城轨牵引供电系统多尺度和多物理域建模仿真方法

城轨牵引供电系统实际运行涉及电、磁、热、力等多物理域耦合作用,以及多时间、空间尺度变化过程。然而,传统建模仿真方法尺度分离、机理单一,难以对系统的多尺度和多物理域状态进行统一描述及全面分析。因此,首先提出一种城轨牵引供电系统多尺度和多物理域建模仿真方法,采用Simscape平台和模块化、组件化、可视化建模思想,设计多尺度和多物理域的系统级建模框架;然后基于并行协同交互策略,提出一种模式自适应的多尺度仿真方法,实现多尺度模型之间的有机高效融合;接着基于分级多域反馈,提出系统级的多物理域仿真方法,保证多物理域模型的耦合交互仿真;最后基于仿真验证了所提出的多尺度和多物理域建模仿真方法的有效性,表明多尺度和多物理域模型能够统一描述系统在多个物理域下的宏观及微观特性,全面、充分地表征系统运行的实际物理过程。     

基于分层优化的分散式城轨供电系统网络化支援供电

在不同地铁线路之间可相互共享外部电源的背景下,为研究网络化支援供电方式对分散式城轨供电系统故障恢复的影响,该文建立网络化运营模式下的分散式城轨供电系统拓扑模型和支援供电故障恢复数学模型.采用分层优化方法,先基于拓扑搜索生成开关操作次数最少的候选方案集,再基于潮流计算找出中压系统附加损耗最小的可行方案.以五条线路的供电系...     

三相逆变器数字孪生系统的参数辨识研究

电力电子变换器的参数辨识能提升系统控制和运行效果,然而传统的参数辨识方法难以同时辨识多组参数且辨识结果精度较低。针对此问题,提出了基于数字孪生的三相逆变器参数辨识方法。首先,构造出数字孪生三相逆变器,包括利用Runge-kutta库塔方法建立三相逆变器主电路的数学模型和控制器离散模型。然后,利用自适应粒子群优化算法更新并优化数字孪生逆变器的电路参数,直至数字孪生逆变器和物理逆变器相应的电路参数相同。最后,通过仿真和实验验证了所提参数辨识方法的有效性。结果表明,该方法在稳态与动态条件下均能快速地辨识出物理逆变器的电感、寄生电阻和开关管内阻参数,辨识结果的相对误差在2%以内。     

基于制动能量回馈装置的城轨牵引供电系统谐波抑制方法

针对城市轨道牵引供电系统设置的制动能量回馈装置,本文提出了一种兼备配电网谐波电流治理能力的制动能量逆变回馈与谐波电流抑制方法;该方法能够灵活地实现有源滤波与制动能量回馈模式的切换,净化了牵引供电系统,提高了制动能量回馈装置的利用率。为了有效抑制牵引供电系统产生的谐波电流,本文对24脉波移相整流变压器组中不同序谐波电流的传递规律和基于矢量谐振控制器的电网侧谐波电流闭环控制方法进行了研究。Matlab/Simulink平台的仿真结果验证了所提控制方案的有效性和正确性。     

基于PWM整流器的城轨牵引供电系统研究

对基于多PWM整流器单元多重化并联结构的新型能馈式城轨牵引供电系统进行了研究。该系统充分发挥了PWM整流器直流输出特性可控,交流侧谐波成分小,能以单位功率因数运行以及交直流两侧能量能双向流动等特点,克服了传统牵引供电系统的不足。系统中采用移相电压空间矢量调制技术(PS-SVPWM),提高了装置的等效开关频率,进一步降低了交流侧的谐波成分,并采用多PWM整流器并联控制策略实现了各PWM整流器模块的负载均衡控制。同时,在系统内部采用网络技术结合虚拟仪器技术实现了对装置的远程控制和监测。通过实验对该牵引供电系统的控制方法和设计理念进行了验证。     

基于数字孪生的电机智能车间研究与应用探索

随着中国制造智能政策的实施,电机行业逐步开展智能制造项目,但在项目实施过程中存在落地难、建设周期长、智能化程度不高等问题。介绍了数字孪生在电机智能车间建设中的应用前景,探讨了电机智能车间虚拟建模、孪生数据采集与实时驱动、增强现实（AR）孪生交互等仿真技术,并结合电机嵌线车间智能化建设阐述数字孪生在电机智能制造推进过程中的应用方法、流程和范围等。结果表明：数字孪生能有效缩减车间的调试周期和生产成本,提高电机智能车间项目的可靠性和可验证性。     

基于恒功率负荷的牵引供电系统潮流计算

采用电力系统的潮流迭代算法进行牵引供电系统潮流计算。建立了牵引供电系统数学模型,将机车负荷作为恒功率模型,根据机车负荷和供电电压,分别采用牛顿-拉夫逊法和前推回代法,进行了直供和AT牵引供电系统潮流计算,通过典型算例比较了其与传统简化方法(机车负荷为恒电流模型)在机车网压计算的差异。结果表明,传统算法误差较大,尤其是在高速重载工况下误差更大,而电力系统潮流迭代方法进行牵引计算的精度更高。     

基于数字孪生混合储能的风电功率波动平抑策略

针对风电出力的波动性和预测的不准确性,提出一种基于数字孪生混合储能(digital twin hybrid energy storage,DTHES)的控制策略,对储能设备的运行效率进行优化.该策略综合考虑了风电并网波动、预测模型误差和储能设备的使用效率.首先,将注意力机制(Attention)引入门控循环单元(gat...     

基于北斗与数字孪生技术的智能电网运维平台研究

针对电力系统日益复杂的运维问题,将北斗精准时空技术与数字孪生系统理论相结合,提出构建智能电网运维平台的方法.该方法通过将北斗与物联网传感器相结合,形成可以进行状态预测、故障诊断、自愈等功能的数字孪生运维平台.本文首先分析了北斗数字电力孪生系统总体架构,然后从数字孪生体建模理论、基于北斗的数据采集智能终端、数字孪生平台的...     

计及系统级控制的柔性直流牵引供电系统潮流计算方法

柔性直流牵引供电系统是城轨交通牵引供电技术的重要发展方向,而潮流计算是对其进行分析和设计的重要依据.柔直牵引供电系统的潮流分布直接受到系统级控制的影响,因此需要在潮流计算中计及系统级控制.本文基于高斯迭代法,研究了柔直牵引供电系统的建模问题,设计了能可靠收敛的潮流算法,解决了在柔直牵引供电系统潮流计算中考虑系统级控制问...     

城市轨道交通柔性直流牵引供电系统钢轨电位快速计算方法EI北大核心CSCD

近年来,柔性直流牵引供电系统由于能够灵活控制电压,提高再生能量利用率,越来越受重视。钢轨电位是柔性直流牵引供电系统设计的重要依据和安全稳定运行的重要指标。由于全控变流器和协同控制的引入,柔直系统钢轨电位分布特性与传统系统有显著差异,并且在钢轨电位计算精度和速度方面提出更高要求,有必要研究柔直系统钢轨电位的高效建模计算方法。文中提出一种接触网与回流网解耦的两阶段潮流计算法,提高柔直系统潮流计算的效率,并基于此分析钢轨电位的时空分布特性,发现钢轨电位的重要影响因素为柔直系统的端口电压,为钢轨电位实时抑制控制策略提供一定理论基础。     

24 kV柔性直流牵引供电系统潮流计算方法与供电特性分析

潮流分析对于研究24 kV柔性直流牵引供电系统的供电特性具有重要意义,但多层级控制导致柔性直流牵引网的潮流分布更为灵活复杂,使得原有直流牵引供电系统的潮流算法不再完全适用。为此,该文在原有直流牵引供电系统潮流计算方法的基础上,建立24 kV柔性直流牵引供电系统的“控制器-源-网-车”一体化潮流计算模型,详细分析潮流计算与控制器迭代的交互过程,提出一种连续线性潮流法和比例积分控制器（SLPFM-PI）交替迭代的潮流计算方法,以求解考虑多层级控制策略下的牵引网潮流。此外,基于潮流计算,以机车运行电压、接触网载流量为限制条件,分析24 kV柔性直流牵引变电所的供电距离,并研究了不同控制方案下系统供电特性的差异,结果表明该系统控制方案的设计中应减小机车功率的远距离、跨区间传输。     

适用于变压器保护的数字孪生建模技术研究

常用的大型建模软件规模庞大、计算效率低,所建模型不满足保护速动性的要求。该文提出基于数字孪生技术的多绕组变压器保护模型,能够满足变压器保护速动性要求,同时具有不受励磁涌流影响、区内故障检测灵敏度高的优点。首先建立了与物理实体变压器运行行为一致的数字空间物理属性模型,并在对应行为下利用离散迭代法求解数字空间模型。然后利用物理实体电流和虚拟实体电流之间的偏差确认变压器的异常工况。最后,通过动模实验和ANSYS软件建立的仿真模型验证所建模型的有效性。     

基于数字孪生的在运安控系统故障诊断方法

数字孪生技术旨在打破虚实界墙,通过虚-实信息链接实现物理实体与虚拟空间的有机融合,模拟出物理实体的实时状态。安全稳定控制系统（简称安控系统）作为保证电网安全稳定运行的第二道防线,一旦发生故障将会给电网的运行造成严重危害。为此,提出一种基于数字孪生的在运安控系统故障诊断方法。首先,通过分析安控系统的一般运行策略和可能存在的故障环节,提出安控系统的数字孪生体系;其次,建立基于海洋捕食者算法优化支持向量机的安控系统故障诊断模型;最后,利用安控系统的运行数据构建样本数据集,验证了所提方法的有效性和正确性。     

新型同相牵引供电系统主电路参数设计的研究

基于有源滤波器的平衡变换装置是新型同相牵引供电系统的核心,直流侧储能电容和交流侧滤波电感是平衡变换装置的两个关键参数.电感滤除网侧谐波,电容稳定直流侧电压,更为重要的是这两个参数影响整个系统的动态响应.利用平衡变换装置各部分之间的电压、电流和能量关系,提出了基于有源滤波器的平衡变换装置主电路参数设计方法,建立了滤波电感取值的数学模型,编写了一套参数计算程序,且采用MATLAB软件搭建仿真模型,验证了其参数设计方法的合理性.     

基于数字孪生的锂离子储能电站环境控制方法

随着集装箱式锂离子储能电站的功率密度和能量密度越来越高,传统的单一式风冷热管理技术已不能满足日益增长的高热流密度要求。通过建立锂离子储能电站的数字孪生模型,对温度分布情况、散热情况进行检测与模拟,实现了电站电池舱内部的高效智能热管理,为电站提升电池使用性能以及安全稳定运行提供支撑。     

基于数字孪生的柔性生产线状态感知

柔性生产线的数字孪生可以实现柔性生产过程运行状态的实时感知,并利用孪生数据优化生产.为此,提出了一种基于数字孪生的柔性生产线状态感知方法.首先建立了该方法的体系架构,并对系统实现中的3大关键技术,基于Unity 3D的数字孪生模型搭建、基于OPC UA的异构设备数据实时获取及基于孪生模型的状态感知分别进行了详细论述.最...     

基于云模型的配电网运行画像数字孪生构建方法

随着新型电力系统的形成,配电网运行的不确定性和复杂性日益加大。运用数字孪生技术建立虚拟空间对物理电网的映射和交互,是掌握配电网复杂运行特性的有效手段。提出了基于数字孪生的配电网运行画像构建方法。首先,建立反映配电台区和线路运行状态的指标体系,运用客观统计排序策略将特征指标转化为模糊标签模板。然后,以日为单位提取运行指标构成采集样本,作为云模型的一个云滴,运用逆向云发生器形成运行指标的模糊表征。最后,用运行指标与标签模板的模糊距离进行加权求和,得到运行指标的打分值,形成物理意义清晰、评价依据客观的配电网运行画像,为全面刻画新型数字化配电网运行特征提供了技术手段。     

计及新能源接入的柔性牵引供电系统区间最优潮流研究

传统电气化铁路存在以负序为主的电能质量问题及电分相问题,严重影响铁路运行安全和效率,一种基于三相-单相全交直交变流器的新型柔性牵引供电系统能够有效解决该问题.以接入储能装置及光伏的柔性牵引供电系统为研究对象,以功率平衡、系统运行边界为约束,以牵引变电所日运行成本最低为目标,考虑光伏的不确定性和牵 引负荷的波动性,建立区间最优潮流模型,最后利用 YALMIP工具包和 GUROBI求解器进行求解.算例分析结果表明,储能装置和光伏接入柔性牵引供电系统后,系统日运行成本最高可降低30.49％.