电压源换流器型直流输电换流器损耗分析

电压源换流器型直流输电(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)应用于大容量功率传输的主要障碍之一是其相对较高的换流器损耗。因而,换流器损耗的准确计算对系统设计、器件参数及冷却装置的选择非常重要。通过分析换流器IGBT器件的开关特性,同时考虑结温、死区效应的影响,提出一种基于曲线拟合理论的通用换流器损耗计算方法。该方法能够有效利用厂家提供的器件特性参数,适合于实际工程应用。在此基础上,分析了正弦脉宽和最小开关PWM两种调制方式下的换流器损耗特性,建立了基于PSCAD/EMTDC的通用的损耗计算模块。     

基于WAMS的电力系统受扰轨迹预测

基于相量测量单元（PMU）上传的实时功角数据,应用曲线拟合理论,提出了一种电力系统事故后功角轨迹快速预测的新方法。该方法从一个简单电力系统调速控制模型出发,推导出了功角与时间关系的数学模型,即功角随时间呈正弦衰减变化。由此提出了利用三角函数曲线拟合技术,对功角受扰轨迹进行预测。对IEEE 9节点系统与华北电网进行了仿真计算,结果验证了该方法的有效性。此外,与多项式曲线拟合法的对比分析表明,该方法优于传统的多项式曲线拟合法,具有更好的预测效果。     

Fast evaluation of available transfer capability using cubic-spline interpolation technique

This paper presents a new computationally fast and accurate method for evaluating available transfer capability (ATC) based on a curve fitting technique so-called as the cubic-spline interpolation technique. The advantage of the technique used in the computation of ATC is that it has the ability to reduce the time consuming ac power flow computations. The cubic-spline interpolation technique traces the curves of voltage magnitude and power flow variations with respect to the increase of real power transfer. ATC is then determined at the point where the voltage or power flow limits intersect the curves. Prior to the ATC evaluation, contingency ranking and selection techniques are used to define the critical lines in a system that can adversely affect the transfer capability assessment. The effectiveness of the proposed method is verified by illustrating the ATC evaluation on a practical test system. ATC results obtained from the proposed cubic-spline interpolation technique prove that the method is satisfactorily accurate and it is faster than the ATC method using the recursive ac power flow computations.     

基于正交多项式拟合的PMU现场测试参考值计算方法

为给现场运行的同步相量测量装置(phasor measurement unit, PMU)性能分析提供准确的相量参考值,保证其数据质量,提出了基于正交多项式拟合的高精度相量测量方法。该方法利用Legendre多项式的正交性特点,对信号模型进行Legendre多项式拟合,以此来构建一种基于Legendre多项式的正交拟合相量模型。在此基础上,通过分析对比不同拟合参数求解方法的复杂度,提出了基于Cholesky分解的相量参考值计算方法,为非线性拟合参数求解计算量大的问题提供一种新的解决方法,并通过迭代修正来保证测量精度。进一步地,根据分析揭示的最优窗长和拟合阶数,实现算法的高精度测量和高效率计算。仿真与硬件测试表明,测量精度均满足标准要求10倍及以上,可在硬件中实时稳定运行,并为PMU现场测试校准提供参考值。     

A NEW METHOD FOR DETERMINING THE SATURATION CURVES IN THE INTERMEDIATE AXES OF SALIENT-POLE SYNCHRONOUS MACHINES

Abstract

This paper presents a method for determining the saturation curves in the intermediate axes of salient-pole synchronous machines. In the proposed method, a polynomial function is used to represent the saturation characteristic of the magnetic paths of synchronous machines. The coefficients of this polynomial function could be obtained by applying fitting techniques to the measured d- and q-axis saturation curves of the machines. Using this polynomial function, the saturation curves in the various intermediate axes could be obtained. The accuracy of this method is verified by comparing the measured saturation curves of a microalternator which can be excited from both its d- and q-axis with those calculated using the proposed method. Moreover, the saturation curves in various intermediate axes of two conventional salient-pole synchronous machines, which are usually not measurable, are calculated using this method and there accuracy is verified by using them in investigating the steady-state performance of these two machines.     

抽水蓄能电站水泵水轮机效率计算方法

介绍了抽水蓄能电站在电网中的作用并阐述了机组效率计算的重要意义。针对水泵水轮机复杂运行过程中的能量损失情况,提出了一种基于最小二乘法曲面拟合抽水蓄能电站水泵水轮机效率的计算方法,建立了水泵水轮机效率拟合模型,得到拟合结果。拟合结果对比分析证明拟合精度较高。具体的计算实例说明利用最小二乘法曲面拟合原理能够方便地计算得到抽水蓄能电站在发电工况和抽水工况下的水泵水轮机效率。     

基于回波峰值拟合的气体超声流量计信号处理

针对从气体超声波流量计回波信号中难以确定到达时刻,而仪表又要求具有较高实时性的问题,提出一种基于回波上升段峰值拟合的气体超声流量计信号处理方法,以及拟合峰值范围的确定方法。首先根据拟合峰值范围,在回波信号的上升阶段,选取若干个峰值点,对各峰值点进行最小二乘拟合,得到特征直线,将该直线与X轴的交点作为特征点,确定回波信号的到达时刻,进而计算出超声波传播时间,得到气体流量。研制实现基于回波上升段峰值拟合的气体超声流量计,进行标定实验,以验证方法和仪表的有效性。     

励磁系统参数时域辨识

文章以沙岭子电厂7号发电机为例, 以建立BPA自并励励磁系统模型参数为目的, 介绍了一类基于时域分段线性多项式函数(PLPF)的辨识方法。PLPF法是一种将传递函数模型经微分方程转化为多重积分方程, 再利用线性多项式插值函数来逼近原函数, 将多重积分方程转换为代数方程,然后利用动态响应的离散数据拟合函数进行分段处理的方法。根据自并励励磁系统模型输入输出时域动态响应数据, 采用该方法直接对沙岭子电厂7号机的励磁系统进行相关参数辨识。这就给出了将一套非标准励磁系统通过参数辨识转换为中国电力科学研究院开发的仿真软件BPA下标准模型的实例, 最后进行了仿真验证, 结果证明了时域PLPF法辨识结果正确, 可以用来进行发电机组励磁系统参数的辨识。     

基于两步优化的介电谱特征参数辨识方法及其应用

为了能够通过拟合介电谱的方式获得绝缘材料的绝缘状态，在Cole-Cole模型下提出了基于两步优化的绝缘材料介电谱特征参数辨识方法。根据绝缘材料的普适弛豫定律，推导形成了一套较为完整的Cole-Cole模型初值获取方法；采用与拟合误差情况更匹配的目标函数，提出基于全局搜索与局部搜索相结合的两步优化对各特征参数进行优化计算，有效地解决了传统辨识方法容易陷入局部极小点甚至发散的问题。运用3种典型的介电谱特征参数辨识方法和所提方法，对数值产生和实测的介电谱进行计算，验证了所提方法的优越性。实验测量了低密度聚乙烯(LDPE)样本直流加压注入空间电荷后的介电谱，运用所提方法辨识不同去极化时刻LDPE介电谱的特征参数。结果表明：不同去极化时间下，通过所提方法均能较好地逼近实测介电谱，且随着频率的升高，复介电常数的实部、虚部的减小速度存在下降的趋势。     

基于形态相似准则的曲线拟合算法及其在超短期负荷预测中的应用

提出了一种基于形态相似准则的曲线拟合算法,以保证拟合曲线与实际曲线的形态最相似为准则,同时引入时间影响因子。将拟合曲线方程参数的求解转化为约束极值问题,利用罚函数法将该约束极值问题转化为无约束极值问题,采用Powell方法求解该无约束极值问题。利用该算法对超短期负荷预测中的曲线拟合预测方法进行了改进,研究结果表明,该算法在保证运算速度的同时,提高了总体预测准确性和拐点处的预测准确性。     

同步相量测量装置校准器参考相量计算方法

电力电子设备的广泛应用导致电力系统逐渐出现了新的稳定性与可靠性问题,亟需高精度实时测量与感知技术,为解决上述问题提供数据基础。作为最有效的动态监测手段之一,同步相量测量装置(PMU)的测量精度至关重要。提出了一种PMU校准器的参考相量计算方法,为PMU测试提供校准参考值。该方法分析了电力系统典型静动态信号特性,建立了基波相量通用信号拟合模型,可表征PMU测试标准中除阶跃测试外的所有静动态测试信号。提出了基于非线性拟合的相量幅值、相角与频率迭代求解方法,并根据所得频率提出了基于最小二乘法的频率变化率计算方法。进一步,分析揭示了迭代初始值、计算时间窗长和拟合阶数对计算精度的影响及其设置方法。仿真与实验测试结果表明,该方法精度至少比标准规定的精度要求高1个数量级,可用于PMU的测试与校准。     

Automatic Estimation of Gestational Age in Ultrasound Images Based on Direct Least‐Squares Fitting of Ellipse

Measurement of the fetal head biparietal diameter (BPD) and head circumference (HC) is crucial for estimation of fetal age. Due to the noisy nature of ultrasound images and variation in image acquisition and measurement techniques, manual measurements of these parameters are subject to inter‐ and intraobserver variability. In this study, we present an approach for estimation of gestational age in ultrasound images, based on direct least‐squares fitting of an ellipse. The process goes through three steps: image preprocessing, object extraction, and fitting an ellipse to the resultant shape and measuring its parameters. The proposed technique was tested and evaluated on 20 ultrasound images of fetal head. The images had a combination of noise and low contrast. Excellent linear correlation between manual and automatic measurement was obtained, which verifies the reliability of the proposed automatic approach. © 2010 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

改进混合半云模型在不规则风速概率分布拟合中的应用

针对基于概率密度峰值法的混合半云模型存在的模型精度易受扰动风速影响的问题,提出了一种基于范数理论的混合半云模型峰值求解方法。首先,由风速历史数据获得风速概率密度统计离散点;然后,采用范数理论选取风速概率密度离散点的拟合多项式;最后,求取多项式的峰值点,并将其对应的风速值作为风速概率密度区域划分的边界,从而建立混合半云模型。结果表明:与基于概率密度峰值法的混合半云模型相比,所提方法可以有效地避免扰动风速对模型概率峰值选取的影响,模型拟合度保持在99%以上。所提方法提高了混合半云模型的鲁棒性和拟合精度,有效降低了"峰值偏离"对半云模型区域划分的影响。     

基于 Zernike 多项式的自适应包裹卡尔曼相位解缠

为了在噪声干扰下准确提取干涉图中的相位信息,提出了一种基于Zernike多项式拟合的自适应包裹卡尔曼滤波相位解缠算法。该方法将相位图建模为Zernike多项式的线性拟合,采用相位图二次差分加权策略的包裹卡尔曼滤波器准确计算拟合系数,利用预测值和量测值的新息自适应地调整量测噪声协方差矩阵且无需根据干涉图设置不同的观测噪声。实验仿真和实测结果表明,所提方法能够有效地处理干涉条纹中的噪声,并能准确地恢复出相位信息,对于受噪声干扰的干涉图的相位解缠性能优于最小二乘算法和Kalman算法,具有鲁棒性好、无需预滤波和人工干预的优点。     

Combining Krylov subspace methods and identification-based methods for model order reduction

Many different techniques to reduce the dimensions of a model have been proposed in the near past. Krylov subspace methods are relatively cheap, but generate non-optimal models. In this paper a combination of Krylov subspace methods and orthonormal vector fitting (OVF) is proposed. In that way a compact model for a large model can be generated. In the first step, a Krylov subspace method reduces the large model to a model of medium size, then a compact model is derived with OVF as a second step. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

陕西省典型行业日负荷曲线拟合方法

研究行业的负荷曲线对于了解各行业的负荷特性有很大帮助,目前的研究多应用模糊C均值聚类法拟合行业日负荷曲线,然而该方法对于专业知识要求高,计算量大,实际应用难度大。首先采用随机抽样与非随机抽样相结合的方式抽取典型用户,然后从统计学原理出发,依据样本到总体的思路,计算各行业的扩大系数,进而进行行业的负荷曲线拟合,并采用负控系统采集的大量实际用户日负荷曲线进行应用检验。实际应用表明,本文所提出的行业负荷曲线拟合方法能很好地描述实际情况,且应用简便。     

基于电容阵列I-V测试仪的光伏STC曲线拟合研究

现有的光伏组件在标准条件(STC)下I-V曲线的拟合算法存在计算过于复杂或准确度不足的问题。为提高曲线在偏离STC环境下的拟合准度,提出了一种依据太阳电池四参数结构,通过选取曲线最大功率点(MPP)附近6个点作为拟合点,计算组件I-V数学模型从而实现曲线拟合的拟合算法。不同光伏组件的最优拟合点间隔不同,为提高拟合精度,进一步提出了自适应拟合点选取方法,同时设计了以电容阵列为负载的I-V测试仪结构并研制了一套完整仪器。该测试仪可通过增加MPP附近数据点的密度,提升拟合点的选取精度。经过MATLAB仿真与实际验证表明,模型拟合算法的拟合结果在各种测试环境下的准确度均高于多项式拟合算法;所设计的I-V测试仪性能优越,适用于工程测量之中。     

基于渐近数值法的静态电压稳定域边界高阶拟合方法

为实现静态电压稳定边界的快速准确计算,提出了一种基于渐近数值方法拟合静态电压稳定边界的算法。算法对电压崩溃点处的方程组进行分析,得到了静态电压稳定边界高阶偏导数的通式。基于渐近数值方法,分析了拟合误差与边界范围的关系。所提方法一方面避免了传统方法的多次潮流计算,耗时降低且有更高的精度;另一方面,计算高阶偏导数时可复用已有系数矩阵的因子表,计算量小。最后,给出了基于算法的相关应用,并将IEEE 118节点系统作为算例,验证了本算法的有效性。     

基于阻尼转矩分析的电力系统低频振荡源定位

准确定位低频振荡参与机组并采取有效的控制措施以提高系统阻尼、快速平息系统振荡是大电网安全稳定运行的重要保障。为此,提出了一种基于总体最小二乘-旋转不变技术的信号参数估计(TLS-ESPRIT)和阻尼转矩分析(Damping Torque Analysis,DTA)方法进行低频振荡发生源定位的方法。该方法利用TLS-ESPRIT对发电机组的有功出力、角速度、功角信号进行模式分解,提取发电机高度参与的振荡模式,采用最小二乘拟合方法计算发电机高度参与振荡模式的阻尼转矩系数,然后根据阻尼转矩系数判定发电机是否为该振荡模式的振荡源。分别以4机2区和10机39节点系统为例进行仿真验证。仿真结果表明,所提出的振荡监测方法能够准确定位电力系统低频振荡源,且通过振荡源对其自身的控制能够有效地平息系统中的低频振荡现象。     

时频结合的失真度测量方法研究

失真度测量常采用基于快速傅里叶变换（FFT）的频域方法和基于曲线拟合的时域方法。FFT法需对被测信号进行整周期同步采样以避免栅栏效应和频谱泄漏,曲线拟合法计算量较大且拟合效果不易保证。为克服FFT法与曲线拟合法的上述不足,利用离散时间傅里叶变换（DTFT）提取被测信号基波分量并将其从时域波形中剔除,从而实现全谐波失真（THD）的计算。该方法无需进行曲线拟合或FFT,简化了计算流程。在12 bit采样精度下对该方法进行了数值模拟与实验测试,对低失真正弦信号进行数值模拟得到的失真度绝对误差低于0.05%,而对20 Hz~20 kHz方波和三角波实测所得失真度绝对误差小于1%,表明此方法能够便捷、可靠地实现失真度的测量。