华北电力大学学报(自然科学版)


  • 微网孤岛运行模式下的改进下垂控制方法研究

    颜湘武;王星海;王月茹;

    受线路阻抗参数影响,传统的功率下垂控制难以保证并联微源输出的无功功率按其容量比合理分配。针对这一问题,提出了一种用于微网孤岛运行时的改进功率下垂控制策略,公共母线处的中央控制器向各并联微源的本地控制器发送无功功率给定值信号,通过积分器调节后实现下垂特性曲线的平移,保证并联微源输出的无功功率可以合理分配。此外,在无功-电压下垂策略中增加了公共母线电压有效值的反馈控制,保证了该处稳态电压为额定值;同时,在有功-频率下垂策略中通过减小下垂增益保证了系统稳态频率偏离额定值很小,加入了有功功率的微分环节,保证了下垂增益较小时系统仍然具有较好的动态性能。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

    2016年04期 v.43;No.182 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 264K]
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  • 基于SMC的交直流混合微电网接口换流器控制系统

    苏小玲;韩民晓;Josep M.Guerrero;赵鑫;

    根据孤岛情况下混合微电网的运行特点建立了接口换流器的数学模型并设计了基于滑模控制(Slidingmode control,SMC)的接口换流器控制系统。该控制系统将SMC和比例谐振控制(proportion resonant,PR)相结合,同时利用了SMC的快速响应性、强鲁棒性以及PR控制能够抑制谐波的优点。仿真和实验结果表明,该控制系统可以保证接口换流器在不确定和非线性条件下的鲁棒性和快速响应,为微电网提供电压、频率支撑,保证其孤岛后的稳定运行。

    2016年04期 v.43;No.182 8-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 351K]
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  • 对称双极柔性直流输电系统的运行特性研究

    赵朗;艾欣;赖柏竹;王攀;林章岁;林毅;

    随着柔性直流输电系统输送容量的扩大和电网对其可靠性要求的不断提升,柔性直流输电系统逐渐由单极或伪双极结构发展到了双极甚至多极的运行结构。基于单极不对称VSC-HVDC系统搭建了双端双极对称对称VSC-HVDC系统,建立了系统数学模型,设计了系统运行控制策略。在PSCAD/EMTDC环境下对系统稳态运行特性和暂态运行特性进行了研究分析,并对正极直流线路断线故障实施了闭锁措施。结果表明:系统具有良好的启动特性和稳态运行特性,验证了系统模型的有效性;在故障条件下,由于控制器的调节控制作用,系统能保持较好的暂态运行特性,在正极直流闭锁情况下,负极依然能维持正常运行状态,验证了正负极的相互独立性。

    2016年04期 v.43;No.182 14-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 325K]
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  • 计算多介质电场节点场强的有限元-边界元法

    谢裕清;李琳;

    为了解决节点有限元法在多介质电场计算中场域边界及介质分界面处场强计算精度不高的问题,提出了一种有限元-边界元混合算法。该算法首先应用节点有限元法计算多介质场域中的节点电位,然后将场域划分成多个单一介质的子域,子域边界处的电位通过有限元法计算的节点电位映射插值得到。接下来对各个子域分别采用边界元法计算边界处的法向场强,子域内部任意位置的场强则通过边界积分方程计算得到。数值计算结果表明该方法在场域边界以及分界面处节点场强的计算精度比传统的面积加权平均算法高,场域内部节点场强的计算误差也较低。所提方法不仅适合于静电场的计算问题,也适合于其它场强在介质分界面处不连续的矢量场计算问题。

    2016年04期 v.43;No.182 21-26+41页 [查看摘要][在线阅读][下载 199K]
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  • 基于附加调制电压的链式逆变器直流电压平衡控制

    罗超;肖湘宁;陈征;陶顺;

    首先推导了稳态情况下链式逆变器各子模块直流电容电压变化量与附加调制电压的数学关系式,揭示了基于附加调制电压的直流电压平衡控制策略的控制原理,并指出了其三种控制方式,对其控制复杂度、解耦特性、调节能力进行了分析。基于无功电流分量定向的附加调制电压的控制方式,分析了控制参数与均压效果的定量关系,给出了链式逆变器子模块直流电压均衡控制策略及控制参数的设计思路。最后,采用PSCAD/EMTDC建立了仿真模型,仿真结果表明了相关分析的正确性。

    2016年04期 v.43;No.182 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 359K]
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  • 基于加权潮流冲击熵的电网节点抗干扰能力分析

    徐岩;郅静;

    为提高电力系统运行安全水平,提出一种基于加权潮流冲击熵的电网节点抗干扰能力分析方法。当系统断线故障和负荷水平提高时,分别利用直流潮流法和功率灵敏度矩阵估算节点所连线路的潮流增量及负载率,结合该节点度数计算其加权潮流冲击熵,进而得到其受冲击指标,反映节点对系统断线故障及负荷水平提高的抗干扰能力。直流潮流法和功率灵敏度矩阵可通过简单的数学运算准确估算系统断线故障和负荷水平提高时各线路的潮流情况,计算量少,适用性好。加权潮流冲击熵反映了节点所连线路负载率偏高甚至过载时的危险性以及不同节点度数分散节点所受冲击时的差异。受冲击指标综合考虑系统断线故障和负荷水平提高对节点的冲击影响,判断节点的抗干扰能力。在IEEE39节点系统中对该方法的正确性和优越性进行了验证。

    2016年04期 v.43;No.182 34-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 175K]
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  • 有限容量系统感应电动机暂态特性研究

    王勇;刘金宁;刘正春;王文婷;

    有限容量电力系统(Limited Capacity Power System,LCPS)常用于海域、边防等特殊领域,其源载容量相当,系统惯性小,极易受到负荷波动的影响,其中电动机负荷的冲击特性严重威胁到有限容量电力系统的安全稳定运行。本文建立了带感应电动机的有限容量系统仿真模型,分别分析其不同工作状态下的暂态特性,以及对系统供电母线、源端发电机组的影响,最后,以60 k W有限容量系统为例,仿真极限条件下其对电动机负荷的带载能力进行仿真讨论。所建模型及分析结论为有限容量系统的规划、搭配负载、评估带载能力的具有重要意义和参考价值。

    2016年04期 v.43;No.182 42-46+52页 [查看摘要][在线阅读][下载 303K]
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  • 电压暂降过程中异步电机定子电流计算新方法

    刘天皓;韩冰;吕盼;张增强;张自力;

    快速、准确地计算电压暂降过程中定子绕组的冲击电流,对于电机安全稳定运行具有实际意义。基于空间向量法,提出一种计算异步电机暂降过程中定子电流的新方法,利用电机空间矢量模型阶数较低的特点,减少状态变量个数,有利于电动机暂降过程中复杂瞬态过程计算的简化,电机轻载时直接推导出解析公式,重载时可以减少状态方程个数,以便利用数值算法求解。搭建5.5 k W异步电机的实验测试平台,对比电压暂降过程中定子电流计算与实测波形,验证文中所提出方法的正确性。

    2016年04期 v.43;No.182 47-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 247K]
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  • 单相H桥变换器直流支撑电容分析计算

    段树华;

    直流支撑电容是变流器中的一个重要元件,其好坏直接影响到整个变流器的寿命。工作温度是电容可靠性设计的重要方面,主要取决于环境温度和流过电容纹波电流有效值。假设直流母线电压无波动,输出电流为理想正弦的前提下,推导出了单相H桥变换器直流支撑电容电流的谐波频谱及有效值的解析表达式。从表达式可以看出,纹波电流主要取决于调制度、输出电流幅值和相位。利用MATLAB仿真可知,即使忽略了输出电流的纹波电流和母线电压波动,提出的推导结果与仿真结果吻合较好。因此该方法能有效解决单相/多相H桥PWM变换器的直流支撑电容设计问题。

    2016年04期 v.43;No.182 53-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 404K]
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  • 计及分布式电源的改进配网潮流计算方法

    梁宵;焦彦军;蒋晨阳;

    针对多节点形式分布式电源并入配电网后导致传统潮流计算方法并不适用的问题,对牛顿潮流计算方法进行改进,提出每次迭代时结合梯度下降法与牛顿法对雅克比矩阵中各元素进行优化。改进算法解决了配网中由于分布式电源节点类型丰富导致传统算法计算困难的问题,同时,也解决了由于配网线路阻抗比值较大导致雅克比矩阵收敛困难的问题。根据改进算法提出以零阻抗连接编号方案为基础的潮流计算流程。通过数学理论分析与IEEE33节点仿真验证,改进算法在收敛性、收敛速度等方面较传统方法均有所提高。经由验证结果表明,改进算法适用范围较广,对于含分布式电源的配网快速潮流分析与实时调度计算提供有效的参考。

    2016年04期 v.43;No.182 59-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 183K]
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  • 基于目标建议与结构搜索的绝缘子识别方法

    翟永杰;王迪;赵振兵;

    针对目前航拍图像绝缘子识别算法具有识别精度不高以及运用传统遍历识别运算速度慢的特点,提出了一种基于目标建议算法(object proposals)与结构搜索的绝缘子分步识别方法。利用目标具有的梯度轮廓闭合性特点进行目标建议,减少检测窗数量;提取绝缘子局部特征训练分类器,对检测窗进行识别,实现绝缘子粗定位;计算绝缘子骨架结构的特征描述子,以此描述子进行绝缘子结构搜索,实现绝缘子的细定位。实验中,绝缘子识别率达到了89%,运算速度相较于传统遍历识别提升了9倍。实验结果表明,所提算法具有较好的识别精确性和运算快速性。

    2016年04期 v.43;No.182 66-71+78页 [查看摘要][在线阅读][下载 421K]
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  • 随机潮流在输电网安全风险评估中的应用

    梁英;

    在综合考虑发电机故障停运、负荷随机波动以及网络结构不确定性的基础上,提出一种基于随机潮流的输电网发生断线故障时的风险评估方法。首先,建立发电机、负荷的概率模型;然后,在构造的断线预想事故集下,运用基于半不变量法的随机潮流计算方法得到未故障支路有功潮流过载概率以及各节点电压越限概率;最后,结合断线故障发生的概率和支路功率过载概率、节点电压越限概率,建立输电网断线风险指标,依据断线风险指标值的大小来评估不同断线故障对系统的影响。对IEEE 30节点输电网系统进行仿真分析,计算不同支路的断线风险指标值,辅助运行人员进行决策,对风险指标值较大的支路,应重点关注,避免由此引发的重大事故。

    2016年04期 v.43;No.182 72-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 248K]
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  • 基于HP滤波的SARIMA中期电力负荷预测

    崔和瑞;穆玉佩;彭旭;

    在用时间序列模型做电力负荷预测时,季节性是中期负荷预测重点分析的因素项。对全国2004年1月到2013年12月的电能消耗数据建立SARIMA模型,在模型定阶和参数显著性检验中发现,季节性因素的参数在调整过程中多数情况下不显著,这与季节性本身相矛盾,不利于SARIMA模型建立后的预测过程。鉴于这种情况,对原序列进行修整,将HP滤波法应用到ARIMA模型建立之前,提取不同频率的波谱序列。并运用OLS法分别建立模型进行分析,弱化趋势性、季节性等因素之间的相互作用,最后根据HP滤波原理对2014年1月到11月的电能消费量做出综合预测。从预测结果看,这种方法可以降低由序列趋势性、季节性等因素相互影响产生的相对误差,提高预测精度。

    2016年04期 v.43;No.182 79-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 267K]
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  • MEA法与冷冻氨法脱碳工艺对比分析

    韩中合;肖坤玉;赵豫晋;白亚开;

    MEA吸收能力强、脱除和捕集CO2的效率较高,但是MEA试剂价格昂贵,且在SO2、氧化和高温下易发生降解,高浓度的溶液腐蚀性强,且再生过程能耗巨大。虽然氨水的吸收能力不如MEA,但是采用氨水可以解决以上MEA脱碳所具有的问题。为了分析两种脱碳工艺的应用前景,从MEA法和冷冻氨法脱碳流程、能耗特性以及经济学等角度对比了两种脱碳工艺。结果显示,冷冻氨法脱碳工艺为控制氨气的逃逸使其工艺流程要比MEA法复杂,初始投资要比MEA法高21.2%。冷冻氨法脱碳工艺碳捕集系统再生能耗的大小为1.256 GJ/(t CO2),氨气捕集系统再沸器的能耗大小为1.417 GJ/(t CO2),远小于MEA法脱除CO2的3.963 GJ/(t CO2)。但是冷冻氨法脱碳工艺增加了制冷过程消耗的电功0.1373 GJ/(t CO2)。采用冷冻氨发脱碳工艺的机组相对于MEA法发电效率提升了0.399%,煤耗降低了3.890 g/k W·h,净输出功增加了28.925 MW。MEA法脱碳过程的发电成本要比CAP法脱碳的成本高0.02$/k W·h,脱碳成本要比CAP法高31.21$/(t CO2),机组采用冷冻氨法进行脱碳具有明显优势。

    2016年04期 v.43;No.182 87-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 300K]
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  • 电场作用下液滴的动力学特征

    叶学民;赵盼盼;张润盘;李春曦;

    基于漏电介质模型和润滑理论,建立了电场作用下两极板间液滴运动特征的理论模型,采用PDECOL数值模拟了不同底部电势下液滴的动力学特征及多种参数的影响,讨论了主要特征量的变化率。结果表明:线性底部电势的突出影响表现在促进液滴整体偏移现象上,具有减缓液滴铺展、抑制液膜破断的作用;非线性电势的影响体现在液滴自由界面呈波状形态,或液滴中心内陷,逐渐破裂为子液滴、并向两侧分离的特征,提高电毛细力数有助于分裂液滴、增大电极间距则可减缓液滴运动;交流电场作用下,液滴作周期性振荡运动、呈扁长外形,提高电压幅值加剧液滴破裂或重组特征。

    2016年04期 v.43;No.182 94-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 543K]
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  • 基于回热加热器变工况的机组热经济性通用数学模型

    谭良红;胡三高;曹晟磊;

    针对火电厂的回热系统,考虑外部热量引入时回热加热器变工况运行的影响,以汽轮机的功率方程、热力系统的热平衡方程、锅炉循环吸热方程为基础,经过严格的数学推导,导出纯热量引入回热系统时功率变化和吸热量变化的通用计算公式。以N300-16.5/550/550机组为例,计算在各级加热器引入1 k J/kg纯热量的机组经济性变化,并与详细计算和等效焓降法计算的结果相比较,结果表明:和等效焓降法相比,在做功增量方面,除了一号加热器和除氧器,本方法计算的结果相对偏大,在吸热量方面也存在不同;而与详细计算的结果几乎一致,验证了本方法的正确性。

    2016年04期 v.43;No.182 104-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 191K]
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