新型高性能电工材料应用特性建模技术研究

提出了对新型高性能电工材料应用特性建模时需考虑的主要问题,对所建模型进行了分类,并给出了超磁致伸缩材料应用特性的建模实例.     

含风电场的多直流送出电网电磁暂态仿真建模

为准确分析含风电场的多直流送出的新型电网继电保护和谐波特性问题,针对宁夏电网宁东-浙江特高压直流输电投运后的2016年冬大运行方式,给出了基于PSCAD/EMTDC建立其电磁暂态仿真模型的方法。根据宁夏电网的特点,将仿真模型进行模块划分和接口定义,将整个电网划分为交流电网、风力发电和直流输电三大独立模块,定义了各模块之间的接口。分别对三大模块进行详细建模,给出了交流电网建模的分层分块原则。通过模块之间的接口将模块连接,构成宁夏电网全网的电磁暂态仿真模型。将仿真模型的稳态运行以及短路电流仿真结果与PSASP的计算结果比较,验证了模型的正确性。仿真结果表明,电磁暂态仿真模型能详细分析风电场和多回直流输电系统的暂态响应特性,能准确反映含风电场的多直流送出电网运行特性和故障特性,对研究该类型新型电网的继电保护和谐波传递问题具有重要意义。     

基于RT-LAB的高压直流输电建模方法研究

在进行高压直流输电建模时,RT-LAB仿真结果精确、仿真效率高且成本较低,但国内外关于利用RT-LAB进行建模的研究较少.基于RT-LAB实时仿真平台,以锡盟—泰州±800 kV特高压直流工程为背景,研究了实时仿真技术在特高压直流输电中的应用.首先根据RT-LAB的功能分块进行系统的模块划分,对各模块进行独立建模;在建模过程中,通过自定义建模的方法搭建模型控制部分;最后通过RT-LAB的ARTEMIS求解器将模型离散化.将模型的稳态以及暂态仿真结果与工程设计书所给数据进行比较,验证了模型的准确性.仿真结果表明,所提出的建模方法能够有效地对高压直流输电系统进行建模,对基于RT-LAB的高压直流输电建模具有重要意义.     

电工用碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料研究进展

碳纳米管是一种新型的准一维功能材料,具有不同于普通纳米粒子的特殊性能,被广泛应用于各种环氧树脂固化体系的改性。综述了碳纳米管改性环氧树脂在力学性能、热性能和电性能方面的研究现状,分析了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料作为高性能电工材料应用尚需解决的问题。     

基于FPGA技术的外部主站与RTDS高速通信系统

针对RTDS仿真系统暂态数据大容量高速度的传输要求,开发了一种基于现场可编程门阵列（field programmable gate array, FPGA）技术的高速通信方法。基于该方法,研发了特性展示主站与RTDS的数据通信系统,能够进行微秒级别的高精度高速采样,可将RTDS仿真的微秒级暂态数据实时传输并存储到主站,支持主站的实时推送功能或回放分析功能。基于吉比特收发器FPGA（Gigabit Transceiver FPGA,GTFPGA）卡内置的高速通信Aurora协议开发了RTDS仿真器、GTFPGA卡和电网特性展示系统间的通信模块,通过网络WinPcap软件实现RTDS实时数据的传输,实现暂态数据的展示和回放分析。该模块以光纤为传输介质,以高性能FPGA为数据采集系统,具有良好的通用性和可推广性。     

特约主编寄语

建设新型电力系统是推动我国碳达峰和碳中和战略顺利实现的重要途径,而发展高性能电工材料又是构建新型电力系统的重要保障。新型电力系统对电力系统的稳定性、灵活性和安全性提出了更高要求,以传统电工材料为基础的发电、输电、变电和配电装备的性能受材料本征理化参数的限制,无法满足大容量、高参数电力传输以及灵活、多变复杂运行工况的需求。面向“双碳”战略,传统电工材料遇到了诸多瓶颈问题,研究和推广先进电工材料对支撑“双碳”目标     

磁致功能材料在新型电工执行机构中的应用研究进展

利用超磁致伸缩材料和形状记忆合金等新型功能材料制成的电工执行机构,具有响应速度快、机电转换效率高和易于控制等优良特性.针对超磁致伸缩材料和磁性形状记忆合金,本文详细介绍并比较了两种功能材料的重要特性及其应用范围;对新型电工执行机构的研究进展进行了总结,指出材料磁滞非线性的动态建模、致动器物理结构和控制系统的优化设计等,是新型电工执行机构研究的热点和难点;文中还展望了高性能电工执行机构在高压电力系统的潜在应用价值.     

基于IEC61850的配电线路保护IED设计

为实现配电自动化系统(DAS)中的信息共享和智能电子设备(IED)之间的互操作性能,在IEC61850标准的基础上,结合嵌入式技术,设计了新型的馈线自动化终端设备模型,并对其在DAS的应用做了一定的探讨。在对该设备各主要模块功能分析的基础上,将各模块功能分解为多个逻辑节点的组合,实现系统的功能建模和系统建模,搭建了IED的"ARM DSP"双CPU结构硬件平台;在对IEC61850标准的信息分层、面向对象的数据对象统一建模、数据自描述和抽象通信服务接口(ACSI)及特定通信服务映射(SCSM)等概念分析的基础上,提出了基于以太网并符合IEC61850标准的IED通信模型。     

“先进电工材料研究及应用”特约专栏寄语

<正>特约专栏寄语云南省是绿色能源大省,清洁能源发电比例已达92.12%,位居全国前列。随着电力负荷需求的持续增长和清洁能源技术的快速发展,如何进一步高效利用清洁能源,提高供电可靠性,保障电力系统的安全稳定,是当前研究的重点和亟须解决的关键问题。电工材料作为电气装备的基础,其特性直接决定了电气装备的性能和水平。近年来,随着电工学科与技术的发展,新型先进电工材料不断涌现。发展高性能的电工材料使得科研工作者有能力突破传统电工材料的物理极限,拓宽学科视野,开辟新的学科方向。这不仅有助于传统电力设备的升级改造,提高电力系统安全性、高效性和环境友好性,     

电力调度数据中心数据质量问题研究

结合调度中心数据特点和业务特点提出构建数据中心提高数据质量的一些控制方法,这些方法分别从电网数据的统计特性和业务特性(数据关联性特性)上对异常数据进行识别,并且基于这些方法给出了数据校验的模块设计,最后应用该数据校验模块到数据中心的系统架构中,提高了华东电力调度数据中心的数据质量.     

采用综合性能指标的高渗透率分布式电源集群划分方法

电源集群划分可简化电网规划、运行监视和调度控制等过程,具有广泛的工程应用基础。随着规模化可再生能源的分布式接入,配电网面临的过电压、功率倒送等问题愈发严重,传统基于单一判据的集群划分方法已难以满足配电网规划运行需求。以含高渗透率分布式可再生能源的配电网规划为应用场景,提出综合考虑结构性与功能性的集群划分方法:结构性上采用基于电气距离的模块度指标;功能性上以集群的无功平衡度及有功平衡度为指标,构建了综合性能指标体系;同时,为适应综合性能指标的计算表达,对基本遗传算法进行了改进,设计了基于网络邻接矩阵的新的染色体编码方式。以某10kV实际馈线系统为例进行了理论和算法验证,结果表明所提集群划分具有较强的电气耦合性、较好的调压能力及有功平衡程度。     

高密度电法工程地质勘察应用实例探析

伴随新材料、新技术的不断革新,综合物探方法的发展日新月异,作为物理勘探新方法一个重要分支的高密度电法,近年来,在工程地质勘察中也被越来越广泛的加以应用。本文首先简要介绍高密度电法的基本理论和发展沿革,然后结合工程实例具体说明高密度电法的应用实践,最后通过实际应用中出现的一些问题作延伸讨论。     

450t/h循环流化床锅炉机组动态仿真模型研究

采用模块化建模方法建立了我国设计制造的首台450t/h循环流化床锅炉机组实时仿真数学模型,介绍了锅炉机组模型的各子系统构成及其性能.以循环流化床燃烧系统为例,详细介绍了其主要仿真模块的数学模型,并据此仿真模块搭建了该子系统的仿真模型.仿真试验表明所建模型能够正确反映循环流化床锅炉机组的动态和静态特性,模型运算稳定可靠.所建锅炉机组仿真模型已用于多期仿真机培训,并可为循环流化床锅炉机组控制系统设计与分析提供对象模型.     

基于RTLAB的柔直阀控系统全接入测试方法研究

随着柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)技术的应用与发展,对柔直阀控系统的可靠性测试要求不断提高,现有测试系统无法同时满足阀控系统全规模接入、全功能测试、精准建模的需求.针对已有测试系统的不足,基于RTLA...     

电力系统并行恢复分区新模型及算法

制定合理的电网并行恢复分区方案可以有效缩短系统恢复时间,而如何构建更为有效的分区模型及算法是该问题的关键。提出了电网并行恢复的分区新模型及快速求解算法。首先根据系统恢复的实际过程,构建了完善的系统并行恢复最优分区新模型;进而,为了克服大型混合整数非线性规划问题求解的困难,提出了分步求解策略:先基于电气距离对待启动机组进行划分和调整;再基于电气距离和潮流追踪算法的负荷分区和调整。所构建的模型相对比较完整,所提算法计算性能好且易于实现,而有望用于工程实际。不同规模算例验证了所提模型及算法的有效性和正确性。     

Reza's algorithm

Estimation, interpolation, forecasting and modeling are common engineering methodologies used to fit models to specific historical data. Recently, artificial neural networks have proven to be good candidates for modeling incorporating historical data. Also, fuzzy methods simulate complex and unpredictable systems in real-world applications. Adaptive filters, time series and statistical methods are other conventional estimating methods. Most of these methods first assume a parametric model for the system and then try to optimize the parameters so that the output error is minimized. This methodology (parametric modeling) forces a fixed structure to the behavior of the system. This causes a limitation in functionality and performance of the estimation process as well as reducing the degree of freedom in general. However, Reza's algorithm uses a sample of historical data, (X/sub i/,Y/sub i/, to estimate a value for Y/sub 0/ corresponding to a new value of X/sub 0/. It considers several possible ranges of solutions to calculate the final estimate of Y/sub 0/. Next, a candidate is introduced for each range of solutions (based on heuristic logic and engineering sense). Later on, these candidates are combined together using a weighted average method to reach a final solution for Y/sub 0/. This algorithm has been applied to several real-world data sets. The results show a relatively high accuracy (approx. 7%) in the sense of mean absolute percentage error. Reza is a sample-based algorithm, and in contrast to the other estimating methods, it does not force any parametric model to the system.     

MMC阀子模块IGBT损耗与结温计算

模块化多电平整流器(modular multilevel converter,MMC)子模块具有承受高电压、大电流等特点,绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)又是子模块的关键器件,而IGBT的损耗和结温计算方法决定IGBT的热设计和选型,是影响其在MMC工程应用的关键因素。文中首先对MMC稳态运行时子模块承受的应力进行了分析,其次,结合通态电流、子模块的投切和结温估算模型,设计了一种IGBT损耗和结温的计算方法,最后在搭建的试验系统中进行验证,结果证明了所给出的计算方法有效可行。     

Use of Student Experiments for Teaching Embedded Software Development Including HW/SW Co-Design

Embedded systems have been applied widely, not only to consumer products and industrial machines, but also to new applications such as ubiquitous or sensor networking. The increasing role of software (SW) in embedded system development has caused a great demand for embedded SW engineers, and university education for embedded SW engineering has become important. The embedded software engineers should learn system architecture design and hardware (HW) technologies as well as SW technologies. However, only a few universities offer education courses for embedded software engineering that include system architecture design and HW technologies. This paper proposes a student experiment method that is designed to nurture embedded SW engineers by teaching these technologies. The proposed method includes an experiment for embedded SW development, an experiment for embedded HW development and a HW/SW co-design experiment, which help students learn system architecture design skills such as system modeling, HW/SW tradeoff design, and SW and HW module design. A model of each experiment was developed and evaluated.      

基于电压向量合成的模块化多电平换流器控制策略

介绍了模块化多电平换流器（modular multi-level converter,MMC）的拓扑结构与工作原理,提出一种基于电压向量合成的模块化多电平换流器型高压直流输电（modular multi-level converter based high voltage direct current,MMC-HVDC）控制方法.传统的模块化多电平换流器控制方法子模块投切频率高,相应的开关损耗也高.设计的电压向量合成控制法可以实现子模块工频开关投切,极大地降低了模块开关损耗.同时还针对该控制方法设计了模块均压控制策略和换流器闭环控制系统,在模块工频投切的同时模块电压也能得到良好的均压控制.仿真结果表明所设计的控制系统模块开关频率低,电压波动范围小,实现了功率的闭环控制,具备很好的理论研究价值和工程应用价值.