现场总线式保护控制综合单元的研究

介绍了现场总线技术及其在变电站自动化系统中的应用,提出了一种面向对象的、基于现场总线的变电站自动化系统的新方案,该方案符合现场总线控制系统的基本设计思想,比较适合于当前变电站自动化系统的应用,可在很大程度上提高系统的设计水平,着重对面向对象的变电站自动化系统的重要组成-部分现场总线式保护控制综合单元进行了研究。     

抗用电器干扰的电力线长度在线测量方法

在智能低压电网中,用电器干扰是影响电力线长度测量准确率的主要因素。利用信道传递函数,建立了电力线长度在线测量模型,仿真分析了用电器对传递函数相位的影响,结合线性优化技术,提出了一种抗用电器干扰的电力线长度在线测量方法。仿真结果表明,所测量的误差不大于3%。研究成果为提高用电器干扰下电力线网络物理拓扑测量的准确率提供了基础。     

变电站过程CAN总线时延特性分析

过程总线替代二次电缆连接是变电站自动化技术未来发展的重要趋势。采用过程总线首先需定量分析信息在网络上传输的端对端时延，判断其能否满足变电站自动化功能对信息传输提出的实时性要求。文中分析了变电站过程总线数据流特征和控制器局域网（CAN）总线网络行为，综合考虑了网络传输时延和端系统处理时延对信息端对端时延的影响，建立了变电站过程CAN总线实时性能分析模型；借鉴实时调度的基本理论和分析方法，提出了任务和信息联合调度的方法，推导出了过程层CAN总线端对端时延的解析表达式，为定量分析系统性能提供了理论依据。     

基于离散复变量自适应滤波器的三相电网同步算法

电网同步算法是并网变换器控制算法的重要组成部分,其对于并网变流器控制性能的提高较为重要。文中针对电网同步算法,首先从离散Luenberger观测器设计的角度,设计了一种离散复变量滤波器,用于提取序分量,并针对谐波应用,建立了基于多重复变量滤波器结构的谐波序分量观测器。其次,分析了输入电压频率与所提序分量观测器频率参数不一致时频率误差的传递过程,进而设计了输入电压频率观测方程,从而使得所提序分量观测器能够自适应于电网频率的变化。建立了线性化的频率误差近似动态模型,以便于频率观测增益的选取。最后,采用仿真与实验来验证所提电网同步算法的正确性与有效性,结果表明该算法能够改善电网频率观测动态性能,缩短了频率观测时间,应用实施简单有效,计算量小。     

基于改进模型预测控制的微电网能量管理策略

微电网中分布式电源出力具有间歇性、波动性等特点,并且负荷形式多样,分布式电源和负荷的不确定性会导致微电网能量优化的不确定性。为了更好地解决上述问题,提出了一种基于改进模型预测控制(MPC)的双层多时间尺度微电网优化策略。传统MPC优化中某些模型参数固定,难以及时处理系统中的突发扰动;并且传统MPC的单个优化周期时长有限,难以处理一些与时间相关或影响优化结果全局性的复杂约束。根据微电网中不确定性因素及复杂约束提出MPC的自适应改进,能更好地适应微电网设备投切灵活、发电功率受外界影响大等特性,更好地保障系统的鲁棒性与优化的精确性。基于日前计划优化出未来的能量分配及负荷调度;在日内基于改进MPC并参考日前优化结果进行实时能量优化,从而使目标更优,提高结果的准确性。最后应用MATLAB进行仿真,证明了所提策略的适用性和准确性。     

双端直流配电网反时限电流方差保护方案

电力电子技术的进步推动了直流配电技术的发展,但相较于交流配电网成熟的继电保护技术,直流配电网保护面临着速动性不足,传统保护方案不适用等一系列的挑战。因此,该文提出适用于双端直流配电网的反时限电流方差保护,以电流方差代替电流值作为故障判据,并利用电压加速因子加快故障切除,针对两侧保护装置整定值不一致可能导致保护误动的问题,引入电流微分方向判据,实现保护动作的选择性。该方法基于本地测量量,无需通信,动作速度快。     

具备电能质量复合控制功能的虚拟同步机

单元式虚拟同步机VSG（virtual synchronous generator）的接入环境往往面临电能质量问题,对此,提出具备电能质量复合控制功能的VSG。其拓扑采用三相四桥臂变流器结构。控制策略中,采用VSG功率外环控制与改进型虚拟阻抗控制并生成基波功率电流指令,采用基于滑动Goertzel变换的改进型FBD法检测补偿电流,采用多重准比例谐振控制跟踪基波与补偿电流指令,最终3维空间矢量调制生成四桥臂变流器驱动信号。RT-Lab硬件在环实验证明,VSG在惯性响应电网频率/电压变化的同时,能够补偿负载谐波、无功与不平衡电流,且适用于非理想电网条件。     

微电网改进多时间尺度能量管理模型

为减小可再生能源随机性和波动性给微电网稳定经济运行带来的影响,考虑到可再生能源预测精度随时间尺度减小而提高的特点以及不同时间尺度能量管理之间的强耦合关系等因素,在常规多时间尺度能量管理框架的基础上,提出了微电网多时间尺度能量管理的改进模型及其协调控制策略,即通过在超短期调度与实时控制之间增加超超短期调度,在长期调度与短期调度之间增加缓冲边界约束,在超短期调度中加入与长期特性有关的储能荷电状态惩罚项等改进措施,实现对微电网能量管理的逐级细化、优化求解以及全局和局部的协调。实际系统验证表明,相比常规多时间尺度能量管理,所提改进模型及其协调控制策略具有精度高、求解速度快、充分协调各时间尺度优化等特点。     

基于VSG的储能系统并网逆变器建模与参数整定方法

从并网逆变器主电路和同步发电机等效电路的对应关系出发,提出模拟同步发电机转子的运动方程、有功-频率下垂特性与无功-电压下垂特性的虚拟同步发电机(VSG)外环控制策略。引入虚拟阻抗模拟同步发电机定子电气方程的电压环,和基于准比例谐振控制器的电流环共同构成应用于储能系统并网逆变器的VSG控制策略。建立应用于储能系统并网逆变器的VSG动态小信号模型,分析其参与电网需求响应的机理。推导得出VSG参与电网调压/调频需求响应的动态模型,为研究电网电压/频率波动时VSG无功/有功输出特性提供依据;进而在保证有功环、无功环的稳定性与调压/调频动态性能的条件下,总结得到VSG关键参数的整定方法。最后通过仿真与实验验证了所提VSG参与电网调压/调频动态模型的正确性与参数整定方法的有效性。     

直流配电网电压控制技术综述

随着分布式可再生能源的快速发展以及电动汽车、数据中心等大量直流负荷的普及,交流配电网的运行和管理受到了挑战。直流配电系统潮流灵活可控,可闭环运行,供电方式多样,具有更广阔的应用前景。但是,相比交流系统的控制,直流配电系统的控制更加复杂。直流电压作为衡量直流配电网有功功率平衡的唯一指标,其稳定控制对直流配电网的可靠运行至关重要。文中首先列举了直流配电网的典型拓扑结构和直流电压等级序列;然后,总结了直流配电网中关键设备电力电子变流器的控制技术;接着,梳理了直流配电网的传统电压控制策略,并对目前一些改进的直流电网电压控制策略进行了深入分析和总结。最后,指出了直流配电网电压控制需要重点关注和解决的问题,可为未来直流配电网直流电压控制的进一步研究提供思路和借鉴。