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...     

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。     

电气化铁路牵引供电系统车网耦合的潮流计算方法

以多导体传输线模型为基础,推导了牵引变电所和分区所等值电路,构建了适用于不同结构和供电方式的牵引网统一数学模型。对列车牵引传动系统利用参数辨识的方法,建立了感应电动机并联静止负荷的数学模型,实现对列车更准确建模。以此为基础,开发了基于车网耦合潮流计算的电气化铁路牵引供电系统仿真软件。实例计算表明,该方法充分考虑列车与牵引供电网的交互影响,能够更真实地反映牵引供电系统的潮流分布,具有重要的工程应用价值。     

城轨交通牵引供电系统参数与储能系统容量配置综合优化

在城轨交通中安装地面式超级电容储能系统将有效回收列车再生制动能量,降低系统运行能耗。各个变电所、牵引/制动列车与储能系统通过牵引网进行实时能量交互,组成一个复杂的多能源耦合系统,因此,为了提高牵引供电系统的整体能量效率,减少投资成本,该文提出供电系统参数与储能系统容量配置综合优化方法。首先建立不同列车运行场景的等效电路模型,分析变电所空载电压和制动电阻启动电压对变电所、牵引/制动列车与储能系统之间能量传递效率与有效传输距离的影响;其次,建立以系统能耗和配置成本为目标的多目标优化问题,将NSGA-II优化算法与城轨牵引供电潮流计算相结合,对供电系统参数与储能系统容量配置进行综合优化;最后,基于北京地铁八通线算例,求解综合优化的帕累托最优解集。结果表明,相比于单一储能系统优化,综合优化在投资成本相近的情况下有效提高了储能系统的节能率。     

基于ADPSS的电力系统和牵引供电系统机电–电磁暂态混合仿真

目前在牵引供电系统对电力系统的影响研究中,大多只单一对牵引供电系统建立详细仿真模型,而电力系统侧则是采用简化后的电路代替,缺乏一种实际电力系统与牵引供电系统的联合仿真模型,对电力系统–牵引供电系统的相互作用与影响认识不足。文中在牵引供电系统电磁仿真模型的基础上,基于电力系统全数字仿真装置(advanced digital power system simulator,ADPSS)搭建出了牵引供电系统与实际电网系统的机电–电磁暂态混合仿真模型,并将混合仿真计算结果与典型值相比较,验证了混合仿真的正确性,并研究分析了牵引供电系统负荷特性、牵引供电系统对电力系统的影响。     

基于广域测量系统的大区域电网负荷建模的研究

针对基于负荷特性测量装置量测的传统负荷建模方法在大区电网负荷建模过程中存在的问题,结合现阶段广域测量系统的特点,提出一种以相量测量单元可观测节点的局部电压直接量测或伪量测为基础的广域负荷建模方法.该方法在假设发电机模型、输电线路模型相对较为精确的前提下,通过进化算法和时域仿真计算逐步寻优的过程获得适应时变性的某种负荷模型.数字仿真结果表明,该负荷建模方法能够作为一种校正方法以较高的精度满足数字计算的需要,验证了该方法的可行性和有效性.     

一种多模型融合的风电系统永磁同步发电机数字孪生建模方法

针对当前风电系统永磁同步发电机(PMSG)建模技术存在设备内部参数理想化和系统耦合单一化的不足，无法满足数字孪生技术对设备虚拟模型要求的问题，提出一种面向数字孪生的风电系统永磁同步发电机建模方法。首先，依据实体样机参数，构建2 MW PMSG本体及电磁模型。之后为实现系统对PMSG的控制，基于联合仿真技术利用数字孪生建模平台搭建风电系统PMSG控制电路，实现多系统耦合仿真建模；在此基础上，充分考虑电机传热散热特性等影响，对PMSG热模型进行了构建与计算，并针对温度场计算流程复杂，不具备实时性等问题，引入一种改进的粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)代理模型方法对热模型进行降阶处理并集成；最终完成了基于多模型融合的PMSG数字孪生虚拟模型建模，并采用实体风机运行数据进行验证与测试，结果表明该模型可以有效地反映PMSG真实运行特性。     

基于数字孪生的航空永磁发电稳压系统降阶模型分析研究

为适应下一代航空飞行器数字化研发的技术趋势，提高航空供电系统可靠性，降低生产周期和制造成本。本文以某型无人机用永磁发电稳压系统为例，基于ECE降阶算法提出了永磁同步发电机的一阶等效数字模型，利用器件级建模法建立了PWM稳压芯片SG1525模型，搭建了从引擎机械功率输入到永磁同步发电机AC-DC整流+BUCK稳压供电系统数字孪生仿真模型，其仿真速度较常规有限元算法具有跨数量级的提升，并可通过计算机采集试验台数据形成数据反馈，具有敏捷的“数字孪生”效果。同时将仿真值与试验值进行了对比，验证了数字孪生模型的有效性。本文的设计思想符合军用武器系统数字化设计技术发展趋势，其结论对新一代航空发电机及其稳压供电系统数字化研发具有一定的参考价值。     

基于局部几何参数化和JFNG算法的微电网群分布式连续潮流计算

由于分布式电源、电动汽车等新型电气化负荷内存在无功限幅约束,传统连续潮流在分析微电网的带负荷能力和微电网之间的联络能力时存在因错误识别节点类型而导致计算失败的现象,并且其不适配于微电网群的分布式管理模式。提出一种局部几何参数化连续潮流算法,相较于弧长参数化,该算法具有参数化方程易于解耦、分岔点计算精度较高等优点;采用费舍尔伯明斯特互补函数来处理非光滑无功限幅特性,避免节点类型频繁切换的问题。基于连续潮流模型,结合非精确牛顿-广义最小残差(JFNG)算法分布式框架,提出仅交换边界信息就可收敛的微电网群分布式连续潮流算法。算例结果验证了所提算法的有效性。     

同相供电系统混合补偿容量优化分析与设计

针对现有同相供电系统中有源补偿容量较大、成本高的缺陷,提出一种基于混合补偿的同相供电系统。首先,分析了该系统的拓扑结构及工作原理,建立了混合补偿模型;其次,分析了无源补偿容量、负荷大小和功率因数对有源补偿容量的影响,完成了混合补偿容量优化配置;最后,研究了电能质量指标优化补偿原理,推导了电能质量指标参数与有源补偿装置两变流器补偿电流给定值之间的关系,建立了有源补偿容量优化模型,并采用粒子群优化算法进行寻优计算。同时,根据实测负荷数据仿真验证了混合补偿模型和协同控制策略的可行性及有效性。结果表明,混合补偿有效降低了有源补偿容量,优化补偿后在满足国标要求的同时进一步降低了有源补偿容量。     

城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算

针对城轨牵引供电计算现状,即一般将交流系统等效至直流侧进行计算或者交直流侧分开迭代,简化了交直流系统的内在联系,在一定程度上影响计算的精度,探讨了一种基于整流机组模型的城轨牵引供电系统交直流统一的牵引供电计算方法,并采用改进的牛顿-拉夫逊法和高斯-赛德尔法求解,利用10节点直流牵引供电系统进行了验证.提出的交直流统一的牵引供电计算方法已成功应用在城轨牵引供电仿真系统中.     

城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算

针对城轨牵引供电计算现状,即一般将交流系统等效至直流侧进行计算或者交直流侧分开迭代,简化了交直流系统的内在联系,在一定程度上影响计算的精度,探讨了一种基于整流机组模型的城轨牵引供电系统交直流统一的牵引供电计算方法,并采用改进的牛顿-拉夫逊法和高斯-赛德尔法求解,利用10节点直流牵引供电系统进行了验证。提出的交直流统一的牵引供电计算方法已成功应用在城轨牵引供电仿真系统中。     

基于粒子校正优化的智能小区需求响应调度策略

针对复杂智能用电环境配电网侧波动最小优化目标下的智能用电小区多用户日负荷需求响应调度问题,提出一种基于粒子校正优化的智能用电小区用电需求响应调度策略。首先综合考虑智能家居的基本负荷、可调度负荷、电动汽车负荷和储能装置负荷等约束条件,建立了计及罚系数的多用户智能用电调度模型;然后为求解该模型,提出基于粒子校正的混合粒子群算法,通过解决用户负荷分配最优求解中偏离约束问题,实现优化调度的效果;最后进行算例仿真实验,经过对比分析,结果表明文中所提策略对包含多种新型用能负荷的用户需求响应调度有着良好的负荷平抑配电网波动效果,能较好地实现配电网削峰填谷的目的。     

基于混沌与量子粒子群算法相结合的负荷模型参数辨识研究

负荷建模是电力系统建模中亟待解决的难题。负荷特性数据、负荷模型结构以及参数辨识是影响实测负荷建模结果的重要因素。本文提出了混沌与量子粒子群算法相结合的负荷模型参数辨识方法。实测数据验证结果表明,该方法相对于常用的粒子群算法及量子粒子群算法在计算精度、收敛速度等方面都具有明显优势,应用于负荷模型参数辨识提高了负荷模型的准确性。     

牵引变电所群贯通供电系统混合储能方案能量管理研究∗

基于牵引变电所群贯通供电系统设计混合储能方案,提出基于SOC的混合储能器充放电功率自适应策略和分层控制策略,并在MATLAB/Simulink中建立系统模型,以实测数据进行验证,结果表明该方案可以实现牵引负荷的削峰填谷和再生能量的回收利用,降低三相电压不平衡度,实现电力系统和牵引供电系统共赢.     

基于原对偶内点法的发输电系统可靠性评估交流潮流分析法

电力系统可靠性评估对于精度的要求随着新能源接入电网不断提高。传统的发输电系统可靠性评估在状态校正过程中采用基于直流潮流的最小切负荷模型,该模型存在不能考虑系统电压和无功功率的局限。利用原对偶内点法在可靠性评估中实现了基于交流潮流的有功无功综合优化状态校正模型。该模型通过非线性规划综合考虑系统有功无功关联、网损、节点电压及潮流约束等因素。为了解决非线性规划中计算量大和收敛性的问题,还提出了一种改进的基于交流潮流有功无功解耦的状态校正模型。对IEEE-RTS79系统与2012年海南电网进行可靠性评估,结果证明了所提出算法的精确性和有效性。该方法有望应用于更精确地对含新能源发输电系统进行可靠性评估。     

基于混合整数二阶锥规划的主动配电网最优潮流研究

最优潮流是一个非线性优化问题,其具有复杂繁琐、维数高、约束多以及变量多的特性。将其应用于主动配电网也是当下研究热点。文章建立了使主动配电网有功损耗最小的最优潮流模型;考虑配电网可控单元和开关状态,采用改进后的辐射状约束与潮流约束进行变换,合理松弛后变为二阶锥约束,建立混合整数二阶锥规划模型。采用Yalmip工具包进行建模,调用Gurobi商用算法包对其进行求解计算;通过算例对采用粒子群算法与采用混合整数二阶锥规划方法的计算结果进行对比分析,结果证明混合整数二阶锥方法更适用于主动配电网,验证了该方法的高效性和稳定性。     

城轨列车节能措施研究

城市轨道交通系统因其快速性、污染小和安全可靠性高等特点而快速发展起来,其能耗问题也备受关注.首先从列车和线路设计两个方面出发分析了影响城轨列车能耗的关键因素.针对于城轨列车能耗的现状,分别提出了节能坡、减轻列车质量和提高牵引电动机效率三种节能措施.由于考虑列车在实际运行过程中受牵引供电系统的约束作用,因此搭建了牵引供电系统模型及列车模型,并基于牵引供电系统仿真模型分析了节能坡、减轻列车质量和提高牵引电动机效率等节能措施的节能效果,供城轨列车节能优化运营参考与借鉴.     

含抽水蓄能电站的互联电网负荷频率自抗扰优化控制研究

针对发电能源结构的多元化发展给互联电网负荷频率的稳定性控制带来较大的挑战,建立含抽水蓄能电站的两区域互联电网多元混合发电的负荷频率控制模型,提出一种基于粒子群优化算法的负荷频率线性自抗扰控制器参数整定优化策略,通过粒子群算法的迭代寻优计算获得最优的线性自抗扰控制器参数.考虑互联电网各区域发生不同的负荷扰动,在抽水蓄能电...     

高速铁路车网耦合下的谐波潮流计算方法研究

为分析高速铁路牵引供电系统的谐波分布及其传输特性,在建立牵引网和CRH2型动车组谐波分析模型的基础上,提出了一种基波潮流与谐波潮流交替计算的谐波潮流计算方法。该计算方法充分考虑了高速铁路牵引网与动车组之间的电气耦合关系,即谐波电压与谐波电流之间的影响。通过分别对单列和两列动车组运行时牵引网的谐波潮流计算分析表明,该算法适用于高铁牵引供电系统单谐波源、多谐波源以及含有背景谐波时的谐波潮流计算,并且可以较为精确地反映牵引网谐波谐振现象,可为高速铁路牵引供电系统谐波谐振的分析和治理提供参考。