基于改进PSO算法的非理想电压条件下电力弹簧控制策略

电力弹簧(ES)的提出旨在实现用电量随发电量的变化而变化,可有效缓解新能源发电引起的间歇性问题,为关键负载(CL)提供稳定电能质量。然而当非理想电网(电压不平衡与低次谐波共存)时,ES采用传统比例-积分控制无法稳定CL电压,针对这个问题,首先提出一种基于四阶广义积分器的有源滤波器滤除电网中所含谐波并补偿CL母线的不平衡电流,保证CL电压和电流谐波含量符合要求且逆变器输出电流平衡。在此基础上,提出利用改进粒子群优化算法实时检测CL两端电压的不平衡度信息,实时优化串联非关键负载(NCL)的ES电压脉宽调制控制信号,使CL电压稳定且电能质量符合要求,以消除电网电压不平衡及波动的影响。最后,通过仿真不同负载工况,对所提算法进行了验证。     

基于AFSA的新型电力弹簧多目标电能质量优化控制

电力弹簧（electric spring, ES）作为需求侧响应的一种新技术已经成为电力行业研究的热点。为充分发掘ES潜力,文章提出基于人工鱼群算法（artificial fish swarm algorithm, AFSA）的新型ES多目标电能质量优化控制策略,实现关键负载（critical load, CL）的电压、系统频率和非关键负载（non-critical load, NCL）功率因数的优化。首先提出一种新型背靠背型电力弹簧（back-to-back electric spring, B2B-ES）拓扑结构,实现负载侧供电侧功率双向流动稳定NCL电压范围。其次提出加权平均视觉范围和自适应拥挤度因子的改进AFSA,设计多目标优化函数提取负载侧NCL的电压值和系统频率等本地信息优化ES的控制信号,通过在线调整电力弹簧的补偿功率改善系统电能质量。经仿真验证,文章所提优化控制策略能够克服现有ES控制方法目标单一、实时性差的缺点,实现多目标电能质量实时优化。     

用于分布式电压调控的AC-AC型主动电力弹簧

电力弹簧(electric spring,ES)作为一种电能质量优化装置,对关键负载与非关键负载进行区分使得电力弹簧在对关键负载进行保护时,非关键负载无法运行在其额定电压下,而且其调压能力受到线路参数的限制。针对传统ES在实际电网中工作时的被动性,文中提出一种基于双极性直接式AC-AC变换器的主动电力弹簧(AC-AC based active electric spring,AC-AES)实现分布式调压。AC-AES不再对关键负载与非关键负载进行区分,对用户负载进行统一控制,从而使其调压变得主动。最后,通过仿真和实验分别验证所提装置通过调节电压调控负载功率的可行性,以及在波动电网中稳定负载电压的能力。     

基于电力弹簧的可再生能源供电系统电压平稳控制方法

针对电力弹簧(Electric Spring,ES)系统多变量、强非线性的特性和传统线性PI控制稳定域窄、鲁棒性不强的问题,为提高关键负载(Critical Load,CL)电能质量并保证ES安全稳定运行,提出一种基于微分平滑理论的非线性控制(Flatness-Based Control,FBC)方法。建立三相ES(Three Phase Electric Spring,TPES)动态数学模型,计算为稳定CL电压TPES所需注入的电压参考值幅值;引入微分平滑理论,验证TPES系统为微分平滑系统,设计基于TPES的微分平滑非线性控制器,实现可再生能源供电系统电压平稳控制和TPES的安全平稳运行;最后,基于Matlab/simulink的仿真结果验证了文中所提微分平滑非线性控制方法具有动态响应快、稳定性高、鲁棒性强的特点。     

基于电力弹簧的微电网分布式发电协同控制

针对微电网运行时的电压和频率波动问题,建立了基于电力弹簧的分布式发电协同控制方法,以保证微电网的稳定运行。首先,基于电力弹簧的基本原理建立功率控制模型,利用电力弹簧的相位和幅值同时可控的特点,分析电力弹簧的四象限特性;在此基础上,设计了电力弹簧有功/无功协同控制方法,基于离散一致性算法,提出一种电力弹簧接入微电网的分布式发电协同控制策略;最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了微电网中发生电压突变、分布式发电功率突变以及负载功率突变3种情况下该控制策略的有效性,对比分析有无电力弹簧接入下系统电压和频率波动情况。实验证明:电力弹簧可以通过同时进行有功/无功补偿来有效解决微电网中分布式电源和负载变化引起的电压、频率波动,保证微电网的稳定运行。     

基于改进下垂控制关键负载电压实时稳定的电力弹簧控制

针对新能源并网发电引起的间歇性问题,电力弹簧(ES)的提出可有效改善关键负载(CL)电能质量。当电网电压不平衡与线路阻抗阻性较大存在控制耦合时,单相多ES采用传统下垂控制无法获取稳定的电压和频率,因而需要实时修正参数的改进下垂控制策略。首先利用二阶广义积分发生器构造虚拟的正交电压和电流信号完成单相dq旋转坐标变换,进而提出用优化粒子群算法(PSO)实时改进下垂系数:PSO模块检测各CL两端电压不平衡度信息并生成状态变量矩阵,同时下垂控制模块实时采集线路信息并在每个周期更新时将其输入到PSO模块来优化电压偏差,其优化结果反馈到下垂参数并实时更新。最后,通过软件仿真对比传统下垂控制策略和改进下垂控制策略,验证了所提控制策略的有效性。     

基于无功补偿的电力弹簧有效运行范围分析

为了确保电力弹簧(Electric Spring, ES)工作在有效运行范围内,实现关键性负载电压稳定及电力供需平衡,结合相量图法对纯无功补偿的ES运行原理进行分析,获得了ES的有效运行范围,探讨了线路阻抗等参数对该范围的影响。针对现有扩大ES有效运行范围的方法需要引入有功补偿的情况,提出一种自适应调整关键性负载电压目标值的算法,仅需通过无功补偿就可以扩大ES的有效运行范围。详细分析了调整步长对网侧电压有效运行轨迹的影响。最后,通过在Simulink中建立仿真模型验证了分析结果及所提算法的正确性。     

三相电力弹簧的无源控制策略研究

针对太阳能、风能等新能源设备大规模并入电网造成的电能质量下降问题,近年来出现了电力弹簧(ES)的概念。依据推导出的三相电力弹簧(TPES)的数学模型,搭建了对应的系统模型,依据无源控制(PBC)理论,分析了系统的无源性,并分别采用传统PI控制和无源控制验证了三相电力弹簧能够维持关键负载(CL)电压的稳定。通过仿真和实验验证,在有功功率变动工况下,无源控制的超调量远远低于PI控制的13.7%,调节时间0.03 s也低于PI控制的0.07 s,静差率0.000 2%也小于PI控制的0.08%,表明无源控制的动态性能和静态性能都更出色。此外,相比于传统的PI控制,无源控制所需参数更少,控制系统结构更加简单。     

计及系统线路阻抗的电力弹簧电压电流同时补偿控制策略EI北大核心CSCD

针对现有电力弹簧(electric spring,ES)在缓解线路电流不对称、减少中性线电流的控制中存在忽略系统线路阻抗和关键性负载电压无法保持稳定的不足,首先对计及线路阻抗的三相负载不对称系统进行分析,获得中性线电流与ES各相输出电压之间的关系。然后利用果蝇优化算法(fruit fly optimization algorithm,FOA),根据网侧电压计算出使中性线电流幅值最小的ES最优参考输出电压。ES则通过控制器调节其实际输出电压,对关键性负载电压和线路电流同时进行补偿。最后,通过仿真验证了三相电力弹簧在所提策略控制下能够减少线路电流不平衡并保持关键性负载的电压稳定。     

计及系统线路阻抗的电力弹簧电压电流同时补偿控制策略

针对现有电力弹簧(electric spring,ES)在缓解线路电流不对称、减少中性线电流的控制中存在忽略系统线路阻抗和关键性负载电压无法保持稳定的不足,首先对计及线路阻抗的三相负载不对称系统进行分析,获得中性线电流与ES各相输出电压之间的关系。然后利用果蝇优化算法(fruitfly optimization algorithm,FOA),根据网侧电压计算出使中性线电流幅值最小的ES最优参考输出电压。ES则通过控制器调节其实际输出电压,对关键性负载电压和线路电流同时进行补偿。最后,通过仿真验证了三相电力弹簧在所提策略控制下能够减少线路电流不平衡并保持关键性负载的电压稳定。     

220 kV变电站10 kV直供负荷的改善措施及其经济分析

为了协调220 kV与110 kV变电站布点关系,结合某省220 kV变电站三卷变压器10 kV低压侧直接向负荷供电（简称直供）的实际情况,对全省220 kV变电站进行统计分析,研究其直接供电的现状及运行中反映的问题,并有针对性地从技术和经济层面提出解决办法：对10 kV直供负荷供电时,将配电网规划和10 kV直供负荷相结合,优化配电网的结构,合理利用220 kV变电站的容量,由220 kV变电站向周边10 kV负荷系统直接供电,在确保供电可靠性的情况下,控制10 kV线路的送电距离。以上措施可挖掘现有电网的供电潜能,降低线路损耗,使电网布局更趋合理。     

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。     

智能变电站中高频开关电源技术应用

高频开关电源因其性能可靠、体积小、效率高等优点,已广泛应用于智能变电站直流系统中,为变电站安全、可靠运行提供保障。首先简单介绍了交直流一体化电源系统,然后分别对直流充电模块、通信电源模块、UPS电源模块作了详细分析,重点研究了高频开关电源的N+1冗余技术和均流技术。通过研究发现,这2种技术的应用提高了高频开关电源模块的可靠性。高频开关电源能够满足智能变电站对直流系统可靠性的要求。     

基于先验方差的发电机惯量辨识数据质量评估

发电机惯量是电力系统频率特性分析与在线应用的重要参数。基于发电机正常运行时机端有功功率和频率的类噪声信号可对发电机惯量进行实时辨识。然而实测数据质量存在的缺陷,导致现有算法对实测数据辨识效果较差。为解决该问题,本文以谱分析与系统辨识理论为基础,通过参考系统估计、模型参数方差估计、惯量方差估计三个步骤,建立惯量辨识结果的先验方差统计量,在进行辨识前对类噪声数据段进行评价和筛选,提升了惯量辨识的准确度。基于仿真数据和实测数据的数据评估筛选结果验证了本文提出方法的有效性。结果表明,先验方差较小的数据段,惯量辨识的准确度较高。     

基于暂态相关性分析的小电流接地故障选线方法

小电流接地系统发生单相接地故障时,接地点产生的暂态故障电流包含了整个系统中全部的暂态故障电流特征量。非故障线路的三相暂态电流主要表现为对地电容电流,考虑到系统中存在的电感影响,健全线路中的两相电流差非常小,且波形与自身的暂态零序电流明显不相关,而故障线路的两相电流差与其暂态零序电流表现出明显的相关性。利用这一特征,首先对母线电压进行小波变换,通过三相近似系数比例AR检测配电网是否发生了单相接地故障,并找出故障相;然后,运用相关性分析比较各条线路的两相电流差与零序电流的相关性,能够正确地选出故障线路,文章通过MATLAB/SIMULINK建模,验证了该方法的正确性。     

East China Market in Dire Need of Three Major Breakthroughs

Since started as a pilot project of regional power marketin June, 2003, East China power market has been actively andsteadily progressing, and has promulgated in succession amarket establishing program, market operating rules andspecifications for the functions of technical support systems.The technical support systems have been built up by stagesincluding the master station system in East China region and     

12th International Conference on Electronic Measurement & Instruments(ICEMI'2015)

正Qingdao,China 7.16-19,2015 The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world's premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products     

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。     

基于改进动态灵敏度的配电网无功优化规划

目前配电网无功优化规划多采用网损灵敏度分析等方法来确定配电网候选无功补偿点,可能选择虚假高灵敏度节点,选点分布较集中。提出一种基于改进动态灵敏度选点的配电网无功优化方法,对灵敏度和负荷阻抗矩进行修正结合并进行层次聚类,避免选择虚假高灵敏度节点,使得选点分布均匀。通过实例仿真分析,验证了该方法的有效性,并对几种灵敏度选点方法进行了比较研究,得出了一些有益的结论。     

1 000 kV特高压南阳站3/2主接线不平衡环流分析

特高压变电站1 000 kV系统采用3/2主接线,由于导电主回路电阻不平衡度较大及特高压变电站输送容量大,导致3/2主接线系统存在较大幅值的不平衡环流,极端情况下个别断路器相电流有过零甚至反相现象。结合特高压南阳站,从理论上分析不平衡环流中零序分量及其产生原因;论述了大负荷运行期间零序环流给站内二次系统带来的显著问题和严重后果;提出保护装置采用两断路器合流、单断路器最小相电流制动零序电流元件和两断路器合流制动单断路器零序电流元件的几种解决方案。以期后续交流特高压工程对此有足够的重视,供设计、施工和运行维护借鉴。