复化Newton-Cotes积分算法在电能计量中的应用

当前非线性负荷大量应用于电力系统,对电能计量的准确度造成了较大影响。业界普遍通过研究负荷特性、电网建模以及基于FFT的谐波分析等方法来解决非线性负荷计量的准确度问题,少有专家针对业界普遍使用的点积算法准确度特性开展研究与分析。本文则针对传统点积计量算法,在分析其算法特性的基础上,指出其在计算非线性负荷条件下算法准确度不足。从而提出通过采用具有高阶计量精度等级的复化Newton-Cotes积分算法,来提高电能表对现代非线性负荷电能计量的准确度与适应性。通过算法的理论分析,给出了算法设计与实现方法。仿真与实验结果验证表明,高阶复化Newton-Cotes积分算法在电能计量领域应用对提高电表准确度方面是十分有效的。     

基于克隆选择算法的IIR数字滤波器优化设计

鉴于IIR数字滤波器设计本质上是一个多参数非线性复杂函数优化问题,提出应用具有全局搜索能力强,收敛速度快特点的克隆选择算法优化IIR数字滤波器的相关参数,进而形成一种新的IIR数字滤波器优化设计方法。给出了IIR滤波器优化设计的数学模型,描述了应用克隆选择算法优化设计IIR数字滤波器的具体实现步骤,并通过低通和高通IIR数字滤波器设计的仿真结果表明该方法的有效性和高效性。     

基于增量式PI算法的V-M双闭环调速系统

提出了一种基于增量式比例积分(PI)算法的晶闸管-电动机(V-M)双闭环调速系统的设计与实现方法,该调速系统的主电路采用晶闸管智能控制模块进行设计,双闭环数字PI调节器采用增量式PI算法进行设计。详细分析了该调速系统主电路和双闭环数字PI调节器的设计原理,以及直流电动机电枢电流和转速采样电路、控制信号接口电路、键盘输入与LCD显示电路的设计方法。通过对比分析在不同的比例系数和积分系数时直流电动机满载运行的转速波形,验证了该调速系统的跟随特性完全满足PI参数整定规律,其设计与实现方法可推广到工业应用领域。     

基于克隆选择算法的ⅡR数字滤波器优化设计

鉴于IIR数字滤波器设计本质上是一个多参数非线性复杂函数优化问题,提出应用具有全局搜索能力强,收敛速度快特点的克隆选择算法优化IIR数字滤波器的相关参数,进而形成一种新的IIR数字滤波器优化设计方法.给出了壬||[滤波器优化设计的数学模型,描述了应用克隆选择算法优化设计IIR数字滤波器的具体实现步骤,并通过低通和高通IIR数字滤波器设计的仿真结果表明该方法的有效性和高效性.     

结合蚁群算法和萤火虫算法的无人船路径规划

为提高无人船在执行水质采样任务时的路径规划效率，提出一种结合蚁群算法和萤火虫算法的路径规划算法。首先，在构建最短采水路径网络时，将转向角代价启发函数引入传统蚁群算法，减少路径搜索结果中的频繁转向；其次，剔除搜索结果中的冗余结点，进一步减少无人船转向次数，使所求得路径更适用于无人船实际航行。最后，在求解最优采样顺序时，基于随机修正的方式设计了一种改进的萤火虫算法，提升了算法的收敛速度。仿真实验结果表明，本文所设计算法能够完成水质采样任务路径规划任务，相比传统算法，搜索效率更高，有效缩短了总路径长度。     

电子式电流互感器的积分器技术

基于Rogowski线圈的电流互感器与传统电流互感器相比具有广泛的应用前景,但Rogowski线圈的自身特性以及后续信号处理电路一直影响着电子电流互感器的测量精度.对Rogowski线圈的积分算法进行了研究,分别叙述了模拟和数字两种算法及其实现形式,设计了新的积分器,以进一步改善积分环节,提高电子电流互感器的测量精度.设计了数字积分器,其精度可满足IEC60044-8标准0.2级要求.     

基于电子式互感器的基波相位同步算法研究

本文研究了基于数字信号处理的电子式互感器的基波相位同步方法;针对电子式互感器中广泛应用的基于拉格朗日插值定理的相位同步方法存在运算量大的问题,首先研究了一种两点插值算法在电子式互感器基波相位同步的应用;然后针对其不足,设计了一种改进的基波相位同步算法,由模拟相位同步电路通过变换,得到离散域的相位同步函数,通过仿真,算法具有理想的幅值曲线和相位曲线;最后针对电子互感器传感头之间存在参数差异,与数字积分算法参数不匹配等问题,导致电子式互感器暂态特性差,相位不同步的问题,改进了积分算法,经过验证,算法能真实还原基波波形。     

基于自适应差分算法的电力系统稳定器参数设计

自适应差分算法强大高效,是一种基于群体的随机搜索技术,一般用于连续空间优化问题求解,被广泛应用于科学和工程领域.自适应差分算法是在差分进化算法基础上经过改进得到的算法,其实验向量生成策略及其相关的控制参数值拥有自适应能力,这种能力是通过从前期生成可能解的过程中学习得来的.在利用Simulink建立起单机无穷大系统仿真模型的基础上,根据时间乘绝对误差积分准则(ITAE准则)设计寻优问题的目标函数,将电力系统稳定器的参数设计问题转化为最小化问题,并用自适应差分算法求解.最后在单机无穷大系统上进行仿真实验,结果表明经过优化设计的电力系统稳定器拥有良好性能.     

基于微分方程模型阻抗算法的综合应用

对解微分方程算法作了改进,方法是通过对传统微分方程算法在有限时段上进行积分变换,借助积分减少高频分量的影响。通过数字仿真计算验证了改进后算法的优良估计性能,将之与基于微分方程模型的最小二乘法、全波傅里叶算法作了比较。并根据各算法的估计性能特点,提出了一种具有反时限特性的距离保护算法的实现方案。     

高阶FIR多带阻数字滤波器优化设计研究

研究了FIR线性相位滤波器的幅频特性与余弦基函数神经网络算法之间的关系，给出了FIR高阶多带阻数字滤波器的优化设计实例，提出并证明了神经网络算法的收敛性定理．仿真结果表明，算法不仅是有效的，而且在FIR高阶数字滤波器优化设计领域具有很大的优越性．且算法不涉及逆矩阵的计算，有效解决了国内外其它优化设计方法无法设计高阶FIR线性相位滤波器的问题．     

基于高精度测频的修正DFT相量及功率测量算法

为了提高频率偏移时电力系统相量及功率测量精度,提出了一种基于改进扩展卡尔曼滤波(IEKF)频率测量的修正离散傅里叶变换(DFT)相量及功率测量算法。分析了频率发生偏移时非同步采样下DFT的测量误差,建立了相角、幅值与频率偏移量和初相角之间的函数关系式。由IEKF得到频率偏移量,然后对DFT计算结果进行修正即可得到输入信号的真实相量和功率。仿真结果表明:该算法相比较于传统自适应DFT算法能有效消除或减弱谐波、噪声以及频率偏移对相量同步测量的影响,提高了相量及功率测量精度。     

一种基于频率补偿的改进插值谐波分析算法

针对传统单峰谱插值谐波测量算法在非同步采样时由于频谱泄漏造成测量精度不足的问题,提出一种基于频率补偿的改进算法,并且分析传统插值算法的测量误差,改进了修正公式。该算法通过三个步骤实现,第一,基于汉宁窗插值校正频率,然后利用相对频偏进行频率补偿得到准同步化序列。第二,采用准同步化序列基于汉宁窗再次插值校正频率,将两次计算得到的相对频偏相加用于修正频率,进而减轻频谱泄漏的影响。最后,为了提高幅值和相位的测量精度,利用准同步化序列基于平顶窗直接估计,无需推导反演公式。仿真实验结果表明,该算法的测量精度相比于传统的单峰谱插值算法提升显著,在噪声环境下相比于四谱线插值、相位差算法,该算法具有更高的精度和抗噪性能,验证了所提出算法的有效性和准确性。     

基于Rogowski线圈的新型电压行波传感器

现有行波传感器的行波传变一致性较差,影响故障行波定位准确度。文中研究了一种基于Rogowski线圈原理的印制电路板(PCB)式电压行波传感器。给出了Rogowski线圈的高频工作特性,研究了PCB行波传感器的结构和工作原理,推导出了PCB行波传感器互感系数的计算方法,并分析了行波传感器的抗外磁场干扰机理,为有效检测行波信号提供了理论依据。该PCB行波传感器具有结构新颖、频带响应宽、一致性好、抗干扰能力强等优点。仿真和测试实验表明,PCB行波传感器能有效提高行波精确检测的一致性,可靠传变高频暂态行波信号。     

基于改进泰勒加权最小二乘法的相量测量算法

大部分相量测量算法将信号相量作为一个静态模型,因此对电网中经常发生的电压幅值和相角波动特别敏感。基于标准频率下动态相量模型的泰勒加权最小二乘法(Taylor Weighted Least Squares, TWLS)不仅提供了相量值,还提供了相量导数值,可以提高对电网动态状况的监测。在此基础上,提出了一种基于基波频率值的改进泰勒加权最小二乘法。首先用非线性最小二乘法得到基波频率值。然后介绍了基于测量基波频率值的改进泰勒加权最小二乘法推导过程,并对该算法所涉及的窗函数、数据窗长度和泰勒多项式阶数进行分析选择。最后采用不同的信号模型和实际数据来检验算法的性能。仿真结果表明:提出的改进泰勒加权最小二乘法的测量精度满足要求。     

带分布式电源的配电网电能质量扰动源定位

为实现带分布式电源的智能配电网发生电能质量扰动时的自动精确定位,提出了一种粒子群优化算法和矩阵算法结合的电能质量扰动源自动定位算法。采用矩阵描述配电网拓扑结构和电能质量监测信息,建立了矩阵粒子群优化模型,构建了一种新的评价函数,通过矩阵粒子群迭代进行全局寻最优解。MATLAB仿真表明,该算法能实现在接入分布式电源情况下的扰动源自动精确定位,并具有定位准确、收敛性好、容错率高等优点。     

基于对角隐式Runge-Kutta法的新型数字积分器研究

数字积分器是基于空心线圈的电子式电流互感器的重要环节之一。对此文中基于对角隐式龙格库塔法提出了一种新的拓展梯形数字积分算法。为提高新型数字积分算法的积分精度,采用复合积分并推导出了不同采样频率下的通用新型数字积分器的传递函数。由于新型数字积分器的传递函数中含有分数延迟项,因此采用FIR和IIR两种滤波算法对其进行仿真分析。MATLAB仿真结果表明,新型数字积分器在低频段的性能要优于梯形数字积分器,可为基于Rogowski线圈的电子式电流互感器的积分环节提供一种全新的设计方法。     

稀疏通信下分布式电源微增率一致性加速算法

基于分层控制结构,提出一种稀疏通信下的分布式电源微增率一致性加速算法。该方法无需中央控制器,借助稀疏通信网络实现分布式电源的三次分层控制并加快收敛速度。在该分层控制中,一次控制采用线性下垂控制策略;二次控制仅借助本地频率信息实现系统频率调节;三次控制考虑各分布式电源的成本微增率,利用稀疏不完备的通信网络传递分布式电源成本微增率信息,并结合非线性下垂控制实现微增率的一致性,各分布式电源能较快地收敛至等微增率点。该算法所构建的稀疏通信网络拓扑可以是任意的,对于通信网络的单双向及连通性都没有要求。仿真算例验证了该算法的有效性。     

基于多智能体一致性的微电网无功功率分配方法研究

在孤岛运行的微电网中,由于各分布式电源到公共母线的距离和网络结构差异,导致采用传统下垂控制的分布式电源难以按其额定容量分担负荷。为此,提出一种基于多智能体一致性的分布式无功功率控制策略,各分布式电源通过通信网络,接收邻近微电源无功功率。应用动态一致性算法对无功功率差值进行迭代求和,再利用比例-积分器对下垂特性曲线的参考额定电压幅值进行自适应补偿。该策略在实现无功功率合理分配的同时,降低了系统对通信线路的要求,提高了系统的可靠性。     

复杂电网工况下基于CDSOGI-SPLL的电网电压同步方法

传统锁相环技术在三相电网电压含有直流分量、发生不对称故障以及严重畸变条件下,其检测精度受到直流分量、负序分量及谐波分量的干扰,将不能准确跟踪电网电压频率和相位。针对这一问题,提出一种将相序解耦谐振(SDR)控制器和改进的级联双二阶广义积分器软件锁相环(CDSOGI-SPLL)相结合的锁相方法。该方法首先利用SDR控制器将正负序分量进行分离,然后引入改进的级联双二阶广义积分器(CDSOGI)对正负序分量进行二次分离和谐波抑制,并消除直流分量对CDSOGI输出正交信号的影响。仿真和实验结果表明,在三相电网电压含有直流分量、不平衡和严重畸变情况下,所述方法可以实现电网电压同步信息的准确采集。     

基于动态权值相似日选取算法的短期负荷预测

提出了一种基于动态权值优化的相似日选取算法和灰色GRNN串联组合模型的短期负荷预测方法。采用动态权值相似日选取算法,在考虑不同地区和季节对短期负荷的影响时,引入改进的果蝇优化算法(MFOA),动态调整各因子的权值,增强了相似日选取算法的适应性和有效性。选取出相似日后,采用灰色模型和广义回归神经网络(GRNN)串联组合的短期负荷预测方法,并通过改进的布谷鸟(MCS)算法对GRNN平滑因子进行优化,组合模型改善了单一模型预测精度的稳定性。实例预测结果验证了该方法的有效性。