华北电力大学学报(自然科学版)


  • 考虑粗糙程度影响的环网柜二次小室凝露现象研究

    刘云鹏;郭佳熠;郭沁;耿江海;王艳飞;刘若溪;

    凝露现象是影响电气设备乃至整个电力系统安全可靠运行的重要问题之一。基于人工环境气候室搭建了环网柜二次小室凝露现象实验系统,记录了不同环境条件下,环网柜二次小室壁面在粗糙、较粗糙、光滑三种粗糙程度时形成凝露所需的时间。实验结果表明:二次小室壁面越粗糙,凝露形成所需的时间越长;存在最优的环境温度使二次小室内最不易发生凝露现象;二次小室柜内外温差越小,防凝露效果越好;小室内温度较低时,温差对凝露时间的影响大于空气含湿量,凝露时间随温差的减小而增长,小室内的温度较高时,空气含湿量对凝露时间的影响大于温差,凝露时间随空气含湿量的增加而减小。

    2017年02期 v.44;No.186 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 250K]
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  • 寄生参数对大功率高频变压器传输特性的影响机理及优化方法

    刘晨;齐磊;崔翔;赵国亮;

    基于高频变压器模型的Y参数矩阵,分析寄生参数对大功率高频变压器传输特性的影响机理,并通过改进变压器结构设计优化寄生参数,改善传输特性。定义了传输极点频率f_u,即高压侧开路时电压传输函数极点对应的频率,定量评估了寄生参数导致的大功率高频变压器传输特性的频变效应,并揭示了传输特性与阻抗特性间的关联关系。利用一台大功率高频变压器原型机,验证了寄生参数对传输特性影响机理分析的有效性。在此基础上,通过采用"三明治"绕组结构和添加静电屏蔽层的方法减小了变压器漏感和寄生电容,提高了传输极点频率f_u,使得变压器工作频率处的电压变比更加接近设计变比。对于寄生参数效应作用下大功率高频变压器传输特性分析及其优化方法研究具有一定指导意义。

    2017年02期 v.44;No.186 7-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 315K]
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  • 适用于变频控制类芯片的新型光电耦合隔离电路

    吕正;颜湘武;曲伟;邓天成;

    电力电子设备主回路与控制芯片间的电气隔离是保护芯片并阻隔干扰的常规手段。光电耦合器因其具有体积小、寿命长和输入输出间绝缘等优点,已成为实现主回路与控制芯片间隔离的主要选择。然而考虑到光电耦合器输出侧电流及寄生电容的不利影响,变频控制类芯片(如UBA2032等)通常采用变压器隔离主回路,这与电力电子设备高功率密度的发展趋势不符。深入研究以光电耦合器和变压器为核心器件的用于实现主回路与控制芯片间隔离的常规电路,分析指出采用光电耦合器隔离主回路与变频控制类芯片时存在的技术问题,提出一种可有效应对上述问题的新型光电耦合隔离电路并给出该电路参数的计算方法。仿真及实验结果验证了所提出的光电耦合隔离电路的优越性及有效性。

    2017年02期 v.44;No.186 15-21+30页 [查看摘要][在线阅读][下载 309K]
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  • 考虑机组重要度和负荷停电损失的网架重构分层协调优化

    刘文轩;顾雪平;李少岩;

    电力系统大停电后,重要负荷的损失状况会随时间的推移而逐步增大,成为系统恢复的重点关注问题。研究了网架重构阶段机组与重要负荷协调恢复的优化方法,以热启动机组的总容量和恢复过程中的总负荷损失分别作为上、下层目标函数,建立了双层优化模型;引入灰关联模型对机组综合重要度进行评估,采用基于状态优选的多层编码遗传算法进行求解,获得各机组热启动总容量;结合网络计划技术,对各节点重要负荷的恢复时间进行计算,评估不同方案的负荷损失情况,获取机组与重要负荷协调恢复的最优方案。新英格兰10机39节点系统的算例结果验证了本文方法的有效性。

    2017年02期 v.44;No.186 22-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 486K]
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  • 感性负载条件下IGBT开通过程分析

    唐新灵;崔翔;张朋;李金元;赵哿;

    针对IGBT的开通过程中,研究了感性负载条件下IGBT的开通过程中栅极电压、集电极电流、集射极电压随时间变化的特点及其相互关系。详细阐述了栅极电容随栅极电压变化的机理以及栅极平台电压产生的机理,分析了驱动电阻对栅极电压的影响。根据IGBT开通电流特点,提出用二次函数来拟合IGBT开通时的集电极电流波形,同时还分析了主回路杂散电感对开通波形的影响。搭建了IGBT动态开关特性测试平台,测量结果验证了本文分析的正确性。

    2017年02期 v.44;No.186 33-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 467K]
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  • SVD滤波与改进小生境遗传算法在双馈异步电机转子匝间短路故障量提取中的应用

    李俊卿;朱锦山;沈亮印;康文强;

    双馈异步发电机(DFIG)转子绕组发生匝间短路故障后,可能会导致机组运行不稳定,造成严重的经济损失,短路后定子电流会产生频率为(1±2s)f的谐波,因此分析定子电流中的谐波含量对故障诊断具有一定的意义。FFT进行短时采样频谱分析时,由于频谱泄露的影响,分辨力明显不足。为了提高转子匝间短路诊断的准确性,提出了利用SVD分解滤波算法和改进小生境遗传算法的故障诊断方法,不仅提高了谐波分析的精度,还解决了多重信号分类(MUSIC)算法谱峰搜索计算量大的缺点。仿真的结果表明,将SVD分解算法和小生境遗传算法作为故障监测方法切实可行,为转子匝间短路故障诊断提供了依据,相比单独采用FFT和MUSIC算法,计算精度和效率都有所提升。

    2017年02期 v.44;No.186 42-46+54页 [查看摘要][在线阅读][下载 186K]
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  • 模块化多电平换流器阀基主动均压控制策略研究

    许建中;郭裕群;何智鹏;徐莹;赵成勇;

    模块化多电平换流器阀臂中子模块IGBT的平均开关频率和电容电压纹波幅值具有相互耦合的特性,如何在保证纹波幅值不超标的情况下精确定量控制IGBT的平均开关频率具有重要的理论和工程意义。基于此提出一种MMC阀基主动控制策略。首先,基于一种改进的电容均压排序算法和其子模块电容电压纹波幅值与IGBT平均开关频率的数学关系,为基于PI控制器的主动均压策略提供输出阈值的设计准则;其次,设计了一种在线测量IGBT平均开关频率的模块,可以实现开关频率的划窗式动态测量;进而,提出了定量控制IGBT平均开关频率的闭环控制器。最后,为证明所提出频率控制方法的有效性,在PSCAD/EMTDC中搭建了双端401电平MMC-HVDC系统分别针对稳态、潮流翻转以及严重交、直流故障情况验证了所提出的MMC阀基主动均压控制策略鲁棒性和工程适用性。

    2017年02期 v.44;No.186 47-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 403K]
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  • 低气压长间隙工频放电U_(50%)-P曲线饱和特性研究

    杨亚奇;李卫国;袁创业;夏喻;陈艳;

    为研究低气压下长间隙工频放电击穿电压与气压U_(50%)-P关系曲线饱和特性,利用低气压放电试验平台对2~70 k Pa气压范围内300~600 mm棒-板间隙进行了工频放电试验研究,得到不同间隙距离的U_(50%)-P曲线,并对曲线饱特性以及饱和区击穿前过程进行研究。研究结果表明:在2~70 k Pa气压范围内不同棒-板间隙的U_(50%)-P曲线均存在明显饱和区,随间隙距离减小饱和区向高气压方向移动,饱和范围增大且U_(50%)分散性增大。产生上述现象的的原因为:饱和区内击穿前间断发展的流注放电产生大量空间电荷,影响电子自由行程和碰撞几率,削弱了气压对电子自由行程和碰撞几率的影响。研究结果对研究低气压下长空气间隙放电特性提供参考。

    2017年02期 v.44;No.186 55-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 256K]
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  • 多维齿槽转矩优化方法在永磁电机中的应用研究

    董淑惠;王慧;王艾萌;

    分别采用改变定子齿的形状、调整极弧系数以及磁极偏移的方法来削弱永磁电机的齿槽转矩,并将这3种方法相结合使齿槽转矩进一步优化。通过建立永磁电机的有限元模型,对提出的齿槽转矩抑制方法进行理论分析与有限元验证,并对采用磁极偏移法减小齿槽转矩进行了实验验证。结果表明:改变定子齿的形状、最优极弧系数法和磁极偏移法均有效减小齿槽转矩;而采用三者相结合的方法后,永磁电机的齿槽转矩更是得到极大减小;磁极偏移法的有限元仿真结果和实验果基本吻合,验证了该方法对减小齿槽转矩的有效性。

    2017年02期 v.44;No.186 60-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 698K]
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  • 考虑光伏发电相关性的概率潮流计算

    赵来鑫;赵书强;胡永强;

    地理位置较近的光伏发电系统,输出功率之间具有相关性,会对概率潮流计算的准确性产生影响。采用改进的Nataf变换处理光伏出力之间的相关性,并结合半不变量和C型Gram-Charlier级数进行概率潮流计算。该方法不仅较蒙特卡洛法有更高的计算效率,而且能够体现变量空间之间的变换过程,对于不服从正态分布的光伏出力之间的相关性具有较好的处理效果,同时C型Gram-Charlier级数可以防止概率密度值出现负值的情况。通过IEEE14节点算例和南方某地区实际电网算例验证了所提方法的准确性和有效性。

    2017年02期 v.44;No.186 68-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 263K]
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  • 基于细分迭代法的负序电压责任分摊计算

    肖楚鹏;贾秀芳;邱泽晶;许朝阳;黎杰;

    国标中以负序电压不平衡度评估公共连接点三相电压不平衡,仅是考察整个母线电压的不平衡情况,不能确定系统和用户侧分别引起电压不平衡的责任大小。为量化系统和用户单独在母线引起的电压不平衡责任中的负序电压责任,定义了系统侧、用户侧及各个用户的负序电压责任指标,基于正负零序分量解耦条件,分别针对单一不平衡源和多不平衡源情况建立复数域部分线性回归模型,并提出细分迭代法对模型进行求解,进而可实现系统和用户负序电压责任指标分摊计算。以仅含有一个不平衡源、同一位置两个不平衡源和不同位置的两个不平衡源,并考虑供电侧是否对称的情况仿真算例,验证了研究问题所提方法的准确性和可行性。

    2017年02期 v.44;No.186 75-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 268K]
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  • 电网数据可信性度量模型研究

    程晓荣;李天琦;

    针对电力系统中不可信数据将导致电力系统状态估计结果的准确性降低,分析了电网中数据的可信性需求,研究了电力系统不良数据的辨识和数据可信分析理论,构建了层次化、动态化的电网数据可信分析模型。该模型引入时间因子、惩罚因子等权重参数,将电力数据的可信性分析问题归结为数据源、数据源之间及数据传播网络路径的组合问题,即通过计算数据源之间的可信度、数据源的可信度、数据的可信度,动态地构建了基于数据源依赖关系的可信虚拟网络,最后通过所构建的可信虚拟网络来评估出电力数据的可信度。仿真实验结果表明,该模型能较好地满足电网数据的可信性评估需求,为可信性评估方法进一步研究提供了解决思路。

    2017年02期 v.44;No.186 83-90+110页 [查看摘要][在线阅读][下载 287K]
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  • 基于相关向量机的风机齿轮箱故障诊断方法

    卢锦玲;绳菲菲;赵洪山;

    提高风机齿轮箱的故障诊断准确率可以有效减少风机的停机时间、提高风电场的经济效益,因此,结合相关向量机(Relevance Vector Machine,RVM)和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)的优点,提出了一种风机齿轮箱的故障诊断方法。利用RVM建立风机齿轮箱的故障诊断模型,并利用GA获得其最优参数,弥补设置参数不良造成准确率过低的不足;采用小波包分解方法提取表征齿轮箱故障的能量向量,作为样本的特征向量;采用"一对多"的多分类方法建立多个两类分类器,实现齿轮箱的多类故障分类。通过实验数据证明了该方法的有效性,并且与反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)两种方法相比,该方法的诊断效果更好。

    2017年02期 v.44;No.186 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 257K]
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  • 基于高斯过程回归方法两相对流换热系数预测

    任婷;刘厦;孙杨;穆怀萍;刘石;

    两相流经常发生在换热器中,其中气液两相流的换热特性在换热器的结构设计、材料选择和优化运行上起到了至关重要的作用。因此,在实际应用中需要获得两相对流换热系数。不同于常规的实验研究和数值计算方法,提出了一种利用实验数据和高斯过程回归(Gaussian Process Regression,GPR)相结合的方法快速预测两相对流换热系数。与其它方法的比较结果表明,GPR方法的预测精度高,预测结果与实验数据吻合较好;而且,该方法有利于减少实验次数和实验成本,节省原材料以及缩短设计周期,从而为研究气液两相流的换热特性提供一种有效方法。

    2017年02期 v.44;No.186 97-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 327K]
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  • 湿法电除尘器内喷雾过程雾滴运动特性研究

    邓杰文;曲宏伟;

    分析湿法电除尘器作为在处理粉尘时,雾化液滴的运动情况直接影响颗粒物的脱除效率,采用CPFD方法模拟无电离情况下时卧式湿法电除尘器喷雾过程,并与实验台测得压力数据进行对比。分析了液滴运动形态、压力分布、速度分布等,分析表明:模拟所得的压力值与实验数值相吻合,烟气在沿程的喷嘴作用下获取动能不断增加,同时雾化液滴在气流出口位置出现回流,形成雾滴"空白"区域,与实验现象基本吻合,验证了CPFD方法预测雾化液滴运动规律的可行性。

    2017年02期 v.44;No.186 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 472K]
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