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隨著電力電子技術的發展，晶閘管投切電容器(Thyristor Switch Capacitor-TSC)逐步取代了機械式開關投切電容器。●項目技術特色和創新性： 1）TSC的開、關無觸點，對投切時刻也可以精確的控制，可以無沖擊的快速將電容器接入電網，在很大度上減少了投切時的沖擊電流和操作過電壓。 2）裝置動態響應速度快，結構緊湊，設備投資小，運行能耗小，可頻繁的動作，分相調節，對電壓波動起到抑制的作用，而且它自身不產生諧波

本發明公開了一種電力系統穩定器，包括加法器、臨界增益提 升模塊、以及依次連接的測量模塊、增益模塊、第一隔直模塊、相位 補償模塊和第一輸出限幅模塊；臨界增益提升模塊的輸入端連接至增 益模塊的輸出端，臨界增益提升模塊的輸出端連接至加法器的第二輸 入端，加法器的第一輸入端連接至第一輸出限幅模塊的輸出端；臨界 增益提升模塊用于提升3Hz～20Hz頻段電力系統穩定器的相位特性并 輸出第二電壓控制信號；加法器用于將所述第一輸出限幅模塊輸出的 第一電壓控制信號與第二電壓控制信號相加后輸出電壓控制信號。本發明在抑制

一、項目簡介此軟件在給定的電源、電網和負荷數據的前提下，本軟件對電力系統規劃方案進行 8760 小時全景模擬，既可以對電源規劃方案進行評估，也可以用于輸電網規劃方案評估，還可以針對新能源消納、系統調峰能力、外區交直接接入、抽蓄電站建設等進行專題評估。本軟件是基于課題組完全自主提出的理論而歷經多年開發，所提理論系為國內首創。二、產品性能優勢該軟件可以逐小時模擬全年電力系統運行情況，經過多個實際系統驗證，模擬結果于實際運行情況較為接近。主要特點：1. 軟件對新能源中長期波動刻畫準確，既可以直接利用風光大量歷史數據，也可根據理論進行新能源波動模擬以解決歷史數據匱乏問題。. 與傳統的短期機組組合方法相比，此軟件通過全年精細化的機組組合，充分考慮了電源和負荷在時間尺度上的不均勻性。. 與傳統基于電力電量平衡的規劃評估思路相比，軟件計及了線路傳輸約23束和潮流斷面約束，并考慮供/受外區電、抽水蓄能、熱電聯產、氣電、光熱等特殊機組和運行情況，使評估結果更具參考價值。4. 在調度方式上，具有三公調度、經濟調度、節能調度等多種可選調度方式。三、市場前景及應用此評估軟件已在我國西北、華中、華東的七個省級

新型電力系統仿真分析、測試驗證。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 隨著“雙碳目標”國家能源戰略的確定和新型電力系統概念的提出，我國能源轉型力度持續加大，逐步形成了大量新能源接入電力系統的局面。由于風能、太陽能等新能源與常規能源稟性差別很大，其并網發電系統具有顯著不確定性、波動性和機械慣量缺失等特點。此外，高比例電力電子裝備、新一代直流輸電、多能互補的綜合能源、各類大規模儲能電站、各種通信及自動化新技術裝置等因素使得新型電力系統組成要素愈加復雜，動態特性蘊含諸多未知，造成系統規劃設計、裝備制造、系統集成和運行控制等都面臨史無前例的挑戰。目前，電力科研院所、規劃設計單位、裝備制造廠家、教育培訓機構等對新型電力系統開展仿真分析、測試驗證的需求很大、很迫切。同時看到，新型電力系統的這些新型場景對仿真技術要求苛刻，門檻很高。 1）新型電力系統需要精細化動態模擬。人們對新型電力系統動態行為的認識還不夠深入，無論是基礎理論層面還是工程技術層面還處于廣泛討論、觀點碰撞或局部示范試驗階段。然而，電力設施的新技術路線試錯成本極高，不太可能對所有備選方案和技術選項都逐一示范。因此，開展大量深入的仿真研究是推進新型電力系統實施的必要手段。對于新型電力系統，需要深入開展仿真研究的領域包括：①新型電網體系結構研究；②新能源接入電網關鍵技術； ③ 新能源電網保護與自動化技術； ④源網荷儲協同控制與優化調度；⑤新型配電網的電能質量分析與控制；⑥人工智能等新技術對新型電力系統的支撐。 2）新能源基地并網需要做穩定性評估。大規模陸上及海上風電集中接入局部電網有可能引發次/超同步振蕩、寬頻諧波諧振等電網安全穩定性問題，需要對這些問題進行機理及應對策略分析。所以需要對包含多類型新能源裝備的局部電網做精細化動模仿真測試。然而，百千臺級風光機組電磁暫態詳細建模與仿真是一個卡脖子難題。 3）軟、硬件在環仿真是必要的。新能源及儲能電站的電力電子變流器控制及保護策略是廠家核心機密，對外不公開。由于控保策略對裝置外特性及其接入系統的響應特性有重要影響，故需要分析內部核心控保策略。需要將新能源及儲能控制器實物或黑盒模型接入測試平臺開展動模仿真，以對其多時間尺度動態響應特性進行精細化分析。軟、硬件在環試驗對仿真平臺提出了更高要求。 4）超大規模儲能電站的仿真難度大。①單個儲能機組的設備形態發生改變，從兩/三電平變流器向模塊化多電平變流器（MMC）的復雜結構演變，甚至采用儲能跟變流器集成，故需要對這種復雜新形態做精細化測試驗證。②超大規模、超大機組的儲能電站包含較多并聯儲能單元或者儲能機組，吉瓦時級儲能電站，需上百臺機組并聯。另外，儲能變流器的控制策略正從電流源型向電壓源型轉變，控制策略趨于復雜化，故需要大量的儲能變流器的控制裝置接入測試平臺，才能對實現對儲能單機以及多機之間協調控制性能測試，進而實現超大規模、超大機組的儲能電站的精細化仿真。 5）現代直流輸電控制與保護測試提出更高要求。超/特高壓直流輸電系統應用于新能源基地外送的控制保護策略及其硬件在環試驗對實時仿真平臺硬件資源要求苛刻，既要對直流輸電系統建模，又要對新能源基地建模，應用場景的復雜性對仿真平臺要求更高。 1 技術分析（創新性、先進性、獨占性） 1.1 國產化實時仿真技術現狀 實時仿真是指仿真模型執行進度與系統時鐘完全同步的一類仿真，具備這種特性的仿真裝置稱為實時仿真器。新型電力系統的認知、試驗、生產、培訓需求快速增長，形成了實時仿真領域巨大潛在市場。但目前RTDS、RT-LAB等進口設備依舊壟斷市場，對于大規模新能源場站、縣域規模萬節點級電力系統、多端特高壓直流輸電等應用場景電磁暫態仿真，所需的仿真資源巨大，平臺造價極高。且關鍵核心技術處于卡脖子狀態，平臺應用的靈活性和開放性受到很大限制。只有開發和推廣國產化實時仿真技術才能為順利推進新型電力系統建設過程中的研究和生產提供自主可控的工具和手段。 1.2 UREP與進口設備的對比試驗  為了實現電力實時仿真器的國產化替代，徹底解決電力實時仿真領域的技術“卡脖子”問題，國產實時仿真器UREP需要與國際主流技術進行對比，力求達到甚至超過目前世界最先進的技術。對標對象為行業公認的電力系統實時仿真儀（RTDS）和行業廣泛使用的RTLAB，以上兩款設備均為加拿大生產。對比試驗方案如圖1-1所示。制定標準（典型）測試算例，分別在UREP、RTDS和RTLAB環境下搭建測試算例的仿真模型，在完全相同的測試條件和試驗內容下得到各種仿真器的仿真結果，比較仿真結果的一致性。同時比對仿真規模、建模效率和編譯時間等關鍵指標。             圖1-1  國產UREP與進口設備對標方案 1.2.1電氣網絡仿真對比    圖1-2表示了一個多支路網絡，基于圖1-1中三種仿真器搭建該模型，通過不斷增加支路數擴大網絡規模，直到仿真器過載，得到仿真器的算力極限。         圖1-2  多支路電氣網絡 在50us仿真步長下，對于圖1-2案例RTLAB最大仿真規模為78個 三相節點，UREP也為78個 三相節點，二者相同。在編譯速度方面，RTLAB編譯時間為3分52秒，UREP編譯時間為1分12秒，UREP是RTLAB的3.22倍。      圖1-3  基于RTDS的仿真模型  當基于RTDS建模時，如圖2-5，每塊PB5最多允許24個節點；當基于NovaCor建模時，在超大步長150us下可以達到100節點，在50us步長下仿真規模未知。 2.2.2 雙饋風機仿真對比   雙饋風機含有電機、傳動鏈、電力電子變流器和控制系統，是具有代表性的新能源元件。在在50us仿真步長下，對于如圖1-4案例，RTLAB最大仿真規模為6臺，UREP也為6臺，二者相同。在編譯速度方面，RTLAB編譯時間為7分0秒，UREP編譯時間為2分12秒，UREP是RTLAB的3.18倍。                圖1-4  雙饋風機測試案例 2.2.3 直流輸電仿真對比   直流輸電是最復雜的電力電子裝備，有換流閥、閥控制器、極控制器、站控制器等一次和二次系統，是實時仿真領域的難點，也是檢驗仿真器能力的試金石。圖1-5是雙端單極直流輸電系統測試用例，每端包含2個六脈波橋，控制保護包括了閥控、極控和主控模型，封裝于藍色模塊內。   圖1-5 雙端單極直流輸電系統測試用例 將圖1-5所示算例分別在RTLAB和UREP中建模運行，在單核可用資源下，若仿真對象為電氣主系統和控制保護組成的整個系統，則RTLAB過載，UREP也過載。若仿真對象僅為電氣主系統（即雙側電源、交直流濾波器和4個6脈波橋），則RTLAB和UREP均不過載。在編譯速度方面，RTLAB編譯時間為3分40秒，UREP編譯時間為1分11秒，UREP是RTLAB的3.10倍。 2.2.4 同步發電機組仿真對比    同步發電機目前仍是電力系統主力電源，是電力系統的主要仿真對象。同步發電機組模型包括同步發電機、調速器、勵磁調節器及升壓變。搭建多臺同步電機并列運行算例，如圖1-6所示。   圖1-6  同步電機并列運行算例 在50us仿真步長下，對于圖1-6案例RTLAB最大仿真規模為11臺，UREP為13臺。在編譯速度方面，RTLAB編譯時間為3分51秒，UREP編譯時間為1分16秒，UREP是RTLAB的3.04倍。 2.2.5 最小步長對比 基于CPU的最小仿真步長能夠體現仿真計算時間的抖動問題，抖動越小，允許的仿真步長就越小。因此，通過比較最小仿真步長，也可以反映仿真器的計算性能。仿真對象采用單臺雙饋風機，模型包括風力機、繞線異步電機、機側變流器、網側變流器、主動系統、所接入的配電網等元素，如圖1-7所示。             圖1-7  測試最小步長算例 經測試，RTLAB最小仿真步長為24us，UREP最小仿真步長為20us。可見，UREP具有更小的仿真抖動。 2.2.6 仿真精度對比 為了驗證國產UREP的仿真精度，采取和RTDS交叉對比驗證方法說明UREP的仿真精度。電力系統仿真包括電磁暫態和機電暫態，因此，從電磁暫態和機電暫態兩個方面進行對比，同時考慮各種應用場景，以覆蓋各種情形。電磁暫態檢測案例的電網拓撲如圖1-8所示。 圖1-8 電磁暫態檢測使用案例 無窮大電源電壓等級為110kV，頻率為50Hz，系統內阻抗為；L1、L3線路阻抗為，L2、L4線路阻抗為， T1、T2兩變壓器的額定容量均為，短路電壓，空載損耗，空載電流，短路損耗，變比，高低壓繞組均為Y形聯結；假設系統A1、B1、A、B處供電負荷為(5+j1)MVA，C1和C處供電負荷為1+j0.1MVA。UREP建模如圖1-9所示。   圖1-9 電磁暫態檢測案例的UREP仿真模型 基于RTDS建立電磁暫態案例的仿真模型如圖1-10所示，其電壓過零點短路控制如圖1-10所示。   圖1-10  RTDS仿真模型   圖1-11  RTDS電壓過零點短路控制結構 對上述模型，分別使用UREP和RTDS進行實時仿真，仿真時間為0.2s，短路故障發生在0.06s-0.16s之間，仿真步長為100微秒，橫軸表示在0.2s時間內仿真采樣點數，縱軸表示母線電壓、電流，單位分別為V、A。在母線A點處發生三相短路，短路前后及短路期間的三相電壓波形如圖16-7。為了顯示細微之處，將圖1-12局部放大后，如圖1-13。   圖1-12  A點發生三相短路時三相電壓波形   圖1-13  A點處發生三相短路時三相電壓波形局部放大 點劃線為RTDS仿真結果，虛線為UREP仿真結果。可以看出，兩種仿真結果高度重合，表現出電磁暫態仿真結果的高度一致。電磁暫態過程除了表現在電壓動態還表現在電流動態，短路前后及短路期間的三相短路電流波形如圖1-14。   圖1-14 A點處發生三相短路時三相電流波形 圖1-15  A點處發生三相短路時三相電流波形局部放大圖 1.3  對標結論 （1）在內核資源完全等同條件下，國產UREP和RTLAB的仿真算力基本相同，即內核授權數相同條件下，具有相同的仿真規模。 （2）國產UREP的建模效率和編譯速度遠遠高于RTLAB。小規模場景下，UREP是RTLAB的3倍左右，大規模場景下UREP是RTLAB的45倍左右。 （3）在仿真對象完全相同的條件下，國產UREP和RTDS的電磁暫態仿真結果完全相同，二者交叉對比沒有差別。

本發明公開了一種液體表面張力系數測量儀，所述的測定儀有一底座1，底座1上固定一立柱2，固定滑塊6固定在立柱上。升降滑塊8與固定滑塊5滑動配合，力敏傳感器9固定安裝在升降滑塊8上，鋁合金吊環14、小型水平儀12都安裝在一固定架上，水平調節鈕13與懸掛細線11相連，鋁合金吊環通過細線懸掛在力敏傳感器10上。鋁合金吊環14的升降通過轉動升降調節手輪3實現。恒溫加熱套16用來將燒杯15里面的被測液體加熱到設定的溫度。本發明由于采用恒溫加熱套對被測液體加溫可對不同溫度下的液體表面張力系數進行測量；鋁合金吊環從液面中拉脫通過轉動升降調節手輪帶動升降滑塊實現，儀器穩定度高，調節容易，升降迅速，重復性好，使用起來非常方便，實驗精度也高。

復雜非線性滯后動力系統分析與綜合問題是控制領域研究的熱點和難點。本項目主要取得如下創新成果： 1、非線性滯后動力系統的魯棒控制。主要研究狀態信息延遲下非線性系統的魯棒控制問題。通過構造李雅普諾夫函數和泛函，很好地解決了一直以來困擾控制領域的嚴格反饋結構非線性滯后控制難題。對于一般結構的非線性系統，提出了反饋控制設計框架，克服了現有文獻關于滯后項的強假設條件。  2、非線性關聯滯后大系統的分散協調控制。提出了強非線性關聯環節下大系統的分散自適應反饋控制器設計方法，解決了非匹配模型跟隨控制難題，為強耦合滯后大系統的分散控制問題提供了完整的解決方案。 3、滯后系統智能控制和網絡化系統控制設計。提出了非線性滯后系統的無記憶智能控制設計理論與方法。給出了非對稱網絡環境下遙操作系統的控制器設計方法，建立了網絡環境參數、控制器參數和系統性能的顯性表達式。 4、應用基礎研究：提出了化合反應系統的控制器設計方法，同時構建了工業無線網絡控制平臺。 研究成果在大型高爐建模與節能減排優化控制、惡劣工業環境下無線網絡化控制、物聯網、網絡化機器人遠程控制等領域得到了初步應用。

已有樣品/n電力系統新能源發電特性多維度分析軟件是依據我國新能源分布特點和新能源出力特性而開發的一個電力系統新能源分析軟件。軟件主要包括新能源出力多維度分析以及新能源場景生成兩大功能。該軟件在考慮地區負荷特性的前提下，對原始發電出力數據進行預處理，實現了多時間尺度、多空間尺度、多樣本類型下新能源出力特性多維度分析，完成了新能源日出力場景篩選聚類及運行模擬格式下新能源發電場景的生成。新能源特性多維度分析包括指標維度、時

1 成果簡介狀態估計是電力系統能量管理系統的核心，可檢測辨識 SCADA 中的壞數據，為能量管理系統的高級應用功能提供完整、可靠的電網數據。傳統的 WLS 估計方法在量測誤差服從正態分布時為最小方差無偏估計，但實際量測分布與正態分布相去甚遠，且壞數據的出現幾乎不可避免，此時 WLS 估計效果不夠理想。基于測量不確定度的電力系統狀態估計方法借助測量不確定度概念進行狀態估計，不追求估計值對量測值的精確擬合，而是求解使最多量測估計值位于測量不確定度確定的區間內的狀態作為估計結果，可自動檢測辨識壞數據，具有強抗差性。利用現代內點法求解非線性估計問題，收斂性好，計算速度快；無需進行不良數據校驗、權重因子設置，調試和維護簡單。2 應用說明基于測量不確定度的電力系統狀態估計可實現狀態估計系統連續 7×24 小時在線穩定運行；正常情況下狀態估計算法合格率較傳統 WLS 估計方法提高 5%，收斂率達到 99%以上，可用率達到 100%；各種數據接口功能完善，狀態估計系統數據模型接口滿足 IEC 61970標準，實時數據接口兼容 E 格式等通用標準數據格式，數據交換穩定可靠；計算速度高，滿足在線應用要求；免維護。 此外，狀態估計還具有以下功能： l 系統運行狀態監視功能，如檢測支路過載、電壓或注入量越限等； l 量測系統監視功能，即根據狀態估計結果跟蹤記錄遙測異常出現的時間和被檢測出 的次數，跟蹤記錄遙測狀態不更新出現的時間，根據給定的門檻值按誤差大小篩選列出電網中最差的遙測量及其相關的狀態； l 友好的用戶圖形界面，對估計結果及各種監視功能進行有效可視化，方便調度員監視系統狀態并發現系統存在的問題。 l 基于測量不確定度的狀態估計可用于各級電網公司控制中心的能量管理系統，功能完善的各種數據接口使得此狀態估計系統可與電網已有能量管理系統進行有效而可靠的數據交換。3 效益分析與同類電力系統狀態估計軟件相比，基于測量不確定度的狀態估計軟件具有更強的抗差性，合格率、收斂率、可用率高，可更有效檢測辨識 SCADA 中的壞數據，為能量管理系統的高級應用功能其他應用功能提供完整、可靠的電網熟數據，從而保證對電力系統運行狀態的有效實時監視，保障電力系統的安全可靠運行。 功能完善的各種數據接口方便與現有能量管理系統的兼容；計算速度可實現在線應用； 估計系統免維護，可節省維護費用，且使實際工程應用更加方便。

1 成果簡介隨著電網互聯規模和復雜性的提高，電力系統的可靠運行對經濟發展社會進步的作用越來越大，安全運行問題也將更加突出。我國是一個發展中國家，當前我國電網的總體技術水平與發達國家特別是與美國相比有很大差距。電網結構薄弱，電氣主設備和線路故障率較高，部分電網電源供應緊張，應付電網突發事件的運行備用不足。提高電網可靠性、保證電網安全運行已成為世界各國電力系統的迫切要求， 所以，對電力系統可靠性的研究具有十分重要的意義。開發一個操作方便的可靠性評估軟件包對指導電網規劃、運行、調度有非常重要的意義。 電力系統運行可靠性在線評估預警軟件（ ORET）利用氣象、地震和水利等部門的數據和從數據采集與監控/能量管理系統（ SCADA/EMS）獲得的電網實時運行數據對電力系統進行實時監控，并對電力系統進行預警，同時為運行人員提供定性和定量的指導。 軟件特點： 可靠性評估按照使用目的，通常可以分為規劃可靠性和運行可靠性兩大類。規劃可靠性一般用于分析比較不同的規劃方案，為電力系統規劃提供指導意見。規劃可靠性評估使用元件的長期平均故障率，不考慮實施運行情況，要求計算精度高，但不刻意要求計算速度。運行可靠性根據電網的實時運行狀況進行評估，指導電網的調度和實時控制。運行可靠性評估使用元件的實時運行故障率，并考慮不同元件所處位置、天氣等信息，對計算結果絕對值的精度要求不高，對計算結果實時變化的準確度要求較高，同時對計算速度要求苛刻。目前，數據采集和監控/能量管理系統（ SCADA/EMS）的逐漸完善和成熟，為實現電網運行可靠性評估提供了可能性。 本軟件在 Windows 操作系統下，采用 Visual C++ 6.0 開發了可靠性評估軟件包，包括規劃可靠性和運行可靠性兩種功能，可以分別用于不同的用途。電網運行人員可以通過曲線的方式實時監視電網的運行狀況。 軟件的主要優點有：具有圖形化界面，并且支持 BPA、 PSASP、 PSSE 等各種電力系統數據格式的導入。實時反映運行條件變化對元件停運率和系統可靠性水平的影響。變精度快速排序算法，實現在線快速預警功能，縮短了嚴重故障狀態的可靠性預警時間，避免了巨大的計算量和計算時間，并為調度員爭取了寶貴的決策時間。具有實時存儲功能，能在運行過程中將計算結果記錄下來。并能通過曲線的形式與 歷史數據進行比較。基于三維曲面繪制技術和動態著色技術的可視化方法，如圖 2 所示，將計算中所產生的可靠性信息轉變成直觀的以圖形或圖像形式表示的信息，使調度員對電網實時運行可靠性有形象而全面的了解。圖 1 可靠性軟件界面圖 2 可視化輸出技術2 技術指標清華大學通過多年的研究積累以及在國家 973 計劃的支持下，對電力系統運行可靠性展開了全面的研究，開發出來電力系統運行可靠性在線評估預警軟件。本軟件適用于大規模電力系統運行可靠性評估，實現了對電力系統運行風險評估、預警和輔助決策，為電力系統運行和調度的實時可靠性評估提供了定量的指導。關鍵方法和關鍵技術達到了國際先進水平，并于 2009 年 10 月通過了國家 973 計劃項目驗收。3 效益分析本軟件的推廣應用前景良好，適用于從區調、省調（市調）到網調不同調度部門的具體要求， 對提高電網可靠性、保證電網安全運行有重要意義。

本發明公開了一種基于改進差分進化(IDE)算法的電力系統無功優化方法。包括以下步驟：建立電力系統無功優化模型；輸入電網參數，形成初始種群，計算種群所有個體的適應度；對種群個體按適應度從大到小排序，設定前Ns個個體為優良群體；以優良群體為基向量，引導群體變異操作；提取優良群體信息，以此確定個體各維變量的交叉概率，指導種群的交叉操作，生成試驗向量；比較試驗向量與目標個體的適應度，優者成為下一代個體，從而生出新一代群體。本發明的方法收斂速度快、計算精度高、穩定性好、能有效地求解電力系統無功優化問題，可用于電力系統提高電力系統輸電效率、降低網絡損耗配置實時性運行控制中。