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真空开关操动智能自适应控制的研究

真空开关操动智能自适应控制的研究

作者：陈明帆大连理工大学

学位级别：硕士

随着真空开关技术的不断发展及“低碳化”等环境保护概念的提出,真空开关在电力系统等工程领域得到了广泛的应用。如何改善真空开关性能、提高其智能化水平、实现相控技术及扩大真空开关在电力系统的应用范围成为了电气工程的研究热点... 详细信息

随着真空开关技术的不断发展及“低碳化”等环境保护概念的提出,真空开关在电力系统等工程领域得到了广泛的应用。如何改善真空开关性能、提高其智能化水平、实现相控技术及扩大真空开关在电力系统的应用范围成为了电气工程的研究热点。近些年出现的永磁操动机构出力特性能与真空管负载特性进行良好匹配,且具有可靠性高及可控性高的特点,为真空开关智能化提供了必要的硬件基础。永磁机构真空开关操动智能控制对真空开关性能及智能化水平的提高和电力系统选相投切技术的实现等具有重要意义,是智能化电器和智能电网的前沿课题。本文主要着眼于当前课题中电力系统对相控开关的需求,对永磁机构真空开关操动智能自适应控制进行了研究,以保证开关操动时间的稳定性及实现操动过程的可控性,从而推进电力系统相控开关技术的实现及提高电力开关的智能化水平。论文针对永磁机构真空开关的操动智能控制目标,首先,分析了永磁机构的工作原理及其动态模型,并分析永磁机构与真空开关的匹配性,确定了操动的控制方式。其次,根据对永磁机构真空开关动态模型的分析,对其操动智能控制进行了研究,提出在补偿部分主要环境影响因素(电容电压、环境温度)的基础上,进行行程反馈自适应实时控制,以同时实现开关操动时间的稳定性和开关操动过程的可控性,控制上选择了模糊PID算法。最后,针对所研究的反馈自适应控制方案及课题项目中对控制系统的要求,设计实现永磁机构真空开关智能控制系统,并进行了系统调试及实验验证,说明了控制系统的可行性及有效性。文中以DSP处理器为核心设计实现了永磁机构真空开关智能控制系统,系统驱动开关操动部分采用桥式IGBT电力电子驱动电路,具有控制方式较灵活及控制精度较高等特点。针对课题项目中永磁机构相控真空开关的控制要求,利用该智能控制系统对开关进行了同步关合动作时间自适应控制实验。实验证明,在环境变化时该智能控制系统使得原来29.3ms-38.3ms的合闸时间变化范围改善为33.5ms-34ms(控制给定目标为33.75ms),合闸时间误差稳定在±0.25ms以内。

关键词：真空开关永磁机构相控开关自适应控制模糊PID

面向绿色海岛微型综合能源系统的储能系统容量规划方法

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电力自动化设备 2021年第2期41卷 8-15页

作者：宁光涛李琳玮何礼鹏陈明帆郑柱海南电网有限责任公司海南海口570204 北京清软创新科技股份有限公司北京100085

发展微型综合能源系统,合理配置储能装置,是实现大幅提高清洁能源比重、提升综合能源利用效率、构建"清洁能源岛"目标的重要手段。为此,在对比分析了不同类型储能技术运行特性的基础上,充分考虑了非补燃式压缩空气储能(NSF-CAES)在综合... 详细信息

发展微型综合能源系统,合理配置储能装置,是实现大幅提高清洁能源比重、提升综合能源利用效率、构建"清洁能源岛"目标的重要手段。为此,在对比分析了不同类型储能技术运行特性的基础上,充分考虑了非补燃式压缩空气储能(NSF-CAES)在综合能源系统中的应用优势,以NSF-CAES技术为代表,研究了面向微型综合能源系统的储能系统容量规划方法。首先,面向优化规划问题,考虑NSF-CAES系统的热电联储/联供特性,构建了NSF-CAES系统的运行约束集合;在此基础上,面向微型综合能源系统,以最大化NSF-CAES为系统带来的净效益为目标,提出了NSF-CAES系统的容量规划方法;然后,通过等价线性转换的方法,将所建规划模型转换为便于求解的混合整数线性规划模型;最后,通过仿真算例验证了所建模型的有效性。仿真结果表明:虽然NSF-CAES电站的总投资成本较高,但由于其具有寿命长的优势和热电联储/联供能力,配置NSF-CAES系统能为微型综合能源系统带来明显的经济效益。

关键词：微型综合能源系统热电联储/联供非补燃式压缩空气储能系统容量规划

基于交通信息的多类型电动汽车综合充电需求研究

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电力工程技术 2020年第1期39卷 191-199页

作者：李琳玮宁光涛俞悦陈明帆陈奕达何礼鹏海南电网有限责任公司

为预防电动汽车大量普及后其充电不确定性对配网的冲击,文中提出了一种基于动态交通信息,考虑大规模、多类型电动汽车接入的充电需求联合建模方法。从电动汽车作为交通工具这一特性入手,基于不同类型电动汽车的运行特点,结合交通信息,... 详细信息

为预防电动汽车大量普及后其充电不确定性对配网的冲击,文中提出了一种基于动态交通信息,考虑大规模、多类型电动汽车接入的充电需求联合建模方法。从电动汽车作为交通工具这一特性入手,基于不同类型电动汽车的运行特点,结合交通信息,建立了对应的运行时空模型。考虑快充和慢充2种模式,研究了各类电动汽车的充电行为,并配合其运行特性构建充电需求模型。结合用户日行驶里程,提出基本运行周期,并采用蒙特卡洛模拟法,对不同工作日下多类型电动汽车的综合充电需求分布进行测算。仿真结果验证了建模方法的可行性,并表明多类型电动汽车的接入将会在整体上为配网带来多个用电需求高峰。

关键词：交通信息电动汽车充电需求蒙特卡洛模拟法

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海南电网分布式光伏消纳能力评估

南方电网技术 2015年第5期9卷 59-65页

作者：宁光涛谢海鹏别朝红高玉洁陈明帆海南电网有限责任公司海口570100 电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 西安710049

利用DIg SILENT/Power Factory仿真软件,从电能质量、经济运行、继电保护等方面研究了分布式光伏接入对海南电网的影响。基于系统的安全经济运行约束,对海南电网常见典型接线形式的多种运行方式进行了消纳能力评估。结果表明,各类典型... 详细信息

利用DIg SILENT/Power Factory仿真软件,从电能质量、经济运行、继电保护等方面研究了分布式光伏接入对海南电网的影响。基于系统的安全经济运行约束,对海南电网常见典型接线形式的多种运行方式进行了消纳能力评估。结果表明,各类典型配电网的消纳能力为相应配电网峰荷的20%~40%;制约配电网消纳光伏发电的主要因素为中压配电网功率因数下降和低压配电网三相不平衡。

关键词：消纳能力分布式电源光伏发电海南电网

基于分位回归鲁棒极限学习机的短时负荷预测方法

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水电能源科学 2018年第10期36卷 206-209页

作者：陈明帆宁光涛何礼鹏黄立毅覃丹海南电网有限责任公司海南海口570203

针对短期负荷预测对电力系统运行管理和优化调度的影响,提出一种基于分位回归鲁棒极限学习机的短时负荷预测方法,即先对所收集的历史负荷数据进行归一化处理,然后利用自相关分析提取最相关的历史负荷数据作为模型的输入变量,再融合鲁棒... 详细信息

针对短期负荷预测对电力系统运行管理和优化调度的影响,提出一种基于分位回归鲁棒极限学习机的短时负荷预测方法,即先对所收集的历史负荷数据进行归一化处理,然后利用自相关分析提取最相关的历史负荷数据作为模型的输入变量,再融合鲁棒极限学习机和分位回归建立负荷预测基本模型,最后利用某电力公司2016年采样频率为30min的数据进行实例分析,试验数据表明相比极限学习机(ELM)、分位回归(QR)和分位回归支持向量机(QR-SVM),所提模型预测精度更高,验证了所提模型和算法的可行性和有效性。

关键词：短期负荷预测分位回归鲁棒极限学习机自相关分析

海南10kV公用网和专用用户协调发展的初步探讨

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供用电 2016年第6期33卷 63-67,72页

作者：陈明帆李中中宁光涛海南电网有限责任公司海南海口570204

近几年海南接入10k V配电网的各类专用用户数量增长迅速,且出现用户专线占用变电站间隔比例高而负荷率低、用户专线设备利用率不足而公用网资源紧张等问题。为协调该发展问题,文章结合现状情况研究合适的用户用电指标及供电接入方案,对... 详细信息

近几年海南接入10k V配电网的各类专用用户数量增长迅速,且出现用户专线占用变电站间隔比例高而负荷率低、用户专线设备利用率不足而公用网资源紧张等问题。为协调该发展问题,文章结合现状情况研究合适的用户用电指标及供电接入方案,对现有专用线路接线提出优化方案,选择5个典型区块进行优化并分析成效,最后对下一步工作提出了建议。

关键词：配电网公用网专用用户协调发展优化方案

一种基于Agent的变电站自动选址及网架规划方法

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电气时代 2020年第2期 33-36页

作者：陈明帆宁光涛何礼鹏李琳玮王丹海南电网规划设计研究中心北京清软创新科技股份有限公司

变电站选址及网架规划是智能电网规划的一个重要环节,涉及的因素很多,是一个多目标、多任务选择的过程。提出一种基于Agent技术实现变电站的自动选址及网架规划的方法,通过对人工智能的应用,快速准确地实现变电站的自动选址,并且通过海... 详细信息

变电站选址及网架规划是智能电网规划的一个重要环节,涉及的因素很多,是一个多目标、多任务选择的过程。提出一种基于Agent技术实现变电站的自动选址及网架规划的方法,通过对人工智能的应用,快速准确地实现变电站的自动选址,并且通过海南规划项目实际案例的应用证明了方法的可行性与实用性。

关键词：变电站选址定容电网规划智能电网 Agent 网架规划变电容量

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海南中压配电网防风策略研究

供用电 2017年第8期34卷 58-63,32页

作者：陈明帆李中中宁光涛黄亮海南电网有限责任公司海南海口570203

为提高海南国际旅游岛中压配电网抵御台风灾害水平,保障电网可靠供电,文章在分析总结海南台风灾害及其影响的基础上,结合差异化原则及经济性,分别从规划建设、防风改造、施工管理及运行管理等层面提出海南中压配电网防风应对策略。防风... 详细信息

为提高海南国际旅游岛中压配电网抵御台风灾害水平,保障电网可靠供电,文章在分析总结海南台风灾害及其影响的基础上,结合差异化原则及经济性,分别从规划建设、防风改造、施工管理及运行管理等层面提出海南中压配电网防风应对策略。防风改造采用可行性且经济性较优的差异化改造策略,既能满足防风要求又具备较高的可行性及经济性。

关键词：中压配电网台风灾害防风策略

考虑需求响应和储能寿命约束的多类型电源协同调度

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浙江电力 2021年第12期40卷 27-36页

作者：李琳玮宁光涛陈明帆梁亚峰何礼鹏陈皓勇郑晓东海南电网有限责任公司海口570203 华南理工大学电力学院广州510640

为了应对不断提高的风电渗透率给电力系统运行带来的调峰压力,参与调峰的火电机组往往需要频繁启停,降低了系统运行的经济性和效率;电化学储能的灵活调节能力和柔性负荷的快速响应能力能够提升系统灵活性,有效平抑风电波动带来的影响。... 详细信息

为了应对不断提高的风电渗透率给电力系统运行带来的调峰压力,参与调峰的火电机组往往需要频繁启停,降低了系统运行的经济性和效率;电化学储能的灵活调节能力和柔性负荷的快速响应能力能够提升系统灵活性,有效平抑风电波动带来的影响。因此,针对储能电池的充放电行为对其寿命带来的影响和不同柔性负荷的响应特性,建立考虑需求响应和储能寿命约束的多类型电源协同调度模型。某地区电网的算例仿真结果表明:在多类型电源电力系统中实施需求响应和引入储能电池参与电网的协同调度,能够有效降低系统负荷峰谷差,提升风电消纳率,减少火电机组的启停机费用和燃料费用,从而提升系统运行经济性;制定调度计划时考虑储能电池的折损成本,有利于延长储能电池的使用寿命。

关键词：储能寿命约束需求响应多类型电源协同调度