电网实时监控可视化技术研究与分析

为充分利用智能化、可视化技术快速有效地处理大规模电网所产生的海量数据,论述了电网调度自动化系统实时监控各主要类型数据的可视化方法,提出一套完整的电网实时监控可视化解决方案,包括:三维虚拟现实技术实现的地理潮流图,采用拼接技术实现的全网电气潮流图;基于甘特图思想的检修计划可视化;基于K线思想的电网负荷曲线;全三维图形技术实现的综合告警可视化;全三维图形技术实现的电网低频振荡过程相关数据可视化。该套方案已在省级以上调控中心稳定、可靠运行,为调控人员提供了更加形象、直观的可视化手段,对及时发现系统运行中的异常并进行有效的控制和辅助决策提供了方便。     

智能变电站仿真三维可视化组件装配技术研究

针对以往变电站三维仿真系统创建成本高、耗时长、不易扩展等问题,提出一种智能变电站仿真三维可视化组件装配技术。可视化组件包括智能变电站内设备的三维模型,以及该设备逻辑功能与IEC61850通信模块的仿真实现。不仅可以通过装配可视化组件快速完成一个智能变电站的三维设计,而且可以通过连接与配置可视化组件的底层模块实现整个变电站的调试与仿真。经过实验表明,该技术能提高新一代智能变电站三维仿真系统的开发效率,还可以为运维人员提供新一代智能变电站底层IEC61850信息流的可视化仿真培训。     

绝缘监测告警数据采集与模块可视化管理

利用物联网核心技术通过５G无线通信网络实时获取核电直流配电柜终端直流电源绝缘检测仪的告警数据, 运用物联网大数据、云平台直观呈现直流电源系统绝缘监测告警实时数据,通过云组态、云计算快速实现数据模型转 化,实现告警模块立体可视化,通过可视化模块配置实现数据可视化应用管理,在满足基本功能的基础上,突出告警 信息模块化、告警数据可视化、基础业务场景化等应用管理.     

基于GIM模型的智能变电站二次回路三维可视化系统设计

由于智能变电站内二次回路需要模拟的对象较多,并且具有时序性特征与非时序性特征,导致智能变电站二次回路三维可视化效果较差。基于此设计了一个基于电网信息模型(grid information model, GIM)模型的智能变电站二次回路三维可视化系统。系统硬件部分,重点设计处理器、互感器采样模块与互感器采样模块;系统软件部分,对空间数据组织与管理、几何元素间求交计算、模型切割、模型贴合。在此基础上采用GIM模型建立时序模型,完成智能变电站二次回路三维可视化系统的设计。实验结果表明,所提基于GIM模型的智能变电站二次回路三维可视化系统不仅提高了建模帧速、可视化效率与可视化效果,所设计系统的可视化结果基本不存在缺陷。所设计系统还减少了施工变更次数、施工成本与施工周期,施工成本最大降幅接近0.5倍。因此,说明所设计系统提高了变电站二次回路三维可视化效果,可以满足系统设计需求。     

虚拟现实技术在水情水调自动化系统中的应用

通过对水情水调自动化系统中工况监视模块的任务分析,提出在该部分采用虚拟现实技术,构建相应的三维仿真系统。根据数字高程模型(DEM)、计算机辅助设计(CAD)图、实景照片等数据建立三维模型,基于开源项目开发场景编辑软件和实时运行系统,实时运行系统使用OPensceneGraph来管理场景和实时渲染,重点解决大地形建模和水流流态的模拟技术,达到了较好的应用效果。     

基于CIM模型的变电站三维可视化交互技术应用

研究三维可视化交互技术在智能变电站的应用,解决变电站传统信息平台通过文字、图表等二维形式展示设备信息不直观及交互困难等问题。利用基于CIM模型的信息交互技术,通过改进特征的实时细节层次模型生成算法与碰撞检测加速算法,实现实景三维建模和虚拟场景控制及变电站内设备台帐的展示。设备试验、缺陷、实时工况、在线监测等综合信息的三维仿真及数据交互,可及时为异常设备发出定位及告警信息,为监盘、巡检等提供可视化模拟环境,提高运行人员查找、分析设备故障的效率。500 k V玉林变电站三维仿真应用实例表明,基于CIM的变电站三维可视化信息交互技术具有很好的应用效果。     

PDMS的三维项目规划及应用探讨

根据PDMS工程实践,对PDMS中关于PROJECT相关内容的设置、DESIGN模块规则、出图等进行了思考,保证三维设计各个模块与专业之间接口在设计内容上的互相衔接,彼此协调,整体一致。有利于提高设计效率,减少图面差错,确保三维设计出图正确合理。     

智能电网态势图建模及态势感知可视化的概念设计

提出了智能电网态势管理概念模型及概念设计,包括态势感知可视化对象建模及应具有的核心算法模块。态势可视化的核心是态势图建模,文中提出了态势图构成模型,并提出了实时态势图片生成以及基于条件触发的历史图片存储机制。存储的带时间戳的历史态势图片,经过拼图,可实现历史动态态势图动画反演播放;提出了未来的预测动态态势图的生成机制,生成的带时戳的未来态势图片,经过拼图,可实现未来动态态势图动画播放。初步探讨了态势图设计评价指标,指出态势底图的选择将直接影响到态势感应和感知可视化效果。     

三维虚拟火电厂数字可视化系统引擎设计

提出了三维虚拟火电厂数字可视化系统,构建了三维虚拟火电厂数字可视化系统体系结构,设计了三维虚拟火电厂数字可视化系统渲染引擎。结合火电厂现有业务应用系统,搭建集火电厂状态检查、仿真模拟、故障分析、应急处理、操作运行、会议沟通、综合分析、人力资源开发等功能为一体的三维数字可视化平台,实现了与火电厂现有业务应用系统的深度融合。该平台解决了我国现有火电厂应用系统可视化水平低、信息集成度不高而使得更精细的企业运行管理难以执行等问题,大大提升了火电厂的管理水平和营运效益。     

一种用于PWM逆变器的非对称T型滤波器的设计方法

针对以体积最小为目的的PWM逆变器用非对称T型滤波器的参数设计中会出现高次多元方程，难以获得有用的解析解的实际问题，提出了一种采用三维数据可视化技术的设计方法：在保证低通滤波器衰减特性的前提下，分别绘出纯电阻负载和阻感负载时系统功率因数的曲面，再依次考量电力电子器件中的电流负担、电压应力等因素，从空间曲面到空间曲线，再到平面曲线，逐步地缩小取值范围。最后对电感器的结构进行了优化设计。实验验证了该方法的正确性和实用价值。     

华北电网自动电压控制与静态电压稳定预警系统应用

设计并实现了区域电网自动电压控制(AVC)系统。提出了区域电网AVC模式,包含对直控电网的闭环控制和对各下级电网的协调控制2部分;在主站系统中实现了对500 kV变电站内部的电容、电抗器、有载调压分接头(离散控制设备)和调相机(连续调节设备)的综合协调和闭环控制;通过约束条件的实时修改实现了电厂与变电站的协调控制;实现了在线静态电压稳定预警与AVC功能的协调;实现了三维可视化功能。该系统已在华北电网实际运行。     

黑启动路径生成及系统恢复辅助决策系统

快速生成黑启动方案并恢复系统一直是电网应急处理时亟待解决的难题。现开发了一套基于3D可视化技术的黑启动路径生成及系统恢复辅助决策系统。介绍了系统的总体框架、模块功能及实现方法,包括：数据库,图形平台以及算法库（如初始路径的生成、路径的校核、路径的评估、系统恢复等）;应用于某电力公司的实际网络,验证了所设计系统的有效性和正确性。系统具有完善的图形界面、数据库系统、算法库所形成的图模一体化系统,具有体系结果合理、功能完善、使用方便等优点。     

基于FSBB20CH60的高性能功率模块设计

叙述了具有集成驱动、保护和系统控制功能的智能功率模块FSBB20CH60。实现了一种基于 FSBB20CH60的高性能隔离驱动的功率模块。将该功率模块应用于变频空调,降低了成本,提高了可靠性。     

基于储能型开关电感准Z源逆变器的模型预测控制

针对传统准Z源逆变器(quasi-Z-Source Inverter,QZSI)升压能力和功率协调控制能力的不足,本文提出将储能电池与开关电感型QZSI相结合构成储能型开关电感QZSI(Energy-Storage Switched-Inductor QZSI,ES-SLQZSI),提高了系统升压倍数和功率协调能力,并针对ES-SLQZSI系统,提出一种基于有限集模型预测控制(Finite Control Set-Model Predictive Control,FCS-MPC)结构的功率控制策略,在单级变换系统中实现了最大功率点追踪(MPPT)和并网功率控制。建立了ES-SLQZSI的离散时间模型,基于此模型设计预测函数与代价函数。然后,设计光伏功率MPPT模块和输出功率管理模块。相比于传统多级结构的储能光伏系统,该系统结构简单,无需额外的DC-DC变换器;相比于传统双环PI PWM控制策略,该方法简单易行,所需PI控制器少,无需PWM调制器;动态响应速度优良,适合被控变量较多的非线性系统。仿真结果验证了控制策略的有效性。     

基于双DSP的有源电力滤波器控制器的设计与实现

设计了以双数字信号处理器(DSP)为核心的有源电力滤波器的控制系统,满足有源电力滤波器(APF)加强功能化和智能化的设计要求,提高了控制器的实时性能和工作效率。首先详细分析了该控制器的硬件系统结构,以及主要硬件模块的设计过程;然后针对其中的锁相环模块、AD调理电路模块、模数转换模块、双口RAM模块及故障检测电路模块等进行深入分析,并对双DSP的主要程序流程设计进行了介绍;最后通过性能测试验证了所设计的控制器具有较高的精度。     

轨道交通牵引电机智能综合测试系统设计

针对轨道交通牵引电机的检修与维护需求,设计了一种轨道交通牵引电机智能综合测试系统。该系统包括系统供电模块、交流电力测功机（德马YVPCG225M-50-B-EWB-AC-B3-SM）模块、测试电机及四象限变频（M700-10403200D/200kVA）模块和采用工业控制计算机+PLC控制+LabVIEW+数字显示测量仪器的测控系统模块,并对系统的系统构架与组成、工作原理和系统各模块的核心组件的选型进行了十分详细的说明。该方案已经成功应用于港铁轨道交通（深圳）有限公司的地铁牵引电机测试试验,同时可为同类电机产品的性能测试与电机测试实验室的设计提供可供借鉴的参考。     

模块化级联型SMES变流器及其总分式功率无源控制策略

为实现超导磁储能系统(SMES)的大规模可扩展式应用,提高控制系统的动态性能和鲁棒性,改进级联型SMES变流器的电路拓扑,并设计基于无源控制器的总分式功率控制策略。采用二阶广义积分构造虚拟轴,实现单相电路的坐标变换;证明了无源系统反馈互联后仍保持端口受控哈密尔顿模型结构的特征,分别在交、直流侧设计控制策略,降低了控制设计的复杂度;提出总分式功率控制策略,实现系统并网总功率和各级联模块分功率的独立控制;分别在交、直流侧设计无源控制器,提高了系统控制的动态性能和稳定性。仿真分析验证了模块化级联型SMES变流器及其总分式功率无源控制策略的有效性。系统具备模块化特征,可实现灵活扩展以及各超导磁体功率的独立控制,并具有更快的响应速度、更小的超调量和更好的并网电流质量。     

基于DSP控制的小功率异步电机变频调速系统

针对家电产品中小功率电机的调速要求,设计了一种用于异步电机的变频调速系统,该系统基于智能功率模块PS21255及数字信号处理器TMS320LF2407A,通过SPWM技术对异步电机实现恒压频比控制。整个系统集成度高,控制灵活,稳定性好。实验结果表明该系统运行性能良好。     

基于DDS的高功率超声波电源的设计

主要实现频率和功率连续可调的超声波电源设计.首先,通过设计直接数字频率合成器(DDS)实现不同输出频率,采用AT89S52控制AD9851的频率和相位控制字;其次,设计功率放大单元满足高功率超声波驱动的需求;最后,通过超声波的发射和接收实验来验证超声波电源工作的性能.实验结果表明该系统具有工作性能稳定、功耗小、可控性强等优点.     

基于神经网络PSD算法的GaN器件变流器控制系统设计

伴随电力电子技术在环保节能、智能电网中的应用,高压大功率的电力电子设备得到大力推广。GaN器件变流器因其特殊的控制性能变成大功率、高压化控制的核心。设计了一种基于神经网络PSD算法的GaN器件变流器控制系统。当GaN器件变流器出现异常后,系统中故障信息采集模块能够高效采集GaN器件变流器异常信息并传输至自适应控制模块,自适应控制模块采用神经网络PSD算法,实现GaN器件变流器自适应控制。仿真结果表明：所设计系统对GaN器件变流器的功率、直流电流、环流以及电容电压可实现高精度控制,且该系统控制下交流器输出电压质量佳,相间短路、两相接地短路故障率得以降低,运行效率高。