基于多导体传输线的电力线通信信道特性分析

宽带电力线通信系统采用现有电力电缆传送高频通信信号,其目的是为住户及商业用户提供像因特网一样的高速通信服务.论文首先介绍户外电力线通信网络结构和建立相应的通信信道模型;基于麦克斯韦方程组和多导体传输线理论来分析和阐述多导体传输线特性,推导计算相关主要参数的表达式;然后针对多导体传输线参数计算复杂问题,提出一种新型变换矩...     

Characterization and modeling of in-building power lines for high-speed data transmission

This paper analyzes the characteristics of power lines in Singapore residential network in order to develop a channel model suitable to simulate its behavior for high-speed data transmission. The channel model, which describes the transfer function and noise characteristics of typical in-building power line channels in a frequency band from 1 to 10 MHz, is developed and tested through software simulation and hardware implementation. The transfer function is described by an echo model and the noise spectrum is derived statistically from measurements on actual power lines. Some measurement results on power line impedance, noise and attenuation are presented. The results are based on measurements between line and neutral conductors in a 230-V power line network. From the results obtained so far, the impedance, noise and attenuation of power lines exhibit variations with frequency, time and location.     

高电缆化率对直流受端输电网谐波传递特性的影响

电缆线路占比增加将使直流受端输电网谐波传递特性发生改变。首先提出了电缆化率的概念,并推导出准确计及电缆化率的输电线路谐波模型,继而建立了计及电缆化率的交直流谐波经直流逆变站出线传递的谐波电压传递系数模型。最后,以上海宜华直流输电工程为例详细分析了在不同直流逆变站出线方式下电缆化率对直流受端输电网谐波相互传递特性的影响。研究结果表明：直流系统与受端输电网谐波相互传递特性受直流逆变站出线方式、线路参数、电缆化率及谐波频次制约;电缆化率增加会引起谐振频率左移,高频段谐波偏移程度更显著;所推导模型可根据线路实际参数、电缆化率定量分析谐波放大程度,作为未来受端输电网电缆线路规划及建设的重要依据。     

中压配电网载波通信的多径反射模型研究

为了利用中压配电网作为自动化的载波通信媒介，必须测量、研究中压配电网的传输特性，尤其是多径反射问题。由于中压配电网载波通信不能加装波器，因此，分支点所产生的多径反射衰耗是实现中压配电网宽带数字载波通信的主要问题之一。论文针对中压配电网的网络结构及由此产生的阻抗不匹配及传输衰减等问题，提出了一种多径反射模型。该模型仅用很少的参数就可以描述电力线信道的传输特性。实际测量中测量值与模拟值的良好吻合，表明提出的模型对中压配电网宽带数字载渡通信机的设计具有一定的指导意义。     

基于局部反射理论的中压配电网电力线通信信道建模法

链路衰减是衡量载波通路传输质量的一项重要指标,为实现对信道衰减特性的预测,提出一种基于局部反射理论的中压配电网电力线通信(PLC)信道建模方法。利用电力线传输理论及局部反射理论,推导端接负载的传输线、不同特性参数的传输线级联情况下的电压传输规律。在此基础上,分别搭建中压配电网无分支线路、带分支线路及带负荷配电变压器线路的PLC信道数学模型。然后根据中压配电网拓扑结构,从配电网末端将所搭模型依次级联至载波信源处,得到末端节点与信源节点间的PLC信道模型,进而分析各节点处载波信号的传输特性。该方法原理简单,计算速度快,可移植性强。仿真及RLC电路实测结果表明了所提建模方法的正确性。     

电力线通信中传输线参数测试与应用

为了研究电力线载波通信信道的特性,有必要对电力线通信中传输线的电气参数进行实际测试和分析。本文基于耦合传输线理论,模拟实际线路分布情况,对某一具体长度的电力线进行测试,理论推导出该长度的传输线在不同频率的电气参数值。通过对实际测量数据与仿真结果的比较,验证了理论计算的正确性。此外,基于传输线模型建立了电力线通信中各分支线路的模型,Pspice仿真结果基本和测试结果一致,为电力线信道模型的建立及其特性的分析与研究奠定了基础。     

基于漏感补偿的可变恒流输出补偿网络参数确定方法及其特性分析

基于变压器T网络模型中等效参数的多解性和漏感补偿原理,提出对给定的磁耦合系统通过补偿参数设计使WPT系统实现可变恒流输出的新思路。利用电路理论分析不同等效电压比n下使WPT系统获得不同的转移导纳的机理和参数确定方法。同时对考虑磁耦合系统线圈电阻影响的补偿参数确定方法及其频率偏移特性进行了理论建模及分析,指出当等效电压比n减小时,其参数敏感度均会降低,有助于提高WPT系统的负载调整率。最后构建了WPT的实验平台,实验结果证明了理论分析的正确性。     

软硬管道,构建面向未来的电力通信网

介绍了基于软硬管道特性的电力传送解决方案,即SDH硬管道实现电网运行类等高优先级业务的高可靠和低时延传送;分组软管道实现办公、视频等大容量数据业务的高效率承载。描述了方案中单纤40 G智能线卡构建低成本传送网络的优势,以及内置PCM、2 M光口、ASON差动和超长距等行业特性如何实现电力系统的定制需求。     

室内低压电力线载波通信模型

文章提出了一种室内低压电力线载波通信传输效率的模型,可获得多枝节、多阻抗负载的室内电力线通信系统频带为1～300 MHz的传输特性.传输效率模型由电力线材料本身固有物理量及其所处环境的参数推导而来,模型基于对电力线每个枝节连接截面的传输效率分析,得到系统总的传输效率.同时利用实测的幅频特性,对双线传输线分析得到的模型进行了修订,使模型计算结果与出其他不同模型拓扑的传输效率测试结果相吻合,对实际的电力线载波通信系统中频带的预选有指导意义.     

热网特性对于综合能源系统超短期调度的影响

综合能源系统中的热网和电网在传输时延和传输损耗等方面存在显著差异。文中着重研究热网特性对于系统超短期调度的影响,首先基于图论建立适用于系统优化调度的热网模型,重点研究热媒温度的暂态变化特性,推导出依据调度周期和管段长度判断管段暂/稳传热特性的公式。随后分别对比三种情景下(考虑热网暂态传热特性、仅考虑热网稳态传热特性和不考虑热网传热特性)设备的最优运行状态、日运行成本和模型求解时间。研究结果表明,热网复杂的拓扑结构和传输时延造成的蓄热特性改变了系统热功率的供求匹配机理,使得热源端和负荷端的供、求热功率不再实时匹配。考虑热网暂态传热特性前后,燃气锅炉的最优出力和热网的供水温度变化显著,可见在系统超短期调度环节应考虑热网暂态传热特性。     

基于深度循环卷积模型的非侵入式负荷分解方法

电力分项计算是智能电表的一个重要环节,即对接入户线的各个电器设备进行用电消耗检测。对电力公司进行精准预测,提高系统稳定性可靠性,制定调度方案,设计“错峰用电”费率结构,发现设备老化和故障有着重要意义。为了实现电力分项计算,文中提出了一种基于深度循环卷积神经网络的非侵入式负荷分解方法。对目标电器的不同功率状态进行编码,用循环卷积神经网络提取输入负荷总功率的空间时间特征。对输入数据进行归一化提高模型训练速度,用drouput技术降低模型过拟合,用迁移学习技术实现对不同目标电器的功率状态预测建模。并和传统的隐马尔可夫模型进行对比。文中采用公开的redd数据集,结果证明文中所提出的模型能很好预测目标电器的功率状态。     

柔性直流电网潮流转移特性及安全运行影响分析

直流电网潮流大范围转移可能导致换流站运行于安全边界之外,进而引发直流系统连锁故障.为厘清不同情况下直流系统潮流分布转移特性及其对安全运行的影响,首先在主从控制、下垂控制方式下分别对故障线路切除和换流站注入功率改变后潮流转移特性进行了理论分析,并得出了不同运行方式下潮流转移定量计算方法.然后基于PQ功率域分析了复杂直流电...     

基于时序运行数据的输电网线路重要度评估

针对传统基于物理模型进行仿真模拟的方法,基于电网实际运行数据,提出一种在较长时间尺度下,面向不同运行方式的输电网线路重要度评估框架。首先基于输电网络线路有功潮流数据样本,通过模糊C-均值（fuzzy C-means,FCM）聚类与谱系聚类两步式聚类技术,划分输电网络不同的典型运行方式,建立典型场景;然后提出一种新的时序潮流熵计算方法,并将其和典型相关系数理论结合形成一种新的输电网线路重要度指标,用来对各个运行场景下输电网线路重要度进行评估,克服以往传统关键线路评估方法时不变性的缺点;最后根据复杂网络理论,从输电网络拓扑结构角度对所得结论进行分析对比,证明所提评估方法的合理性。     

Impacts of UPFC on line flows and transmission usage

In a competitive electricity market, installing the Unified Power Flow Controller (UPFC) can improve power transfer capability and help market participants keep their schedules very close to preferred ones and at the same time may retain the competitive behavior of participants. Putting the UPFC in service may assist system to operate within its physical limits and reduce total generation cost associated with out-of-merit order caused by constrained transmission. However, a competitive electricity market necessitates a reliable method to allocate congestion charges, transmission usage, and transmission pricing in an unbiased, open-accessed, basis. Therefore, it is usually necessary to trace contribution of each participant to line usage and congestion charges, and then to calculate charges based on these contributions. It has been a common practice to use distribution factors to calculate these contributions. Therefore, in this paper we present a mathematical approach to allocate the contributions of UPFCs to transmission system usage using a dc-based load flow model of UPFC-inserted transmission lines, based on a previously derived dc-based injection model of UPFC-embedded lines by this author. The present paper derives relationships to model impact of UPFC on line flows and transmission usage where we present modified admittances and distribution factors that model impact of utilizing UPFC on line flows and system usage. The relationships derived show how bus voltage angles are attributed to each of changes in generation, injections of UPFC, and changes in admittance matrix caused by inserting UPFC in transmission lines. The relationships derived can be adopted for the purpose of allocating usage and payments to users of transmission network and owners of control devices used in the network. The relationships derived are applied to test systems, where the results illustrate how transmission usage is affected when UPFC is utilized.     

Dynamic REI equivalents for short circuit and transient stability analyses

This paper proposes a systematic approach for dynamic power system equivalents based on power transfer distribution factors. The proposed method divides the original network into an internal interconnected system and an external one. Static equivalents are computed at frontier buses that separate the retained internal system from the external one. The equivalents are formed using REI (Radial, Equivalent and Independent) networks and generator model aggregation. Generator parameters are computed based on power transfer distribution factors of the generated active power. The equivalent models are able to accurately approximate the behavior of the original system for short circuit and transient stability analyses. Two test systems, namely the Kundur’s 2-area test system and a 1213-bus network that model a real transmission system are used to illustrate and test the proposed technique.     

网络参数对低压宽带电力线信道的影响

在电力线载波信道的研究中,目前有关电网结构对电力线载波性能的影响研究较少,多径效应和频率选择性衰落现象难以从现有模型得到合理解释,也对电力线节点间的通信性能和路径拓扑中继理论支持不足,制约了宽带电力线载波通信性能的提升。针对此,通过使用基于传输线理论的方法对低压电力线通信信道仿真建模,分析了不同网络拓扑结构对频率为2~30MHz的低压宽带电力线信道特性的影响。仿真得到不同电力线长度、分支长度、单节点分支数、分布式分支数和负载阻抗的低压宽带电力线信道频率响应,并通过反傅里叶变换得到对应的信道时域冲激响应。结果表明,电力线信道频率响应中的峰值点和陷波频点的位置和衰减会受到上述网络参数的影响,时域冲激响应也会因此而衰减和失真。本文的研究对于宽带电力线通信技术在能源互联网中的有效应用具有重要意义。     

Analysing a power transformer’s internal response to system transients using a hybrid modelling methodology

This article presents a novel approach to analysing a power transformer’s internal response to system transients. In this approach a hybrid modelling methodology is adopted which leverages the distinct advantages offered by both Black and Grey Box modelling techniques. The Black Box model of the transformer is used within the EMTP system study environment in order to take advantage of its mathematical flexibility and modelling accuracy. Transients derived from network switching operations within the study can then be used for injection tests within the Grey Box modelling environment. The Grey Box model, which is based upon the physical structure of the transformer, will facilitate analysis of the transformer’s internal voltage response to the external stimulus. A fundamental difference between the approach described in this paper and more traditional approaches is that it does not require prior knowledge of the internal geometry of the transformer. All of the modelling parameters are derived from external tests, nameplate details and an intrinsic understanding of common transformer design principles. This can be a distinct advantage since in most cases a transformer’s design specifications are not readily available outside of the laboratory due to the manufacturer’s intellectual property restrictions. A study of a gas insulated substation within a hydroelectric power plant in Brazil is used to demonstrate the proposed technique.     

环网下电力线载波通信信道特性的影响因素分析

智能配电网除传统的树状拓扑结构外,还将出现环网、格状网等结构。建立具有这些特殊拓扑配电网的电力线信道模型并进行信道特性影响因素的分析是在智能配电网中应用电力线载波通信技术的必要前提和重要依据。首先提出了对不同网络拓扑具有通用性的基于信息节点的信道建模方法,在此基础上通过仿真分析了主干长度、分支长度、负载阻抗和分支个数等因素对环网拓扑下信道传输特性的影响规律,重点分析了这些影响因素对信号衰减的影响。通过实验验证了所得结果的正确性和有效性。所提出的分析方法和所得结论为设计智能配电网电力线载波通信的调制方法提供了必要的理论基础和技术手段。     

基于级联全桥型直流断路器的直流配电网自适应重合闸方案

柔性直流配电网是配电系统的重要发展方向,可以采用电缆和架空线2种方式组网。鉴于架空线路瞬时性故障多发的特点,基于架空线的柔性直流配电网应配备有效的自适应重合闸方案,以提高供电可靠性。为实现这一目标,从断路器线路端电压与电流的相位差异特征出发,提出一种基于级联全桥型直流断路器控制的自适应重合闸方案。首先,通过断路器转移支路的主动控制产生一定频率的故障检测电压;进而,根据断路器线路端电压电流在对应频率下相位特征的差异,区分瞬时性和永久性故障,并进一步分析了过渡电阻等因素的影响;最后,利用PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了柔性直流配电网模型,验证了所提自适应重合闸方案的可行性和有效性。     

基于多新息最小二乘算法的电力线路参数辨识

随着电力系统的建设和发展,电网结构日益复杂,由于线路长期运行、周围环境变化等原因导致原有的线路参数模型与实际线路参数存在偏差,从而影响电力系统的实时监控和优化运行。考虑到电力系统输电线路中的数据采集与监控(SCADA)系统量测充足,提出基于多新息最小二乘(MILS)算法的线路参数辨识模型,实现全网线路的准确辨识和校正。首先,利用实时数字仿真(RTDS)系统搭建IEEE 39节点电力系统仿真模型,获得潮流运行数据;然后,在Matlab中进行参数辨识,将辨识结果与RTDS中的线路参数进行对比。结果表明,基于MILS算法的参数辨识结果具有较高估计精度,可作为电力系统可疑线路判断依据。