电力系统控制中心三维可视化技术及其实时应用

针对电力系统控制中心的节点型和线路型数据,分别设计三维曲面图、三维柱状图和三维管道图、三维箭头图等基于电网接线图背景的可视化表达方式,设计常用的三维可视化主题,对曲面图中的空间插值算法做了优化改进,讨论了色彩表映射的应用。在现有能量管理系统(EMS)二维图形平台的基础上,设计并开发三维可视化模块,具有展示形式多样、实时性好、跨平台实现、易于与不同应用系统集成等特点。该模块已投入实时运行,介绍了现场实时应用效果和性能。     

基于克里金插值技术的开关磁阻电机极面优化设计

为了减小一台3相6/4极开关磁阻电机的转矩脉动,研究了一种改变定子极面和附加转子极靴的设计方案,提出了一种基于克里金插值技术与遗传算法相结合的优化算法,即利用均匀采样得到的采样点构造克里金插值曲面,再用遗传算法进行寻优。根据不同变异函数对克里金插值准确性的影响,采用遗传算法对球状变异函数模型进行了参数估计,同时为了提高优化算法的运行速率,提出了设计空间局部逐步细化克里金插值曲面的自适应加密优化策略。通过解析算例验证了所提出算法的有效性,并实现了开关磁阻电机减小转矩脉动的优化设计。     

基于MATLAB的NURBS曲面造型研究

根据3次NURBS曲面的矩阵表达式,通过反求NURBS曲面的权因子和控制顶点,完成了对3次空间NURBS曲面的插值;并在此基础上,结合蒙面法构造了空间2×3次NURBS曲面;最后利用MATLAB软件对曲面进行了生成,验证了该算法的准确性和可行性.     

数字化变电站合并单元插值误差对于电能计量的影响

作为电子式互感器与二次设备之间的纽带,合并单元负责为变电站全站提供统一的电压电流数据来源。然而,采样值数据在采样、处理和传输的各个环节中产生的粗大数据、通信延时和丢包等问题都会对合并单元的插值处理带来影响,并最终影响到对电能的计量。文章就以上典型问题对合并单元插值算法及其对电能计量误差的影响进行了仿真分析,并搭建了数字化变电站电能计量装置误差测试系统对仿真结果进行了实验验证。结果表明,这些典型问题对合并单元的插值算法以及电能计量误差是有重大影响的,且采用不同的插值算法其影响结果不同。文章的研究为数字化变电站合并单元插值算法的优化设计提供了定量参考。     

便携式激光盘煤系统的研究应用

在大型露天煤场存煤量测量中，对激光扫描采集到的三维不规则数据的显示方法进行了研究，提出了一种结合三维散乱数据插值和计算机视觉修正方法的设计方案。这种方法首先对三维散乱数据进行插值，根据插值结果进行三维网格点绘图，再根据所拍摄到的图形进行修正，以提高所绘的网格图与实际煤场形状的拟合精度。它可以立即给出煤场存煤量的体积结果，动态修改网格图形状。     

基于双重背景分离及自适应网格的电压致热型设备红外图像状态分析

针对发热量小、温度变化范围窄的电压致热型设备故障红外图像难以识辨的难题,提出一种基于双重背景分离及自适应网格划分的电压致热型设备红外图像运行状态分析方法。以电流互感器套管红外图像为例,首先提出红外图像双重背景分离及部件区域提取算法,即基于RGB和HSV颜色空间特点,转换红外图像颜色空间,分离出第一层背景区域。接着将Ostu算法与Hough变换相结合,提出基于Hough变换的Ostu改进算法,实现背景的第二重分离,得到部件区域。之后,导入红外图像温度,运用自适应网格方法划分部件区域,获得每一网格平均温度,提取温度特征向量,比较待分析图像与正常图像获取温差值,以此判断设备运行状态。最后,通过案例分析验证算法的有效性。同时,对避雷器本体、电压互感器电容单元、断路器支柱等电压致热型设备进行分析,说明算法具有良好的扩展性。     

基于网格光的三维人脸曲面测量

本文提出了一种借助网格光从两张二维图片中测量三维人脸曲面的方法.为了保护皮肤和眼睛并且降低成本,本文中使用的网格光来自普通的白光光源.首先,一个简单的并且未编码的网格图案被投影到目标人脸上;然后,一个基于边缘信息的分水岭算法被用于提取和细化网格条纹,一个基于图形联系关系的方法被用于定位与标记网格的交叉点,利用这个网格交叉点的标记集一个迭代扩张的立体匹配算法可以执行交叉点的立体对应;最终,依据双目视觉的原理计算人脸的三维深度信息.所得的实验结果展示了我们提出的方法的可行性.     

基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法

在异步采样情况下,利用Hilbert变换测量无功功率会产生较大的误差.提出了一种基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法.该方法用离散傅立叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)实现Hilbert变换,将各次谐波电压分别准确移相90°.并利用加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法分别对周期信号电压和周期信号电流的基波及谐波的幅值、相位、频率进行计算,形成经过加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法修正后的频谱,以克服信号频谱泄漏的影响,消除用异步采样值测量电功率时产生的误差.仿真计算结果表明,基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法具有很高的精度.     

基于abc坐标系空间矢量控制的三相四桥臂电压源型逆变器研究

将一种新的空间矢量调制方法应用于三相四桥臂逆变器,采用基于abc坐标系的空间矢量调制方法,避免了传统的αβγ坐标变换,使开关矢量的选取和占空比的计算更简单,显著降低了调制算法的复杂性.通过采样三相负载电流和直流母线电压来实时计算给定的参考电压,使得本逆变器可适应不同的负载.基于电压有效值调节稳定系统输出电压,本文详细说明了基于abc坐标系的空间矢量脉宽调制算法和参考电压的获取方法.该逆变器直流电压利用率高,并能带任意线性、不对称的时变负载,仿真和实验结果证明了该方案的可行性.     

基于克里金插值的局部地磁图的构建

高精度小比例尺的地磁图的准确获取是实现高精度地磁导航的关键.本文论述了克里金插值理论能较好地描述地磁场的结构分量,为地磁场的构建提供了理论基础,并提出了一种基于克里金插值的局部地磁图的构建方法,采用交叉验证的方法将其与其他常用空间插值方法进行了精度评估.结果表明采用克里金插值方法构建的地磁图能够较为准确地反映局部地区地磁信息,为地磁导航技术研究提供了基准.     

无位置传感器永磁无刷直流电机的起动控制研究

针对无位置传感器无刷直流电机存在的起动问题,根据无刷直流电机的起动换相时刻与直流母线电压直接相关的特点,提出一种插值起动方法。该方法首先通过改变母线电压值,采集相应的起动换相时刻数据样本。在离线情况下,以母线电压为输入,换相时刻作为输出,拟合出两者之间的3次样条插值函数。开环起动时,该方法能够准确计算出任意母线电压下电机的起动换相时刻;闭环起动时,随着PI调节器控制的母线电压有效值的变化,系统通过插值函数在线修正换相时刻,从而保证电机准确换相。起动完毕后,由软件将系统切换到反电势运行状态。仿真和实验表明,提出的插值起动方法,广泛适用于无位置传感器无刷直流电机的开环、闭环以及相应情况下的带负载起动。     

Lagrange插值的改进算法研究及误差分析

电力系统采样过程中对数据同步性要求很高,在IEC61850通信协议中推荐的插值算法同步方法。提出了一种改进的Lagrange插值算法,利用构造权函数的方法,补偿了一阶插值算法的误差,提高了计算效率。并在Matlab中就电力系统采样不同频率条件下的稳态特性及暂态特性的衰减直流分量和极限条件下的电压暂降等情况对该算法进行了仿真实验,实验证明了该改进算法在计算量和精度方面有一定的优势。     

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.     

电力系统广域测量中多采样率转换的研究

广域测量系统对电网动态过程进行实时监测,为全网在线安全稳定分析和控制提供平台。但是,各测量点所用互感器并非同一型号,需要将多采样频率信号转换为同一采样频率。通过对不同采样频率信号的内插、抽取和凯赛窗低通滤波三者的级联,实现了任意分数倍采样频率的转换。在此基础上,提出了基于全波傅氏的数字窄带滤波算法。算例分析验证了所提方法的有效性和准确性。该算法在频率转换的同时能对信号进行有效、快速的滤波,实现了对采样信号不失真的频率归一化。     

基于电流微分初始值的VSC直流配电系统线路故障定位方法

在分析基于电压源型变换器的直流配电系统线路发生单、双极故障时电压、电流时域及频域故障特性方程的基础上,推导得到电流微分方程,并利用不同故障类型下的正极、负极电压和电流突变量进行故障判别,根据故障电流微分初始值推导得到故障定位方程。通过联立回路方程解决过渡电阻问题,并利用插值算法对传统的差分算法进行改进,解决了差分算法替代微分值存在的要求采样频率高、误差大的问题。仿真结果验证了所提定位方法的正确性和可行性,表明了所提方法计算简单、定位精度高。     

同步关合技术在无功补偿中的应用

针对电力线路在进行无功补偿时,投切电容器组产生的涌流和过电压的危害,提出了一种基于PIC单片机的同步关合技术。它采用PIC单片机作为主控芯片,进行数据处理和发出控制指令。功率因数的测量采用了CS5460A芯片。同步关合技术实现的关键是准确地预测合闸时间。笔者提出利用双线性插值法进行合闸时间的预测,且对数据进行了归一化处理,以降低单片机的数据处理量。最后给出了试验结果分析。分析结果表明,利用双线性插值进行合闸时间的预测是可行的。     

考虑电压暂降传播的监测点优化配置改进方法

电压暂降每年造成巨大的经济损失,因此对全网进行电压暂降监测具有重要意义。本文提出了一种考虑电压暂降传播的监测点优化配置改进方法。首先分析了电压暂降的传播规律,制定了监测点优化配置的分区原则和循环嵌套的分区算法;定义了节点MRA(可观测区域)矩阵和线路MRA矩阵,其中线路MRA矩阵基于插值拟合方法,保持了线路的连续性,更加完善合理;在此基础上,建立了监测点优化配置模型,以IEEE30节点系统为例,在MATLAB中实现了监测点优化配置,并在PSCAD中进行了仿真。结果证明了该方法的合理性和工程实用性,本文提出的方法保证了经变压器传播后记录的电压暂降信息的准确性。     

基于电压锁相网络化采样的母线保护研究

设计一种既具备结构简单、资源共享、扩展性好等优点,又不依赖于外部全局同步系统的采样值组网传输的母线保护,在数字化变电站的建设中具有十分重要的意义。介绍了数字化变电站母线保护的采样值传输系统,描述了基于绝对延时的点对点母线保护技术,提出了一种基于电压锁相的网络化母线保护方案。利用母线电压天然的同步性能特征,通过数字锁相环及采样重插值技术,消除网络化采样对同步信号的依赖性。测试表明,基于电压锁相的网络化母线保护采样同步性好,动作快速可靠,是数字化变电站母线保护的一种新思路。     

压阻式压力传感器温度误差的插值补偿方法研究

为减小环境温度变化对压阻式压力传感器实施可靠测量的不利影响,提出一种结合三次样条插值与埃尔米特插值的补 偿方法。 首先通过标定实验获取标定数据,采用三次样条插值建立环境温度、传感器输出电压与待测压力之间的函数关系以补 偿传感器的温度误差,再借助埃尔米特插值构造输出电压与待测压力之间的映射关系描述传感器的测量特性。 两种标定工况 条件下压力传感器的温度补偿实验结果表明,经该方法补偿后的传感器测量最大引用误差分别为 2. 414×10 -4 和 6. 129×10 -4 、 平均引用误差分别为 2. 353×10 -5 和 1. 313×10 -4 、误差方差分别为 1. 751×10 -9 和 1. 613×10 -8 ,零点温度系数分别为 2. 780×10 -7 和 8. 862×10 -7 ,灵敏度温度系数分别为 1. 952×10 -6 和 3. 672×10 -6 ,验证了该方法在不同建模数据条件下补偿性能的一致有 效性。