配电网地埋电缆载波信道模型及影响因素分析EI北大核心CSCD

为研究载波信号在中压配电网地埋电缆的传输特性及相关影响因素,首先结合卡接式电感耦合器的物理结构及耦合原理,推导出耦合器数学模型。其次根据配电网地埋电缆实际结构分析电缆单位长度参数矩阵,通过回路形式分析与正交变换实现参数矩阵对角化,求得地埋电缆的传输线模型。后依据配电网地埋电缆拓扑结构及环网柜接地形式,建立载波信号在配电网中的信道模型,并通过仿真及实验室测试验证所建地埋电缆信道模型的有效性。最后在信道模型基础上,分析影响载波信号在中压地埋电缆中传输特性的影响因素,结果表明:载波信号强度在电缆铠装层上最大,屏蔽层次之,三相缆芯中最小;电缆线路每经过一个环网柜,其载波信号强度将出现一次较大衰减。     

风电机组轴系的剩余寿命预估

风电机组轴系作为传动系统的关键部件,其剩余寿命的准确预估有利于维修方案的优化,从而有效降低运行成本。提出了一种风电机组轴系的退化-扭振耦合模型,结合了慢速的退化过程和快速的转动行为,同时引入不确定量风速对轴系退化的影响。运用四阶龙格-库塔算法和雨流统计法,通过多次蒙特卡罗模拟得到退化度曲线,进一步求得剩余寿命的期望和方差。结果表明,风电机组轴系的退化度呈指数发展,剩余寿命的期望和方差随退化度呈负指数变化。     

需求响应对配电网供电可靠性影响分析

需求响应的实施在实现电力系统削峰填谷的同时也对配电网的供电可靠性产生了影响。采用分时电价作为基于电价的需求响应机制,在此基础上通过模糊聚类方法实现时段的划分,以电量电价弹性矩阵衡量负荷的改变,并以峰谷负荷差值最小为目标函数优化分时电价。为分析基于激励的需求响应对可靠性的影响,在可靠性评估中考虑线路容量约束,引入激励响应负荷的概念,制定负荷削减策略并提出衡量激励响应负荷的可靠性指标。算例验证了理论分析的正确性。     

中压配电网中电气设备对PLC信道传输特性的影响

在中压配网信道模型基础上,重点分析配电线路、配电变压器、无功补偿装置及中压开闭所等一次设备对载波信号传输衰耗的影响规律,为高速率窄带电力线载波通信(NB-PLC)在中压配网中的实用化提供必要的参考依据。研究结果表明:电压衰减的幅度随着分支线长度、分支线数目及配电变压器数量的增加而增大,而与主干线路长度基本无关;架空和电缆混联线路引起折射衰耗大,而中压开闭所对电压传输衰落的影响可忽略不计;无功补偿装置经一定长度电缆接入系统,则补偿的位置、容量的增加并不会引起电压衰落的大幅度增加。     

经验Gramian平衡降阶在电力系统中的改进及应用

经验Gramian平衡降阶方法正逐步应用于电力系统的非线性控制设计。如何获得有效经验可观可控Gramian矩阵,是该方法应用的核心,对降阶效果有着很大影响。为进一步提升该方法的降阶效果,建立了电力系统非线性动态模型,分析了所研究问题与控制量选取及降阶对象之间的关系。考虑了电力系统状态量及控制量变化特点,提出了一种方案用于确定各状态量和控制量的扰动值,形成了包含丰富系统动态行为信息的经验可观可控Gramian矩阵。通过研究某实际电网验证该方案可行有效,研究表明相比原方法,所提方案在保证降阶误差上界的前提下,能够进一步有效减少模型阶数,其降阶效果得到明显提升。     

基于深度自编码网络模型的风电机组齿轮箱故障检测

为了实现风机齿轮箱的故障检测分析,提出一种基于风电机组齿轮箱的数据采集与监视控制(SCADA)数据和振动信号的深度自编码网络模型。该模型作为一种典型的深度学习方法,通过逐层智能学习初始样本特征,可以获取数据蕴含的规则与分布特征形成更加抽象的高层表示。首先,利用限制性玻尔兹曼机对网络参数进行预训练和反向传播算法对参数进行调优,建立深度自编码网络模型。然后,通过对齿轮箱的状态变量进行编码和解码,计算重构误差并将其作为齿轮箱的状态检测量。为了有效检测重构误差的趋势变化,选用自适应阈值作为风机齿轮箱故障检测的决策准则。最后,利用对齿轮箱故障前、后记录的数据进行仿真分析,结果验证了深度自编码网络学习方法对齿轮箱故障检测的有效性。     

考虑污染物排放约束的传统电厂与虚拟电厂间环境经济调度模型

为有效实现分布式能源(distributed energy resource,DER)单元参与电力系统能源市场,深度挖掘负荷侧灵活供能潜力,首先建立虚拟电厂(virtual power plant,VPP)作为管理运行分布式能源的代理模型,并基于组件特性分析对虚拟电厂的外特性进行了量化;然后基于当前电力行业面临的经济环境热点问题,建立了考虑污染物排放约束的传统电厂(conventional power plant,CPP)和虚拟电厂间的环境经济调度(environmental economic dispatch,EED)二阶约束二阶规划(quadratically constraint quadratic programming,QCQP)模型;接着介绍了CPLEX优化引擎和YALMIP软件包的功能,并采用建模与求解解耦的方式来求解模型;最后对改进10机系统进行仿真计算,验证了所提模型的有效性和正确性。     

基于子空间方法的风机齿轮箱故障预测算法

为了减少风机齿轮箱严重故障的发生,提出了一种基于随机子空间识别方法的齿轮箱故障预测算法。该算法首先建立齿轮箱的随机状态空间模型,并利用正常运行时的振动监测数据计算模型的参数矩阵的特征值,并将其作为参考特征值;然后将由实际振动数据所求得的特征值与参考特征值进行比较,如果两者误差很小,则说明齿轮箱正常,反之则异常。为了减少计算量,引入均方根误差(RMSE)作为齿轮箱故障判别指标,并利用统计过程控制(SPC)原理定义该指标的阈值。最后,对一台实际风机的振动监测数据进行仿真,结果表明了所提出算法的有效性。     

考虑多属性的风电机组齿轮箱状态维修策略

针对传统风电机组齿轮箱维修策略的不足,综合运用不完全维修和状态维修,提出一种考虑多属性的综合状态维修策略。在比例失效模型的基础上,考虑不同维修方式及其在维修决策中的配合应用。根据多属性决策理论,整合优化维修费用率、可靠度和可用度,建立联合目标函数。同时,构造两层优化算法,得到各目标函数的权重,并最终确定不完全状态维修和状态维修的动态维修阈值函数曲线。最后,结合某风电机组齿轮箱实际运行数据进行仿真分析,验证该维护策略的有效性和优越性。     

输电线扩展规划分支定界算法

研究了输电线扩展规划的分支定界算法。为了对输电线扩展规划的各种预选方案进行综合分析,提出了规划集的概念,并建立了输电线扩展规划分支定界算法的优化数学模型。该模型以投资费用和运行成本最小为目标,以电力系统潮流为约束条件,利用内点法作为求解松弛子问题的算法,给出了输电线扩展规划分支定界算法的详细计算步骤,并在IEEE39节点测试系统和某地区实际电网的输电线扩展规划中运用所提出的方法进行了仿真。仿真结果表明,该方法不必进行遍历搜索就能够快速得到投资和运行成本最低的投建线路,计算量小,效率高。