基于k/n（G）模型的MMC系统可靠性建模与分析

针对模块化多电平换流器（modular multilevel converter， MMC）的可靠性分析通常忽略控制模块与子模块间的相关性，首先基于子模块拓扑分析，建立单个子模块与控制模块的可靠性模型；然后考虑MMC同一桥臂各子模块以及控制模块使用寿命之间的相互影响，依据Copula理论多变量联合概率分布函数构造方法，选取符合特殊应用场景下的Copula函数；其次考虑所有模块间相关性前提并结合k/n（G）模型建立MMC可靠性分析模型；最后以上海南汇柔性直流输电示范工程为例分析了运行年数、相关程度、必备子模块数量及冗余子模块数量不同情况下MMC可靠性的变化规律. 结果表明，该模型能较好地满足MMC可靠性评估要求，可为MMC拓扑设计和冗余配置提供必要的信息.     

基于卡尔曼滤波算法的MMC子模块IGBT在线监测方法

柔性直流输电系统中模块化多电平换流器(MMC)的子模块元件经常会发生老化失效进而威胁系统安全稳定运行.为此,以监测子模块状态为目标,提出一种针对子模块绝缘栅双极型晶体管(IGBT)中的开关管和二极管状态同时监测的方法.首先,基于子模块工作状态和各元件状态参数的关系建立数学模型;然后,通过卡尔曼滤波算法滤除传感器测量噪声,防止噪声对计算结果造成影响;接着通过所建立的数学模型实时监测子模块IGBT和二极管的状态;最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建7电平的直流输电系统进行仿真验证.结果表明,所提出的算法估计误差在0.1%以下,满足实际工程中的在线监测要求,可提高系统的可靠性.     

具备故障电流阻断能力的改进型子模块及特性

实际工程中如何实现直流故障电流的阻断是基于模块化多电平换流器(multilevel modular converter,MMC)的柔性高压直流输电(flexible high voltage DC transmission based on MMC, MMC-HVDC)系统中亟需研究与解决的关键问题之一。在分析已提出的子模块拓扑的基础上提出一种带有双向开关的钳位双电容子模块(clamp double capacitor bidirectional switch sub-module, CDCBSSM),该子模块拥有双电容可以输出三个电平,发生故障时将电容反向串联进故障回路中,利用电容的反向电压在抑制故障电流的同时迫使钳位二极管处于偏置状态从而快速切断故障电流且闭锁后电容电压较为稳定。与其他子模块拓扑相比该子模块单位电容下所需功率器件的数量最少,具有良好的经济性。在MATLAB仿真平台上对该子模块的故障阻断特性进行验证,仿真结果证实该子模块在阻断直流故障电流方面的确有效且各功率器件的电压应力也和理论分析相吻合。     

一种可靠性冗余优化设计的新方法

】　针对可靠性设计中现有冗余优化方法的不足,提出一种新的优化策略——平衡优化策略,证明了该策略的基本性质,给出了平衡优化方法的一般步骤,并就大型系统的可靠性冗余优化问题进行了讨论。     

柔性直流输电用子模块电容器电容值在线获取方法

针对柔性直流输电系统中模块化多电平换流器(MMC)子模块电容器常常会老化失效,威胁系统安全的问题,以监测MMC子模块电容器状态为目标,提出了一种采用自适应滤波器的柔性直流输电用子模块电容器电容值的在线获取方法。首先,利用实时反馈到控制系统的子模块电压和桥臂电流信息,基于离散化处理后的电容器电压、电流以及电容值的关系,实时计算得到电容器电容值;然后,引入自适应滤波技术滤除计算结果的噪声,得到最终电容值的计算结果。利用Simulink仿真平台和阀段试验平台实测数据对所提计算方法进行了验证。验证结果表明,最终的电容值计算结果始终稳定在真值附近,当电压电流测量的不确定度小于1%时,可以保证计算结果误差小于0.5%,能够满足子模块电容器状态监测的需求。     

多传感器融合系统最小代价冗余及优化算法

多传感器融合系统具有高度的容错性能。为了解决多传感器融合系统中如何选择冗余传感器并构成最小代价配置的问题,本文研究了（N,N／2＋1）冗余结构,并建立了满足系统有效率约束的最小代价优化准则。此外,还给出了求解该组合优化问题的模拟退火算法。仿真计算结果表明,其优化准则和算法十分有效。     

模块化多电平换流器的桥臂聚合模型

模块化多电平换流器（MMC）在新能源并网、岛屿供电等方面具有独特的优势,得到了越来越广泛的应用.由于MMC子模块数众多,导致其电磁暂态仿真计算量大、耗时多,增加了MMC设计和优化的难度,更不利于含MMC电力系统的电磁稳定性仿真分析,因此需要建立准确高效的仿真模型以便于对系统不同的运行方式和工况进行分析.依据MMC子模块工作模态,分析了MMC桥臂的工作模式,建立了一种可适用于系统级分析的桥臂聚合模型,推导了其参数的计算方法.最后在PSCAD/EMTDC中搭建了一个49电平MMC详细电磁暂态模型及其等效聚合模型,对比了两种模型在VSC-HVDC的启动、运行、故障时的动态过程.结果表明,所提出的MMC聚合模型可以精确模拟各种工况下MMC的系统级行为.      

无变压器MMC交流故障穿越策略

基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性技术是实现城市分区电网互联的新技术,针对目前双联接变压器半桥子模块MMC和单联接变压器混合子模块MMC的柔性互联装置造价高和占地面积大的缺点,提出了 一种基于无变压器混合子模块MMC的供电分区柔性互联装置.分析了装置连接的分区电网间零序电流特性,设计了 一种基于比例谐振控制器的零序电流抑制策略.针对电网故障时,非故障相电压抬升对装置运行特性的影响,指出了一种降低直流电压的控制方法,并给出了电网故障时直流电压参考值和装置MMC桥臂全桥子模块占比的设计方案.在基于RT-LAB的半实物实验平台上进行了实验,实验结果表明电网单相对地故障时分区电网间的零序电流为零,装置仍然可以实现75％额定功率的传送,验证了本文直流电压参考值和全桥子模块占比设计的正确性以及交流故障穿越策略的有效性.     

可进化模块冗余软件混合容错模型

为提高软件的可靠性和生存能力,该文提出一种基于进化计算的可进化模块冗余软件混合容错模型.分析了模块化对可靠性的影响,根据程序局部性原理,将模块分为核心模块和一般模块,采用对核心模块进行软件冗余、对一般模块进行时间冗余的混合冗余方法,在降低冗余规模的同时减少对软件性能的影响;实验结果表明,该文可进化模块模型能有效提高软件的可靠性和生存能力.     

基于NSGA2的多目标稳健优化研究

特稳健设计优化设计理论、可靠性灵敏度技术和可靠性稳健设计方法相结,把稳定优化问题转化为多目标优化问题,采用:NSGA2优化算法结合ANSYS稳健设计模块进行多目标稳健优化分析,不需要定义各个目标之间的权重,最后得到优化问题的Patero解集,通过与规定权重的多目标优化方法对比,得出此种稳健优化方法的最优解集与权重方法的解存在重合部分,表明NSGA2方法结合ANSYS稳健优化设计方法确实可行.     

网压不对称工况下MMC桥臂能量优化控制

为保证模块化多电平换流器安全稳定运行和降低其对子模块电容的需求,针对模块化多电平换流器在网压不对称时出现的各桥臂间能量不平衡以及子模块电容能量波动增加等问题,提出一种适用于网压不对称工况下MMC桥臂能量优化控制策略。该方法在分析网压不对称工况下MMC内部能量变化的基础上,以抑制负序电流为系统控制目标,优化控制MMC桥臂电流各分量,进行相间及同相上下桥臂间能量平衡控制,并采用环流注入控制策略减小子模块电容能量波动,从能量平衡和降低能量波动2个方面优化控制网压不对称工况下MMC内部桥臂能量,实现MMC的安全稳定裕度提升,降低MMC对子模块电容的需求。最后,通过MATLAB/SIMULINK进行仿真验证。研究结果表明:本文所提出的控制策略能有效实现对MMC内部能量变化控制,有助于系统稳定运行。     

基于残差分析的MMC子模块故障定位

针对采用最近电平逼近调制(NLM)方式的模块化多电平换流器(MMC)系统,提出一种新的子模块故障定位方法。将给定的NLM阶梯波波形作为参考,与MMC输出的故障电压波形进行比较而构成残差,通过残差分析并结合子模块位置信息可以实现故障子模块的快速定位。在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建了9电平MMC逆变器系统,仿真结果验证了该故障定位方法的有效性。     

考虑报废的K/N冷备份冗余系统可修复备件优化

K/N冷备份冗余系统是提高系统可靠性的重要手段.针对已有分析模型未考虑备件在工程实际中存在一定报废率的客观情况,分析了K/N冷备份冗余系统的特点和工作流程,以最小化维修成本为目标,构建了单层两级的K/N冷备份冗余系统可修复备件优化模型,并基于可修复备件库存分配建模理论,研究了考虑报废后备件保障效能的分析流程和方法;然后采用边际分析法给出该优化模型的求解方法,并应用研究结论对备件的需求量进行预测;最后,通过算例分析验证了文中模型的合理性和适用性.     

基于模块化多电平换流器电容均压控制的环流抑制策略

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)子模块电压波动导致相间环流过大的问题,在设计MMC子模块均压的基础上,提出一种将低通滤波器与并联的多个准比例谐振(quasi proportional resonant,QPR)控制器结合的新型环流抑制器.首先介绍MMC基本拓扑结构及分析MMC桥臂子模块电压波动与桥臂环流的机理关系,然后提出基于MMC电容均压控制的环流抑制策略,最后在Matlab/Simulink中验证该方案的有效性与可行性.仿真结果表明,MMC子模块电容电压波动幅度较小,并且MMC中高频与低频环流均在合理范围之内.     

基于元过程的多代理过程可靠性优化方法研究

为解决多代理过程可靠性难以优化的问题,提出了一种代理网络可靠性的闭环优化方法,其特点是引入了基于连通概率的可靠性计算方法.首先,通过目标输入启动可靠性闭环优化,将目标输入与系统可靠性参数经变换后进行处理,以作为新的给定值来控制多代理系统的网络调整.调整完成后,由可靠性计算获得新的系统数据,该数据再经变换、反馈后形成闭环控制系统.最终使得给定目标参数输入下的代理网络具有最佳可靠性.仿真结果显示,当活动代理数为100时,优化效果最为明显.     

一种基于自适应搜索的多模态多目标优化算法

为了解决目前基于分解的多模态多目标优化算法存在种群搜索能力不足，子种群中存在无用解和距离度量不具有普适性等问题，提出了一种基于自适应搜索的多模态多目标优化算法MOEA/D-AS.首先，该方法通过减少平均子种群的个体数量，进而增加参考向量的数量.其次，根据子种群当前状态自适应分配子种群的个体数量.最后，使用引入了局部种群信息的清除距离作为维护子种群的依据.将提出的算法与4种算法在2019年CEC多模态多目标测试问题和大规模多模态多目标测试问题上进行对比实验，实验结果表明，提出的算法可以有效解决多模态多目标优化问题.     

一种锅炉优化系统及经济性分析

供电煤耗是发电企业经济性考核的重要指标.本文介绍一种基于人工神经网络技术和专家系统的锅炉性能优化系统,根据用户需求进行多目标优化,实现在线开环指导或闭环控制锅炉优化运行,降低供电煤耗,解决了锅炉性能全面优化的难题.同时介绍该系统在电厂的应用及经济性分析.     

考虑用户综合需求响应的区域综合能源系统多目标优化调度

随着传统能源枯竭,为提高供能经济性和效率,区域综合能源系统应运而生,区域综合能源系统的优化调度成为关键问题.由于多种能源之间存在耦合,多种能源的综合需求响应为区域综合能源系统的优化调度提供新的手段.因此,首先分析了区域综合能源用户的多种能源需求侧响应函数,进而构建了以经济性和能效为目标的区域综合能源系统多目标优化调度模型,最后提出改进的带精英策略的非支配排序的遗传算法用于求解多目标优化问题.通过算例验证了该模型可有效解决区域综合能源系统的多目标优化调度问题,综合需求响应可以有效提升区域综合能源系统的经济性和能效水平.     

基于遗传算法的刨煤机系统多目标模糊可靠性优化

 针对刨煤机系统常规优化方法难以处理具有相互矛盾属性的系统可靠性多目标优化设计问题,提出一种基于遗传算法非概率分布信息的多目标模糊可靠性优化决策方法。该方法利用模糊集隶属函数的特性将各个单一目标函数模糊优化处理为能够反映各子目标相对重要程度,对不完全概率信息采用随机摄动法和Edgeworth级数方法转化为标准正态分布函数,将各个目标的协调满意度函数综合统一的单目标优化模型,再用常规优化方法即可求出多目标优化模型的满意解,最后给出刨煤机实例以验证该方法的有效性。     

面向可靠性冗余优化的自适应差分进化算法

针对可靠性冗余优化问题中解的精度低及算法早熟收敛的问题,提出一种自适应的差分进化算法.该算法在原始差分进化算法的基础上修改了变异算子和交叉算子;在进化过程中,缩放因子F和交叉概率CR分别由三角函数实现自适应调节,以提高可行解的多样性及算法的收敛速度.解决了可靠性冗余优化问题解的精度低及早熟收敛问题.实验结果表明,该算法在解决可靠性冗余优化问题上不仅提高了解的精度,且具有更好的稳定性及更快的收敛速度.