直流电源系统中直流电弧特性及其检测方法研究

直流电源系统中因绝缘缺陷、接头松动引发的直流串联电弧,不易熄灭且难以检测,容易引发火灾、爆炸等安全事故,因此对直流电弧电气特性进行研究并提出有效的检测方法意义重大。笔者利用步进电机拖动电极分离模拟直流串联电弧,建立了模拟串联直流电弧试验平台。同时,提取了电弧电压和电流波形,在此基础上得到了串联直流电弧的伏安特性曲线。通过改变极间距离、电极形状、电极移动速度等因素研究了直流电弧产生和发展过程中电弧电流的变化规律。对电弧电流进行频域分析表明电弧电流的高频分量主要集中在10~200 k Hz的频率范围内。通过分析电源电压输出波形在相应时间窗内的脉冲特性,初步提出了一种基于电源电压输出突变的故障电弧的检测方案,为直流电弧特性及检测方法研究奠定了重要基础。     

一种模块化集中式光伏并网发电装置的设计与研究

光伏发电装置的应用日益广泛。针对目前光伏并网发电设备普遍存在结构较零散,仅白天工作,利用率低等不足,本文提出一种模块化、集中式的光伏并网发电装置设计方案:模块化插件结构、集中监控显示、多功能逆变模块选择、并离网灵活切换。并详细分析了各模块所采用的设计策略。整个装置具有结构紧凑、维护便捷、功能多样、利用率高等优点。     

电缆线圈功率损耗的数值计算

本文建立了由交联聚乙烯（XLPE）电缆绕制成线圈的有限元模型，对线圈在有或无附设钢板时电缆线圈的功率损耗进行了计算，得到了该线圈的交流等效电阻及其与电源频率、钢板特性参数等的关系，为以固体绝缘为基础和电力设备研究打下了基础。     

STATCOM的自适应逆控制方法

为了研究静止同步补偿器STATCOM运行过程中存在的非线性特性对补偿特性的影响,在考虑了电压源型逆变桥中IGBT的通态损耗、开关损耗以及直流侧的电容损耗基础上,建立了基于该逆变桥的STATCOM数学模型,并根据其数学模型的非线性特性,提出了STATCOM的自适应逆控制方法和逆系统模型。根据该模型对STATCOM进行直接控制,并根据系统参数的不可预知以及其时变的特点,对系统模型中的参数在运行过程进行在线识别,并进行了仿真。结果表明,自适应逆控制能够有效地克服运行过程中系统参数的变化对补偿效果的影响,从而提高了控制系统的鲁棒性和装置的控制精确度;给定系统参数的初值准确与否,对装置最终的控制精确度没有影响。该控制方法具有实用性,而且随着处理器计算能力的不断增强该方法存在广泛的应用前帚。     

利用系统辨识提高机载光电平台的锁定精度

根据控制系统模型选取适当控制参数是决定系统性能的关键.为了提高机载光电平台的性能指标,采用系统辨识得到平台控制系统模型,并依此设计平台的锁定回路.首先利用Matlab的xPC组件及平台硬件搭建了半实物仿真平台,接着建立了系统辨识模型,通过以伪随机信号为激励进行半实物仿真,得到了平台的陀螺信号输出,然后利用输入输出数据在系统辨识工具箱中进行辨识,得到了平台的控制系统模型,并依此模型设计了锁定回路.通过实测模型前后设计系统的锁定精度仿真表明:在实测模型进行设计后平台的锁定精度由26‘提高到0.3’.该辨识方法已成功应用于某型机载光电平台中,由此设计的平台锁定精度、稳定精度、跟踪精度都得到了很大提高,同时在其它型号中也得到了广泛应用.     

压接型IGBT在MMC系统中的电热耦合仿真

目前已知的高压柔性直流输电工程中的电压源换流器(voltage source converter,VSC)大多采用模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC),MMC子模块中半桥子模块的应用最为广泛。高压直流输电系统的高可靠性要求半桥子模块的搭建必须采用压接型的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)。本文主要针对压接型IGBT半桥模块的MMC展开电热耦合的仿真,探索出一种基于Foster热网络的电热耦合仿真方法,从热稳定性的角度对MMC系统的安全运行域进行了刻画。     

多能互补系统全寿命周期优化配置方法

针对含风力发电、光伏发电和储能系统的多能互补系统的优化配置问题,提出一种考虑系统与配电网交互和需求侧响应成本的多能互补系统全寿命周期优化配置方法,构建双层优化模型：上层以总等年值成本最小为目标进行全局优化,确定多能互补系统的最优配置方案与储能出力范围;下层以系统的日运行成本和可再生能源未利用率最小为目标,建立多能互补系统的多目标日前优化调度模型。分别考虑独立型和并网型多能互补系统,以某地实际风光数据为例,验证所提优化配置策略的正确性与有效性,并量化分析多能互补系统运营方式对优化配置策略的影响。     

智能变电站二次系统仿真测试和集成调试新模式的探索和研究

针对目前智能变电站二次系统测试和集成调试的环境搭建工作量大、配合环节多、调试周期长、高级应用功能难以进行整系统的集成调试问题,提出了一种智能变电站二次系统仿真测试和集成调试的新模式。以智能变电站应用功能测试和集成调试为中心,对二次系统集成测试进行了有效的分离。利用等效仿真和仿真测试技术手段,构建仿真测试系统,支撑各部分应用功能的测试和集成调试的进行,有效地提高了智能变电站二次系统各应用功能集成调试的效率,同时也达到和真实装置集成在一起进行集成调试模式同样的调试效果。为了实现智能变电站二次系统仿真测试和集成调试的新模式,还对站控层应用功能业务流嗅探技术和间隔层二次设备通用仿真技术进行了简单的阐述。该模式在智能变电站工厂集成测试、现场集成调试以及智能变电站改扩建调试中进行了实践和应用,取得了良好的效果,具有很好的经济效益和社会效益。     

水电能源系统最小熵增模型及其求解

本文借助热力学熵增表达式,阐述了水电能源系统电站的熵增一般表达式;根据“先蓄水后发电少弃水”的发电量最大调节规则,建立了改进的基于当前时段决策出流量的电站潜在水头、弃水最小熵增模型;最后归纳了水电能源系统的最小熵增模型及其求解算法。实例证明该模型对于水电站群的组合方式没有限制,适合求解大型的水电站群规划。     

基于泄漏电流基波阻性分量的绝缘子污秽度表示方法的研究

绝缘子污秽状态判断对电网安全工作意义重大。基于污秽绝缘子串等效电路的理论分析,建立了绝缘子串泄漏电流试验回路,对洁净及不同污秽情况下的绝缘子串泄漏电流进行了测量,并利用FFT变换分析绝缘子泄漏电流频谱,提取了泄漏电流基波阻性分量,研究了泄漏电流基波阻性分量同污秽度及相对湿度间的关系。结果表明,污秽干燥情况下,绝缘子泄漏电流较小且主要为容性电流;与洁净时相比,绝缘子串染污时总的泄漏电流及其基波分量的变化并不明显,而泄漏电流基波阻性分量同污秽盐密及相对湿度呈非线性关系,低湿度情况下变化更显著,可以通过泄漏电流基波阻性分量来表示绝缘子的污秽程度,这比利用总泄漏电流进行判断更有效;高湿度情况下泄漏电流基波阻性分量法已不适合判断绝缘子污秽度。且该方法无需对绝缘子串安装集流环,保证了系统安全性。