华北电力大学学报(自然科学版)


  • 弱交流电网下不同位置的直驱风机对次同步振荡特性影响的比较分析

    赵书强;赵质淼;邵冰冰;

    针对直驱风电场并入弱交流电网的次同步振荡(Sub-Synchronous Oscillation,SSO)问题,现有研究多将整个风电场等值为单机模型进行研究。但实际风电场呈空间分布,且相距较远,而单机模型无法反映这一特性。针对这一问题,将整个风电场分为两个子风电场,分别等效成一台直驱风机,建立双机并入弱交流电网的小信号数学模型,并在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型。通过特征值分析和时域仿真,分析每台风机的风速、输出功率和输电线路电抗对系统SSO特性的影响。特征值分析和时域仿真结果表明:当风速相同时,不同位置的风机对系统SSO特性影响程度不同,汇流母线近端的风机对系统稳定性的影响大于远端风机;当整个风电场的开机数为定值,远端子风电场开机数越大,系统稳定性越好;短路比越大系统越稳定,并网距离近的等值子风电场对系统SSO特性影响更大,且当风电场外部电网阻抗和内部线路阻抗之比达到一定值时,可忽略内部线路阻抗对系统的影响。

    2020年06期 v.47;No.208 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1765K]
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  • 一种新型HVDC电容型断路器拓扑

    武董一;李嘉龙;许建中;赵成勇;

    针对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)型高压直流电网的故障清除,提出了一种电容型高压直流断路器拓扑结构,其通过预充电电容的限压限流功能实现直流侧的故障隔离。首先,分析了断路器拓扑结构及其各阶段的工作原理。在此基础上,介绍了具备双向分断能力的保护方案、钳压电容的分级投入、直流线路剩余能量耗散、去游离化后的两种不同重合闸策略。与传统的DCCB拓扑结构相比,所提拓扑实现了快速的故障隔离和缓慢的能量耗散二者的解耦,能加快直流电网正常部分的功率恢复。最后在PSCAD/EMTDC上进行了详细的电磁暂态仿真验证,进行了参数设计与优化,并对直流侧暂态能量进行了对比。

    2020年06期 v.47;No.208 10-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 2633K]
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  • 基于多代理的区域综合能源系统能量协调方法研究

    孟明;马辰南;

    区域综合能源系统(RIES)负荷需求改变时,合理有效地对各供能实体单元出力进行协调是确保RIES高效稳定运行的重要基础。提出了一种基于多代理系统(MAS)的RIES能量协调优化方法。考虑系统中各实体单元的运行特性并结合MAS所具备的主动性与协作性特点,给出了基于JADE软件平台的MAS结构性设计思路、搭建了RIES能量协调优化进程中的各类典型代理(Agent)模型,并通过一种基于MAS的分布式能量协调策略实现了所提问题的求解。通过仿真算例对基于MAS的能量协调方法可行性进行验证,结果表明,在不同运行模式及数据规模下、负荷需求发生改变时,所提方法均能快速、有效地实现系统能量的协调优化与控制,从而确保RIES的经济稳定运行。

    2020年06期 v.47;No.208 20-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 2061K]
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  • 采用三次谐波注入调制策略的模块化多电平换流器稳态运行特性解析分析及优化

    孙海峰;黄家晨;马龙;

    采用三次谐波注入调制策略能够提高直流侧电压利用率、降低功率半导体器件所承受的电流应力、降低子模块电容电压纹波。但采用三次谐波注入策略会在桥臂电压中引入五次、七次谐波分量,导致MMC输出电压中含有大量五次、七次谐波,因此有必要对其进行分析并优化。针对采用三次谐波注入调制策略的MMC,应用开关函数,在投入环流抑制的情况下分析了注入三次谐波对子模块电容电压的影响,并对桥臂电压的基波分量、各次谐波分量进行了理论分析。在合理忽略次要因素的前提下,得到了桥臂电压五次、七次谐波分量、电容电压直流分量的理论解析式。随后根据理论解析式对三次谐波注入调制策略进行了优化,减小了桥臂电压的五次、七次谐波分量。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了MMC仿真模型,并进行对比,验证了所得解析式的精确度和所提优化方法的有效性。所得理论解析式准确度较高,优化策略简单、能为采用三次谐波注入调制的MMC的工程应用提供理论基础,具有较高的理论和应用价值。

    2020年06期 v.47;No.208 32-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 668K]
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  • 基于双馈风力发电场虚拟惯量控制策略优化

    颜湘武;孙颖;李晓宇;虞婧;秦福伟;

    双馈感应风力发电机(DFIG)通常工作在最大功率点跟踪运行方式,风电机组未考虑对电网频率变化给予响应。传统虚拟惯量控制下的不同风电场根据统一的频率偏差给出相同的虚拟惯量出力,忽略了不同转速风机不同旋转动能的分布,转速过高(过低)的风电机组过度调节,会加重转速恢复的困难,也不利于系统频率稳定调节。在此基础上,提出了基于转速的虚拟惯量优化策略,频率下降(升高)时,根据旋转动能的分布提供惯量;频率恢复时,修改控制系数极性,帮助系统频率快速恢复,引入超级电容器作为备用功率,进行下垂控制参与一次调频。在MATLAB/Simulink中建立四机两区模型,通过仿真实验表明其惯量控制效果相较于常规虚拟惯量控制具有明显改善。

    2020年06期 v.47;No.208 42-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1669K]
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  • 基于Mel时频谱-卷积神经网络的变压器铁芯夹件松动故障声纹模式识别

    刘云鹏;罗世豪;王博闻;岳浩天;周旭东;

    铁芯的振动噪声与其紧固状况密切相关,对变压器铁芯松动故障进行声纹特性分析和故障诊断研究是实现电力变压器在线监测的重要内容。提出了一种基于Mel时频谱-卷积神经网络的变压器铁芯松动声纹识别方法。首先提出了基于Mel时频谱的噪声样本处理方法;然后搭建了铁芯夹件松动故障模型,对铁芯在不同松动程度与不同松动模式下的噪声信号进行研究,分析了噪声信号的频域特征;最后构建了Mel时频谱-卷积神经网络变压器铁芯松动声纹识别模型,以Mel时频谱降维处理后的噪声数据,作为深度学习的数据集,实现了铁芯松动故障的准确识别。可为变压器铁芯夹件松动故障诊断以及电网主设备的数据深度挖掘提供参考。

    2020年06期 v.47;No.208 52-60+67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1892K]
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  • 基于改进堆栈自编码器的变压器故障诊断模型

    赵冬梅;王闯;马泰屹;

    为了增强自编码器的特征提取能力,更好的利用变压器故障时产生的大量无标签数据,将批量标准化(Batch Normalizaion,BN)引入了传统堆栈自编码器(Stacked auto-encoder,SAE)的编码和解码过程,形成了改进堆栈自编码器(BN-SAE)。以单层AE作为底层网络,输入样本为变压器油中溶解气体含量,通过仿真确定神经网络的结构,用无标签数据对网络进行无监督学习,提取变压器故障特征信息,最后输入有标签数据通过反向传播算法对网络进行微调。算例分析表明,BN-SAE相比于传统的SAE与AE,训练误差更小,特征提取更佳,对变压器故障分类的准确率更高,并且少数类故障样本也可以得到很好的分类。

    2020年06期 v.47;No.208 61-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 930K]
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  • 大型油浸式变压器绕组温度场仿真及验证

    武卫革;杜振斌;刘刚;李杰;韩贵胜;

    随着计算机技术的发展,仿真计算逐渐应用到大型变压器绕组温升优化设计中,为了验证仿真计算结果的有效性,在现有大型油浸变压器绕组温度实验平台上,针对强油导向(ODAF)冷却方式开展了功率损耗为55 kW,流量为10 m~3/h绕组温度实验测量工作,实验平台采用空心无感绕组,有效避免了绕组涡流损耗计算不准确造成的热源误差,绕组的轴向、辐向方向布置测温点共计44个。基于有限体积法对该实验工况下绕组的导向板、匝绝缘、油道结构等进行精细化建模仿真计算,对比结果验证了仿真计算的有效性,仿真结果得出了绕组温度随轴向、辐向方向变化规律及绕组的热点位置,为大型变压器绕组温度场优化设计提供参考。

    2020年06期 v.47;No.208 68-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 2524K]
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  • 大型油浸式并联电抗器内外部振动测点数据相关性分析

    郭佳熠;王博闻;律方成;赵晓宇;耿江海;潘亦睿;

    为解决特高压并联电抗器等大型油浸式并联电抗器铁心振动数据无法直接测量的问题,基于特高压并联电抗器等效模型开展试验,研究了大型油浸式并联电抗器内外部振动测点数据的相关性问题。首先在特高压并联电抗器等效模型铁心和油箱外壁分别布置若干振动传感器;通过施加8种不同运行电压,获取了相应运行状态下电抗器内外部测点的振动信号。然后比较分析了皮尔森相关系数、欧氏距离倒数和频域置信因子3种相关性指标在振动相关性分析方面的效果;选择不同电压等级下的欧氏距离倒数作为相关性评价依据。最后据此分析了电抗器外壁测点与内部铁心测点之间振动信号的相关性,提出了电抗器内外部振动测点间的对应规律,并为油浸式并联电抗器外部振动测点的选择提出了建议,有利于提高基于振动信号的油浸式并联电抗器在线监测与故障诊断的准确性。

    2020年06期 v.47;No.208 75-82+90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1357K]
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  • 基于改进NARX-DMC的SCR脱硝控制策略

    邢波涛;乔源;赵文杰;

    由于国家越来越高的环保要求,火电厂SCR脱硝控制系统所面临的挑战也越来越大,如何在保证NOx排放不超标的前提下,实现精准喷氨成为一个亟待解决的问题。由于电网频繁调峰对燃煤电厂锅炉燃烧系统的冲击,使得燃煤电厂锅炉烟气中氮氧化物(NOx)浓度的波动十分剧烈,又因为SCR脱硝系统的迟延性以及NOx浓度测量系统的滞后性等因素,使得传统控制策略难以满足SCR脱硝系统的控制需求。提出了一种NARX神经网络和改进动态矩阵控制(dynamic matrix control,DMC)算法相结合的脱硝控制策略,并在MATLAB环境中采用电厂实际数据进行了仿真研究。仿真结果表明,该控制策略与传统控制策略相比,具有更为良好的控制性能,可为SCR脱硝控制系统的设计提供参考。

    2020年06期 v.47;No.208 83-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1595K]
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  • 基于RBF神经网络的PFC-PID主汽温串级预测控制

    于静;金秀章;

    针对主汽温系统的迟延性、大惯性、时变性等特点,采用辨识工具箱对预处理过的数据分别建立导前区和惰性区的数学模型,便于拟合成一阶纯迟延的广义被控对象;采用RBF神经网络辨识一阶纯迟延对象模型的比例增益、时间常数和迟延时间,将此辨识模型作为PFC的预测模型克服系统的迟延性;利用PI控制内回路,PFC控制广义被控对象的策略,实现了基于RBFNN的PFC-PID主汽温串级预测控制。通过仿真结果可知PFC-PI对系统的控制效果优于PID-PI的控制效果;通过模型参数失配模拟系统时变性,由仿真结果可知在线PFC控制可以针对不同模型优化出不同的控制律克服系统时变性和非线性的问题;同时在1 000 s时输出端加入20%的负荷,有效证明了运用此策略控制主汽温系统具有较好的抗外扰能力。

    2020年06期 v.47;No.208 91-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 964K]
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  • 基于改进深度信念网络的旋转机械故障诊断研究

    魏乐;张云娟;

    旋转机械装备轴承、齿轮箱等关键对象的健康状态监测正在步入大数据、智能化时代。传统的轴承故障诊断方法大多数依靠人工提取特征,需要依赖于复杂的信号处理方法以及丰富的专业经验积累,因此将改进的深度信念网络(Deep belief network,DBN)引入到故障诊断领域中:引入高斯-伯努利受限玻尔兹曼机模型(Gauss-Bernoulli Restricted Boltzmann Machine,GB-RBM)解决传统受限玻尔兹曼机输入向量受限于伯努利二值分布且对于非二项分布的数据重构拟合效果较差的问题;引入Dropout技术提高算法泛化能力并采用Adam优化器加快模型收敛速度以解决反向微调阶段随机梯度下降法收敛速度慢且容易陷入局部最优解的问题。试验结果表明,相较于传统深度信念网络,提出的GBRBM-DBN模型收敛速度更快、分类效果更好。

    2020年06期 v.47;No.208 99-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 864K]
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  • 《华北电力大学学报》(自然科学版)征订启事

    <正>《华北电力大学学报》(自然科学版)(ISSN 1007-2691,CN 13-1212/TM)创刊于1974年,是教育部主管、华北电力大学主办的能源与电力专业学术期刊。本刊是中文核心期刊、中国科技核心期刊。2019年中国电机工程学会发布了《能源电力领域高质量科技期刊分级目录》,《华北电力大学学报》(自然科学版)入选该目录"能源与电力综合专业"T3级。

    2020年06期 v.47;No.208 106页 [查看摘要][在线阅读][下载 32K]
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  • 《华北电力大学学报》2020年总目次

    <正>~~

    2020年06期 v.47;No.208 107-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 95K]
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