数字化变电站通信网络性能仿真分析

依据IEC 61850标准分析了数字化变电站的通信网络结构和数据流,利用OPNET Modeler建立了2层星型拓扑结构的数字化变电站通信网络动态仿真模型,基于该模型以过程网络中采样值报文的网络延时、站级网络中报告和控制报文的端到端延时为研究对象,对不同节点规模、不同网络配置和不同应用功能条件下的过程网络、站级网络的实时性能进行了仿真分析,根据仿真结论对数字化变电站通信网络的结构、网络带宽及网络设备的选取等提出了建议。     

融合时间同步策略的主从式信息物理系统协同仿真平台实现

随着电力系统与信息通信系统耦合程度的不断加深,通信带来的信息延时、数据丢包和网络链接中断等问题使得传统的电力系统仿真方式(解耦通信或理想通信仿真方式)难以满足现实的需求。文中在分析现有信息物理系统(CPS)建模技术的基础之上,设计了基于MATLAB和OPNET的主从式CPS协同仿真平台。详细阐述了协同仿真平台的系统架构,以及协同仿真平台中的物理系统模型、信息系统模型、仿真交互模型和基于软件的虚拟量测设备的建模实现方式,重点分析了所设计的融合式时间同步策略。最后通过微电网仿真算例,验证了所建立的协同仿真平台及其时间同步策略的准确性和有效性。     

孤岛微电网潮流的类奔德斯分解算法

在传统Newton-Raphson潮流算法中一般仅定义平衡节点、有功功率—电压节点、有功功率—无功功率节点这三类节点,难以直接使用传统Newton-Raphson潮流算法求解含下垂控制策略的微电网潮流问题。提出一种类奔德斯分解的潮流计算新方法,将采用下垂控制策略的孤岛微电网的潮流计算问题分解成传统Newton-Raphson潮流计算子问题和下垂节点更新子问题,通过两个子问题的交替迭代获取潮流解。该方法将一个复杂的原问题分解成了两个简单的子问题,实现了原问题的高效、快速求解。通过算例分析,验证了所提方法的可行性和有效性。     

面向分布式光伏虚拟集群的有源配电网多级调控

受外界环境影响,分布式光伏出力具有间歇性、波动性和不确定性,其分散、高渗透接入给配电网调控带来了高维数、高复杂度等问题,故提出面向分布式光伏虚拟集群的有源配电网多级调控。首先,提出虚拟集群概念,并基于社团理论提出适应调控目标变化的虚拟集群动态划分方法。然后,针对含高渗透分布式光伏配电网的运行特点和调控需求,具体研究包含全局优化调度级、集群趋优控制级、本地消纳控制级的多级调控模型与实现方法。最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型并进行算例分析,验证了所提调控方法可适应有源配电网运行状态变化,提高调度控制的快速性和有效性。     

基于边际成本下垂控制的自治微电网分布式经济运行控制

由于微电网中不同类型分布式电源的运行成本各异,传统下垂控制按照容量比例分配功率,易导致系统成本偏高。提出基于边际成本的改进下垂控制,按各分布式电源边际成本一致分配功率。为进一步解决其功率分配精度易受线路阻抗影响的问题,提出基于一致性算法的分布式经济运行控制策略,通过优化下垂控制的参考电压,实现各分布式电源边际成本一致,从而有效降低系统运行成本。该分布式经济运行控制策略利用稀疏分布式网络,无中心节点,仅需相邻分布式电源间交互信息,可靠性高。MATLAB/Simulink仿真验证了所提方法能较好地实现自治微电网的经济运行。     

负荷虚拟同步机及其低电压故障穿越控制

负荷虚拟同步机(LVSM)是一种电网友好型负荷并网接口,但其本身不具备低电压穿越能力。为此,文中提出一种适应电网对称与不对称故障的LVSM低电压穿越控制方法。首先,提出LVSM的统一拓扑及其基本控制策略。在基本控制策略的基础上增加电网电压正序分量提取、低电压穿越检测、功率指令变更策略、故障期间使能的负序电流抑制、故障期间电流环输入限幅5个环节,实现电网故障短时间内LVSM不脱网、负荷稳定运行,并最大限度地为电网提供无功支撑。由于LVSM在故障期间保持惯性功率控制,故障结束后功率振荡平滑且有惯性,可有效减轻对电网的暂态冲击。硬件在环实验验证了所提低电压穿越控制方法的有效性。     

基于MMC的中压直流配电网极间短路故障保护策略

近年来基于模块化多电平换流器(MMC)的直流配电网得到快速发展,但因其直流线路极间短路电流上升速度快,电力电子器件耐流能力差等原因,直流侧故障保护成为了亟需解决的问题。针对这一问题,考虑半桥型MMC(HBMMC)和全桥型MMC(FBMMC)2种不同的拓扑结构,分别分析中压直流线路极间短路情况下的故障特性并推导了故障电压电流的解析表达式。对于HBMMC提出一种桥臂限流模块和直流断路器配合的保护策略,解决了故障电流衰减缓慢和稳态电流过大的问题,降低了对直流断路器开断能力的要求。利用FBMMC子模块的故障电流自清除能力,提出一种改进的基于换流器解锁的快速恢复保护策略,减少瞬时性故障的系统停运时间。最后结合实际工程参数,在PSCAD/EMTDC仿真平台验证了保护策略的有效性和实用性。     

数字化变电站通信网络规划与实时特性改进

数字化变电站通信网络CNDS(Communication Network of Digital Substation)与传统变电站自动化系统中的通信网络在结构、功能、性能和重要性等方面存在较大差异。在IEC 61850标准对变电站自动化系统功能分层的要求和明确数字化变电站通信网络效能目标的基础上,提出了过程层点对点/多点、过程层总线和站内统一网络3种数字化变电站通信网络组网方式;指出前2种组网方式目前较易实现,而站内统一网络将凭借信息高度共享等优势成为数字化变电站通信网络的最终形态。在分析以太网介质访问控制方法的基础上,针对标准以太网存在延时不确定的问题,提出了改进以太网实时性能的若干措施,并从中选择出适用于数字化变电站通信网络的方法。研究了数字化变电站通信网络广播域的划分方法。     

“高电压与绝缘技术”课程思政教学实践

高电压与绝缘技术是电气工程的专业主干课,在该课程教学中推行课程思政,实现知识传授与价值引领的统一非常必要。为了能够在提高专业课教学质量的同时达到思政育人的目的,从“开学第一课”激发专业责任感和使命感、“大国重器”培养家国情怀和民族自信、“科学家精神”引领价值观塑造三个层面,探索了高电压与绝缘技术课程思政的课程设计和教学实践。     

一种新型的变电站通信控制器设计

为了解决目前变电站内通信管理装置实时性、可靠性不高,硬件复杂成本高等问题,提出了基于AT 91RM 9200处理器和V xW orks嵌入式实时操作系统的新型变电站通信控制器。介绍了新型通信控制器的硬件设计,着重描述了通信接口部分,用复杂可编程逻辑器件CPLD解决了CAN控制器芯片SJA 1000与AT 91RM 9200之间的时序逻辑问题。软件采用双层客户机/服务器的体系结构,详细进行了基于V xW orks的装置软件模块划分,并分析了装置软件运行流程。该装置可以实现远方调度对变电站的内部操作和多种网络互连,并构建现有变电站内统一的通信网络,稍加改变也可以用于基于IEC 61850的数字化变电站中。