基于变频信号注入原理的防带地线合闸检测装置设计

针对10 k V及以下电压等级配电网线路检修或改造过程中临时挂接地线检测问题,研究一种变频信号注入检测方法,并开发基于DSP2812的防带地线合闸检测装置,装置生成变频电压检测信号,并不断注入到检测回路中,回路由装置、线路、接地线和大地等构成,检测回路的三相电压、电流信号不断被采样,经调理后输入至CPU进行综合判断分析,从而对线路是否存在三相接地线、两相接地线、单相接地线和无接地线情况进行有效检测,并对线路相间短路情况进行识别。装置基于模块化设计,采用高速数据处理芯片,利用FFT算法分别求解基波和谐波成分,不仅可有效判断出有用信号,还可以判断线路中感应信号的强弱,现场试验表明其在技术上可有效避免"带地线合闸"这一恶性事故,有一定的参考价值。     

配电网临时接地线检测方法的研究

针对配电网作业过程中还存在“带地线合闸送电”恶性事故发生的情况,首次提出了两种基于信号注入法的安全方便的检测方法：直接注入电压测量法和感应电压测量法。利用PSCAD/EMTDC搭建模型对可能影响检测效果的相关问题进行了大量的仿真分析,包括信号频率、空载变压器、磁场感应电压等方面的影响。根据仿真分析结果研制了一台临时接地线状态检测装置,并通过现场试验验证了所提方法的可行性,所研制的检测装置具有检测安全、操作简单及易推广等优点。     

基于PSCAD/EMTDC的配网检修线路临时挂接地线仿真模型研究

针对10 kV配网线路改造检修工作,存在漏、拆接地线情况,可能导致恶性“带地线合闸”事故发生,研究基于信号注入的检修线路临时挂接地线检测方法。根据配网特点,搭建适合地区电网变电站和输电线路的电磁暂态仿真模型,模拟线路检修时挂接地线的物理环境。结合PSCAD/EMTDC模型,验证检测方案的合理性,并分析配网各因素对检测精度的影响,主要包括:不同注入信号频率、变压器接入、线路分支较多、同杆并架和大地电阻等。基于仿真分析,提出一种基于电流分流原理的检测方案。仿真表明实际情况与理论符合,可有效检测三相接地、两相接地和单相接地情况,具有较好的实用性,对于10 kV配网线路检修工作,具有一定参考意义。     

防虚挂便携式智慧接地线及其状态监测系统设计

本文基于磁性原理确定接地线虚挂判据,开发了防虚挂接地线夹具,采用GPS和前端视频对接地线的应用状态进行监测,开发接地线挂接拆除状态监测及报警后台,形成输电线路智慧接地线成套装置。现场应用表明,该智慧接地线成套装置可实现对现场接地线的实时、实地的智能化管控,杜绝“虚挂、误装、漏拆、错拆”接地线等误操作事故的发生,为生产调度及检修指挥人员随时掌握线路上临时地线挂接情况提供参考。     

利用注入信号的配电网自适应三相重合闸研究

传统的三相重合闸经整定时间进行重合,不对故障性质进行判别,重合失败将导致对系统的二次冲击。为避免重合于永久性故障造成的二次冲击危害,提高重合闸成功率,提出了通过电压互感器二次侧注入电压信号的自适应三相重合闸策略。该策略根据电压互感器一次侧端口电压的特征,确定不带并联电抗器的配电网线路相间故障点绝缘是否恢复,最后根据故障性质决定是否执行重合闸操作。经过理论推导和基于PSCAD/EMTDC平台的仿真验证,证明了所提出的自适应重合闸策略能够判别瞬时性故障和永久性故障,并阻止因永久性故障跳闸的配电线路进行重合闸操作。     

基于ARM-DSP的10kV配网接地状态检测装置开发研究

针对10 kV配网线路检修之后合闸送电时易发生接地事故,开发了基于DSP2812和ARM架构的接地线状态检测装置。装置采用DSP2812作为核心,并搭载高速ADC采样芯片及ARM智能芯片,设计了基于Android的嵌入式检测界面,可实现线路多种参数输入,具有多种友好人机交互功能。采用Boost升压+全桥逆变的技术方法产生信号源,提出基于直接信号注入式的检测方案,基于此通过向线路注入特定频率检测信号,利用FFT算法进行有效分解和提取,依据阈值电流和汇总的经验数据,可有效检测多种接地状态,包括三相短路、两相短路和单相短路接地及相间短路等,在技术上有效防止带地线合闸恶性事故的发生,装置具有测量线性度好、准确度高、携带方便、操作简单、成本低且易推广等优点,可为配网检修部门提供一定的借鉴和参考。     

基于阻波器的检修输电线路临时地线检测装置设计

针对因漏拆临时地线导致带地线合闸事故时有发生的问题,设计了一种临时地线检测装置,用于检测挂接在停电线路中间部位通过杆塔接地的临时地线.该装置充分利用了线路阻波器对工频感应信号呈现低阻抗、对200 kHz的高频正弦信号呈现高阻抗的特点,将200 kHz正弦信号加到停电线路上,根据从采样点采集到的200 kHz信号的电压幅值不同,判断线路中间位置是否挂接临时地线.同时,采用单片机对采集的信号进行数字滤波,并将固定时间段内采集的电压信号中幅值高于门槛值的次数作为判断线路是否有接地线的依据.并且工频感应电流经阻波器和线路两端的地线流入大地,确保了检测装置不被工频感应电压击穿.该装置在河北省某220 kV架空输电线路上进行了现场试验,结果证明该装置可以有效识别停电线路中部通过杆塔接地的临时地线,验证了该装置的有效性.     

同塔双回线路临时接地线检测方法研究

针对同塔双回线路检修过程中存在的带地线合闸送电事故,提出了一种临时接地线检测方法。在检测处挂接一组经改造的临时地线,通过分析感性参考电流和检测地线电流两者之和电流的幅值,来判断线路上是否存在漏拆除的临时地线;利用ATPDraw仿真软件对500k V和220k V同塔双回线路进行仿真分析,研究结果验证了该方法的可靠性与实用性。该方法充分考虑了双回线间的耦合问题,具有操作简单、成本低、可靠性好、灵敏度高等优点,能够从技术层面有效避免带地线合闸送电事故的发生。     

基于电力电子调压器的配电网电压协调控制策略

针对补偿电容器等传统调压装置在配电网线路电压补偿中存在的调节范围小、速度慢等问题,提出了基于电力电子调压器的稀疏地区配电网线路电压补偿方案,并基于电力电子调压器,设计了电压分层协调控制策略。首先将电力电子调压装置等效为节点功率注入模型,通过粒子群算法优化计算等效节点有功、无功调节量,即节点注入附加功率,再通过附加功率进行潮流计算,确定电力电子调压器补偿电压及相角,实现功率补偿优化计算与潮流计算解耦。在改进的IEEE33节点等效模型系统中进行算例验证,结果证明所提出的策略可有效地减少线路压降,且将功率优化与潮流计算解耦可减小计算复杂性、提高运算精度。     

基于特征电压注入的UPFC接入线路三相自适应重合闸方案

输电线路自适应重合闸技术的难点在于故障性质的准确判别。针对统一潮流控制器(UPFC)接入线路的故障场景,利用UPFC灵活的可控性,文中提出基于特征电压注入的三相自适应重合闸方案。首先,通过切换UPFC串联侧模块化多电平换流器(MMC)控制方式,采用定U/f控制注入特征电压。在此基础上,通过判断线路是否产生特征电流识别永久性故障与瞬时性故障;针对高阻故障的特殊场景,进一步提出阶段性注入特征电流判据提高故障性质判别的可靠性。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提出的三相自适应重合闸方案的可行性和有效性。     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

电解铝整流系统建模与稳流协调控制策略

介绍了大功率直流电解铝供电系统结构,建立了包括电解槽负载模型、饱和电抗器（ＳＲ）模型以及有载调压变压器（OLTC）的整流系统模型,提出了稳流协调控制策略：OLTC可对系列电流进行离散性的粗调,SR可在一定范围内实现对系列电流的连续性微调,两者结合能有效地解决机组投入与退出、阳极效应发生等大扰动下的稳流精确控制问题。基于电磁暂态分析软件包（ＥＭＴＤＣ）搭建了6机组整流系统,对网侧电压波动、负荷波动等工况进行了仿真分析,仿真结果表明：所提协调控制策略能保持直流系统处于最佳的运行状态,可实现电解铝生产过程中电流的平稳。     

多ARM协同架构的智能合并单元设计

为降低合并单元设备成本、增强其智能化和通用化特性,利用多ARM（高级精简指令集处理器）并行处理的优势来构建智能合并单元。采用灵活的模块化方式来进行总体架构的设计,通过光纤接口方式与其他智能电子设备建立基于快速以太网的双向通信,遵循IEC 61850通信标准进行采样值报文和GOOSE报文的高速网络化传输。结合数据处理和报文传输的要求,详细阐述了采样控制和开入开出控制等核心部分的软件处理流程。采样值及GOOSE传输等相关测试结果表明,该智能合并单元工作可靠而稳定,可满足智能变电站中合并单元在实时性强、可靠性高、通信流量大等方面的要求。     

基于卡尔曼增益动态修正的动力电池SOC估算

扩展卡尔曼滤波法(EKF)被认为是一种精度较高的电动汽车动力电池荷电状态(SOC)估算法,但是观测方程误差会对SOC估算结果带来影响。对EKF滤波过程进行改进,根据观测方程的误差对原EKF滤波过程增设动态卡尔曼增益修正系数,提出基于卡尔曼增益动态修正的动力电池SOC估算法。仿真结果表明EKF法可以有效克服SOC初始值不准确所造成的估算误差,动态卡尔曼增益修正系数可以进一步减小由于观测方程误差造成的SOC估算误差,使估算误差保持在5%之内。     

碱法提取煤矸石中氧化铝试验条件优化

工业固体废物煤矸石中存在有价值的氧化铝，如能将其替代铝土矿提取氧化铝，则将变废为宝。然而，煤矸石中的铝、硅主要以高岭土形式存在，活性很低，因此需要通过高温破坏煤矸石中高岭土结构，才能将其中的氧化铝转化为可溶于碳酸钠溶液的铝酸钙。为了使煤矸石中的氧化铝尽可能多地溶出，采用正交试验方法分别对采用石灰烧结法提取煤矸石氧化铝的活化和溶出条件进行了优化。试验结果表明：采用石灰烧结法提取煤矸石氧化铝，最佳条件下煤矸石中氧化铝溶出率可高达89.5%，试验所确定的最佳条件可供工业试验参考。     

级联Boost变换器输出电压纹波分析

级联Boost变换器含有两个LC滤波器,呈现四阶动力学特性,具有宽输入电压范围的特点。其输出电压纹波与电感、开关周期、电容和负载等因素有关,其中输出电压纹波受电容等效串联电阻影响较大。采用时间平均等效原理对级联Boost变换器进行直流稳态分析,分析了两个电容等效串联电阻对输出电压纹波的影响,由理论分析可知电容C1的等效串联电阻对输出电压纹波影响较小,电容C2的等效串联电阻对输出电压纹波影响较大。采用谷值电流控制策略,保证了变换器稳定地工作在较高直流电压传输比的情况下,避免了次谐波振荡现象。实验验证了理论分析的正确性。     

关于“十三五”配电网发展的思考

配电网直接面向电力用户,是保障电力“落得下、用得上”的关键环节,也是改善民生的重要基础设施。面对“十三五”期间配电网发展“高质量、智能化”的需求,在梳理总结当前存在问题的基础上,从经济社会发展、高供电可靠性要求、分布式能源与多元化负荷接入、外部建设环境变化等角度阐述了配电网发展面临的挑战与机遇,提出了未来配电网发展面临的关键问题,并从规划建设角度提出了应对措施与建议。     

DZM与FM系列铅酸蓄电池在制造过程中的比较

根据多年的实际工作经验,从基本原理、客户要求及电池使用的角度出发,通过不同生产及工艺条件下反应生成物的不同,对DZM与FM系列铅酸蓄电池在生产制造过程中的不同进行了阐述。     

基于NW小世界的量子进化算法在无功优化中的研究

针对量子进化算法的早熟问题,提出了一种适于电力系统无功优化的NW（newman-watts）小世界量子进化算法。该算法引入了NW小世界网络模型,以一种新颖的随机加边方式动态改变种群个体的邻域拓扑结构,从而保证了整个优化过程中的种群多样性,提高了算法的全局搜索能力。应用该算法对IEEE-14节点和IEEE-57节点系统进行无功优化的仿真分析,结果表明,NW小世界量子进化算法在电网无功优化计算中具有较强的全局寻优能力和较高的收敛精度。     

新能源发展关键问题研究

2006年以来,中国新能源发展取得了巨大成就,但也面临新能源发展与电网发展不协调、局部地区风电消纳困难、新能源补贴拖欠等问题。“十三五”是中国新能源发展的关键时期,复制现有技术、依靠政府不断扩大补贴规模的新能源发展模式已难以为继。新能源发展需要处理好新能源经济激励政策调整、新能源与其他电源以及电网的统一规划、大型新能源基地市场消纳三大关键问题。