华北电力大学学报(自然科学版)


  • 微电网分布式电源的主从控制策略

    艾欣;邓玉辉;黎金英;

    研究了含分布式电源的微电网及其对配电网的影响,提出了一种微电网的主从控制策略方法。该方法可以实现对微电网的电压与功率的平滑控制。主从控制应用于孤岛和并网运行的微电网,通过改进下垂控制和PQ控制结合的方法,提出了基于电压外环、电流内环和功率环等的反馈控制器。该控制器应用于微电网在孤岛模式、并网模式与两种模式之间的切换过程。通过Matlab/simulink仿真,分析了微电网运行中各分布式电源的功率、电压和频率的变化规律。仿真结果表明了微电网中分布式电源主从控制策略的有效性。

    2015年01期 v.42;No.173 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 333K]
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  • MMC-HVDC电磁暂态仿真模型比较分析研究

    李威;李庚银;

    主要研究了MMC 4种不同的建模方法,并进行适当改进,最后分别在PSCAD/EMTDC平台上搭建4种模型,分析比较其优缺点,结果表明:模型1、2、3、4的仿真速度越来越快,但仿真精度越来越低;模型1、2、3可以研究子模块的电容电压平衡、环流、预启动过程等,而模型4可以很好地模拟MMC交直流侧的动态特性,但是不能研究MMC内部的动态特性。

    2015年01期 v.42;No.173 7-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 387K]
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  • 双馈感应发电机定子绕组匝间短路时电磁特征

    李俊卿;王栋;王喜梅;

    双馈感应发电机逐渐成为风力发电机的主流机型,其容量越来越大。绕组匝间短路是双馈感应发电机常见的故障之一,为了研究电机定子匝间短路故障时的电磁特征,基于有限元和多回路理论建立了电机的数学模型;采用该模型计算了一台5.5 k W感应电机定子绕组匝间短路时的定转子电流以及电磁场,得到了电机正常与故障两种情况下的磁场分布以及定转子电流的波形。通过对比分析健康电机与故障电机的磁场以及定转子电流,得出了双馈感应发电机定子绕组匝间短路时的故障特征:定子绕组匝间短路使得气隙磁场中出现了分数次以及偶数次谐波,定子三相电流不再对称,三相电流的幅值均有增加,故障所在相的电流增幅最大,且故障相与其超前相的相位角随着故障程度加深而变大且大于120°。

    2015年01期 v.42;No.173 15-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 331K]
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  • 含TCSC结合DCPF与改进BFA的最大静态电压稳定裕度计算

    李娟;刘潇雨;

    为了研究电力系统的静态电压稳定问题,提出以最大负荷裕度作为目标函数。基于动态连续潮流法(DCPF)作为潮流计算方法建立数学模型,解决了连续潮流中由于平衡节点的选择不同而使得负荷裕度差别较大的问题,结合细菌觅食算法(BFA)作为寻找最优控制变量组合的优化算法,将最优控制变量带入DCPF以求取最大负荷裕度,并在网络中加入TCSC作为阻抗补偿装置,通过控制无功功率分布以达到改善静态电压稳定的目的。以灵敏度参考,通过对TCSC安装位置寻址以提高负荷裕度,并通过对BFA的改进以改善算法的优化速度与精度。应用该计算方法、研究策略,以IEEE 14节点为例,对最大静态电压稳定裕度进行求解,以验证网络中在安装有TCSC的前提下,结合DCPF与改进BFA对静态电压稳定裕度的改善有效、可行。

    2015年01期 v.42;No.173 22-27+38页 [查看摘要][在线阅读][下载 182K]
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  • UPFC潮流控制模型及控制特性研究

    许海;杨尚瑾;宋晓通;刘慧文;李欣;

    为定量评估统一潮流控制器(UPFC)的潮流控制能力及其对电力系统潮流分布的优化作用,提出了UPFC的潮流控制模型与潮流控制特性。研究了UPFC的主电路拓扑结构、潮流控制原理及外部功能特性,做出了UPFC的简化等效电路;采用设置功率注入附加节点的方法,提升了潮流计算的收敛性,并便于将电路模型植入潮流计算软件;分析了电路拓扑中输入、输出量的关系,完成了对UPFC潮流控制功能的稳态建模。分别研究和定义了线路潮流均衡度和系统潮流均衡度两个指标,为评估UPFC的潮流控制能力和控制效果、研究UPFC对系统潮流的优化作用提出了量化的指标依据。基于算例,计算了系统在不同运行方式下、投入UPFC前后,线路的过载情况、潮流分布均衡度指标,UPFC的响应特性、控制效果和对电力系统潮流的优化作用。算例分析结果验证了UPFC潮流控制模型的准确性和潮流优化控制功能的有效性。

    2015年01期 v.42;No.173 28-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 220K]
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  • 基于遗传算法优化神经网络的直流输电线路故障测距算法

    杨明玉;毛王清;

    针对传统直流输电故障测距方法存在的缺陷,提出了一种基于遗传算法优化神经网络的直流输电线路故障测距新算法。通过比较不同过渡电阻下故障行波的频谱特征,得出自然频率主要由故障位置所决定的结论。选择故障电压信号固有频率的主频及其2倍频率作为样本属性,采用遗传算法优化神经网络的结构,对神经网络进行训练、测试。MATLAB和PSCAD联合仿真结果表明,该算法具有快速性、可靠性、精确性。

    2015年01期 v.42;No.173 34-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 196K]
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  • 基于改进简化粒子群算法的含DG的配电网无功优化

    雷敏;杨万里;彭晓波;刘俊萍;

    分布式电源(Distributed Generation,DG)并网能够有效支撑电网,增加电网运行的灵活性,对含DG的配电网进行无功优化能够有效提高电能质量,降低网损,保证配电网安全、稳定、经济运行。为此,建立了以有功网损最小为目标函数的数学模型,同时,为保证节点电压和DG无功出力在各自允许范围内,分别建立了节点电压越限罚函数和DG无功出力越限罚函数。针对基本粒子群算法易早熟、收敛精度差、迭代后期收敛速度慢等问题,给出了一种惯性权重和学习因子动态变化的简化粒子群算法。该算法舍去粒子速度项,使惯性权重随迭代次数呈指数函数变化,学习因子随迭代次数呈正弦函数变化。以含DG的IEEE33节点配电系统为例进行无功优化分析,结果表明:DG能增强电网运行的稳定性,所提算法具有较好的优化性能。

    2015年01期 v.42;No.173 39-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 213K]
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  • 湍流强度对风电机组疲劳等效载荷的影响

    付德义;薛扬;焦渤;边伟;李松迪;

    风电机组疲劳载荷直接关系到风电机组的寿命与结构安全。湍流强度对风电机组载荷的影响,已有文献运用仿真的手段进行了描述,但是未见有不同湍流强度工况下的理论以及载荷实测数据分析。分析了湍流强度对风电机组机械载荷的影响,并以某1.5 MW风力发电机组载荷测试数据为例,对相同风速不同湍流强度情况下的载荷数据进行分析。基于疲劳等效载荷以及相关系数法,研究湍流强度对风力发电机组疲劳等效载荷的影响。运用GH BLADED软件,对相同风速不同湍流强度下的风电机组载荷进行仿真计算,验证湍流强度与风电机组疲劳等效载荷之间的内在相关性。测试数据与仿真结果均表明,风电机组结构部件疲劳等效载荷与湍流强度强相关,且随着湍流强度的增加,疲劳等效载荷也随之变大。

    2015年01期 v.42;No.173 45-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 312K]
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  • 火电机组主蒸汽流量在线监测计算方法

    齐敏芳;付忠广;陈菲;刘亚辉;李璐;

    火电机组主蒸汽流量的准确测量,对于机组的经济性分析和节能降耗工作具有重要的价值。提供了一种基于平均影响值的多因素权重系数分配方法,并结合实际运行数据建立了主蒸汽流量的精确在线计算模型。对比了常规的支持向量机模型(SVR)、遗传算法优化的支持向量机模型(GAO-SVR)以及基于平均影响值进行权重系数分配及遗传算法优化的支持向量机(MIVW-GAO-SVR)模型的计算精度。验证结果表明了基于平均影响值多因素权重分配方法的有效性及MIVW-GAO-SVR主蒸汽流量监测模型的高精度性。

    2015年01期 v.42;No.173 51-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 202K]
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  • 回转式空气预热器传热元件传热与流动三维数值模拟

    危日光;杨相钊;高建强;顾兴鹏;曲振肖;

    为提高回转式空气预热器的传热性能,降低其流动阻力,需要对其内部的传热元件进行板型的优化设计。利用计算流体力学软件fluent,对回转式空气预热器几种常用传热元件的传热与流动问题进行了三维数值模拟研究。对模拟数据进行分析,得到了不同传热元件的传热特性及阻力特性曲线,通过对具体模拟数据的对比分析发现:带波纹的传热元件的换热效果较由光板组成的传热元件好;随着板型当量直径的减小,单位体积的换热面积逐渐增大,传热元件的换热效果不断提升,流动阻力不断增大;同类型板型的几何参数对其传热特性及阻力特性有较大影响。模拟结果可为传热元件的选型优化以及回转式空气预热器的设计计算提供基础数据。

    2015年01期 v.42;No.173 58-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 310K]
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  • ESP对燃煤电站锅炉颗粒汞形态及热稳定性的影响

    高正阳;吕少昆;陈嵩涛;杨朋飞;郑双清;殷立宝;陈传敏;

    分析飞灰颗粒中Hg的形态对揭示烟气中Hg反应机理,确定飞灰颗粒中Hg的稳定性具有重要意义。在2个不同负荷下,采集了一台300 MW机组锅炉的各个电场的飞灰样品,将采集的飞灰进行了粒径分析,利用XRF分析以及扫描电镜分析,测定了各飞灰样品的含碳量;对各飞灰样品进行2种加热方式的热处理,利用LUMEX全自动测汞仪测定了处理前后各飞灰样品的汞含量。根据飞灰中汞随温度的释放规律确定了飞灰中汞的形态,对加热过程颗粒Hg释放动力学参数进行了计算。测试与分析结果表明:飞灰含碳量与飞灰汞含量呈明显正相关关系;飞灰对汞的吸附既与粒径大小有关,又与粒径分布有关,还与颗粒的堆积状态有关;飞灰对汞的吸附主要受物理吸附影响,飞灰化学成分对汞的吸附有影响,但是与物理吸附相比影响较小;原煤Cl含量是影响飞灰Hg Cl2含量的关键因素,原煤Cl含量越高,飞灰Hg Cl2含量越高;灰颗粒所含Hg释放的活化能与Hg Cl2所占比例有显著的相关性。Hg Cl2所占比例越大,灰颗粒Hg释放的活化能就越小。

    2015年01期 v.42;No.173 63-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 231K]
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  • 基于迭代算法的炉膛三维温度场声学重建

    安连锁;王然;沈国清;张世平;

    针对电站锅炉炉内三维温度场重建问题,基于声学理论构建了数学模型。求解大型病态矩阵方程是重建问题的关键,一般的求解方法无法得到满意的结果。采用CGLS(Conjugate Gradient Least Squares)算法和LSQR(Least Squares QR-Decomposition)算法对三维温度场重建中的病态矩阵方程进行求解,对炉膛火焰分布的几种典型模型进行了仿真重建。重建结果表明,2种迭代算法都能解决三维温度场重建问题,与CGLS算法相比,LSQR算法具有更好的数值稳定性和更强的抗噪声能力,适用于燃烧情况复杂的大型电站锅炉温度场重建。

    2015年01期 v.42;No.173 69-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 292K]
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  • 太阳能-燃煤联合发电系统性能分析

    叶学民;王佳;李春曦;

    将太阳能集成于燃煤机组可促进太阳能利用及实现火电机组节能减排。以某300 MW机组为例,针对太阳能集成于加热器汽侧的耦合方式,建立了联合发电系统的抽汽份额及火用损分布矩阵,对标准煤耗率降低量等热力性能指标进行了分析。结果表明:集成于高加侧加热器时的集热器效率低于低加侧加热器;随抽汽位置由高压缸、中压缸到低压缸变化,各性能指标均呈梯度降低趋势;随被取代抽汽比例增加,性能指标升高,当增至完全取代抽汽时各指标达最大值,标准煤耗降低量、煤炭及CO2减排节约成本分别达17.7 g/k W·h,1 722.5万元/a、1 610.1万元/a,回收年限达6.09 a。

    2015年01期 v.42;No.173 74-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 244K]
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  • 竖直管内纯蒸汽凝结换热液膜分布及换热特性

    李慧君;王佩;

    管内蒸汽凝结换热过程中,凝结形成的液膜是影响换热效果的主要因素。针对竖直圆管内的蒸汽凝结,基于边界层理论,考虑蒸汽流动引起的剪切力,建立了液膜的物理及数学模型,对于竖直管内纯蒸汽凝结换热液膜分布规律及换热特性进行了研究。通过给定初始条件进行了计算,结果表明,液膜沿管壁向下流动过程中其厚度逐渐增加,换热性能逐渐降低。同时分析了入口蒸汽流量、入口蒸汽温度、管壁温度及管径等主要参数对换热性能的影响,且计算结果与实验相符,并优于Nusselt模型。为强化凝结换热过程的研究提供了理论基础。

    2015年01期 v.42;No.173 80-84+96页 [查看摘要][在线阅读][下载 313K]
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  • 空冷单元风机出口导流板优化的数值模拟

    程友良;任泽民;胡宏宽;丁丽瑗;

    空冷单元结构的优化对于提高空冷凝汽器的换热效果有着重要意义。针对600 MW直接空冷凝汽单元的典型结构,建立了在风机出口安装弓形导流板的空冷单元物理模型。为了对被安装导流板的倾角和宽度进行优化,利用FLUENT软件对加装不同倾角和不同宽度导流板的空冷单元内部流场分别进行了数值模拟,分析了导流板不同倾角和宽度对内部空气流动和传热特性的影响,得到了在该单元中加装弓形导流板的最佳倾斜角度和最佳宽度,为空冷单元结构的优化设计提供一定的参考依据。

    2015年01期 v.42;No.173 85-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 364K]
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  • 倾斜式曲径汽封泄漏流动研究

    谭良红;初兰;李梦源;徐鸿;胡三高;

    提出一种新型的汽封结构-倾斜式曲径汽封。该汽封能够在保证机组安全性的前提下,通过减小有效漏汽面积,提高涡流速降效果,减小汽轮机的漏汽量。利用Fluent软件对不同倾斜角的汽封和传统式汽封进行数值模拟,对蒸汽在汽封内部的流动情况以及漏汽流量系数进行分析。研究表明:当汽封齿数和蒸汽参数一定的条件下,影响倾斜式汽封密封效果的因素是有效漏汽面积和泄漏流量系数;倾斜角度大于20°时,倾斜式汽封的密封效果优于传统式曲径汽封,小于20°时,则不如传统式汽封;随着倾斜角的增大,漏汽流量系数逐渐减小,当倾斜角大于45°时,泄漏流量系数和传统式曲径汽封相近,漏汽流量系数保持较为稳定的状态;相对位移的增大提高了漏汽流量系数,降低了倾斜式汽封的密封效果。

    2015年01期 v.42;No.173 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 265K]
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  • IGBT水冷散热器实验与仿真

    丁杰;张平;

    水冷散热器是保证大功率交流传动电力机车变流装置正常工作的有效散热装置,其散热性能与流动阻力是一直研究的热点。因水冷散热器内的流速较低,Re数处于层流和湍流之间,导致内部流动状态的确定非常困难。为此,对某大功率交流传动电力机车变流装置中的2种方案IGBT水冷散热器进行研究。考虑到IGBT元件不能长时间工作在极限工况,损耗特性与结温相互影响等问题,实验中采用了自制的模拟热源代替IGBT元件。探讨了层流模型、标准k-ε模型和6种低Re数湍流模型(Abid、Lan-Bremhorst、Launder Shorma、Yang-Shih、Abe-Kondoh-Nagano、Chang-Hsich-Chen)对仿真结果的影响。通过仿真结果与实验数据的对比可知,层流和标准k-ε模型可以表示温度和压降结果的上下限,Lan-Bremhorst低Re湍流模型得到的温度和压降与实验数据较为吻合,其余5种低Re数湍流模型的温度结果与标准k-ε模型基本接近。

    2015年01期 v.42;No.173 97-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 565K]
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  • 三维裂隙网络管单元模型确定岩体渗透张量

    王俊奇;岳潇;李闯;

    根据现场测量所获得的裂隙产状统计参数,利用Monte-Carlo法模拟生成相应的裂隙网络。采用管单元模型,将三维裂隙渗流网络简化为空间一维渗流网络,以工程实际校正的渗透张量作为目标,采用改进的遗传算法进行拟合,得到等效管单元直径与隙宽比值为12.337 1。据此,可得到给定产状岩体的等效渗透张量。同时,利用裂隙几何参数张量法计算渗透张量,通过比较可见裂隙网络模型更加符合实际。

    2015年01期 v.42;No.173 104-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 267K]
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