节制闸对分水口处渠道水力响应的影响及敏感性研究

节制闸的运用是渠道运行控制的主要手段，是影响渠道水力响应的重要因素。本文以南水北调东线小运河干渠为研究对象，选取分水口处水位下降速率、水位最大降幅和水位过渡时间作为表征渠道水力响应的指标，在渠道分水口取水流量增大的情况下，研究节制闸调节对分水口处渠道水力响应的影响规律。在此基础上分析分水口处渠道水力响应对节制闸调节的敏感性，提出基于节制闸调节的渠道水力响应敏感性指标，该指标能定量的反应闸门调节幅度、节制闸与分水口间距对渠道水力响应的影响程度。研究表明，分水口处渠道水力响应对闸门调节幅度的影响较为敏感，对节制闸与分水口间距影响的敏感程度次之。     

明渠闸前常水位运行控制解耦试验研究

在自动控制渠道物理模型试验平台上,测试了闸前常水位运行方式下的明渠解耦控制算法,研究了解耦系数变化对控制性能的影响。试验渠道长315m,包含5级节制闸,由包含解耦环节的PI反馈控制算法控制。渠道上游方向的解耦采用类DecouplerⅠ结构实现,下游方向的解耦采用流量控制器实现。试验研究表明,所设计的包含解耦环节的PI反馈控制算法能够快速有效地克服外界扰动及不确定因素的影响,实现闸前常水位运行方式。当增大解耦系数时,各渠池稳定历时ts缩短,水位波动指标MAE减小,绝对闸门开度积分指标IAW减小。若解耦系数过大,水位控制性能转而变差,闸门反复启闭次数增多。综合试验结果以及已有数值仿真研究成果,建议解耦系数在0.6～1.0间取值,对于分水频繁的渠道取偏小值。     

基于SSA的微电网负荷频率鲁棒H2/H∞控制研究

针对微电网中由可再生能源出力波动和负荷变化引起的频率振荡问题,提出了一种混合H2/H∞鲁棒策略的负荷频率控制器。首先建立了具有功率扰动信号的风光柴微电网负荷频率控制模型。然后基于鲁棒H∞理论设计了鲁棒H2/H∞控制器。在控制器的设计中,使用了樽海鞘群算法(SSA)对有关加权矩阵参数和范数权重进行寻优求解,使控制器的调整性能达到最好。最后仿真结果表明,相比于传统的鲁棒H∞控制和PID控制,提出的H2/H∞鲁棒控制器在微电网的外界功率干扰以及系统的参数扰动工况下均有较好的控制效果。     

南水北调中线工程渠道敏感性研究

研究渠道非恒定流水力响应对节制闸调控作用的敏感性,对渠道的设计、运行控制方式的研究具有重要意义。本文以南水北调中线总干渠京石段为研究对象,通过构建中线工程的一维非恒定流仿真模型,分析了京石段各渠池下游水位波动对渠池上游节制闸运用的响应特性,并在此基础上定义了渠池的敏感性指标,该指标能很好地反映渠池首端的闸门调控对渠池下游水位的影响程度,中线渠池的敏感性指标与渠池的回水面积和渠池响应滞后时间成反比,并随输水流量的增大而增加。研究成果表明,中线干渠可以采用ID模型进行描述,同时,在设计流量工况下整定的控制器参数可以应用于小流量工况,采用这种方法可以节省控制器参数整定的工作量。     

基于H∞理论的轴向磁悬浮轴承控制器

由于采用传统的比例积分微分PID（Proportion Integration Differential)控制难以保证其优良的稳定性和抗扰能力，采用了基于H∞控制系统的混合灵敏度的优化设计思想，在对轴向磁轴承H∞控制进行分析的基础上将H∞控制应用于磁轴承的控制器设计中，借助于Matlab线性矩阵不等式LMI（Linear Matrix Inequation）工具箱进行仿真，给出了H∞控制和PID控制的仿真波形，采用实时离散化处理的方法，通过编写控制程序在计算机控制系统中执行设计的控制器，实现了磁轴承的H∞控制，给出了H∞控制磁轴承在无外扰力和2kg外扰力情况下转子起浮实验波形，同时给出了轴向磁轴承在平衡位置受2kg突加扰动PID控制和H∞的实验波形，仿真和实验表明，基于H∞理论的控制比传统的PID控制具有更好的稳定性，较强的鲁棒性和抑制扰动的能力。     

混合磁悬浮系统的H_∞控制器设计

鲁棒H∞控制通过引入3个加权函数矩阵,有效抑制了外界扰动和模型不确定性对控制性能的影响,从而使控制器具有鲁棒性。在分析了系统动态模型的基础上,通过合理选择加权函数,设计了混合磁浮系统的H∞控制器,并进行了仿真研究。仿真结果表明:与传统的比例-积分-微分,即PID控制器相比,采用鲁棒H∞控制理论设计的混合磁悬浮系统控制器有较好的动态性能、较快的响应速度和较强的鲁棒性。     

南水北调中线穿黄工程控制蓄量运行方式研究

对穿黄工程的运行控制问题进行了分析,提出了穿黄工程的控制蓄量运行方案,研究了其具体实现方法.提出采用变闸前目标水位的方式实现控制蓄量运行,比较研究了三种确定流量-闸前目标水位关系的方法,推荐采用"流量-渠池蓄量"线性关系反推各流量下的闸前目标水位的方法.研究了控制蓄量-闸前常水位联合运行控制问题,提出了包含前馈、反馈和解耦环节的分布式集中控制方案.在包含穿黄工程在内的中线干渠约120公里渠道上运行了数值仿真,测试了计划分水、非计划分水和大幅度流量变化工况.结果表明,渠道成功实现了控制蓄量-闸前常水位联合运行,所设计的闸门控制算法能够有效消除计划分水、非计划分水及大幅度流量变化带来的扰动,且穿黄隧洞入口维持了较大的淹没水深,整个控制过程水位流量变化平稳,水位波动符合安全限幅规定.     

模型渠道集中控制系统开发

输水系统是非线性、长时滞的复杂多输入多输出系统,输水系统的控制效果与渠道的水力特性、节制闸和分水口的特性等因素密切相关。自上个世纪60年代以来,各国学者提出了多种渠道控制模型,在实际工程中应用的是一些相对比较简单的模型。由于渠道控制模型一般都是建立在某些假定的条件下得到的,其性能如何需要在物理模型或实际渠道中进行验证。因此,开发模型渠道的控制系统可以验证控制算法的合理性和鲁棒性、分析各渠池间的耦合特性、研究控制器参数的整定方法等。本文简要介绍了开发研制的模型渠道集中控制系统,该系统采用网络的方式将当地控制器与主控计算机连接起来,利用采集到的水位信息、闸门开度信息和分水口流量信息,通过比例积分控制器（PI控制器）实现了闸门的远距离集中控制。     

基于混合灵敏度永磁同步电机伺服系统H∞鲁棒控制

针对永磁同步电机伺服系统中存在的模型参数不确定性和负载扰动问题,引入H∞混合灵敏度设计方法设计了H∞鲁棒控制器,并讨论了加权函数的选择。利用MATLAB进行仿真研究的结果表明,采用H∞鲁棒控制器的永磁同步电机(PMSM)伺服系统较传统的PID控制的PMSM伺服系统具有更好的跟踪性能,鲁棒稳定性和抗干扰性能。     

基于混合灵敏度永磁同步电机伺服系统H∞鲁棒控制

针对永磁同步电机伺服系统中存在的模型参数不确定性和负载扰动问题，引入H∞混合灵敏度设计方法设计了H∞鲁棒控制器，并讨论了加权函数的选择。利用MATLAB进行仿真研究的结果表明，采用H∞鲁棒控制器的永磁同步电机（PMSM）伺服系统较传统的PID控制的PMSM伺服系统具有更好的跟踪性能，鲁棒稳定性和抗干扰性能。     

基于支持向量回归的凝汽器清洁系数时间序列预测

分析了凝汽器水侧污垢形成的机理，得到凝汽器清洁系数随时间变化的基本规律。提出采用支持向量回归时间序列预测法来预测凝汽器清洁系数。简要介绍了支持向量回归的理论基础，建立了凝汽器清洁系数时间序列预测模型，利用某300MW机组的数据，对模型进行了校验，探讨了参数的选择。并同径向基函数神经网络预测模型进行比较，结果表明，支持向量回归模型在预测性能方面明显优于RBF神经网络方法，并且模型具有较好的预测精度和泛化能力，为凝汽器真空降低故障的诊断，奠定了一定的基础。     

Under-Frequency Load Shedding scheme for islanded distribution network connected with mini hydro

Under-Frequency Load Shedding (UFLS) is a common technique to maintain power system stability by removing the overload in some part of the system. The existing UFLS schemes operate successfully in the interconnected grid system. A particular approach of UFLS scheme is required for an islanded system which is known to be not as strong as the grid. This paper presents a new approach of UFLS scheme for the implementation in an islanded distribution system. The scheme is based on a combination of adaptive and intelligent techniques. The disturbance magnitude for response based and event based is treated differently: (1) event based is based on the power imbalance and (2) response based is based on the swing equation which relies on the frequency and rate of change of frequency measurement. Dynamic simulation on an intentional islanding operation is performed on an existing Malaysian network interconnected with a mini hydro generation. The objective is to investigate the effectiveness of the proposed scheme. The simulation results demonstrate that the proposed scheme is capable of improving the frequency response of the islanded system. A significant finding is that the scheme can successfully reduce the effect of power deficiency following the grid connected to islanding operation transition.     

Unbundling of transmission and ancillary services. II. Cost-basedpricing framework

For pt.I see ibid., vol.12, no.2 (1997). This paper presents a systematic framework for pricing transmission and ancillary services in competitive power markets. This framework is based on the recovery of fixed and operating costs, and it meets the traditional revenue requirements. It is practical, feasible, easy to implement, and to regulate. It can be implemented with minimum transition cost. This network flow-dependent and nondiscriminatory framework is based on the decomposition approach presented in Part I of this paper. This decomposition forms an essential part of the proposed framework for usage-based recovery of the fixed and operating costs. The transmission system related fixed cost component is recovered from all transactions based on percentage utilization of the transmission system equipment. The charge is based on the actual network power flows. The ancillary service charge for a given transaction can be computed as the sum of the costs incurred at secondary generation for compensating the imbalance caused by that specific transaction. The “path providing” function of the transmission grid is viewed as a true monopolistic service, its pricing is cost based, and charge for its use is usage based; the generation based ancillary service supply can be made competitive, its pricing is market based, and charge for it is usage based. A global overview of the proposed pricing strategy is analyzed in the context of other alternatives, especially cost-based methods. A numerical example on a five-bus system is given to illustrate the use of this pricing strategy     

张北柔性直流电网换流阀故障穿越策略与保护定值优化

不同于以往端对端柔性直流工程,应用直流断路器的柔性直流电网要求直流线路故障时换流站可实现故障穿越。文中以张北柔性直流电网工程为背景,首先,建立了直流线路故障时换流阀暂态电流的数学模型;然后,基于传统阀控过流保护策略,分别提出了保证换流阀故障穿越能力的定值设计方法和保证换流阀安全性的定值设计方法,解决了传统的阀控过流保护策略无法兼顾直流线路故障下换流阀的故障穿越能力要求和站内故障时换流阀的安全性要求的问题;最后,提出了基于分桥臂闭锁的新型阀控过流保护策略,并设计了详细的动作时序。在PSCAD中搭建张北柔性直流电网仿真模型,验证了所建立数学模型的准确性和所提出策略的有效性。     

基于数据拟合的继保设备失效率调整因子模型

分析继保设备检修行为对其失效率的影响,有助于继保设备检修计划制定和实现电网长期稳定可靠运行。基于某地区继电保护设备故障数据,采用Matlab工具箱对分段数据进行失效率函数拟合,然后利用遗传算法对失效率调整因子进行计算,建立基于数据拟合的失效率调整因子模型,并使用多地区的设备故障数据对该模型和德尔菲法的模型进行评估。研究结果表明：基于德尔菲法的失效率调整因子模型低估了检修行为对设备失效率的下调能力,文中模型较基于德尔菲法模型累计残差更小,能够更为准确地反映检修行为对继保设备失效率的影响。     

基于二次矩阵补全的低压配电网相序识别算法

针对低压配电网数据完整性不足的场景,提出了一种基于二次矩阵补全的低压配电网相序识别算法。首先,分析了基于电流拟合的相序识别原理与模型;其次,研究了基于奇异值门限(SVT)算法的矩阵补全算法及其对缺失数据的一次补全方法;然后,为了进一步提升矩阵补全精度,提出了基于SVT算法的二次补全算法,并在此基础上构建了基于二次矩阵补全的低压配电网相序识别方法;最后,通过实际台区用电数据对所提算法进行算例分析。算例分析结果表明,所提算法适用于电流采集数据缺失的情况,能有效地降低电流矩阵补全的误差,从而提升低压配电网相序识别的准确率。     

基于分布参数模型的高压输电线路单相接地故障单端测距方法

由于分布电容和过渡电阻的影响,现有单端阻抗法无法适用于高压输电线路单端故障测距。针对这一问题,采用分布参数模型建模,定义了参考位置操作电压计算式。分别给出了相位法定位函数和幅值法定位函数,经理论分析可知:当参考点位置位于故障点左侧或右侧时,电压定位函数具有不同的相位特性,其在故障点前后会发生唯一一次阶跃性突变;而所取的参考点与故障点重合时,电压定位函数幅值达到最小。在此基础上提出了适用于高压输电线路单相接地故障的单端相位测距法和单端幅值测距法。仿真结果表明,这2种方法受故障位置、过渡电阻和负荷电流的影响很小,高阻接地故障时依然具有很高的测距精度,因此都能够满足现场的应用要求。     

基于Elman神经网络的传感器故障诊断研究

针对传统的传感器故障诊断技术的不足,提出一种基于Elman神经网络的故障诊断方法,建立了Elman网络故障诊断模型,利用小波包分解方法获取用于训练神经网络的特征能量谱,对所建立的模型进行训练。为了检验模型的实际诊断能力,以某动力系统管路流量传感器的4种典型故障诊断为例进行仿真实验,并和标准BP神经网络的诊断结果进行对比。仿真结果表明:基于Elman神经网络的故障诊断速度更快、准确率更高、泛化能力更强,验证了所提出方法的实用性和有效性。     

基于多特征量的D矩阵模型的建立与分析

针对基于单特征量的D矩阵模型会损失测试信号的大量信息的问题,提出了一种基于多特征量的可测性分析模型。首先,在研究D矩阵模型的基础上,对测试信号进行特征提取和多值编码,建立了基于多特征量的D矩阵模型。其次,基于信息熵制定诊断策略和生成故障诊断树,并对模型进行测试性分析,评估其诊断能力。结果表明,与单特征量的D矩阵模型相比,基于多特征量的D矩阵模型选用的测试点数和模糊组数小,故障隔离率高,诊断测试步骤数少,平均测试费用低。     

基于离散信息模型的电力系统汇集点惯量在线监测方法

基于连续物理模型设计的传统惯量监测方法收敛慢，难以准确追踪具有时变特性的虚拟惯量。考虑现代电力系统测量装置输出离散数据的特点，提出一种基于离散信息模型的电力系统汇集点惯量在线监测方法。首先，基于连续时间系统中含惯性常数的数学模型，构建Z域中的等效电机离散传递函数。其次，基于Z域中传递函数的数学结构，采用回归法构造另一等效电机离散传递函数，并在此基础上提出了汇集点等效惯性常数计算方法。最后，采用改进的IEEE9节点系统进行仿真，验证了所提方法的时效性和准确性。研究结果表明，基于离散信息模型的惯量在线监测方法能够在全运行状态下准确测量电源汇集点的转动惯量与虚拟惯量。