阴影条件下基于迁移强化学习的光伏系统最大功率跟踪

在光伏系统中,光伏阵列往往会受到阴影条件(partial shading condition,PSC)的影响,造成光伏系统输出功率偏低以及功率-电压($P-V$)特性曲线出现多峰值的现象,从而导致常规最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)算法易陷入局部最优的问题.对此,设计一种基于迁移强化学习(transfer reinforcement learning,TRL)的MPPT算法.该算法将连续变量的动作空间分解为若干个小范围的子搜索空间,从而有效提高TRL的学习效率.同时,引入知识迁移,即将旧任务的最优知识矩阵应用到新任务中,进而大幅提高TRL的收敛速度.通过对3种算例的研究,即恒温变光照强度、变温变光照强度和香港实地测试,其仿真结果表明,与传统增量电导法(incremental conductance,INC)、遗传算法(genetic algorithm,GA)、粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法、人工蜂群(artificial bee colony,ABC)算法、布谷鸟算法(cuckoo search algorithm,CSA)、教-学优化(teaching-learning based optimization,TLBO)算法以及Q学习算法相比,TRL能在PSC下实现最快速的全局最大功率跟踪,同时具有最小的功率波动.最后,基于dSpace的硬件在环实验验证了TRL的硬件可行性.     

基于深度军队联合作战算法的永磁同步发电机最大功率跟踪

提出一款新型启发式算法,即深度军队联合作战算法(DJOA),用于调节永磁同步发电机(PMSG)的比例–积分–微分(PID)控制器最优参数.从而实现不同风速下的最大功率跟踪(MPPT). DJOA由如下3类策略构成,即:a)进攻作战:DJOA与传统军队联合作战算法(JOA)的进攻作战机理一致,以实现最优解的全局搜索(global exploration);b)深度防御作战:DJOA引入两名副官(当前两个次最优解),通过综合考虑军官(当前最优解)与两名副官的信息,从而合理引导士兵以实现更深度的局部探索(local exploitation); c)混合重组作战:DJOA引入混合蛙跳算法(SFLA)机制来有效避免算法陷入局部最优.本文通过4个算例对DJOA的优化性能进行研究,即阶跃风速、低频随机风速、高频随机风速以及鲁棒性测试.仿真结果表明,与量子遗传优化算法(QGA)、生物地理学习的粒子群算法(BLPSO)和JOA相比,所提算法能够最大程度地获取风能且仅需最低的控制成本,同时在发电机参数不确定下具有最高的鲁棒性.     

基于电子式电压互感器的行波测距技术

为解决行波测距装置在数字化变电站实际应用中存在的问题,分析了电子式电压互感器的暂态行波信号传变特性.通过分析EVT模拟等值电路建立其传递函数,利用仿真模型分析EVT的频率特性,考察电子式电压互感器的一、二次电压行波的相似程度,优化EVT参数使其更适用于行波保护,并讨论不同采样电阻对行波测距精度的影响.结果表明:一定参数下的EVT能够满足行波保护的信号传变要求,EVT的采样电阻取值对行波测距精度影响较大,采样电阻越大,单端测距的误差越大.     

变风速下双馈感应发电机非线性鲁棒状态估计反馈控制

风速的强随机性与风力发电机建模的不确定性给风力发电系统的优化运行带来了极大的挑战。文中设计了一种新型非线性鲁棒状态估计反馈控制(NRSEFC),从而实现双馈感应发电机的最大功率点跟踪。首先,将风轮机的非线性、发电机参数不确定性以及随机风速的综合影响聚合为一个扰动,同时应用一个滑动模态状态扰动观测器对该扰动进行实时快速估计。随后,将该扰动估计值作为附加控制分量加入状态估计反馈控制中进行在线完全补偿。NRSEFC兼具状态反馈线性控制的结构简单、可靠性高以及非线性鲁棒控制的控制全局一致性和鲁棒性强等双方优点,不依赖于双馈感应发电机系统精确模型且仅需测量转子角速度和无功功率两个状态量。基于阶跃风速、随机风速、发电机参数测量误差以及机端电压跌落4个算例的仿真结果验证了NRSEFC的有效性和鲁棒性。最后,基于dSpace的硬件在环实验验证了所提算法的实际应用性能。     

基于交叉重叠差分变换关联性分析的配电网故障选线

线缆混合线路的谐振接地系统的自由振荡频率一般在300～3 000Hz之间,且故障初期,配电网暂态信息丰富,交叉重叠差分(SOD)变换能反映零序电流的暂态特征,因而提出基于SOD变换关联性分析的单相接地故障选线方法。结合零序电压梯度和作为选线的启动,提高了选线的灵敏性及快速性。通过小波变换提取出暂态零序电流0～2.5kHz频带的信息,并对其作SOD变换。经SOD变换后,增大了健全线路之间的相似性以及健全线路与故障线路之间的差异,故对SOD变换的结果进行关联性分析。通过关联性分析形成故障线路判别矩阵,若故障线路判别矩阵中全为"1"则为母线故障,否则判别矩阵中"-1"所对应的线路即为故障馈线。仿真表明,该方法有效性几乎不受故障的初始角度、过渡电阻和故障位置的影响,选线结果准确、可靠。     

水力系统模型对水电站过渡过程影响研究

根据有压管道的非恒定流方程建立了压力管道出流和人流两个断面的流量-水头压力的传递函数矩阵，推出了有压引水系统的弹性水击方程和刚性水击方程，同时还导出了水轮机的线性模型和非线性模型。基于压力管道和水轮机的模型建立了水力系统模型，该模型可以用于研究水力系统之间水力量的关系及对电站过渡过程的影响。最后对水电站几种过渡过程进行了仿真，比较了水力系统模型对过渡过程的影响，并对结果进行了分析。     

一种高效的海量电力暂态数据索引方法

随着故障录波和行波装置的广泛应用和技术进步,IEEE COMTRADE 1999格式暂态数据(简称COMTRADE数据)已经呈现出海量化发展的趋势。如何对海量COMTRADE数据进行快速检索和分析也成为当前亟待解决的问题。文中研究并设计了一种高效的索引框架,该框架构建了以词对齐混合编码(WAH)为基础的位图索引,通过对COMTRADE数据构建元数据并建立相关索引,能够实现高速的电力数据检索,可以解决传统搜索技术的性能问题。该框架通过引入两阶段提交协议(2PC)来保证原始数据和元数据,元数据和索引文件的一致性。在与传统的MySQL关系数据库的比较测试中,所提方法性能更为优越,特别在对多维数据多条件和浮点数检索时,优势更为明显。该框架能够满足当前海量COMTRADE数据检索的需要,并可应用于电力行业其他大数据的存储检索和分析。     

电磁型与电子式电流互感器传变和应涌流比较

电子式电流互感器在数字化与智能变电站中大规模应用,其特性与传统的电磁型电流互感器差异较大,需研究电磁型与电子式电流互感器传变和应涌流的特性。通过理论计算电磁型电流互感器暂态饱和后传变各次谐波的增益,证明和应涌流导致电磁型电流互感器饱和后,传变2次谐波的能力比传变基波的能力强,故2次谐波比反而升高;但分析表明经暂态饱和的电磁型电流互感器传变后和应涌流的间断角将减小。通过理论推导基于空心线圈的电子式电流互感器的传递函数,揭示了电子式电流互感器能否正确传变和应涌流主要取决于积分时间常数和衰减时间常数,和应涌流经电子式电流互感器传变后可能导致波形发生偏移,但其间断角特征和2次谐波含量不变,间断角和2次谐波制动判据不受影响。     

±800kV直流输电线路单端行波故障定位的红绿色彩模式检测

不同于交流系统,直流母线上只有直流输电线路一回线路,线路故障单端行波定位原理不会受母线上其他线路的影响,也不存在单相电压过零点附近发生故障和两相电压相等附近发生相间故障时,初始电压行波为零或很小的问题。直流输电线路两端平波电抗器和直流滤波器构成现实的物理边界,故障电压行波在该边界处的反射系数为正且接近于1。将直流线路正、负两极故障电压行波分别映射到红、绿两个颜色通道,形成红绿色彩模式图,其颜色突变点对应于故障行波波头到达量测点的时刻,颜色突变的方向对应于波头的极性,即红色突变对应正极性浪涌,绿色突变对应负极性浪涌。根据故障点反射波与初始行波的颜色突变方向相反,对端边界反射波与初始行波的颜色突变方向相同,来识别故障位于近端1/2线长之内或之外,以及第二个波头的性质。利用图像的边缘检测方法完成故障行波奇异性检测,藉此实现单端行波定位。该方法不需要对故障行波进行小波变换,简单,直观。大量仿真试验表明该方法正确有效。     

新型UPQC直流电压的PI~λD~μ控制

把分数阶次的PIλDμ控制器引进UPQC直流电压的控制中。利用PIλDμ控制器的工作原理及优点,分别在Matlab和EMTDC/PSCAD实现了PIλDμ控制器和UPQC的仿真,通过两者间的接口实现了PIλDμ对UPQC直流电压的控制。仿真结果证明了该控制器较传统PI控制具有响应速度快和控制结果更精确等明显优势。该控制器能更准确描述系统特性,扩展了系统可能的优化范围,从而为精确控制的实现提供更加广阔的优化空间。