华北电力大学学报(自然科学版)


  • 油浸式变压器绕组分数阶传输线模型参数辨识的研究

    梁贵书;高世强;

    导线的集肤效应和油纸介电常数的频变特性导致变压器绕组传输线模型的阻抗和导纳参数产生频变。模型中频变参数的准确性对于分析绕组上各处电压分布有重要意义。根据时谐场理论,得出变压器绕组单位长度复电容与复介电常数线性对应关系。在有限元软件基础上得到不同频点下的复电容值,由复电容量拟合模型,求得频变效应下变压器绕组模型中的分数阶导纳参数,同时与考虑导线集肤效应时单位长度阻抗参数结合,进而确定整个模型参数。最后对新参数下的分数阶传输线模型进行仿真计算,同时将其与实际测量值和不考虑参数频变的整数阶模型以及以平行板电容公式为基础确定频变导纳参数的分数阶模型仿真值进行对比,验证所确定分数阶模型参数的准确性。

    2016年05期 v.43;No.183 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 649K]
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  • 基于VFTO特性的变压器绕组变形在线检测方法

    张宁;朱永利;张蒙;张媛媛;郑艳艳;

    目前,变压器绕组变形的检测大多采用离线方式,需要变压器退出运行,降低了变压器的运行效率,存在一定的局限性。为能在线及时检测到绕组变形,结合频率响应分析原理,提出了基于特快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage,VFTO)特性的变压器绕组变形在线检测方法。利用变压器绕组在VFTO信号中高频成分冲击下体现的频率响应特性,测量绕组进线端的VFTO信号和绕组末端的响应信号,计算得到频率响应曲线,通过分析比较曲线中波峰、波谷的变化实现绕组变形的在线检测。仿真结果表明,该方法对绕组不同变形类型、程度和位置均体现出差异性和规律性,具有潜在的实用价值。

    2016年05期 v.43;No.183 8-13+21页 [查看摘要][在线阅读][下载 305K]
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  • MMC子模块拓扑搜索方法及其直流故障穿越能力定量评估

    赵鹏豪;许建中;赵成勇;徐莹;

    模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的子模块类型包括半桥、全桥和双钳位子模块在内的多种常见拓扑,并且随着研究的深入新型子模块拓扑在不断涌现。提出了一种MMC子模块拓扑搜索方法,可以从理论上证明已有子模块拓扑的唯一性,进而重点研究了由搜索所得子模块拓扑组合而成的一种混合MMC结构。同时,为了精确评估MMC的直流故障穿越能力,提出了直流故障阻断能力指标(DC Fault Blocking Capability Index,DFBCI),可以对已有MMC拓扑以及混合MMC拓扑的直流故障穿越能力进行定量对比,进而验证了所推荐拓扑的经济性和有效性。最后在PSCAD/EMTDC环境下搭建了双端MMCHVDC系统模型,用以验证DFBCI指标的有效性。

    2016年05期 v.43;No.183 14-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 397K]
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  • 汽轮发电机转子匝间短路故障诊断方法的精度改进研究

    武玉才;袁浚峰;董晨晨;李永刚;

    采用虚功率原理诊断汽轮发电机转子绕组匝间短路故障时,空载电动势关于励磁电流的拟合函数E0=f(I_f)的精度对诊断起到关键性作用。以发电机现场运行数据为基础,对比了单一函数拟合和按有功分组拟合的计算误差,得到有功相同情况下E_0与I_f的近似线性化关系,并通过研究一次函数的斜率和截距与发电机有功功率之间的关系,提出了拟合函数的新构建方法,即对拟合函数的斜率和截距进行二次拟合得到空载电动势关于有功功率和励磁电流的二元函数,改善了空载电动势计算精度,有助于提高汽轮发电机转子绕组匝间短路故障诊断的灵敏性和可靠性。

    2016年05期 v.43;No.183 22-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 236K]
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  • DFIG接入单机无穷大系统的阻尼转矩简化计算

    杨玲玲;杜文娟;姚亦章;龚雁峰;

    建立了双馈风力发电机各个部分的数学模型并简化,进而得出了双馈风机接入单机无穷大系统后的线性化模型。根据该线性化模型画出相应的Phillips-Heffron模型图。对于双馈风力发电机接入单机无穷大系统的情况,同步发电机的机电振荡回路受到的阻尼转矩来自两部分:一部分来自于同步发电机的励磁绕组及自动电压控制器(AVR),另一部分来自于双馈风机。结合Phillips-Heffron模型图,得到同步机的励磁部分和双馈风机部分对机电振荡回路提供的阻尼转矩的完整算法。然后根据Phillips-Heffron模型图,对双馈风机部分提供的阻尼转矩进行简化分析,并提出两种简化方法。最后通过算例对所提阻尼转矩简化算法进行验证。结果表明,两种简化算法与完整算法结果相近,验证了简化的合理性。

    2016年05期 v.43;No.183 29-35+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 318K]
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  • 基于最大类间方差法的天空图像云空识别模型

    苏适;李红萍;杨洋;甄钊;任惠;王飞;孙宏斌;

    准确的云空辨识对提高光伏发电功率超短期预测精度具有重要意义。首先针对由全天空成像仪采集的一系列天空图像进行预处理,然后提取样本图像的灰度矩阵,最后根据所提取的灰度矩阵建立基于最大类间方差法的天空图像云空识别模型。为验证本文提出的云空辨识模型的有效性,利用云南地区光伏电站中全天空成像仪(Total Sky Imager,TSI)采集的图像进行测试验证,与固定阈值法处理效果对比的结果表明,在复杂天气情况下面对不同分布特性的云团,本文提出的基于最大类间方差法的云空辨识模型更为准确、高效。

    2016年05期 v.43;No.183 36-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 322K]
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  • 薄弱断面中关键支路识别有效性验证

    苗田;郑超;刘观起;

    快速识别大扰动冲击下表征系统稳定状态的关键支路,准确定位系统发生失步的薄弱环节,对制定针对性控制策略,降低系统解列风险具有重要意义。分析了单机无穷大系统受扰后有功功率振荡曲线呈现出的"双峰"轨迹特征,指出该特征与系统稳定裕度之间的关联关系。以此为基础,针对多交流支路输电断面,提出了基于支路电气量单端量测的关键支路快速识别方法。通过实际电网仿真分析,验证了关键支路识别方法及针对性暂态稳定控制的有效性。

    2016年05期 v.43;No.183 43-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 306K]
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  • 基于短期机组组合的含风电场滚动优化调度研究

    栗然;李永彬;党磊;

    大规模风电并网为电力系统有功调度带来很大的不确定性,考虑到超短期风电功率预测相较日前预测精度更高,滚动调度成为解决这一问题的有效途径。在保证电力系统安全可靠运行的前提下,为了进一步提高电力系统运行的经济性,给出了一种基于短期机组组合的滚动调度策略并建立了优化模型,该调度策略通过实时经济调度实现日前与日内发电计划的协调。算例验证表明,与传统意义上只改变机组出力的滚动调度相比,短期机组组合滚动调度策略通过优化灵活启停机组的启停过程,进一步提高了滚动调度模型的经济性和环保性,因此对电力系统的有功调度具有一定参考意义。

    2016年05期 v.43;No.183 49-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 303K]
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  • 低风速下瓷三伞绝缘子积污特性数值模拟研究

    吕玉坤;李金岗;刘云鹏;史久志;张雪梅;李志超;

    为探讨瓷三伞绝缘子表面积污规律,以XSP-160型瓷三伞绝缘子为研究对象,利用COMSOL模拟了其风洞条件下的积污特性,并与风洞试验结果进行了对比,结果验证了此方法的可行性。藉此,用该方法研究了该绝缘子自然条件下的积污特性与沿伞裙积污分布规律。结果表明:绝缘子表面积污直交比随风速增大而减小,随粒径增大而增加;与交流电和不带电情况相比,直流电作用下其表面整体积污量及其增长速度更大、更快,而前两种情况下,积污量相当,且基本不随粒径变化;小风速大粒径直流电作用下的绝缘子沿伞裙表面积污量呈不规则"U"形分布;随风速增大、粒径减小,"U"形分布特性逐渐消失。

    2016年05期 v.43;No.183 55-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 423K]
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  • 基于LMD切片双谱和SVM轴承故障诊断研究

    何青;褚东亮;张昭;毛新华;

    针对滚动轴承发生点蚀故障时峭度和1倍频能量都会发生变化的情况,提出了基于局部均值对故障信号进行分解的方法。该方法取峭度值较大有效分量信号进行重构,再做切片双谱进一步降低高斯噪声对特征频率的影响,提取故障特征1倍频、2倍频和3倍频并进行归一化处理得到特征向量。利用支持向量机对提取的特征向量进行训练与测试,从而识别故障与否及发生点蚀故障的程度。通过对实测滚动轴承振动信号的分析与诊断,验证了该方法的有效性,说明其具有良好的应用前景。

    2016年05期 v.43;No.183 62-67+82页 [查看摘要][在线阅读][下载 265K]
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  • 平板表面脊状结构对局部湍流特性的影响研究

    王松岭;邓宇涵;吴正人;李子骏;郝晓飞;

    利用Fluent软件,通过脊状平板表面数值模拟,分析黏性阻力、压差阻力、壁面切应力、湍流特性等在脊状平板表面中分布规律,基于能量耗散分析,为脊状结构尺寸选取和局部区域改造提供参考依据。结果表明:脊状尺寸越大越有利于黏性阻力减小,但会导致压差阻力增加,而脊状结构压差阻力主要由迎风面与间隔交接处附近高压区决定。高壁面剪切应力集中于相邻沟槽之间区域前段,且脊状结构越小,光滑表面大于脊状结构内壁面剪切应力的区域也相对越多。对脊状结构平板近壁区涡量与湍流特性分析发现,沟槽最底端部分流体是近乎静止的,脊状结构表面涡量与湍流强度均小于光滑表面,而在脊状结构沟槽内所形成的旋涡区域,能量耗散开始大于光滑表面。

    2016年05期 v.43;No.183 68-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 483K]
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  • 含活性剂液滴铺展过程中的指进特征

    叶学民;王媛媛;李春曦;

    含活性剂液滴放置在预置液膜上或固体壁面上时,表面活性剂浓度梯度将驱动液滴向周围铺展,并在铺展前沿处呈现出复杂的指进现象。通过数值模拟重现了含不溶性活性剂液滴在预置液膜表面铺展过程中的指进现象,分析了指进现象中不同手指的指长和指宽的增长率,结合液膜厚度的功率谱图,给出了导致液滴铺展最不稳定的最危险扰动波数。研究表明:因初始扰动的存在,在液滴底部的液膜最薄区域产生指进现象,且随时间延续,手指不断伸长、变宽、分叉,指进现象更加显著;施加不同形式的初始扰动呈现的指进现象有所区别:施加余弦扰动下的指进现象中长短手指分布较匀称,而施加随机扰动下的指进现象中长短手指分布均匀性较差,呈随机特征;在当前计算参数情形下,影响液滴铺展稳定性的最危险扰动波数为k=10。

    2016年05期 v.43;No.183 75-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 473K]
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  • 300MW富氧煤粉燃烧锅炉变工况运行特性分析

    高建强;张晨;

    富氧煤粉燃烧锅炉燃烧、换热特性与常规空气锅炉不同,为研究不同工况下富氧燃烧锅炉的运行特性,利用某300 MW富氧煤粉燃烧锅炉仿真模型,分别进行燃煤量、给水温度、氧浓度和水分变动试验。结果表明:随着富氧燃烧锅炉燃煤量的增加,炉膛出口烟温升高,炉内总辐射量增加,水冷壁产汽量增多。由于富氧锅炉辐射换热强,过热蒸汽温度随燃煤量增加而增加。随着炉内燃烧气氛中氧浓度增加,锅炉产汽量大幅度增加,主汽温度快速下降。由于锅炉设计煤种水分含量高且不稳定,水分变化对锅炉运行参数影响比较大,主要表现在煤质变坏,导致炉膛出口温度升高,过热蒸汽温度、再热蒸汽温度和排烟温度也随之升高。

    2016年05期 v.43;No.183 83-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 213K]
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  • 基于均匀设计的供热机组安全运行区的计算方法

    王桐;田亮;

    在线计算汽轮机安全运行区对供热机组参与电网"调峰调频"至关重要。传统热力性质工况图以供热抽汽流量、汽轮机低压缸排汽流量确定汽轮机工作点,但现场缺少这两个信号的测点或测量不准确。分析机组发电功率、主蒸汽流量、供热抽汽压力、供热抽汽流量、汽轮机低压缸排汽流量之间的约束关系,建立发电功率、主蒸汽流量、供热抽汽压力对供热抽汽流量、汽轮机低压缸排汽流量的多元拟合模型,并结合均匀设计确定决定机组安全运行区的典型工况点。误差分析表明,该方法拟合精度接近热平衡方法。

    2016年05期 v.43;No.183 88-93+104页 [查看摘要][在线阅读][下载 220K]
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  • 基于蒙特卡罗方法的电力系统电源侧协调规划模拟仿真研究

    曾鸣;杨雍琦;王雨晴;王瑾钰;

    目前电力系统规划面临着严峻的双侧随机问题,对若干规划方案进行系统运行的模拟仿真对提高系统规划合理性与科学性具有重要意义。在传统模拟仿真方法的基础上,整合了多元线性蒙特卡罗方法,构建了考虑风电、光伏及储能设备充放电的多种电源出力概率模型,设计了以规划成本最小化、运行成本最小化为目标的系统规划模型。通过算例验证了多元线性蒙特卡罗模拟方法的优越性,并通过该方法对多个系统规划方案的实际运行情况进行模拟仿真,求解得到关键系统指标,为规划方案决策提供了依据。

    2016年05期 v.43;No.183 94-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K]
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  • 基于萤火虫算法的电动汽车充电站优化布局

    邱金鹏;牛东晓;朱国栋;

    随着国家对节能环保设备的大力扶持,电动汽车市场规模不断扩大,充电站的投资不断增加。分析了电动汽车充电站选址的一般情况,综合考虑充电站与用户成本的综合效益成本最低条件下的运行情况,构建用户-充电站运营成本最小的综合优化模型,以充电站与用户之间的对应关系为约束条件,对充电站最优规划模型进行全面、充分地分析。所构建的电动汽车充电站规划问题是非凸、非线性、组合优化问题,引入萤火虫优化算法进行求解,萤火虫优化算法案例分析结果表明了该算法可以得到最优解,而不会陷入局部最优。结合构建的充电站成本最小模型,实例结果表明,基于萤火虫优化算法的电动汽车充电站的布局规划具有简单实用、全局最优、适应性强、经济性好等优点。

    2016年05期 v.43;No.183 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 212K]
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