通过实验论证了其定位外破事件的准确性。该方案基于相敏型光时域反射系统架构,根据管廊外破事件引起的光纤振动导致光时域反射曲线在该事件位置处混乱度急剧增加的现象,对不同测量序列得到的光时域反射曲线作差,然后对光纤各位置对应的差值向量数据求方差,设定方差阈值定位外破事件。同时,考虑到光纤衰减导致方差阈值随距离增加而降低的问题,采用衰减补偿算法使光纤上任意散射位置对应相同的脉冲功率水平,从而修正光纤衰减对方差阈值的影响。实验搭建了分布式光纤振动传感系统,采用脉宽为30 ns、峰值功率为30 dBm的光脉冲,在约25 km的光纤范围,获得±3 m的定位精度。电力管廊外力破坏事件,具有低频、大扰动、持续长的特点,所提出系统方案通过曲线平均抑制瑞利散射衰落噪声,结合光纤衰减补偿校正散射信号幅值,从而将振动事件引起的光信号相位变化作为探测曲线波动的主导因素,以确保对外力破坏事件不漏报、不误报。

基于改进局部信息的模糊C均值MR图像分割

为了确保模糊C均值(FCM)在分割磁共振图像时能取得更好的分割结果,在基于局部信息的模糊C均值算法(FLICM)框架下,对邻域项进行改进,提出一种新的FLICM算法。首先,使用非局部均值滤波对原图像进行处理生成附加图像,根据附加图像信息和原始图像信息定义像素一致性系数,再对像素点的含噪情况进行衡量,避免含噪像素对邻域项产生过大影响。然后,构造一个中心像素与邻域像素差异性系数,用于衡量邻域像素的灰度差,并与像素一致性系数相结合建立像素相关系数,从而更有效地计算邻域像素的相关性。最后,使用像素相关系数构造新的模糊因子并与FLICM算法相结合,得到改进的FLICM算法。通过与3种算法在不同图像上的比较表明,该算法能得到更准确的分割结果。

交直流电网实时协调安全控制技术设计与实现

针对交直流混联送端电网依然存在着暂态稳定、弱阻尼振荡和频率稳定等运行风险,提出了交直流电网实时协调安全控制技术。根据送端电网受扰后不同阶段的特点,交直流电网实时协调安全控制技术充分发挥电力电子装置的控制性能,对暂态稳定、频率稳定和动态稳定等多种稳定过程协调优化并进行附加控制。以许继的HCM3000软硬件平台为稳控执行单元开展交直流电网实时协调安全附加控制技术研究,实现控制策略的在线优化,并在实验室条件下验证了交直流电网实时协调安全控制策略的有效性。

五连杆弹簧操动机构的凸轮优化设计方法

目前中国弹簧操动机构的凸轮优化设计都是针对四连杆机构,对五连杆机构的凸轮优化设计研究较少,目前五连杆机构的凸轮设计还是依靠经验,无法使输出力特性与负载特性合理匹配,导致五连杆机构存在合闸速度大、合闸不可靠的问题。文中根据能量守恒定律提出了一种五连杆弹簧操动机构的凸轮优化设计方法。该方法根据合闸过程中不同位移点的阻力矩,通过设置凸轮轮廓线上对应点动力矩的裕度,使输出力特性根据负载特性的变化进行合理匹配,以获得理想的合闸速度,提高合闸可靠性。试验验证表明,该方法优化后的凸轮即使在合闸弹簧衰减20%能量后,依然能够合上,有效解决了五连杆弹簧操动机构依靠经验设计时合闸速度大、合闸不可靠的问题,并已在工程实际中得到广泛应用。

535 kV张北工程柔直换流阀子模块电磁骚扰研究

针对535 kV张北四端柔性直流输电工程,分析了柔直换流阀子模块IGBT工作特性和电磁骚扰耦合机理,搭建了子模块电磁仿真模型,采用矩量法仿真计算了子模块近场电磁骚扰分布。根据仿真结果及张北工程子模块技术参数,优化了子模块结构及二次控制板卡设计,进行了子模块研制。依据相关标准,完成了子模块电磁兼容试验,试验结果验证了子模块电磁骚扰分析的正确性和子模块电磁兼容设计的合理性。本文的研究成果已成功应用于张北工程,可对后续直流工程的换流阀子模块设计提供参考。

基于逆阻型IGCT的无功功率快补技术研究

电网电压的稳定是保证其安全运行的关键,提升负荷侧无功功率快速补偿能力,缩短电网扰动后的恢复时间,是增强其稳定性的有效手段。此处从逆阻型集成门极换流晶闸管(IGCT)器件基本特性出发,提出了一种无功功率快补技术,介绍了其工作原理,搭建了系统仿真模型,通过仿真验证了无功功率快补装置对支撑电网电压的有效性。提出了基于逆阻型IGCT和晶闸管反并联的无功功率快补装置拓扑,提出了控制逻辑,设计并研制了35 kV逆阻型IGCT阀样机。搭建了试验系统,对逆阻型IGCT阀样机进行了连续3次投退试验及电流关断试验,验证了其运行能力和主动关断能力,试验结果满足技术要求,证明了设计的正确性。该研究结果可为后续无功功率快补装置的工程应用及逆阻型IGCT器件的工程实施提供参考。

混合式MMC直流故障穿越特性影响因素研究

混合式MMC利用全桥子模块的负压特性实现直流故障不闭锁穿越,由于直流故障穿越特性是考核换流阀设备与控制保护系统性能的重要指标,因此首先对混合式MMC直流故障穿越特性影响因素及其影响机理进行理论分析,主要包含控制器参数以及子模块配比两方面因素,然后搭建PSCAD系统仿真模型对其影响结果进行仿真验证并给出故障特性优化方法。结果表明,通过优化控制器参数可有效降低换流阀电气应力并缩短故障电流清除时间;故障期间在负投入子模块个数饱和的情况下,通过提升全桥子模块配比可缩短故障电流清除时间。

超高压变压器断相保护研究

2021年12月26日,某750 kV变电站变压器C相高压侧套管内部载流连接件发生断裂,套管上节发生位移,由于在低负荷工况下现有变压器保护对断相故障无法判别,导致现场变压器长时间断相运行,套管会有随时掉落的风险,可能造成变压器内部爆燃、绝缘击穿、绕组变形等永久性损伤。为应对轻载工况的断相故障对变压器安全运行的威胁,提出基于测量级电流互感器的变压器断相保护方案,通过检测变压器高压侧电流、电压及低压侧套管电流,有效鉴别出变压器轻载工况下的断相故障,解决变压器保护对断相故障检测不灵敏、隔离不及时的问题,保障电网安全稳定运行。

风电场配置电化学储能系统设计

由于风能的随机性和间歇性,风电并网会导致电网系统的电压波动和谐波含的量增加,从而大幅度降低电网的电能质量和稳定性。为了解决这一问题,本文提出一种风电场配置储能系统设计方法:对于储能电池系统,实现由单体电池到电池组,再到电池簇的层级架构设计方法;依据储能电池系统的成组方式,设计包括电池管理单元(BMU),电池簇管理单元(BCMU)和电池阵列管理单元(ESMU)的电池管理系统;依据储能舱整体构成及特点,进行储能舱热设计。最后以国内某50 MW风电场为例,验证了该设计方法的可行性。

磷酸铁锂电池故障保护方法研究

为保障磷酸铁锂电池系统安全稳定运行,本文对磷酸铁锂电池系统常见故障机理,及现有保护机制薄弱点进行分析。并设计归纳出一套暂态保护逻辑,使用运行曲线耦合的方式,实现对磷酸铁锂电池系统的暂态保护,能有效提高电池系统保护的灵敏性和速动性。

磷酸铁锂电池故障保护方法研究

为保障磷酸铁锂电池系统安全稳定运行,本文对磷酸铁锂电池系统常见故障机理,及现有保护机制薄弱点进行分析。并设计归纳出一套暂态保护逻辑,使用运行曲线耦合的方式,实现对磷酸铁锂电池系统的暂态保护,能有效提高电池系统保护的灵敏性和速动性。

基于全志T3处理器与SATA接口固态硬盘的大容量存储系统设计

分析了当前电力系统继电保护的特点,提出了一种基于全志T3处理器与SATA接口固态硬盘的大容量存储系统的设计方案。本文重点阐述了大容量存储系统的功能架构及硬件设计方案,并介绍了命令报文和文件传输的软件设计流程。该方案采用网络UDP报文和FTP数据流通信方式,方便融入现有的继电保护装置,满足了继电保护装置对大容量存储系统的需求。

测控装置液晶屏显示系统设计与实现

测控装置液晶屏显示系统是基于微处理控制单元(国产芯片)+液晶屏显示模块设计、实现的一款系统,其主要是在液晶屏上显示测控装置的实时数据和参数信息,可以通过操作人机按键在液晶屏上查看测控装置的实时数据,修改测控装置的参数信息等。设计了一款测控装置液晶屏显示系统。首先,介绍了系统的总体架构;其次,阐述了系统的设计原理;然后,梳理了系统的运行流程;最后,介绍了系统的设计工具和实现技术。经测试验证,该系统设计合理、运行状态良好,具有一定的实用价值。

基于边缘计算的电力智能网关模型开发框架

网关作为智能电气装备的核心部件,承担着电力信息和数据的互联、调度和控制。结合配电智能网关联动控制、策略控制和数据处理等需求,设计了基于边缘计算的电力智能网关模型(简称网关模型)。网关模型的数据处理部分灵活性强,只需调用或修改相应的协议接口和配置即可实现智能网关的自动化构建,满足不同协议构建需求。网关模型架构、功能设计和系统实现表明了基于该模型构建的新网关具有低难度、高效和低错误复现率的特点。

10kV交流配电网升级改造不同方案的对比分析

选择20kV配电电压等级和采用中压直流配电在现有线路上进行改造升级都能够解决当前国内10kV交流配电网供电能力不足的问题,但每种方案的特点和适用情况各有不同。文中对配电网升级改造的不同方案进行对比分析。首先根据线路的电气绝缘配合要求选择±10kV和±15kV作为待研究的直流配电电压等级。然后,以辐射状配电网为例比较了分别采用10kV交流、20kV交流、±10kV和±15kV直流配电等4种方案时的供电能力,分析了采用不同方案时运行效率随总负荷、供电半径、中压直流负荷及分布式电源并网功率等的变化情况。对4种方案的经济性进行了初步的分析。

基于电压相位波动特征的单相永久性故障识别方法

研究了带并联电抗器的超高压输电线路发生单相接地故障时跳开相电压的自由振荡分量频率的影响因素,分析了带并联电抗器的超高压输电线路发生单相接地故障时跳开相电压的相位特征,揭示了恢复电压相位周期性波动的原因,并考虑了傅氏算法处理含非基频量信号时的误差对跳开相电压相位计算的影响。引入健全相电压相量和作为极化电压,以极化电压为基准区分发生瞬时性故障与永久性故障时的跳开相电压相位,提出了识别永久性故障的跳开相电压相位波动判据。EMTP仿真结果表明,该判据计算简单,判定准确,且不受过渡电阻影响,可有效适用于带并联电抗器的输电线路单相故障性质的识别。

应用于LCC-HVDC弱受端的链式STATCOM改进控制策略研究

研究应用于电网换相高压直流输电系统（line commutate converter based high voltage direct current,LCCHVDC）弱受端的链式静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）控制策略,提高其暂态控制性能。首先,对基于比例谐振控制器的分相瞬时电流控制策略进行了论述;其次,将专用降压变的短路阻抗等效至STATCOM主回路,则STATCOM等效直挂在虚拟35kV交流系统,提出虚拟35kV电压瞬时值前馈及其与幅值前馈的在线切换方法、以虚拟35kV电压为控制目标的暂态分相控制策略;最后,将所提出的控制策略运用在国内首套应用于LCCHVDC弱受端换流站的STATCOM中,仿真结果、RTDS试验和工程现场试验验证了其合理性与有效性。

火电机组与储能系统联合自动发电控制调频技术及应用

当前火电机组与储能系统联合自动发电控制(AGC)调频技术在我国电力行业发展迅猛。本文介绍了该技术的基本原理、典型方案、控制过程以及实际工程效果,探讨了储能系统接入对火电机组电气系统的影响和储能电池的选型问题,并分析了该技术工程应用的投资及收益。分析结果表明:火电机组与储能系统联合AGC调频技术效果显著,经济收益较好;储能系统的接入对火电机组的控制系统和电气系统基本无影响;磷酸铁锂电池作为储能系统电池较有优势。本文为火电机组与储能系统联合AGC调频技术的实际工程应用提供了参考。

双凸轮组合定位的三工位隔离开关电动操作机构研究

针对三工位隔离开关电动操作时需要准确定位的问题,文中提出了一种双凸轮组合定位结构的方案。对此定位原理进行了理论分析,并给出样机试验结果。试验结果证明:该方案结构简单,装配后无需调节即可达到±0.25圈(在配用的产品中约±1 mm)的定位精度。该方案能够实现三工位隔离开关电动操作的准确定位,并已在工程中得到广泛应用。