三相坐标系下带非平衡负载的船舶电力系统的仿真与实验

船舶电力系统中存在着大量的非平衡负载,必将引起中性点电势的漂移,在传统的dq0坐标系下很难进行研究.在三相坐标系下各元件的数学模型中引入中性点电势,然后在三相坐标系中对典型的非平衡负载情况进行了仿真研究,并进行了实验分析.仿真与实验结果的比较证明,在三相坐标系下仿真分析带非平衡负载的船舶电力系统是准确可靠的.     

Performance evaluation of energy meters under nonlinear loads

Due to rapid advancements in power electronics, the utilization of electronically switched loads and nonlinear loads is increasing gradually in the electrical power system. These loads create problems of measuring instruments, when connected to the power distribution systems. In this paper, an experimental investigation has been carried out to analyze the performance of single-phase watt-hour (induction and electronic types) energy meters that are being used in Pakistan. The accuracy of the energy meters has been tested under different household nonlinear loads, at various power factors and also at different supply voltage levels. Power factor and total harmonic distortion (THD) of different household loads are also recorded in the experimental work. A hardware based experimental setup has been designed to perform the experimental work. The experimental results have been compared to Water and Power Development Authority (WAPDA) standards for energy meters.     

弓网离线模拟试验平台的设计

受流问题是制约电气化铁路提速的瓶颈之一,而弓网离线电弧是高速列车受流的关键问题.为了全面的把握弓网离线状态,设计了弓网离线模拟试验平台.实现正弦周期内不同时刻离线及回合过程的电弧放电现象,并采用示波器和数据采集卡实现对离合瞬间电压、电流和光强等波形的同步记录,为弓网离线检测法和列车受流质量的研究及抑制电弧危害打下基础.     

Logistic Regression Based Arc Fault Detection in Photovoltaic Systems Under Different Conditions

This paper investigates direct current(DC) arc fault detection in photovoltaic system. In order to avoid the risk of fire ignition caused by the arc fault in the photovoltaic power supply, it is urgent to detect the DC arc fault in the photovoltaic system. Once an arc fault is detected, the power supply should be cut off immediately. A lot of field experiments are carried out to obtain the data of arc fault current of the photovoltaic system under different current conditions. Cable length, arc gap, and the effects of different sensors are tested.These three conditions are the most significant features of this paper. Four characteristic variables from both the time domain and the frequency domain are extracted to identify the arc fault. Then the logistic regression method in the field of artificial intelligence and machine learning is originally used to analyze the experimental results of arc fault in the photovoltaic system. The function between the probability of the arc fault and the change of the characteristic variables is obtained. After validating 80 groups of experimental data under different conditions,the accuracy rate of the arc fault detection by this algorithm is proved to reach 100%.     

适用于电气化铁道供电系统的新型振荡闭锁装置原理的研究

本文针对电气化铁道牵引负荷的特点,总结了牵引负荷影响电力系统距离保护振荡闭锁装置产生误动的几个主要因素。分析了牵引负荷中谐波对振荡闭锁装置的影响,提出了一种新型闭锁原理及其实现的模拟系统方法和数字系统方法,同时在TRS—80微机上对后者进行了仿真试验。结果表明:新型闭锁装置具有较好的滤波特性和抑制涌流能力,能够满足电力系统对距离保护振荡闭锁装置的要求。     

单三相组合式同相供电系统的负序影响研究

负序是我国电气化铁路牵引供电系统中存在的主要电能质量问题之一,为研究单三相组合式同相供电系统负序的影响情况,介绍了单三相组合式同相供电系统结构及特点,采用通用方法分别计算了异相供电系统和单三相组合式同相供电系统下牵引负荷产生的负序电流,并对比分析了单三相组合式同相供电系统和异相供电系统中列车处于牵引或再生制动状态下负序影响情况,计算结果表明,单三相组合式同相供电系统平衡变压器绕组容量利用率比YNvd平衡变压器高,其容量利用率最小为85.7%.      

招弧角电极直流电弧运动特性分析

接地极线路是直流输电系统的重要组成部分，是直流系统不平衡电流和大地回流的入地通道.接地极线路遭遇雷击时，入地电流会在招弧角间隙形成稳定电弧，由于直流电流不存在周期性过零点，直流电弧很难熄灭，进而破坏线路绝缘，严重威胁直流输电系统安全.针对接地极线路招弧角处于野外开放空间、电弧运动受多场耦合影响的特点，建立了招弧角电弧磁流体动力学二维仿真模型，研究气流速度、方向以及招弧角结构对直流电弧运动特性的影响.研究表明：招弧角电极电弧主要受电磁力作用沿电极扩张方向运动，通过吹弧和拉伸，降低电弧温度，提高电弧电压，使电弧更利于熄灭；气流环境对电弧动态特性产生较大影响，同方向风速有利于电弧的吹离和疏导；同等风速下，水平方向气流吹弧效果更显著；电极样式对电弧的拉伸有重要影响，同等间隙距离下，双羊角电极对电弧的拉伸作用比单羊角电极更强；在入地电流持续注入的情况下，电弧易重燃，且难以彻底熄灭.     

Fault reconfiguration of shipboard power system based on triple quantum differential evolution algorithm

Fault reconfiguration of shipboard power system is viewed as a typical nonlinear and multi-objective combinatorial optimization problem. A comprehensive reconfiguration model is presented in this paper, in which the restored loads, switch frequency and generator efficiency are taken into account. In this model, analytic hierarchy process(AHP) is proposed to determine the coefficients of these objective functions. Meanwhile, a quantum differential evolution algorithm with triple quantum bit code is proposed. This algorithm aiming at the characteristics of shipboard power system is different from the normal quantum bit representation. The individual polymorphic expression is realized, and the convergence performance can be further enhanced in combination with the global parallel search capacity of differential evolution algorithm and the superposition properties of quantum theory. The local optimum can be avoided by dynamic rotation gate. The validity of algorithm and model is verified by the simulation examples.     

大型电力变压器线圈短路稳定性的三维有限元分析

针对大型电力变压器在短路状态下线圈稳定性问题，建立线圈的三维立体计算模型，采用空间梁单元，用有限元方法分析了线圈空间失稳的各阶临界载荷与失稳模态。     

基于实测数据的高铁牵引变电所负序电流概率分析

为了研究高速铁路牵引供电系统三相电流不平衡问题, 通过分析高速铁路牵引供电系统负荷及V/v接线牵引变压器负序电流,基于概率理论建立了牵引变电所负序电流的概率分析模型.用该模型对京沪高铁某牵引变电所的负序电流进行了仿真分析和实测数据验证,结果表明,利用该牵引变电所的设计参数仿真得到的负序电流概率分布与利用实测数据的分析结果一致,该牵引变电所负序电流概率分析模型能够真实地模拟高速铁路牵引变电所的负序电流分布情况.      

Vx接线组合式同相供电系统建模与分析

作为新一代牵引供电系统的关键技术,同相供电系统设计需要匹配牵引变压器接线方式,优化电能质量综合补偿策略,降低潮流控制器（PFC）容量及其造价。针对高速和重载铁路推广采用的自耦变压器（AT）供电方式和Vx接线牵引变压器,设计了一种组合式同相供电系统。首先,基于该系统各端口接线角关系,建立了三相电网与单相牵引负荷之间的电气量变换模型;其次,利用三相电压不平衡与无功功率综合补偿理论,将相关电能质量限值为约束条件,给出了组合式同相供电系统各端口补偿电流计算方法,提出了潮流控制器动态跟踪补偿控制方案,与已有补偿方案相比,在达到相同补偿目标时所需补偿容量可以减少10%~58%;最后,通过对多种牵引负荷工况下系统运行特性的仿真模拟,验证了上述补偿模型的正确性和控制策略的有效性。      

牵引负载电能计量方式研究

为了研究牵引负荷产生的负序对电能计量的影响，在建立牵引供电系统及电力系统三相模型的基础上，分析了牵引供电系统负序功率潮流，阐述了牵引负载采用传统功率理论定义下的功率因数计量方式存在的问题，基于IEEE Std 1459-2010功率理论所推荐的等效视在功率及功率因数定义，提出不平衡牵引负载功率因数计量方案，并将有效功率因数限值取为0.68. 理论分析及实测数据均表明:牵引负荷负序有功功率与正序有功功率方向相反，牵引负荷作为负序源向系统注入负序功率，被系统阻抗和对称负载吸收. 通过仿真与56组实测数据统计分析并验证本文算法的有效性和结论的正确性，实测数据统计结果表明，等效视在功率及等效功率因数能计及不平衡牵引负载对线路传输效率的影响，计量更合理准确.      

REALIZATION OF EGR FOR A TURBOCHARGED DIESEL ENGINE

Ｌ ＥＮＧＩＮＥTX＠邓康耀＠张江城ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＯｗｉｎｇｔｏｔｈｅｉｒａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈｐｏｗｅｒｒａｔｉｏ，ｇｏｏｄｆｕｅｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｌｏｗｅｘｈａｕｓｔｅｍｍｉｓ－ｓｉｏｎ，ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｄ，ｉｎｔｅ...     

复合谐振型非接触电能双向传输模式

针对单级谐振的双向电能传输方式所存在的谐振容量小及器件应力大等缺点,提出一种基于LCL复合谐振的对称拓扑双向电能传输模式.建立了系统的交流阻抗模型,推导了系统输入输出增益,并分析了不同负载下系统的频率响应及不同负载与耦合系数下输出功率特性.在此基础上,给出一种基于能量注入和自由振荡双工作模式切换的输出电压调节方法,并给出一种切换占空比控制方法以保证输出电压的恒定.仿真与实验数据表明:基于双工作模式的双向电能传输模式能有效地实现能量双向传输,输出的电压纹波始终小于0.3 V,同时该模式还具有相对简单、易于实现的特点.      

基于变频控制策略的同相供电装置可靠性优化方法

同相供电技术能有效解决牵引供电系统普遍存在的过分相问题和电能质量问题. 为了保障同相供电系统的安全可靠运行,作为系统的核心设备,同相供电装置的可靠性优化研究至关重要. 针对同相供电装置特殊的变流器拓扑结构,建立可靠性评估模型,分析了牵引负荷特性及主要电气参数对装置可靠性的影响机理;建立以功率模块失效率最低为目标的变频控制优化模型,采用遗传-粒子群混合算法,得到了最优变频控制策略. 研究表明:改变不同负荷区段内变流器的开关频率,可以有效降低功率元件失效率. 最后以山西中南部铁路应用的工程样机为例,基于实测数据和对比分析,表明在变频控制策略下,装置寿命可增加20.90%,可靠度增长率最大可达到54.17%,证明了变频控制策略可以有效提高装置可靠性.      

MMC的无锁相环直接功率控制仿真

目前新型模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）多采用电压外环电流内环的双闭环直接电流控制策略,研究MMC的直接功率控制（direct power control,DPC）策略以减少系统控制参数,改善动态响应慢等问题。在αβ坐标系下推导关于MMC的DPC数学模型,并设计了一种无锁相环的DPC控制系统,为消除系统频率和电感参数的变化对控制系统的干扰,设计了一种无系统角频率和电感参数的功率解耦控制器,将双闭环简化为功率单环。考虑电网强度对换流站运行特性的影响,计算出直接功率控制策略适用于交流系统强度范围。最后在MATLAB/Simulink中仿真验证,结果表明上述设计控制策略的有效性。     

水平荷载下桥梁基桩设计计算及工程应用

从水平荷载作用下桥梁基桩的破坏模式入手,着重分析不同类型桩在水平荷载作用下的承载特性及变形破坏机理.根据水平荷载作用下桥梁基桩的受力特性,建立了双层地基中基桩内力与位移分析的计算模型,并通过幂级数法对其进行求解.通过某工程实例对其中的桥梁基桩进行计算分析.以期为类似工程的设计与施工提供参考.     

公共交通双源无轨电车电源系统承载能力计算方法

面向公共交通双源无轨电车运行规划,针对其电源系统承载能力评估问题,从线网电源与车载储能电源两方面入手,分析影响电源系统供电能力的约束条件.首先,建立典型拓扑下线网电源供电能力计算模型,同时基于数据统计及最小二乘参数辨识方法,确立计及多车行驶工况的双源无轨电车功率需求模型,提出以可行驶车辆数为指标的线网电源系统承载能力计算方法.然后,建立车载储能电源承载能力计算模型,提出以脱线比为核心指标的车载储能电源系统承载能力计算方法.最后,基于北京市双源无轨电车运行数据进行实例分析,计算结果与仿真的对比验证了模型的准确性,计算方法能够为双源无轨电车运行规划提供依据.     

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电力是现今大部份铁道系统的动力来源． 可靠、有效率及安全的电力输送对整体铁道服务质素尤为重要，跟其它大型工程系统一样，铁道供电系统的设计，运作及筹划相当倚重计算机仿真．本文将回顾铁道供电系统仿真的模型及一般常规，并通过模拟结果例子及实际应用，介绍最新的模拟方式发展．本文亦对铁道供电系统仿真的未来挑战作出评论．     

基于MPC算法的电力系统负荷频率控制

针对在大规模电力系统互联情况下如何准确、快速控制系统负荷频率的问题,本文结合模型预测控制算法（MPC）,提出了一种多区域电力系统负荷频率控制方法.该方法实现了超前预测、多约束条件滚动优化和反馈校正,克服了传统PI调节方法对系统参数的敏感性,提高了负荷频率控制系统的稳定性和鲁棒性.文中对三区域电力系统进行建模,并在每个系统中设置了MPC控制器和PI控制器.仿真表明,在多区域系统、多约束条件下MPC算法在频率控制的稳定性和快速性方面远优于PI算法;当系统参数偏移10%时,MPC算法仍能保证控制性能.