华北电力大学学报(自然科学版)


  • 高压高频变压器寄生电容实验提取方法

    刘晨;齐磊;崔翔;赵国亮;

    高压高频变压器是大容量DC-DC变换器实现电气隔离和电压变换的关键装备。随着容量和电压等级的提高,高性能金属磁芯和油纸绝缘系统将应用于高压高频变压器以提高功率密度。高压大容量工况下金属磁芯和油箱均需接地以避免悬浮电位产生的局部放电,使得高压高频变压器绕组对地电容效应亟待研究。为了能够在不清楚变压器内部信息的情况下对寄生电容进行分析,提出了一种高压高频变压器寄生电容的实验提取方法。基于变压器的Y参数矩阵,利用直接测量和间接测量获得了一系列不同绕组端子条件下的电容约束方程。通过方程独立性分析,实现了高压高频变压器包括绕组对地电容在内共10个电容参数的有效提取。通过一台20 k Hz高压高频变压器原型机验证了所提方法的有效性。在此基础上分析了不同绕组接地情况下高压高频变压器的电压传输特性,结果表明绕组对地电容会显著影响电压传输特性的谐振频率以及工作频率下的实际电压变比。

    2017年01期 v.44;No.185 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 304K]
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  • 限流电抗器对接入弱交流电网的VSC-HVDC系统的小信号稳定性影响分析

    杨佳艺;赵成勇;苑宾;

    小信号稳定性分析对于控制器的设计及柔性直流输电系统工程的建设具有重要作用,直流侧限流电抗器对柔性直流输电系统的小信号稳定性会产生一定的影响。首先建立了接入弱交流电网的VSC系统的小信号模型,推导了VSC系统状态空间的矩阵表达式,并绘制出了不同限流电抗器时系统的根轨迹曲线,研究了主导极点在坐标系中的变化情况。研究结果表明:弱交流电网下,VSC系统的小信号稳定性随着限流电抗器的增大而降低直至失稳。最后,在PSCAD/EMTDC环境中搭建了VSC系统的仿真模型,仿真结果验证了小信号模型的正确性,同时证明了VSC系统的小信号稳定性随限流电抗器的增大而降低这一结论。

    2017年01期 v.44;No.185 9-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 292K]
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  • 分布式发电虚拟同步发电机控制策略分析与比较

    林岩;张建成;孟建辉;

    虚拟同步发电机(VSG)技术是一种新型的控制方式,能为分布式电源提供虚拟惯性,有望解决可再生能源并网后造成的电网总体惯性下降问题。研究学者已提出了多种VSG控制方法,但现有研究往往忽视了对不同VSG控制方法之间的比较。针对该问题,分析归纳了三种已有的虚拟同步发电机控制方法。通过建立小信号模型对三种控制策略在离网、并网模式下的VSG动态、静态特性进行比较,分析了使用三种方法时可能面临的问题及解决方法。研究了三种控制策略的启动特性,提出了改善启动性能的方案。通过Matlab/Simulink工具搭建了仿真模型,对相关分析和所提方案进行了系统仿真和方法验证。

    2017年01期 v.44;No.185 16-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 345K]
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  • 一种改进的电力系统静态安全预防控制方法

    孙聪;张尚;王涛;顾雪平;仲悟之;

    针对传统的电力系统静态安全预防控制计算复杂、求解有效性低的问题,提出一种简单、有效的优化求解方法。首先,以机组出力调整量最小为目标,建立预防控制的优化模型;为减小模型规模及计算量,基于主导事件剔除其中的无效约束;为加速搜索最优解,利用基尔霍夫电流定律缩小可行域范围;最后利用基于加权惩罚因子的改进外点法对模型进行求解。IEEE-39节点标准系统及其修改系统算例结果验证了所提方法的有效性。

    2017年01期 v.44;No.185 24-30+38页 [查看摘要][在线阅读][下载 214K]
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  • 硅橡胶直流沿面闪络及其对材料表面物化特征的影响

    谢庆;胡志亮;冉慧娟;任洁;陆路;王幼男;焦羽丰;

    研究绝缘材料沿面闪络特性及闪络前后表面物化特征,有助于进一步认识闪络过程,对探究降低沿面闪络对材料影响,提高材料闪络电压的方法,有指导意义。因此,以硅橡胶为例,用韦伯分布统计方法探索了沿面闪络电压的规律,用原子力显微镜、傅立叶变换红外光谱测试技术,对闪络前后的表面特性进行了分析。结果表明:闪络电压随着气压与放电距离的增加而升高,且此过程中不同阶段二者对闪络电压影响程度不同;不同电场下的闪络电压服从二参数韦伯概率分布,尺度参数α和形状参数β可表征不同电场下材料的沿面绝缘性能。闪络后硅橡胶表面凸起和沟壑程度变大,表面粗糙度增加,Si-(CH3)2官能团含量降低,同等条件下,电场不均匀度越高,上述现象越明显。

    2017年01期 v.44;No.185 31-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 378K]
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  • dq0坐标系下微网电压电流双闭环下垂控制方法及其逆变器设计

    李燕青;王子睿;

    下垂控制是在微网中广泛使用的一种控制策略,下垂控制的逆变器联网运行时,微源输出功率为下垂曲线在频率等于50 Hz处的功率值,逆变器相当于恒功率输出。在介绍了下垂控制的基本原理和具体实现方法的情况下,研究了下垂控制的逆变器并网运行时的特性,得出了线路阻抗和下垂系数均象征着并网过程中系统阻尼的结论,设计了下垂控制的功率控制器和逆变器输出端滤波器的参数取值,利用matlab模型对设计进行仿真,并设计了下垂控制离网运行时的频率恢复控制方法。

    2017年01期 v.44;No.185 39-45+51页 [查看摘要][在线阅读][下载 397K]
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  • 分数阶双二次型导抗函数的无源综合

    荆永明;梁贵书;赵海成;

    无源网络综合一直是备受关注的研究课题,近几年,随着分数阶微积分的广泛应用,人们开始研究含有分数阶阶次的策动点函数综合。基于三口纯电阻网络与两个分数阶储能元件的连接,提出了分数阶双二次型导抗函数最少储能元件无源综合方法。推导了其实现的充分必要条件。此外,对于无法用电阻矩阵表示三口电阻网络的情况,通过相应的串并联电路得到其实现条件及对应元件值。当两个分数阶阶次均为1时,所提方法可退化为传统双二次型导抗函数综合,因而具有更广的应用范围,最后,通过数值例子验证了所提方法的准确性。

    2017年01期 v.44;No.185 46-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 167K]
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  • 考虑电网稳定限制的机组进相能力分析

    刘翔宇;何玉灵;周文;刘清泉;常永亮;孟凡超;

    对电网静态稳定和暂态稳定限制下的机组进相运行能力进行了分析。首先在分析静态稳定限制机组进相运行机理的基础上估算了静态稳定对机组进相能力的限制。然后考虑不同运行方式,计算了机组在暂态稳定限制下的进相运行能力。最后通过对比现场进相试验得到的发电机进相运行能力,得到了静态稳定不是限制发电机进相能力主要因素,暂态稳定限制与运行方式紧密相关,进行进相运行物理试验前应考虑暂态稳定限制进行进相运行仿真的结论,并给出了对发电机进相运行能力研究的改进方案。论文成果对于发电机进相运行能力的研究和进相试验方案的改进有参考意义。

    2017年01期 v.44;No.185 52-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 367K]
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  • 考虑励磁调节作用及发电机饱和的静态稳定性

    郭帅;康锦萍;许国瑞;张志坚;

    为了研究发电机饱和及励磁调节共同作用时对其静态稳定性的影响,提出了计及励磁调节器作用的功角曲线有限元算法,对比分析了发电机饱和及励磁调节作用对发电机极限功率和极限功角的影响。将用该方法计算的功角曲线用于小扰动后励磁调节器放大倍数的极限值和发电机运行极限的确定。结果表明,励磁调节器作用时发电机的静稳极限要增大,但若同时考虑同步发电机饱和作用,静稳极限要有所减小;发电机受到小扰动后,考虑同步发电机饱和作用时励磁调节器的放大倍数范围明显减小,发电机励磁电流调节量增大。研究结果为励磁调节器的参数整定与系统动态仿真提供必要的理论基础。

    2017年01期 v.44;No.185 58-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 244K]
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  • 一种用于模拟低气压放电的试验腔体试制研究

    杨亚奇;李卫国;袁创业;夏喻;

    为研究低气压长空气间隙交流放电特性以及突破钢制腔体尺寸对放电间隙长度的限制,试制了以聚丙烯材质为主体的低气压放电试验腔体,并利用试验平台对其气密性和放电性能进行测试。结果表明:试制的试验腔体在25~900 Pa气压范围内最大压升率小于0.1 Pa/s,有效放电间隙长度超过腔体半径并达到600mm,气密性和放电性能均能够很好地满足低气压长间隙交流放电试验的需求。研究成果对研究低气压下长间隙放电特性、搭建低气压放电试验平台以及改善腔体放电性能具有参考价值。

    2017年01期 v.44;No.185 65-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 204K]
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  • 光伏电池输出特性及其最大功率跟踪研究

    李勇;程汉湘;陈杏灿;余音;

    介绍了光伏电池工程实用数学模型,分析了光伏电池在任意温度和光照强度下的U-I、U-P输出特性。对扰动观察法进行改进并建立了最大功率跟踪模型(MPPT),与Buck-Boost电路结合使用通过PWM来获得控制信号以此来改变光伏电池的输出电压,能很好地实现光伏发电系统最大功率点的跟踪。最后运用Matlab的Simulink搭建了光伏电池仿真模型。仿真结果得出:虽然当光照强度稳定时,温度越高最大输出功率越小,当温度恒定时,光照强度越大最大输出功率越大;但当温度和光照强度同时变化时,起主要影响因素的依然是光照强度。仿真验证了改进扰动观察法比电导增量法更快速而精准地将输出功率稳定在一个固定值,为整个光伏及微网系统进一步研究提供参考价值。

    2017年01期 v.44;No.185 70-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 296K]
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  • 基于ADC法的电力通信网效能评估模型

    何玉钧;周生平;刘毅;

    针对电力通信网效能评估问题,采用ADC(可用性,可信赖性及能力)法建立电力通信网效能评估模型。该模型利用可用性向量、可信赖性矩阵和能力向量综合评估网络效能,其中为实现能力向量合理评估建立了电力通信网通信能力指标体系。以某地区电力通信网效能评估为例,给出模型应用实例。评估结果确定了该地区电力通信网效能级别,表明了网络效能随工作时间的增长呈下降趋势,随故障率的下降明显升高。验证了评估模型的有效性,证明该模型能够为网络运行维护提供参考。

    2017年01期 v.44;No.185 76-81+88页 [查看摘要][在线阅读][下载 199K]
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  • 电动汽车充电站综合性能评价

    刘畅;李颖;夏露;李昊;李斌;麻秀范;张晶;

    提出了电动汽车充电站综合性能评价指标体系,为不同充电模式的充电站在规划建设和运营管理中提供参考和指导,并在指标评价标准上对两种充电模式加以区分。评价指标包括容量评估、效率、可靠性、负荷特性、用户体验5个方面,下设19项二级评价指标。建立了充电站综合性能评价模型,运用层次分析法确定各项指标权重,通过隶属度函数和专家打分法分别确定定量指标和定性指标的单因素模糊评价矢量,运用基于多层次分析的模糊综合评价法计算充电站综合性能具体得分,进而得到充电站综合性能评价等级。以某电动汽车快速充电站为例,应用所建立的评价指标体系和评价方法对其进行综合性能评价,验证所提方法的实用性。

    2017年01期 v.44;No.185 82-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 170K]
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  • 基于Benders分解优化算法的区域能源供给服务网络系统规划方法研究

    曾鸣;白学祥;李源非;刘洋;

    能源互联网是实现我国能源革命目标的关键手段之一,然而其多能互补的特点增加了能源供应的复杂性,从而影响到区域范围内系统能源供应的协调有序。为探索这一问题的解决方法,针对小范围内的能源供给服务网络的系统规划问题开展了研究,建立了以总成本函数为目标函数、考虑多能互补的系统负荷约束、系统安全性约束函数为主要约束的区域能源供给服务网络优化模型,运用Benders算法将问题分解为主问题和子问题并对模型进行求解。以华北某市郊区的区域能源规划为案例进行能源供给服务网络的规划,并与传统规划模式进行对比分析。结论表明,由于考虑了热电负荷之间的耦合关系,并在需求约束中引入了电转热替代环节,使得所提出的模型能够在系统的规划和运行阶段都选择更优的策略,从而在经济性上相较于传统工业规划方法具有更强的竞争力。

    2017年01期 v.44;No.185 89-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 215K]
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  • 微尺度相分离器不同结构的数值研究

    安宾;徐进良;

    相分离在很多行业是非常重要的工艺过程,比如化学工程应用中的反应过程和热组件分离过程。提出了利用毛细作用的微型相分离装置,矩形流道中局部布置微针肋实现分离过程,使相分离区域流道分为两侧区域和中心区域。当两相流体接触到微针肋时,由于毛细力作用气体被阻挡在中心区域流向两侧区域,同时液体可以顺利进入中心区域,从而实现两相分离效果。使用三维模型对相分离过程进行模拟,利用VOF方法进行界面捕捉,实现两相分离效果。对弹状流在相分离器的分离原理进行了分析,研究表明:布置微针肋的微通道能实现气液分离效果,液膜厚度显著变下,能应用于冷凝器,有效增强换热效果。进一步对不同微肋布置方式的流道相分离效果进行了模拟分析,结果表明:分离器中心流道大的结构,更容易实现相分离,分离更快;气泡周围的液膜厚度也更薄,更有利于传热。

    2017年01期 v.44;No.185 97-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 294K]
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  • 磁场作用下壁面导电率对导电流体流动稳定性的影响

    董帅;刘立帅;叶学民;

    导电流体在外置静态磁场作用下流动时,其流动特性会发生改变,进而使流体流动的稳定性更难以预测。采用非正则模态稳定性分析方法和数值模拟技术,研究了法向磁场作用下壁面导电率不同时平行平板内导电流体的流动稳定性。通过建立并求解扰动变量的原始和伴随控制方程组,考察了平板导电和平板绝缘情形下初级扰动的增长特征及其空间分布形式。结果表明,平板导电(Ha≥7)和平板绝缘(Ha≥8)情形下最优扰动增长倍数Gmax和局部雷诺数R的关系分别为Gmax≈5.34×10-4R2和Gmax≈6.12×10-4R2,相应的最优展向波数βopt与哈特曼数Ha成正比;平板导电时的扰动增长特征及其空间分布与平板绝缘情形下基本类似;但在平板导电条件下,磁场对扰动的抑制效果更明显。

    2017年01期 v.44;No.185 103-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 370K]
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