华北电力大学学报(自然科学版)


  • 一种电磁场-传输线组合的时域有限差分方法

    胡榕;崔翔;陈维江;张卫东;

    气体绝缘开关设备(GIS)的传输结构主要由均匀传输线结构和三维非传输线结构组成,为了准确高效地计算GIS设备中开关操作产生的快速瞬态过电压(VFTO),提出了一种电磁场-传输线组合的时域有限差分方法 (3D-1D FDTD),即分别采用三维电磁场时域有限差分方法和均匀传输线时域有限差分方法对GIS设备的三维非传输线结构和均匀传输线结构进行建模和时域计算。讨论了衔接电磁场与传输线的耦合边界条件和计算迭代格式的稳定条件,并以一段GIS设备长直管母线为例,计算了不同位置的瞬态电压和瞬态电流,将计算结果与纯一维传输线等效电路模型的计算结果进行对比,验证了本文方法的有效性。

    2015年03期 v.42;No.175 1-7+30页 [查看摘要][在线阅读][下载 592K]
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  • 柔性直流输电的小信号稳定性研究及控制系统参数设计

    熊凌飞;韩民晓;万磊;

    针对柔性直流输电(VSC-HVDC)稳定性问题,采用状态空间方程,建立了包含电压源型换流器,交流系统,控制系统(内/外环控制器,锁相环)及直流线路的VSC-HVDC小信号模型,并对各部分的数学模型进行了详细推导。为了验证所建模型的正确性,将其与PSCAD/EMTDC中所建对应的电磁暂态模型进行了详细的时域对照。最后,利用根轨迹的方法对整个交直流系统进行了稳定性研究,详细分析了控制系统中各部分参数对系统稳定性的影响。

    2015年03期 v.42;No.175 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 646K]
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  • 模块化多电平换流器子模块拓扑结构对比分析

    赵国亮;赵鹏豪;赵成勇;许建中;李卫国;

    模块化多电平换流器型高压直流输电以其独特的技术优势,已成为未来电压源换流器型高压直流输电(Voltage Source Converter based HVDC)领域的发展趋势。MMC是未来高压直流输电传输系统的重要组成部分,半桥型子模块、双箝位型子模块和全桥型子模块是MMC三种主要的可选择的子模块拓扑结构。分析了MMC的通用拓扑结构及三种常见子模块的拓扑结构和工作模式,得出了不同子模块结构的特点,最后通过仿真验证了不同子模块拓扑结构的直流故障穿越能力,并对比分析了采用不同子模块拓扑结构MMC的基本特性。

    2015年03期 v.42;No.175 15-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 509K]
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  • 考虑风电的无功辅助服务市场多目标出清

    刘力卿;米增强;袁贺;兰立雄;

    永磁直驱型风电场在提供有功功率的同时,具有吸收和发出无功功率的能力,能够为系统提供无功服务,参与无功辅助服务市场运行。分析了永磁直驱型风电场的有功无功极限和无功成本,提出了风电场无功报价模型的建模方法;根据建立的风电场无功报价模型,建立了风电场参与竞价的无功辅助服务市场多目标出清模型,出清模型能够同时考虑系统的无功服务购买费用和有功网损;将多目标出清模型转化为三阶段单目标优化模型,并利用改进粒子群算法对每一阶段单目标优化模型进行求解。最后以IEEE 14节点算例验证了本文所建模型和模型求解算法的可行性。将差分进化算法的变异机制和基于可行性规则的约束处理机制引入粒子群算法,提高了粒子群算法的约束处理能力和全局寻优能力。

    2015年03期 v.42;No.175 22-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 338K]
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  • 三目标遗传粒子算法的电力系统无功优化

    马立新;栾健;

    电力系统无功优化是提高电网高效运行和节能的关键环节。建立了综合考虑有功网损最小、电压偏差最小及静态电压裕度最大的三目标电力系统无功优化模型。提出了遗传粒子群(GAPSO)混合算法,并将算法运用于IEEE14与IEEE30节点电力系统无功优化中。该算法先通过选择操作,选出优秀的样本,在利用交叉操作增加种群的多样性。然后进行变异操作提高种群的局部搜索能力。通过数据计算和比较GAPSO算法在收敛速度、精度和全局搜索能力上均优于常规GA算法和PSO算法。结果验证了模型和算法的有效性和实用性。

    2015年03期 v.42;No.175 31-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 279K]
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  • 一种区分业务的共享保护算法

    唐良瑞;许浩伟;樊冰;

    电力通信网业务一般都要求很高的可靠性,而在对时延的要求上有较大的差异。针对这种情况,在分层图模型的基础上,提出了一种能够在时延上对业务进行区分的共享保护算法。由于业务的时延主要来自传输过程中进行O/E/O转换的过程,所以将O/E/O转换次数作为衡量业务时延的指标。为业务计算路由时,根据业务的种类为链路设置不同的代价值。对于时延敏感业务,进行O/E/O转换的代价较高,优先选择转换次数最少的的路径,并且允许时延要求较低的业务在传输过程中进行多次O/E/O转换,避免占用时延较低的路径,以保证时延要求较高业务的阻塞率性能。此外,在计算保护路径时,为已经用于共享保护的资源设置较低的代价,优先加以利用,以提高保护资源的利用率。仿真实验证明了算法的优越性。

    2015年03期 v.42;No.175 36-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 373K]
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  • 面向大规模电动汽车并网的需求侧管理方案对比分析

    曾鸣;詹晓晖;史慧;高玉明;郭亮;张健;张华栋;

    电动汽车充电在时间和空间上都存在着不确定性,大量的电动汽车接入电网可能导致电网负荷的明显波动,影响系统运行效率及安全稳定性,因此有必要研究电动汽车接入电网的运行规律并对其实施需求侧管理。以插电式混合动力汽车为研究对象,针对大规模电动汽车并网充电提出两种需求侧管理方案:基于中央调度程序的二次规划调度方法和基于能量限制器和功率限制器的多智能体系统调度方法,并对某典型地区配电网中的电动汽车进行仿真分析,评估和量化插电式混合动力汽车入网引起的负荷需求增长问题。算例结果从最优性、适应性和可扩展性三个方面说明多智能体调度方法优于二次规划调度方法。

    2015年03期 v.42;No.175 42-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 418K]
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  • 基于决策树的多谐波源用户责任奖惩策略研究

    江友华;叶尚兴;林顺富;李研;

    提出了一种基于决策树算法的谐波责任监管新方法,对于提高多谐波源监管的合理性及限制和治理谐波污染具有重大的意义。首先根据逆流分层拓扑搜索法实现主环网与辐射子网的分层,完成公共节点的选取。其次,根据公共节点的有功功率方向法,判断出主要谐波责任方。然后在决策树形成的过程中采用人工和ID3算法相结合的方法完成监测数据的分类,从而制定相关影响因素的奖罚管理方法。最后,仿真分析验证了该方法的有效性。

    2015年03期 v.42;No.175 48-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 553K]
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  • 基于改进单耗理论的火电机组能耗基准状态精细表征

    杨勇平;付鹏;王宁玲;徐汉;张雨檬;杨志平;

    研究了大型火电机组的能耗基准状态表征方法,在传统单一参数或局部系统基准值的基础上,递进式研究从参数、设备、子系统到机组等多个层面下的能耗作用规律,探索"能耗基准状态"的精细表征方法。以机组单耗为优化目标构建能耗基准状态表征模型,并应用于某1 000 MW超超临界机组中。结果表明,机组设备的设备因素附加单耗占主要部分,相比于实际状态,能耗基准状态下设备系统因素附加单耗会降低,且降低量与机组能耗随着负荷的降低而增加,火电机组的能耗基准状态与设备特性、边界条件、运行工况和操作水平密切相关。

    2015年03期 v.42;No.175 56-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 493K]
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  • 有机朗肯循环在水泥工业余热利用中的环境经济性分析

    王华荣;徐进良;于超;

    针对有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)在水泥工业低温余热回收中的应用,根据工质的临界温度筛选准则,选取了hexane、isohexane、R601和R123作为循环运行工质。分别对用这4种工质的循环热效率、输出净功和换热面积进行了计算分析,进而分析了循环的回收期和生命周期环境影响。对于日产4 000 t的水泥生产线,ORC每年发电1 151~1 215万k W·h,可节约3 453~3 646 t标准煤,可减排约1.31~1.39万t CO2,投资回收期为1.18~1.71年,ORC可减少环境负荷2.94%~3.11%,温室排放潜能1.55%~1.64%。结果表明,采用hexane作为工质的有机朗肯循环具有较好的经济性,而采用R601作为工质的有机朗肯循环则具有较好的环境性,有机朗肯循环有较好的经济性和环境友好性。

    2015年03期 v.42;No.175 64-70+77页 [查看摘要][在线阅读][下载 416K]
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  • 分离压对不同基底上含活性剂液滴铺展特征的影响

    杨保才;叶学民;李春曦;

    针对不同基底结构上含不溶性活性剂液滴的铺展过程,引入受活性剂浓度影响的分离压模型,应用润滑理论建立了液滴厚度和活性剂浓度演化方程组,通过数值计算得到了分离压作用下含活性剂液滴过程的演化特征。研究表明不考虑分离压时,最小液膜高度贴近壁面,诱发去润湿现象发生,基底不平整度增加加剧液膜变形;分离压作用下最小液膜高度显著上升,铺展前沿处衍生出的子波结构明显减少,铺展更加稳定;分离压具有抑制液膜表面变形促进液滴铺展的作用。

    2015年03期 v.42;No.175 71-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 760K]
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  • 增压锅炉锅筒瞬态温度场在线监测

    李斌;史良宵;陈丰;孙恩慧;

    为了在线监测增压锅炉锅筒瞬态温度,充分利用导热反问题解法的优势并结合锅筒边界条件复杂的特点,提出了导热正反问题耦合求解的锅筒瞬态温度场计算方法。为减弱温度场初始条件的影响,根据外壁是否受热分区域采用导热正/反问题求解温度,在两部分交接区域,将反问题解法求得的交界温度值赋值给正问题解法作为已知边界条件,从而实现正反问题耦合,求解整个锅筒的温度场。在此基础上,开发了锅筒瞬态温度场在线监测系统并指导锅炉运行操作。利用Ansys对某锅炉冷态启动过程锅筒温度进行了计算,并根据实验数据对本文的方法进行了验证。结果表明,导热正反问题耦合解法对复杂边界条件具有较强的适应性。

    2015年03期 v.42;No.175 78-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 689K]
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  • 300 MW CFB空冷机组冷渣器余热利用系统经济性分析

    侯致福;杨玉环;高建强;

    针对山西平朔煤矸石电厂300 MW CFB空冷机组采用的冷渣器余热利用的现有系统,提出了2个新的方案。通过等效焓降法对不同负荷下的3个方案进行经济性分析,得到了冷渣器与7号低压加热器串联布置为最佳的冷渣器余热利用方案。与现有方案相比,100%负荷时可以降低标煤耗0.12 g/k W·h到0.95 g/k W·h,75%负荷时可以降低标煤耗0.63 g/k W·h到1.32 g/k W·h,50%负荷时可以降低标煤耗1.91 g/k W·h到3.15 g/k W·h。此外,还简要分析了冷却水量和排渣量对冷渣器余热利用的影响。

    2015年03期 v.42;No.175 85-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 456K]
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  • 我国风电产业链垂直整合中的利益分配策略研究

    檀勤良;罗开颜;张充;张兴平;

    为解决垂直整合下风电产业链利益分配不均问题,建立了以Shapley值法为基础综合考虑风险和技术创新因素的利益分配模型。通过算例分析,该模型的计算结果能够较好地反映企业所承担的风险和技术研发贡献。结果进一步表明,Shapley值法有助于风电产业链垂直整合体利润公平合理分配;综合考虑风险和技术创新因素的利益分配体系有利于激励风电企业提高风险意识、加快产业技术创新,具有一定的实用价值。

    2015年03期 v.42;No.175 90-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 194K]
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  • 计及碳排放权交易的风电储能协同调度优化模型

    雷涛;鞠立伟;彭道鑫;秦超;董安有;谭忠富;

    为了缓解风电出力的随机性和间歇性对电网安全稳定运行产生的影响,提升电力系统的风电消纳能力,基于传统风火电节能调度优化模型,引入碳排放权交易和储能系统,构建了碳交易、储能系统及两者共同参与下的系统风电消纳优化模型。以10台火电机组和2 800 MW的风电场构成模拟仿真系统,分析碳交易和储能系统对系统消纳风电的影响。算例分析显示,碳交易的引入能够提升具有清洁特性的风电并网电量,减少系统发电煤耗;储能系统的引入有利于平缓风电输出功率,抑制功率波动幅度;同时引入碳交易和储能系统对提升电力系统风电消纳能力的优化效果达到最佳。

    2015年03期 v.42;No.175 97-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 258K]
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  • 基于骨架提取的航拍绝缘子图像分步识别方法

    翟永杰;王迪;伍洋;程海燕;

    在无人机电网巡线的研究中,为提高绝缘子识别的正确率,结合航拍图像和绝缘子串的特点,提出了一种粗细定位相结合的航拍绝缘子图像分步识别方法。利用灰度化和图像增强对绝缘子图像进行预处理,基于形态学算法和连通域思想改进传统最大类间方差(OTSU)阈值分割算法并分割图像背景;提取绝缘子图像骨架,针对绝缘子串骨架为一条近似直线的特点及与其他输电设备(如杆塔等)骨架的差异,通过检测直线进行绝缘子串粗定位;计算粗定位区域不变矩特征,运用由Ada Boost算法训练的分类器进行对粗定位区域遍历识别,实现绝缘子串细定位。实验结果表明,基于骨架提取的绝缘子分步识别方法能够有效地识别出航拍图像中的绝缘子串,与单独利用图像特征和分类算法直接识别绝缘子的方法相比,其表现得更稳定,正确率有显著提高,更适用于无人机电网巡线。

    2015年03期 v.42;No.175 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 826K]
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