华北电力大学学报(自然科学版)


  • 分数阶元件伴生模型的建立及其仿真计算研究

    梁贵书;单栋清;

    通过对比多种分数阶元件实现方法,选取L1插值逼近法建立分数阶元件的伴生模型,并通过仿真计算验证了该分数阶元件伴生模型的可行性及准确性。采用稀疏表格法编写分析分数阶电路的通用程序,实现了任意线性分数阶电路和部分非线性分数阶电路的自动求解,可作为分析分数阶电路的辅助工具,弥补了现有电路分析软件不能对分数阶电路仿真的不足。

    2017年03期 v.44;No.187 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 493K]
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  • 风电场概率分布模型建模及误差分析

    梁海峰;曹大卫;刘博;刘子兴;郑灿;李鹏;

    提出一种风电场出力概率分布模型建立与误差分析的方法。基于典型日的历史风速和对应的风机无限制出力情况下的功率数据,拟合得到风机等效功率特性曲线,进而得到整个风电场无限制出力情况下的实际可发出力。利用高斯混合模型对风电场出力概率分布进行建模,采用序列运算理论,制定最佳离散化步长的选取规则,提高了概率密度函数拟合的精确性。提出基于误差范围的概率密度函数可靠性指标,利用随机抽样方法,对概率密度函数进行误差分析。通过与核密度估计方法进行对比,证明了高斯混合模型的优越性。所建模型能够较好地描述风电场出力的概率特性,为运行人员在风电调度运行方面提供有价值参考依据。

    2017年03期 v.44;No.187 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 251K]
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  • 基于L型阵列与MEMP算法的双局放源超声定位仿真研究

    张莹;谢庆;刘丹;黄河;律方成;刘绪英;

    电气设备局部放电超声阵列检测方法是新近发展起来的一种可靠性较高的检测方法。提出了一种基于增广矩阵束(matrix enhancement and matrix pencil,MEMP)的测向算法和L型阵列传感器的双局放源检测方法。首先,建立局放超声信号的L型阵列传感器模型;然后利用MEMP测向算法实现双局放源的波达方向估计,获得局放源的方位角和俯仰角。通过与传统的MUSIC算法测向仿真结果进行对比,验证了MEMP算法的有效性和优越性。

    2017年03期 v.44;No.187 15-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 248K]
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  • 基于特征线法的A-Line模型的误差分析与研究

    刘欣;王志峰;梁贵书;

    传输线模型是电力系统电磁暂态计算的重要组成部分,近几年的研究中提出了几种新的模型,其中A-Line模型是一种基于特征线法的双诺顿模型,相比于J.Marti和ULM模型,由于其计算过程中不需要对传播常数进行拟合,使架空线暂态计算更为简单。然而,该模型在处理频变参数的时域卷积计算中,采用端口电流代替沿线电流,将会产生一定的误差,且该误差与线路参数密切相关,然而现有文献并没有对该模型进行详细的误差分析和适用范围研究。通过对A-Line模型进行特征阻抗和传播常数误差公式推导及线路参数对特征阻抗和传播常数影响的讨论,对A-Line模型的误差及适用范围进行了分析,并通过算例验证了所得分析结论的正确性,为该模型的工程应用提供了理论依据。

    2017年03期 v.44;No.187 22-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 550K]
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  • 针对大功率脉动负荷的混合储能系统容量优化配置方法研究

    王慧娟;张建成;

    大功率脉动负载日益增多,为满足短时冲击负载的用电质量要求,电源需要按最大功率配置,而在低负荷情况下则会造成电源资源浪费,特别是对于一些特殊供电电源还会造成环境污染。储能系统的参与可以缓解这一问题,其容量的合理配置则是治理效果和经济性的决定因素。提出一种针对大功率脉动负荷情况的蓄电池-超级电容器混合储能系统容量优化配置方法,该方法采用经验模态分解方法求出分界频率来确定蓄电池和超级电容器之间的功率分配;以全生命周期成本最低为目标函数,考虑能量损失率和负荷缺电率等约束条件,利用遗传算法进行求解。编制了混合储能系统容量优化配置计算软件,最后利用编制的软件对某钻井机工作系统进行混合储能系统容量优化配置计算,结果验证了所提方法的有效性。

    2017年03期 v.44;No.187 30-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 451K]
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  • 基于Bezier曲面四边形边界元法的特高压绝缘子串电场计算

    李亚莎;花旭;沈星如;代亚平;

    在三维静电场的边界元计算中,为了快速、精确计算电位和电场强度分布,提出了用双2次Bezier曲面四边形拟合实际积分面的Bezier曲面四边形边界元方法。该方法利用二阶剖分单元的节点坐标信息来构造双2次Bezier曲面参数方程,再利用Bezier曲面参数方程和面积比值法构造对应于Bezier曲面4个顶点节点的形状函数;以Bezier曲面4个顶点节点为计算节点,大大减少了计算节点数;与一阶平面四边形边界元法相比,双2次Bezier曲面能够更好地拟合实际积分面,提高计算精度。并且可通过精细后处理技术将模型表面的函数值精细显示。算例结果表明,Bezier曲面四边形边界元法与传统边界元法相比,在网格剖分节点数相同时,计算精度得到了提高。在计算精度相同条件下,该方法中的节点数量降低,减少了计算机内存的使用。最后,将Bezier曲面四边形边界元法应用于交流特高压绝缘子串电场的计算。

    2017年03期 v.44;No.187 39-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 313K]
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  • 低气压长间隙工频放电通道特性研究

    杨亚奇;李卫国;夏喻;袁创业;陈艳;

    为研究低气压下长间隙工频放电通道特性,利用低气压放电试验平台对600 mm棒-板间隙在5 k Pa、15 k Pa、25 k Pa、35 k Pa、45 k Pa、55 k Pa气压值下的工频放电通道特性进行了试验研究,得到了低气压条件对放电通道外形、通道偏移角度以及通道起始前预放电过程的作用特点。研究结果表明:随气压升高空间电荷密度增大,在电子自由行程和碰撞几率的共同作用下放电通道逐渐收细、变亮,曲折和分叉特征逐渐明显;通道偏移角度逐渐减小;预放电过程由电晕变为刷状流注放电且预放电角逐渐减小。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03期 v.44;No.187 45-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 316K]
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  • 一种接入SSSC的交流线路自适应距离保护方法

    方雨康;于弘洋;陆振纲;许建中;戴朝波;蒋菱;王楠;

    针对含有SSSC的交流线路,考虑过渡电阻对SSSC旁路保护的影响,提出了一种可靠的自适应距离保护方法。根据线路故障时短路电流SSSC旁路保护电流整定值的关系,提出临界过渡电阻的概念,划分SSSC退出运行区和不退出运行区。基于电压电流的相位关系,提出SSSC退出运行和不同补偿模式下的自适应距离保护方案。PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了该方案的准确性和可靠性。

    2017年03期 v.44;No.187 50-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 434K]
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  • 10 kVMW级电力电子变压器设计方案

    刘欣和;吴金龙;辛德锋;冯宇鹏;王先为;姚为正;

    电力电子变压器(PET)在具有传统变压器变压和隔离等基本功能的同时,还具备功率灵活可控和可进行无功补偿等优势。通过对电力电子变压器拓扑结构和功能的分析,针对中低压交直流混合智能配电网领域,提出了一种10 k VMW级的电力电子变压器的设计方案,其中高压侧AC/DC变换器采用MMC换流器,DC/DC变换器由输入串联输出并联的LLC谐振型双向全桥DC/DC变换模块组成;给出了AC/DC和DC/DC变换器中主要元器件的设计,结合应用场景设计了PET的运行模式以及各部分的基本控制策略。所提出的设计方案可实现中压交流、中压直流、低压直流以及低压交流的多级变压、网络互联以及能量的多向流动,实用性强,在中低压交直流配电网中具有一定典型性,对工程设计有重要指导意义。

    2017年03期 v.44;No.187 59-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 474K]
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  • 基于最大相关峭度解卷积算法的发电机特征振动信号增强检测

    何玉灵;王珂;仲昊;蒙玉超;王晓龙;唐贵基;

    采用最大相关峭度解卷积算法(MCKD)对发电机定子的振动信号进行处理,得到信号处理后的时域波形与频谱,并根据提取得到的故障特征信息实现了对发电机运行状态的识别。为了排除偶然性,用最大相关峭度解卷积算法对发电机定子的正常信号和定子匝间短路故障信号都进行了处理,从而证明了这一算法用于振动信号故障特征提取的有效性。通过和当前主流算法之一的最小熵解卷积算法(MED)的处理结果进行对比,分析发现本文算法比最小熵解卷积算法的故障特征信息提取更加明显和准确。结果表明,最大相关峭度解卷积对故障信号特征频率的提取有良好的效果,并与当前主流算法相比有一定的优越性。

    2017年03期 v.44;No.187 67-73+89页 [查看摘要][在线阅读][下载 512K]
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  • 瞬态Navier-Stokes方程的最小二乘有限元降阶计算方法

    谢裕清;李琳;王帅兵;

    为了解决在应用数值算法计算瞬态流体方程以分析流体运动特征时,方程的自由度过大,所耗用计算资源较多的问题,提出了一种求解瞬态不可压缩流体问题的降阶计算方法。该方法首先应用最小二乘有限元法计算部分时刻流场的解构成瞬像矩阵,然后对瞬像矩阵进行特征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)提取流场的特征函数,最后结合Galerkin正交投影方法构建求解瞬态Navier-Stokes方程的降阶计算模型。应用降阶计算方法对顶盖驱动流模型进行分析,计算结果表明:前9阶POD正交基可以捕获流场超过99%的广义能量信息,能够比较精确地描述流场的主要物理特征,所构造的降阶模型方程的自由度远小于全阶模型方程的自由度;降阶模型的计算结果与全阶模型的计算结果符合得很好,验证了降阶计算方法的准确性。

    2017年03期 v.44;No.187 74-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 257K]
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  • 考虑经济环境影响的有机朗肯循环区间不确定性多目标优化

    王华荣;徐进良;

    针对热源温度和质量流量的参数波动特性,建立了有机朗肯循环的多目标优化模型,优化模型综合考虑了循环的热力性能、经济性能和环境性能的影响。目标函数是最大化系统输出净功和火用效率,最小化投资回收期和全生命周期的环境影响负载。循环的蒸发温度和冷凝温度为决策变量。引入了区间不确定性优化方法对热源参数波动的多目标优化模型进行求解,受热源参数区间变化的影响,区间不确定性优化参数对应的目标函数均为区间量,当热源参数变化幅度较大时,ORC系统的最优蒸发温度受热源参数变化幅度的影响较大,R141b的综合性能较优。使用区间不确定性多目标优化方法,可以简化优化过程,不需要再对热源变化引起的系统性能变化进行敏感性分析。

    2017年03期 v.44;No.187 81-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 379K]
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  • 大型燃煤电站回热系统抽汽流量优化研究

    王惠杰;范志愿;许小刚;

    为了提高机组热经济性,对回热系统抽汽流量进行了优化。通过理论分析,建立了级组通流特性变工况模型、级组效率变工况模型、加热器变工况模型、凝汽器变工况模型,从而能够计算全工况下的机组能耗。为了增强遗传算法的全局搜索能力,对基本遗传算法进行了改进。以改进遗传算法为优化理论,抽汽流量为优化变量,汽轮机热耗率为优化目标进行了系统整体优化。优化结果表明:热耗率优化量随着负荷的升高逐渐减小,最小优化量为22.7 k J/(k W·h),最大为50.1 k J/(k W·h)。高压加热器优化后的抽汽流量均低于优化前的抽汽流量;低压加热器优化后的抽汽流量均高于优化前的抽汽流量。该方法对降低机组能耗具有一定的参考意义。

    2017年03期 v.44;No.187 90-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 395K]
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  • 不同粒径下低氮燃烧时含S产物和NO_x释放特性的实验研究

    李永华;李金芳;郝晓路;

    燃煤电厂中煤粉粒径的分布情况会影响锅炉污染物的排放。采用沉降炉反应器研究不同粒径条件下炉内过量空气系数和温度对含硫产物和NO_x释放特性的影响。实验结果表明:过量空气系数的增大、温度的升高、粒径的减小都会使燃烬率和硫释放率提高;H_2S和COS的析出浓度与H_2和CO的浓度变化规律相似;SO_2的浓度随着燃烬率的增大先增加后减小,且SO2浓度的峰值相应的燃烬率随粒径的增大而减小。温度对不同粒径下H_2S的释放浓度影响不大。粒径可以通过改变燃烧的氧化还原性气氛从而影响NO_x的释放特性。当燃烧为氧化性气氛时,温度的升高会促进NO_x的生成;反之为还原性气氛时,温度的升高会阻碍NO_x的生成。

    2017年03期 v.44;No.187 99-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 360K]
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  • 氧含量对碳化硅晶体的拉伸性能的影响

    杜晓超;牛风雷;

    碳化硅具有良好的抗腐蚀和抗氧化性能,是先进核反应堆核燃料包壳的候选材料之一,但杂质元素会对碳化硅材料的机械性能产生重要影响。杂质元素对材料拉伸性能的影响可用第一性原理进行分析。首先构建一个2×2×2的3C-SiC超晶胞结构,使用VASP(Vienna Ab-initio Simulation Package)程序模拟SiC晶体的理想拉伸过程;在不同间隙位增加1个或2个氧原子,构建不同的碳化硅晶胞模型,并计算含氧SiC晶体拉伸强度;通过模拟计算了一个掺杂原子和两个掺杂原子在不同间隙位的拉伸强度,最后总结含氧量对SiC拉伸强度的影响。计算结果表明,掺氧后SiC材料更容易发生脆性断裂,同时氧原子增加后SiC的抗拉强度变小了,说明氧含量对SiC的拉伸性能有明显影响。

    2017年03期 v.44;No.187 106-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 262K]
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