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[硕士论文] 张昌赛
地图学与地理信息系统 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:输电线路承载着国民生产和生活所需的能源运输命脉,是电网系统的重要组成部分,线路巡检是有效保证输电线路安全运维的基础工作。长期以来,输电线路的巡检主要以人力徒步或直升机搭载光学相机的形式执行巡检,不但带来较高的生产成本和较长的作业周期,而且因人眼识别能力有限和图像的空间定位精度不高,所获取的信息不够准确。激光雷达(LiDAR)能够获取走廊场景的高精度三维空间几何信息,利用其采集的数据可以使高效且自动化精准检测输电线走廊树障危险点成为可能。另外,采用机载测量方式可以进一步提高效率并降低成本。因而,应用机载LiDAR测量技术执行输电线走廊巡检具备更为广阔的应用前景。
  本文首先从机载LiDAR获取的三维点云数据出发,根据点云特性和走廊内不同的地物特征,对走廊点云进行地物分类。之后挖掘了除点云之外的信息,结合气象条件和导线参数信息进行输电线工况模拟。在此基础上,结合电力线安全距离检测完成输电线路树障危险点预警分析。相关研究如下:
  (1)本文介绍了机载LiDAR系统组成和工作原理;重点阐述所采集的点云数据特性、存储形式以及常见的点云数据空间索引组织形式。寻找能够有效提高点云数据特征提取效率的点云索引方式。
  (2)本文研究了基于曲率和邻域特征的电力线分类。根据电力线本身线状特征,探讨了曲面特征对电力线点云识别的有效性。曲率的估计的要对一个点的临近点集构建二次曲面,而线状的电力线无法完成此构建,据此进行电力线识别分类。并结合邻域特征将噪声点去除,保留完整的电力线点。
  (3)通过地形滤波可将点云分为地面点和非地面点。进一步在非地面点中结合先验杆塔坐标定位杆塔,并根据圆柱形模型分类杆塔点。由于走廊内地物多为植被,从而提取杆塔点后保留的非地面点记为植被点。
  (4)在架空电力线力学理论基础上,结合气象条件和导线参数进行输电线工况模拟。模拟多种工况条件下(如高温、覆冰或大风舞动)的输电线形态,并将具有最大弧垂状态的输电线作为点云数据的辅助数据,执行安全距离检测,以实现输电走廊树障危险点预警分析。
[硕士论文] 毕炜桐
控制工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:随着人类社会的进步,人们对石油、煤炭等非可再生能源的需求逐渐提高,导致其正面临着枯竭的危机,然而环保清洁的可再生能源发电正受到广泛的重视。直流微电网可以解决分布式电源发电对电网造成的影响,从而更加有效的利用新能源发电。但分布式电源产生的电能受环境的影响较大,母线电压的稳定性以及电能质量都会受到影响,通过设计良好的控制方式使得直流微电网在不同情况下都能稳定运行。本文设计的光伏直流微电网主要为偏远山区的居民供电,故对孤网系统的能量管理以及协调控制进行了以下研究:
  本文分析了独立光伏直流微电网的整体构架,对光伏电池、蓄电池和燃料电池的结构特性以及工作原理进行了说明,对各单元进行了建模,并介绍了相应的接口变换器。
  本文阐明了影响直流母线电压稳定性的相关因素,采用下垂控制方法对各发电单元进行控制,并将该控制方法的不足进行了分析。将改进后的变下垂控制应用在光伏电池、蓄电池和燃料电池中,为了防止随着输出电流的增大燃料电池的工作特性退化,采用恒流放电控制使其工作在经济运行区。
  本文设定各电源的发电优先级,并提出了多源协调控制策略,设计将母线电压分为多个电压区间,在不同区间中各单元设有相应的控制模式,以母线电压作为控制信号,来协调各电源控制模式的相互切换,最终将电压控制在合理的范围内,并对各电源的控制方式进行了设计。
  本文最后在MATLAB/Simulink仿真平台对独立光伏直流微电网进行模型的搭建。结果表明,在光照强度和负载功率变化下,采用光伏电池的变下垂控制实现了不同容量大小的光伏并联时输出功率按比例进行分配,母线电压的稳定性也得到提高;蓄电池的变下垂控制使得电压输出平稳、波动性降低;燃料电池的变下垂控制使其放电过程具有灵活性。多源协调控制策略使光伏直流微电网在不同的工作情况下能够安全可靠的运行。
[硕士论文] 张泽中
电气工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,随着我国城乡发展速度加快,农村电网用电量逐年上升,而农村电网具有点多、面广、线路长、季节性强和无功不足等特点,导致低电压问题普遍存在,己严重影响了农民的生活与生产。为此,系统的提出农村配电网低电压治理方案显得尤为重要。潮流计算是配电系统分析的基础,在农村配电网低电压治理过程中,通过潮流计算获得配电系统的电压情况及潮流分布是提出低电压治理方案的前提。负荷模型的选取是影响潮流计算结果的重要因素之一。因此,需要在潮流计算中建立起合适的负荷模型,使计算结果更加符合农村配电网的情况,再根据潮流计算结果选出合适的低电压治理方案。
  首先,本文在进行农村配电网低电压治理方案研究时建立起了配电系统的负荷模型。通过考虑负荷的电压静特性,介绍了幂函数模型,多项式模型以及IEEE标准负荷模型。同时,也对配电网中的分布式电源的建立了数学模型。
  然后,以牛顿拉夫逊法潮流计算为基础,将负荷模型引入到配电网潮流计算中。对目前传统的潮流计算方法进行了改进,使功率不平衡量中的负荷功率在迭代过程中能随电压的变化而改变。传统的牛顿拉夫逊法在潮流计算时往往将负荷等效为PQ节点,引入负荷模型和分布式电源模型后,负荷的节点类型也会发生变化,根据负荷种类的不同分为PQ节点,PV节点,PI节点和PQ(V)节点。其中,各节点处的负荷模型采用由恒功率负荷、恒电流负荷及恒阻抗负荷结合起来组成的多项式模型。通过算例分析得到在潮流计算中,不同的负荷模型会对系统的节点电压产生影响,分布式电源的加入能起到治理低电压现象的效果。另外,由于农村配电网中存在大量的三相不对称负荷,需要进行配电网三相潮流计算。因此,针对传统牛顿拉夫逊法三相潮流计算时存在运算量大,效率低,且无法处理实际配电网中不同负荷类型的问题,提出一种考虑负荷类型的三相改进牛顿拉夫逊法。该算法同样采用负荷多项式模型,在传统三相牛顿拉夫逊法的基础上将雅克比矩阵简化分裂,对分裂后的矩阵求解,从而提高三相潮流计算效率。并通过算例分析验证该算法的可行性及有效性,结果表明该算法能处理含不同负荷类型的三相配电网系统,且恒功率负荷比重的减少使得系统节点电压升高。
  最后,以青海省黄化电网化隆县昂四路为案例,分别采用传统牛顿拉夫逊法,考虑负荷模型的牛顿拉夫逊法以及改进的三相牛顿拉夫逊法进行潮流计算并进行分析,以此得到典型线路的节点电压情况以及潮流分布,并找出电压薄弱区域,提出相应的调压措施。通过仿真对比分析选出最为合理的低电压治理方案。案例分析结果表明:在农村配电网低电压治理中,采用改进后的三相牛顿拉夫逊法潮流计算更有利于找到合适的治理方案。针对黄化电网昂四路具乎扎村的低电压问题,更为合理的治理方案为转移重载相的负荷。
[硕士论文] 高敏
电气工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着分布式技术的迅速发展,微电网也得到了飞速的发展。微电网自身的可靠性与安全性就变得格外重要。当微网中出现谐波、无功、电压暂降等电能质量问题会严重影响微电网的稳定运行。而本文提出的基于混合储能的微网电能质量调节器是一种具有综合补偿能力的电能质量调节装置,其以超级电容与蓄电池混合储能为基础,兼具补偿谐波电流、无功功率、有功功率不足的能力,可以满足仅用一套装置就能治理微电网的多种电能质量问题。
  本文研究了蓄电池和超级电容为基础的混合储能系统,对两种储能技术的充放电特性和数学模型进行分析。对比了几种混合储能系统的连接拓扑,最终采用蓄电池和超级电容均通过双向DC/DC变换器接入所提微网电能质量调节器的直流母线。为了充分发挥蓄电池和超级电容各自优势,在稳定直流母线电压的前提下通过功率变换器补偿微电网内部出现的电能质量问题,提出一种基于低通滤波的混合储能功率分配策略,即微电网中因功率缺额导致的功率不平衡的高频部分由超级电容出力来承担,而低频部分则由蓄电池出力来承担。分析了几种基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法,构建了适用于检测微电网系统电能质量问题的装置,其可以准确的提供有功、无功、谐波指令电流。利用中点箝位型三电平变换器(Neutral Point Clamped,NPC)容量大、谐波畸变率小的优点,可将其直接与微网并联补偿微网内部电能质量问题。在比较了几种传统控制策略后,对NPC变换器采用了同时拥有优越动态性能和良好稳态性能的快速有限集模型预测控制,此方法不需调制模块,也避免了复杂的控制器参数整定,并弥补了传统的有限集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)计算量大的不足,优化了系统运行。
  综上,在Matlab/Simulink中搭建了基于混合储能的微网电能质量调节器仿真模型,设定了相关模型参数。在模拟几种常见电能质量问题的基础上检验所提电能质量调节器及相应控制策略的补偿效果。仿真结果表明,基于混合储能的微网电能质量调节器可以对微网内部存在的有功、无功功率缺额、谐波电流等多种电能质量问题进行补偿,保证了微网稳定运行,具有广阔的发展前景和实用研究价值。
[硕士论文] 薛文
电气工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,随着电网互联系统的规模日益扩大,联络线负荷随之加重,但我国电力互联系统还处于初始阶段,远距离、跨区域间系统联系还偏弱,加之现代快速励磁和高顶值倍数的励磁系统的投入使用,导致系统阻尼性能减弱而出现负阻尼,进而引发互联系统区域间低频振荡现象,电力系统的安全与稳定运行受到严重威胁。而利用交直流互联系统中直流系统的高度可控性及过载能力,在直流线路配置附加直流功率调制器可以有效抑制互联系统区域间低频振荡。
  合理配置直流功率调制器参数是保证良好直流调制效果的关键,传统参数配置多为实际工程经验值或是仿真试凑值,其参数值只针对于特定的系统,可能在增强某些振荡模式阻尼时削弱其它控制器调制效果,甚至恶化其它模式阻尼性能导致系统不稳定,因此需要对互联系统各个调制器参数进行整体协调优化。
  提出一种新的混沌粒子群优化算法(CCPSO)并应用于直流调制器的参数优化中。该算法采用早熟判定策略,将粒子群进行两分群两阶段寻优。第一阶段PSO迭代和混沌迭代同时各自进行,按适应值大小共同更新全局极值,避免粒子的陷入局部最优;第二阶段PSO迭代和混沌迭代同时交叉进行,按适应值大小选取PSO分群粒子赋予混沌分群进行混沌优化,帮助惰性粒子跳出局部最优区。这样既利用PSO搜索速度快的优势,又利用了混沌遍历性的优势。
  选取与直流系统并联运行的交流联络线有功功率变化率和发电机功角变化率作为性能指标,将ISE准则结合二次型性能指标建立直流调制器参数优化的目标函数,整体考虑了互联系统的阻尼性能,避免了因增强系统某些模式阻尼的而弱化其他模式阻尼性能的问题。
  以IEEE四机两区域和八机三区域为标准测试系统,应用CCPSO算法对直流调制控制器参数进行优化,进行动态Prony分析和仿真分析,同时与参数PSO算法优化和未优化做对比分析,仿真结果验证了本文所提优化策略的有效性和可行性。
[硕士论文] 赵越超
轨道交通电气自动化 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:由于三相系统中不对称电流会造成诸如电力系统测量与分析方法复杂性的增加、负载中性点偏移、瞬时功率脉动等问题,使之成为当前电力系统(尤其是中、低压配电网中)面临的三大稳态干扰(谐波、无功、不对称)之一。事实证明,在负载端连接补偿装置是补偿三相电力系统不对称的有效方法。而无源补偿装置因为有着制作成本低和使用维护容易等优点,使其依然有较强的市场竞争力。在设计无源补偿网络拓扑以及参数计算时,传统的设计方法通常需要考虑负载的△接线或Y接线,然后再考虑是采用电感或是电容(通常是电容)进行补偿。此外,传统的设计方法通常认为电源是三相对称的,且电感或者电容的损耗也是忽略不计的。以上这些设计上的不足一定程度上限制了无源补偿网络的使用,也给无源补偿装置的发展带来了阻碍。
  为了能得出一个通用的无源补偿网络拓扑以及参数设计方程,文章中将负载看成一个“黑盒子”,忽略负载的拓扑而只关注其三相负载电流。在设计补偿网络时,本文充分考虑了电源电压的不对称性以及补偿网络中电感或者电容的损耗问题,设计了一个无源补偿网络的通用参数方程。在已知电源电压、负载电流、电感的品质因数和电容的损耗角正切的情况下,就可以算出补偿所需所有的电感值或电容值,并根据正负号来区分某一位置的补偿元件是电感还是电容,最后通过电感的品质因数和电容的损耗角正切来计算电感和电容的损耗电阻。
  在实际工况中,电源电压不是一成不变的,往往会随着时间有所波动;电感的品质因数和电容的损耗角往往也会随着时间的推移而发生变化;而负载电流在实际工况中也是不断变化的。事实上,本文将证明,负载电流的变化对补偿网络的影响要比电源电压和电感、电容的影响要大的多。为了分析电源电压、负载电流以及电感和电容的变化对补偿网络的补偿效果的影响,本文将逐个讨论这些因素对系统的功率因数、电源电流的负序和零序不对称度的影响并进行量化分析,最后对影响关系复杂的某些项作出仿真波形,以便观察分析。
  由于负载电流对补偿网络补偿效果的影响十分显著,本文将分析负载电流在多大的变动范围内,补偿网络依然能将电源电流控制在国标规定的范围内,最后通过实例分析负载电流允许的变化范围。
[硕士论文] 韩绍丹
电气工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:能源问题一直以来都是世界各国关注的重点,随着化石能源的日渐枯竭和环境问题的日益恶化,能源结构的转型刻不容缓。可再生能源具有储量丰富、清洁环保等优点,开发潜力巨大。风力发电作为可再生能源发电技术中相对成熟的代表之一,发展迅速,大规模风电的并网已成为必然趋势。然而受风能资源自身特点的制约,风电出力表现出较强的波动性和不确定性,使得电网无法对大规模风电进行有效的消纳,造成十分严重的弃风现象,制约着我国风电的发展。
  大规模风电直接并网对电力系统的安全稳定运行造成严重影响,储能的快速响应能力,是改善这一问题的有效途径之一。规模化储能的应用,为改善大规模风电并网提供了新的思路。然而受技术条件限制,储能设备十分昂贵。为了充分利用储能系统,提升其经济性,从电力规划的角度,研究含大规模风电电力系统储能的优化配置研究是具有现实价值的。具体工作如下:
  (1)论文在对风电出力的波动性和不确定性分析的基础上,提出了基于小波包变换和相关向量机的风电短期功率预测模型。通过数据测试,验证了方法的有效性。针对含大规模风电电力系统的储能优化配置,本文从平抑风电功率的波动性和改善风电出力的不确定性两方面入手,对储能进行优化配置研究。在改善风电出力特性的基础上,充分利用储能系统的容量,实现经济性的最优。
  (2)用于平抑风电功率波动的储能优化配置研究方面,利用滑动平均滤波确定风电期望的输出功率和需要储能平抑的风电功率波动。采用变分模态分解将需要平抑的风电功率分解为频率由低到高的子序列,选取合适的分界点重构为低频分量和高频分量分别使用蓄电池和超级电容器进行平抑。在此基础上,建立考虑储能系统投资成本及弃风损失费用和风电波动平抑不足惩罚费用的混合储能优化配置模型。采用粒子群算法对模型进行求解,实现分界点和混合储能容量配置的统一优化,以及蓄电池和超级电容器功率容量配置的完全分解。
  (3)考虑风电不确定性的储能优化配置研究方面,为提高风电功率预测误差的拟合精度,采用改进的广义误差分布模型对风电功率预测误差概率密度分布进行拟合。建立储能的优化配置模型,模型综合考虑常规机组运行成本、储能成本和风险成本。基于机会约束目标规划,将含不确定性变量的不等式约束条件转变为采用机会约束目标规划的形式,建立储能优化配置机会约束目标规划模型。采用人工蜂群算法求解模型,结合算例分析验证本文预测误差拟合方法的精确性和模型的有效性。
[硕士论文] 李超贇
控制工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:随着电力系统用电负荷的不断增大,燃煤机组的总装机容量也在逐年的递增。燃煤所导致的大气污染问题,已经成为影响人类健康的主要因素之一。为了实现人与自然之间的和谐发展,必须要降低煤炭的消费比重,大力开发和利用可再生能源。本文针对微电网处于孤岛运行模式下,逆变器并联运行时系统内会有环流产生,从而影响功率均分与系统稳定这个问题,采用了基于虚拟阻抗的下垂控制方法,并通过仿真对该控制方法进行了验证。具体研究内容与结论如下:
  本文简述了微电网的研究背景及意义,综述了国内外微电网的研究现状。并对光伏交流微电网的组成结构进行了分析,给出了光伏电池和蓄电池的输出特性和工作原理以及并网逆变器的拓扑结构和数学模型。
  本文分析了逆变器并联系统环流产生的原因,微电源逆变器的下垂控制方法以及线路阻抗对系统环流的影响。并采用基于虚拟阻抗的下垂控制方法对逆变器的控制器进行设计。
  本文研究了微电网系统的工作模式。然后对光伏发电单元的控制方法进行了研究,包括Boost斩波电路分析与控制以及光伏并网逆变器的控制器设计。同时本文还对蓄电池储能单元的控制方法进行了研究,包括双向DC/AC电路分析和控制以及双向功率变换器的控制器设计。
  本文在MATLAB/Simulink环境中搭建了光伏交流微电网的主电路仿真模型,对基于虚拟阻抗的下垂控制方法进行了验证。通过对仿真结果进行分析可知该控制方法不仅能够实现逆变器间的功率均分,而且能够对系统环流有效的抑制,提高了系统的控制精度与稳定性。
[硕士论文] 李龙
电力系统及其自动化 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,世界能源危机日益加剧,环境污染也越来越严重,各个国家都在加紧对新能源的开发和利用研究,风力发电、太阳能光伏发电等方式,渐渐成为绿色能源的标志。由于分布式电源(Distributed Generation,DG)的引入,即带来网络结构复杂度提升的结果,又造成电缆线路数量激增的情况,导致线路R/X的比值增大,同时出现了新的节点类型。另外,系统中还有可能出现少量的环网,使得前推回代算法已经不再适用,牛顿-拉夫逊算法也可能难以收敛。因此,研究含DG的配电网潮流计算方法有一定的理论意义和实用价值。DG作为新兴的电力技术,具有广阔的发展前景,其与大电网互补、协调运作,不但为用户提供了更加可靠和优质电能,而且加强了对环境的保护。
  本文提出一种可以处理含DG和弱环网的配电网潮流算法,并在系统中进行仿真,得出DG对电压及网损的影响。主要研究内容如下:
  (1)分析DG的工作原理和运行方式,并根据它们并网的特点分别建立数学模型。
  (2)对DG并网时的节点类型进行分析,将不同类型的DG等效模拟为不同节点。其中,PV节点进行处理的办法是,用无功分摊原理进行无功初值的确定,并利用补偿装置来完成对功率的修正,使无功初值更接近实际值;对环网的处理方法是建立解环分析模型,求出解环节点的注入电流;处理负荷时,建立二次多项式模型和幂函数模型的负荷电压静态模型。
  (3)利用改进的前推回代算法进行潮流计算,在IEEE33节点配电系统和国网青海省黄化地区实际配电系统中进行仿真,仿真结果表明本文提出的算法能够处理含各种DG的配网潮流,有较好的收敛性和适应性,并较传统的基于叠加原理的算法迭代次数和收敛时间均有所减少,收敛性更强。
  (4)在IEEE33节点配电系统和国网青海省黄化地区配电系统中接入不同类型的DG,从DG的接入类型、接入位置、接入容量三个方面分析DG对系统电压和网损的影响。其中,PV型DG对系统电压提升最明显,接入位置离根节点越远,对电压提升效果也越好。而接入容量和接入位置相关,在离根节点较远的节点处接入DG,容量大的对电压提升较大,但DG输出容量不能大于两倍的负荷总量,否则会增大系统网损。
[硕士论文] 李颖
电力电子与电力传动 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着大量GPS(Generalized Power Sources,广义电源)接入电网,传统配电网的运行模式、管理模式和控制模式都产生了巨大的变化,传统配电网正在逐步过渡到ADN(ActiveDistribution Network,主动配电网)。现有的配电网优化调度策略不再适用于ADN的优化调度,所以,针对ADN优化调度策略的研究显得极为重要。
  本文首先详细分析了GPS的内在机理,建立了GPS有功出力的数学模型,其中包括可控DG(Distributed Generation,分布式发电)的有功出力模型、MG(Micro-grid,微电网)与ADN的交互准则以及ESS(Energy Storage System,储能系统)的有功出力模型。接着,详细介绍了后续优化调度策略中采用的一般FA(Firefly Algorithm,萤火虫算法)的基本原理和实现步骤,并利用混沌映射的优点改进了一般FA的缺陷,形成了改进后的CFA(Chaos Firefly Algorithm,混沌萤火虫算法)。在上述基础上,利用AHP(AnalyticHierarchy Process,层次分析法)结合EM(Entropy Method,熵权法)提出了确定多目标函数中各子目标函数的权重并将多目标函数求解问题转化为单目标函数求解问题的基本思想。然后,针对ADN优化调度问题,分别建立了以可控DG的有功出力和MG的有功出力作为控制变量,以系统有功网损最小和节点电压偏差最小为目标函数的多目标优化调度模型和以可控DG和ESS有功出力为控制变量,以系统有功网损最小和负荷曲线均方差最小为目标函数的多目标优化调度模型,并采用CFA对以上两种模型进行求解得到相应的调度方案。最后,为了证明所提算法和两种优化调度模型的可行性以及合理性,利用接入GPS的IEEE-33节点算例和一个实际ADN算例进行了相关验证。
  结果表明,本文采用AHP和EM结合,在综合考虑主观性与客观性的两方面因素的基础上,在将两种多目标函数各自转化为单目标函数的过程中,合理确定了多目标函数中各子目标函数的权重系数,并采用CFA求解两种模型获得了最佳调度策略,给出了系统内各可调度单元在完整调度周期内的最优出力方案。
[硕士论文] 周玉双
电力系统及其自动化 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:配电网中新型用电设备的快速发展和广泛使用给电力系统带来了不可避免的电能质量问题,主要包括谐波污染、功率因数低、三相不平衡、电压波动等,直接影响电力系统用电设备的安全、稳定和经济运行。电网谐波治理以安装滤波器为主,相比于有源滤波器,无源滤波器(PF)仍是用于谐波治理的主要设备。配电网静止同步补偿器(Distribution Static Synchronous Compensator,D-STATCOM)不仅可以提高电网功率因数,而且可以解决三相不平衡的电能质量问题,这主要是因为补偿无功和不平衡是它的基本功能。针对配电网中谐波污染、功率因数低、三相不平衡问题,可以运用无源滤波器和静止同步补偿器并联运行的补偿方案,使电力系统电能质量问题得到较为全面的改善。
  首先,根据传统无源滤波器的工作原理,分析了其受参数变化影响而失谐的原因,提出基于晶闸管控制的变压器型可调谐无源滤波器。利用其等效电路模型详细推导了触发控制角与该调谐滤波器参数L、C之间的数学关系,搭建了该可调谐无源滤波器的仿真模型并对其滤波与调谐性能进行仿真,证实了所提基于晶闸管控制的变压器型可调谐无源滤波器调谐性能的有效性。
  其次,本文选择D-STATCOM对电力系统无功以及不平衡问题进行补偿。介绍了D-STATCOM的拓扑结构及优点,然而能否准确检测到电网所需补偿电流的指令信息成为D-STATCOM能否高效运行的关键。在电网电压畸变或不平衡时,传统的ip-iq指令电流检测法因不能准确检测到电网电压基波正序分量而出现检测误差,进而影响补偿指令电流检测的准确性,使设备补偿效果大打折扣。因此提出了一种改进的ip-iq补偿指令电流检测法,该方法可以消除电网在非理想情况下的检测误差,从而可以准确地检测补偿指令电流,并通过仿真验证了该检测方法的准确性。
  最后,理论分析说明无源滤波器与D-STATCOM并联运行的特点和优势,并应用于工程实例中。结果表明,当可变负荷谐波含量增大时D-STATCOM单独运行的滤波效果很不理想,此时在负荷侧再加装无源滤波器,可使谐波含量大大降低。因此验证了无源滤波器和D-STATCOM并联运行进行补偿的正确性及可行性。
[硕士论文] 许义佳
电力电子与电力传动 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)应用在高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)领域已成为国内外学者研究的热点,但传统半桥型子模块构成的MMC存在固有缺陷一无法自主清除、阻断直流侧故障,大大制约MMC在高压大功率输电场合的应用。
  针对半桥型子模块(Half Bridge Sub-Module,HBSM)MMC拓扑存在的不足,国内外学者提出诸多具有直流故障自主清除能力的MMC拓扑,但是其大多数仍存在一定的缺陷,诸如拓扑结构复杂、模块封装难度大、造价高或控制系统设计难度大、复杂度高或拓扑运行损耗较大等问题。为此本文提出三种MMC拓扑,以期解决现有故障自清MMC拓扑存在的部分问题。
  针对子模块拓扑结构复杂,模块封装难度大的问题,本文提出一种类半桥型子模块(Similarity Half Bridge Sub-Module,SHBSM)拓扑。SHBSM拓扑具有结构简单,模块封装难度小等特点,在换流器IGBT触发系统满足一定的闭锁一致时,SHBSM-MMC清除直流故障效果良好。
  为解决换流器运行损耗较大的问题,本文结合提出的SHBSM拓扑,同时为解决其SHBSM-MMC阻断直流故障时存在对IGBT触发系统闭锁一致性要求较高的问题,提出一种类半桥—半桥混合子模块(Similarity Half Bridge-Half Bridge Hybrid Sub-Module,SHB-HBHSM)拓扑结构。SHB-HBHSM拓扑进一步降低换流器运行损耗,同时无需严格满足换流器闭锁触发一致也能有效清除直流故障,并且很好地消除SHBSM-MMC存在的尖峰电压、电流现象。相同输出电平下,SHB-HBHSM所用IGBT数量与HBSM相当,换流器造价进一步降低。
  SHB-HBHSM-MMC相对于HBSM-MMC运行损耗仍较大,同时为解决逆阻型半桥模块(Reverse Blocking Half Bridge Sub-Module,RBSM)存在的过电流,过电压问题,本文提出一种逆阻—半桥混合拓扑(Reverse Blocking-Half Bridge Hybrid Topology,RB-HBHT)MMC。RB-HBHT-MMC正常运行时功率损耗极低,与传统HBSM-MMC运行损耗相当,同时很好地解决RBSM-MMC存在的过电压问题,并且RB-HBHT-MMC阻断直流故障时也无需严格满足换流器IGBT闭锁一致,大大降低换流器控制系统复杂度。
  现阶段故障自清拓扑MMC控制系统设计难度大,复杂度高,对此,本文提出的三种拓扑皆具有可移植传统HBSM-MMC控制系统方案的特点,相应控制系统复杂度相对于HBSM-MMC增加并不大。
  在PSCAD仿真平台搭建相关仿真算例,验证本文提出的三种MMC拓扑清除直流故障效果,对相关参数进行分析、对比,同时验证与分析本文提出的三种MMC拓扑在未满足IGBT触发系统严格触发一致时,对直流故障清除效果,以及换流器中各电力电子器件电气应力情况。
  最后对本文提出的三种MMC拓扑进行综合横向对比,在输出相同电平情况下,分别从换流器IGBT投入数量,运行损耗、控制系统复杂度等方面进行综合对比分析。最终确定了本文提出的三种MMC拓扑各自优势,对三种MMC拓扑最适合的输电应用场合做出相关建议。
[硕士论文] 罗鑫
电力系统及其自动化 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:现今,能源短缺和环境污染制约着人类社会的进一步发展。因此,合理开发和利用可再生能源是国家新能源战略的发展趋势。MG(Micro-grid,微电网)通过整合各种类型的DG(Distributed Generators,分布式发电),可有效解决分布式发电并网时带来的种种问题。微电网的经济运行研究作为其能量管理中的关键问题之一,也是一个重要的研究方向,结合PDSM(Power Demand Side Management,电力需求侧管理)技术充分地考虑微电网中的电源侧资源和需求侧资源,可实现微电网运行的源—网—荷综合优化。
  首先,论文对PDSM作了简要的介绍,针对MG孤岛和并网两种运行模式的特点,引入基于负荷率的MG网内实时电价方案与基于分时电价的可转移负荷方案,分别建立了相应的优化负荷数学模型;其次,针对一个包含光伏发电系统、风力发电系统、燃料电池、微型燃气轮机和储能系统的MG结构,结合其电气特性以及经济运行理论,建立了MG内各微源的稳态运行有功出力模型与经济成本模型,提出了基于PDSM的MG运行策略,以日运行费用最小为目标建立了MG经济运行模型;然后,运用C-FWA(Chaotic Firework Algorithm,混沌烟花算法)求解MG经济运行模型,结合混沌映射较好的随机性、遍历性和初值敏感性来提高烟花算法的寻优能力,应用逻辑自映射函数对传统烟花算法进行改进,并提出了C-FWA的算法流程;最后,根据不同的PDSM模型分别选取孤岛、并网模式运行的MG算例,结合所提的运行策略与求解算法,在MATLAB进行了仿真验证,求解模型可得运行周期内不同时段不同微源的出力情况以及最优的日运行费用。
  仿真结果表明,在普通优化运行策略中引入PDSM技术,不仅可有效提高MG运行的稳定性和经济性,还可以提高MG内可再生能源的消纳能力和“削峰填谷”能力;基于PDSM的MG经济优化运行策略的合理性与求解算法的有效性同时也得到了验证。
[硕士论文] 吴梦娣
电气工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:风力发电技术因具备不排放废物、环保等优势,在众多新能源中脱颖而出,由此成为发展速度较快,且相对成熟的一种技术。但具体运行经验表明,大量的风电机组接入电力系统,导致系统电源结构因此而改变,进而使得低频振荡模式出现变化,并造成了系统稳定性的破坏。因此,研究大容量风电机组并网对电力系统低频振荡特性的影响,已成为时下热门课题之一。本文以应用最为广泛的DFIG(Doubly Fed Induction Generator,双馈风力发电机)风电机组作为研究对象,分析在不同工作情况下DFIG风电机组并网对系统低频振荡的影响。
  本文首先研究了Prony算法的基本原理和特性,该算法能够准确辨识出不含噪信号的模式参数,但对于含噪信号,则存在很大误差;接着分析了EEMD(Ensemble EmpiricalMode Decomposition,总体经验模态分解)的基本原理以及去噪原理,该算法虽然能将含噪信号分解成一系列IMF(Intrinsic Mode Function,本征模态函数),但传统的EEMD去噪法存在去噪不彻底以及有用信号被误滤除的缺陷;继而在此基础上提出了EEMD和RobustICA(Robust Independent Component Analysis,鲁棒性独立分量分析)算法相融合,并与Prony算法相结合的分析方法,通过该方法进行低频振荡信号的模式参数辨识,不仅克服了Prony算法对噪声敏感的缺点,同时也解决了传统EEMD去噪法去噪效果不好的问题;最后在建立风力机仿真模型、轴系仿真模型、发电机仿真模型的基础上,通过Matlab/Simulink仿真软件构建风电并网的8机24节点电力系统模型,并用EEMD-RobustICA去噪法与Prony算法相结合的方法研究DFIG风电机组在传输距离和风机出力不同的工作情况下实现并网对系统低频振荡的影响。
  研究结果表明,本文提出的EEMD-RobustICA去噪法与Prony算法结合的方法能够更好地去除噪声且更加准确地辨识出低频振荡信号中的振荡模式参数。同时,风电机组并网对电力系统低频振荡特性的影响随着传输距离与出力大小的变化而不同。通过分析可知风电机组并网传输距离的增加会恶化系统的稳定性;在一定范围内风机出力增加可以改善系统的稳定性,但超过某一出力后,阻尼比呈减小趋势,系统的稳定性降低。
[硕士论文] 傅佳宏
电气工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,高速铁路和城市轨道交通的快速发展,越来越多的非线性、大容量负载接入电力系统。谐波污染治理与无功补偿成为电力系统和电力用户亟需解决的问题。混合补偿系统作为一种谐波、无功和负序综合补偿装置,因其容量大、成本低、补偿效果好等优点受到广泛的关注。混合补偿系统的拓扑决定着设备的补偿特性和容量特性,而容量特性、补偿特性决定着装置的应用场所和装置的成本。故对混合补偿系统拓扑进行研究对混合补偿系统设计、选型具有重大意义。
  目前,混合补偿系统拓扑辨识方法有对偶理论法和端点元件法两种。两种方法均存在着辨识规则不明确,辨识结果不全面的缺陷。因此,提出一种混合补偿网络拓扑的计算机辨识新方法:对混合补偿网络单相等效电路的一般形式建立邻接矩阵模型,描述单相等效电路的图;改进邻接矩阵模型,使邻接矩阵模型能描述图中支路的元件信息;根据电路的连接性质,给出补偿网络电气连接有效的辨识条件;根据邻接矩阵和改进邻接矩阵的特点,编写混合补偿系统拓扑辨识程序。两元件混合补偿系统辨识结果与现有方法一致,验证本文方法的正确性。三元件混合补偿系统的拓扑辨识结果较现有方法更加全面,验证本文方法的全面性。
  电气连接有效的拓扑中存在不实用的结构,为筛选出实用的拓扑,对补偿元件的连接特性进行分析。分析有源元件和无源元件的两两组合的连接特性,总结出实用拓扑满足的约束条件。并给出其中两种情况下的计算机拓扑分析方法。最终通过对比计算机分析,约束条件分析和重复拓扑分析,验证计算机分析方法和约束条件分析对于减少手工分析量具有重大意义。
  分析有源滤波器、串联谐振型无源滤波器和并联谐振型无源滤波器组成的两元件和三元件混合有源滤波器的补偿特性和容量特性。并简述不同应用场所下设备选型的方法。
[硕士论文] 卜科学Boiko Oleksandr
电力系统及其自动化 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:目前,国内外研发了许多种负荷预测模型和软件系统。多数模型的预测精度能够满足电力系统调度与用户需求,但在某些情况下,短期负荷预测结果并不总是很理想。因此,结合当地气象条件和自然光照的预测模型迫切需要发展。主要研究内容如下:
  (1)基于支持向量机和粒子群的算法,一个用于地区调度的短期电力系统负荷预测模型被建立。该方法将当地自然光作为影响预测精度的一个重要因素,因此可以提高预测精确度。
  (2)粒子群算法被用于优化支持向量回归模型的参数,其中空气温度和自然光照考虑作为影响因素。
  (3)通过对神经模糊网络和支持矢量机的预测结果比较显示,支持向量回归模型有最好的逼近性质,考虑电力系统负荷、空气温度和自然光照因素。
  课题的理论意义在于开发一种应用粒子群优化算法优化支持向量机的参数的预测模型。该方法建立了电力消费、空气温度和自然光照之间非线性关系以提高模型的预测精度。实际意义在于开发的模型可用来预测区域调度办事处分支机构的能源消费,批发发电公司和领土产生的公司、区域网公司,能源销售公司,以及在分派办事处的个别公司成员的批发或零售电力市场和权力。短期预测的计算机程序也被在MatLab环境下开发应用开发。
[硕士论文] 郭鹏飞
模式识别与智能系统 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:为了应对日益严峻的化石能源枯竭危机和环境污染问题,世界各国正在积极推进风力发电产业的快速发展。然而,风能自身所具有的间歇性和随机性会导致风电输出功率具有不稳定的特点,这一特点严重影响了风电并网后的电能质量,并对电力系统的安全运行造成潜在威胁。准确的风电功率预测结果不仅有助于电力调度部门做出科学合理的调度决策,而且有利于风电企业进行运营维护,提高风力发电的经济效益。
  本文对风电功率短期间接预测进行了以下几个方面的研究:
  1.本文分别对风速特性和风力发电特性进行了分析,研究了造成风电功率间接预测误差的主要因素。在此基础上,提出了一种综合多种算法优势的风电功率短期间接预测方法,并简要设计了其预测流程和实现方法。
  2.为了获得精度较高的风速预测值,本文提出了基于引力搜索的核岭回归风速短期预测方法。详细分析了核岭回归和引力搜索原理,分别将其应用于风速预测模型建模和模型参数优化。经仿真验证,本文提出的风速预测方法具有较高的预测精度和良好的泛化性能。
  3.本文提出了一种基于功率曲线建模的风电功率预测方法。基于拟合特征点提取并结合最小二乘多项式法建立了功率曲线模型,并将所建曲线应用于风电功率间接预测。算例结果证明,该方法能够获得较高的功率预测精度。
  4.考虑到单点功率预测结果所提供的信息并不充分,因此本文提出了一种基于自适应核密度估计的功率区间预测方法。仿真结果表明,该方法能够准确地提供在一定置信度下的预测功率的波动区间,提高了功率预测结果的可靠性。
  5.总结了论文的研究成果,归纳了论文中未解决的部分问题和需进一步完善的内容,并对风电功率短期预测方法未来的发展趋势进行了展望。
[硕士论文] 叶艳峰
电力系统及其自动化 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:为解决我国能源资源与负荷中心逆向分布的矛盾,近年来,我国正大力发展跨区域的特高压输电联网工程,这对于促进地区间的协调发展、实现能源资源在全国范围内的优化配置具有十分重要的意义。与此同时,特高压交流输电线路的电磁暴露问题越来越引起人们的关注和担忧。针对鲜有文献研究电磁场与人体相互作用等问题,本文运用电磁剂量学方法分别对典型单回路和同塔双回路特高压交流输电线路对人体的工频磁场与工频电场效应进行仿真计算研究,并结合国际非电离辐射防护委员会(InternationalCommission on Non-Ionizing Radiation Protection,ICNIRP)制定的电磁暴露安全防护导则进行安全评估。
  为对单回路及同塔双回路1000kV特高压交流输电线路的电磁暴露进行安全评估,论文首先运用SolidWorks建立总身高1.75m三维的成年人人体站姿模型,其次采用四阶Cole-Cole模型对人体各主要组织的相对介电常数和电导率进行计算,单回路杆塔采用晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流示范工程中典型的酒杯塔和猫头塔,双回路杆塔采用淮南-上海(皖电东送)1000kV特高压交流输变电工程中典型的鼓形塔和伞形塔,然后采用基于有限元法的软件COMSOL Multiphysics逐个建立起单回路酒杯塔与猫头塔输电线路、考虑线路弧垂影响的同塔双回鼓形塔与伞形塔输电线路的工频磁场及工频电场共计8个三维的电磁暴露安全评估数学模型,依次计算出各模型下人体头皮、颅骨、脑组织和躯干中的磁感应强度、感应电场强度和感应电流密度的大小及分布规律,最后将计算结果与国际通用ICNIRP电磁暴露安全防护导则进行对比并进行安全评估。
  结果表明:单回路酒杯塔线路与猫头塔线路、同塔双回鼓形塔与伞形塔线路的工频磁场暴露均不会对人体健康构成威胁;对单回路酒杯塔线路的工频电场暴露,职业人员是安全的,处于输电线路走廊宽度之内的公众需要注意小腿及脚踝处超标的感应电流密度的防护;对单回路猫头塔、同塔双回鼓形塔与伞形塔线路的工频电场暴露,处于输电线路走廊宽度之内的职业人员和公众均需采取一定的措施以防护小腿及脚踝处超标的感应电流密度;从电磁暴露剂量学的角度出发,单回路酒杯塔线路要优于猫头塔线路,同塔双回伞形塔线路要优于鼓形塔线路。
[硕士论文] 刘晓宇
控制工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:如今化石燃料依然是全球能源的主要来源,但化石燃料的不可再生性,加之巨大的消费量,使能源危机形势严峻。同时化石燃料的使用,导致了环境的恶化。为了化解能源危机改善生态环境,世界各国均对能源结构进行了调整。
  作为可再生能源,风能大多被用于发电产业,而由于风力发电机出力的不稳定,致使风电的并网和消纳困难,进而制约了风电产业的发展。风电功率预测有助于电网实现经济调度,减小系统的备用容量,降低系统的运行成本。同时可为风电场检修和维护计划的制定提供依据,进而有效利用风能。
  本文应用隐马尔可夫链找出NWP风速与风电功率之间的关系,进而实现风电功率短期预测。首先应用模糊C均值聚类法对历史的风电功率数据进行状态分级,得到风电功率的各初始状态。根据状态分级结果应用极大似然估计法计算出模型的初始概率分布和状态转移概率矩阵,由风电功率各状态对应的NWP数据,计算出高斯概率密度函数的均值和方差。依据计算好的模型参数并结合未来72小时的NWP风速数据,利用Viterbi算法对未来72小时的风电功率状态进行预测。由预测得到的功率状态,利用插值法计算得到最终的功率预测值。
  将风电场得到的单机功率数据和NWP数据中的异常数据和缺失数据进行预处理,以预处理后的数据为依据进行了算例分析,通过平均绝对误差、均方根误差和平均绝对百分比误差三个误差评价指标对预测结果进行评价,验证了应用隐马尔可夫链进行风电功率短期预测的有效性。分析了样本数和隐状态数对模型预测精度的影响,得到了随着样本数和隐状态数的增加,预测误差先减小后增大的结论。因此,在应用隐马尔可夫链进行风电功率短期预测时,通过选择合适的样本数和隐状态数可达到较好预测效果。
[硕士论文] 李朋
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在进入工业化大生产时代后,国家能源消耗逐渐增加,电能的消耗在其中占很大比重。在实际的电能生产和输送过程中电力设施容易出现问题,一旦出现问题带来的后果是非常严重的,轻则造成设备损坏经济损失,重则造成火灾,对公共安全和社会发展有重大影响。因此在电能输送过程中能够及时准确地监测到电力设备运行状态,以及控制电闸开断都至关重要。为了满足实时准确的监控电力设备运行状态的需要,同时加快中国智能电网建设速度,对电网远程智能监控进一步研究具有非常重要的意义。
  本文将物联网技术应用于智能电网远程监控系统设计,其中主要设计内容包括三大部分,首先概述了物联网技术的发展,阐述了物联网技术在智能电网中的应用。其次是对整个系统进行硬件设计以及软件设计。在硬件设计方面包括有以CC2530为核心的ZigBee组网模块、数据采集模块设计,以及以S3C2440A微处理器为核心的4G网关模块设计。软件设计方面包括ZigBee节点的采集传输模块软件设计、4G网关模块的软件设计。其中ZigBee节点模块负责电气设备运行数据的采集和组网发送,4G网关模块负责异构网络的数据远距离传输。最后是对整个监控系统界面的开发,使得电气设备远程监测和控制更加方便。
  本文设计的基于物联网的智能电网监控系统采用了温度和电能传感技术、ZigBee组网技术以及4G无线传输技术,解决了异构网络数据传输的问题,能够实时准确的采集电网运行数据,远距离传输到监控平台,实现了对智能电网设备的远程监测和控制。结果表明系统设计内容具有一定的应用前景。
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