华北电力大学学报(自然科学版)


  • 考虑频变特性的架空输电线端口分数阶模型

    梁贵书;于聪;刘欣;

    分数阶微积分理论在众多领域得到了广泛应用,基于分数阶微积分理论进行建模能够准确、简洁地描述研究对象。架空线的集肤效应和有损土壤的影响是造成架空线参数频变的主要因素。应用分数阶矢量匹配法对特性阻抗进行拟合,基于递归卷积法建立了考虑频变特性的架空线端口分数阶简洁等效模型。最后通过具体算例,与电磁暂态计算程序EMTP中的J.Marti模型相比较,验证了所提分数阶模型的准确性。

    2017年04期 v.44;No.188 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 285K]
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  • 二线圈无线电能传输系统的馈电方式分析与实验验证

    李琳;李然;

    二线圈无线电能传输系统有串联馈电和并联馈电两种馈电方式。为了研究不同馈电方式时系统的性能,对两种不同馈电方式的二线圈无线电能传输系统构建集总等效电路,并推导系统正向传输参数S21和效率的计算方法,以分析系统功率传输能力和效率。针对一对无线电能传输线圈实体结构,分别构建采用两种不同馈电方式时的系统部分元等效模型,计算两种馈电方式下的系统功率传输能力和效率,结果与集总参数电路模型的分析结果具有较好的一致性。最后,设计了二线圈无线电能传输系统的实验平台,所得实验结果与理论分析和部分元模型计算结果相吻合,验证了理论分析的正确性。

    2017年04期 v.44;No.188 7-12+36页 [查看摘要][在线阅读][下载 486K]
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  • 基于最佳灵敏度向量和差异系数的线路过载紧急控制策略

    任建文;凌霞;

    为快速有效地消除线路过载,提出了一种基于最佳灵敏度向量和配对灵敏度差异系数的线路过载紧急控制策略。采用图论确定广义潮流转移区域,利用线路过载功率和热稳定功率极限确定最佳灵敏度向量。由节点灵敏度向量在最佳灵敏度向量上的投影值将过载线路所在的广义潮流转移区域内的控制节点分类并选择控制节点对。根据正常线路与过载线路的配对灵敏度向量计算差异系数,筛选确定消除过载过程中功率可能增加大的支路构成安全约束集。利用投影法选择控制节点对调节能减少调节过程需要的调整量和轮次。安全约束集线路代替全网正常线路做为正常支路约束,减少计算量同时加快紧急控制速度。IEEE39节点系统的仿真验证了本文方法的有效性。

    2017年04期 v.44;No.188 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 216K]
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  • 柔性直流配电网故障识别与隔离策略综述

    戴志辉;葛红波;Peter Crossley;王增平;

    随着技术的发展,柔性直流配电网将成为智能电网和能源互联网的关键组成部分,但保护技术的不成熟一定程度上限制了其应用。结合国内外对其保护技术相关方面的研究做了以下工作:首先,简述了柔性直流配电系统关键设备VSC换流器和直流变压器的控制策略,分析了适用于柔性直流配电系统的多端协调控制策略。然后,介绍了系统交流侧不对称故障和直流侧单极接地与极间短路情况下的故障特征,并分析了系统接地方式对故障特性的影响。随后,对其故障隔离手段和故障检测、识别原理进行了综述,简要分析了各种原理的优缺点。最后,列举了柔性直流配电系统保护技术所要重点关注和研究的问题。

    2017年04期 v.44;No.188 19-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 165K]
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  • LLC谐振变流器最小工作频率的计算方法

    徐恒山;黄永章;

    将LLC谐振变流器用于车载充电机(On-Board Charger,OBC)的高频隔离DC/DC。全负载范围内,LLC谐振变流器的原边开关器件实现零电压开关(Zero Voltage Switching,ZVS),副边整流二极管实现零电流开关(Zero Current Switching,ZCS)。考虑输出电压变化时LLC谐振变流器的品质因数也随之变化,以轻载和重载的品质因数为边界条件,计算出LLC谐振变流器的最小工作频率,避免了传统基波近似法不能得到LLC谐振变流器最小工作频率的缺点并为LLC谐振变流器的磁件设计提供理论支持。最终研制了一台3.3k W OBC样机,其功率密度达到1.05 k W/L,整机峰值效率达到95.01%,LLC谐振变流器的峰值效率达到97.4%。

    2017年04期 v.44;No.188 29-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 424K]
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  • HVDC换流器交流等值谐波阻抗研究

    孔维波;文俊;王玲;蔚泽;赵晓斌;韩民晓;段锐敏;

    高压直流(HVDC)输电换流器交流等值谐波阻抗的计算对交直流系统谐波不稳定的研究和HVDC系统交流滤波器的设计具有重要意义。基于开关函数法,计及换流器直流侧谐波电流调制到交流侧产生的两种主导谐波电流的影响,同时考虑这些谐波经换流器的反复多次调制,提出了新的换流器交流等值谐波阻抗模型。通过分析换流器谐波对其交流等值谐波阻抗的影响,提出了基于时域仿真计算换流器交流等值谐波阻抗的方法并给出了具体的计算步骤,该方法消除了换流器自身是一个谐波源对仿真结果的影响。最后,以宜华直流工程为算例,将换流器交流等值谐波阻抗数学模型计算结果与时域仿真结果进行对比,表明新的换流器交流等值谐波阻抗模型较当前主流数学模型的准确性有较大改善并且在低频范围内有较高的准确度。

    2017年04期 v.44;No.188 37-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 232K]
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  • 多机电力系统TCSC新型自适应backstepping鲁棒控制

    赵岩;孙丽颖;

    将含TCSC(Thyristor Controlled Series Compensation)的多机电力系统等值为两机系统,在考虑参数不确定性和外部干扰的情况下,基于backstepping方法,结合浸入和不变(I&I)自适应控制、自适应滑模控制以及L2干扰抑制理论,设计了一种新型的非线性自适应鲁棒TCSC控制器。该TCSC控制器不仅对不确定参数具有较强的自适应能力,而且可以有效地抑制外部干扰对系统的影响。另外,把虚拟控制量的导数看作不确定项,应用滑模项补偿其不确定性,来避免backstepping方法中存在的"系数膨胀"问题。仿真结果表明,所设计的TCSC控制器具有较强的鲁棒性和自适应性,可以保证区域互联电力系统的静态和暂态稳定性。

    2017年04期 v.44;No.188 44-49+56页 [查看摘要][在线阅读][下载 213K]
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  • 机械应力对复合套管用硅橡胶材料电晕老化特性的影响

    梁英;高丽娟;董平平;

    复合套管在运行过程会长期受到热胀冷缩、风以及振动等机械应力的作用,这些都可能对复合套管的电晕老化特性造成一定影响。为了分析机械应力对复合套管用硅橡胶材料电晕老化特性影响,对不同机械应力下(0 N,10 N,50 N,100 N)复合套管用硅橡胶材料的电晕老化特性进行了研究,研制了一套能够模拟复合套管用硅橡胶材料不同受力情况的电晕加速老化试验系统,并采用FTIR,SEM和憎水性等测试方法对电晕老化后的试样状态进行了评估分析。研究结果表明机械应力的存在很大程度上加剧了试样电晕老化的进程,对其微观形态、化学结构等产生很大的影响,同时为硅橡胶复合套管的设计提供一定的参考。

    2017年04期 v.44;No.188 50-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 294K]
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  • 氧气含量对氦氧等离子体射流特性影响

    黄清;魏旭;许建刚;周志成;

    大气低温等离子体射流具有成本小、温度低等特点,获得了广泛的工业应用。采用高压高频交流电源,通过PC控制系统调节氦气和氧气的比例,建立了等离子体射流试验系统。利用高速相机获得了放电图像,测量了射流发光长度和放电起始电压,系统分析了氧气含量对氦氧等离子体射流特性的影响。研究结果表明,氧气会抑制放电过程的发展,进而对等离子体射流的特性造成影响,使得等离子体射流的发光强度和长度大大降低;放电起始电压增大,放电频率增大,放电电流尖峰数值增大,而放电功率则没有太大变化;He和N的光谱强度随氧气含量增大而减小,O的光谱强度呈现先增大后减小的趋势。

    2017年04期 v.44;No.188 57-61+91页 [查看摘要][在线阅读][下载 373K]
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  • 格构式输电铁塔的应变模态分析

    王璋奇;王剑;黄增浩;吴新桥;孟晓波;

    基于一维单元空间变形的力学关系,提出一种适用于格构式结构的应变模态分析方法。在位移模态分析的基础上,给出了利用单元轴向长度、扭转角以及弯曲角的变化计算单元轴向、扭转以及弯曲应变的一般表达式。以典型超高压耐张转角塔为例进行应变模态分析,分析结果表明该耐张转角铁塔在上下横担之间部位的横隔材处和部分主材承受有较大的轴向应变,而处于瓶口横隔材和塔头部位的横隔材则承受有较大的扭转和弯曲应力。由模态叠加原理,结构风振响应主要成分为相应几阶位移模态的比例和,基于此验证风振动应变响应与应变模态之间的关系。采用Kaimal风速谱模拟输电铁塔风场风速,并转换为各节间风载,在ANSYS中通过完全法瞬态动力分析获得结构的动应变分布特性,结果显示铁塔动应变与低阶应变模态极值分布位置吻合较好。

    2017年04期 v.44;No.188 62-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 597K]
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  • 基于三维DLT理论的架空导线弧垂测量

    叶芳;郭军科;田锰;王璋奇;张星;于香英;

    架空导线作为电力系统的重要组成部分,肩负着传输电能的重要使命,弧垂直接影响输电线路的安全稳定运行。提出了一种三维DLT和二维DLT相结合的弧垂测量方法,采用三维DLT求解投影矩阵,然后运用二维DLT计算导线序列点的二维空间坐标。避免二维DLT方法标定点选取困难的问题,与三维DLT相比计算量大大减小。使用形态学方法处理导线边缘检测图像,避免出现双边缘和断裂现象,便于单根导线的提取。基于链码跟踪原理,提供了一种通过控制搜索方向在交叉情形下进行导线提取的方法。试验结果表明,在日常巡检时便可采用本文方法实现输电线路弧垂的快速测量,测量误差约为13 cm,具有较高的测量精度,且拍摄角度灵活、操作简单、成本低、效率高,具有重要的工程应用价值。

    2017年04期 v.44;No.188 71-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 342K]
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  • 采用半自由工况点和分块优化策略的大惯量风力发电系统模型预测控制

    孟洪民;刘吉臻;张江昆;林忠伟;

    风速随机性和间歇性对风机在风能捕获效率、出力波动性、机械载荷等目标的控制带来困难。针对额定风速以上区间,提出一种多目标模型预测控制策略:其基于半自由稳态工况点的多模型调度策略,在确保转速以额定值附近变动的同时,减少桨距角动作,进而获得更好控制效果;采用水平分块策略优化目标二次型函数寻优过程,减小计算量和计算时间。多场景对比仿真结果表明,该方法具有更好动态特性,发电机输出功率波动和机械载荷减小,寻优计算时间缩短,具有较高工程应用价值。

    2017年04期 v.44;No.188 78-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 331K]
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  • 直接能量平衡(DEB)协调控制系统参数整定

    张瑞亚;田亮;

    为提高可再生能源消纳能力,电网要求火电机组优化协调控制系统提高发电负荷响应能力,而锅炉侧控制器参数整定是协调控制系统调试的重点和难点。利用亚临界机组简化非线性动态模型,针对DEB控制方案,推导出机侧闭环炉侧开环状态下燃料量对DEB热量信号的传递函数,并提出依据此传递函数直接计算锅炉侧PID控制器参数的方法。仿真实验证明,应用该方法进行参数整定的DEB控制系统,抗AGC指令扰动、燃料量扰动能力及鲁棒性明显优于典型炉跟机协调控制系统。

    2017年04期 v.44;No.188 85-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 352K]
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  • 基于冷态模型提高省煤器出口飞灰捕集效率的实验研究

    刘毅;张千;陈鸿伟;杨新;许文良;罗敏;

    为探究省煤器出口加装导流挡板及不同形式导流折挡板对灰斗捕集飞灰颗粒效率的影响与变化规律,搭建省煤器出口尾部烟道冷态实验模型。以原始、扩容两种灰斗模型为研究对象,对0.075~1.0 mm的细颗粒灰和1.0~3.35 mm、3.35~6.7 mm、>6.7 mm的大颗粒灰展开捕集实验研究。实验结果表明:加装挡板对细颗粒灰的分离捕集是有利的,随挡板长度的增大和布置角度的减小,灰斗对细颗粒的捕集能力逐渐增强;加装挡板并不能有效地提高灰斗对大颗粒灰的分离捕集能力,反而在一定程度上起到了负面的作用,采用较短长度、较大角度的挡板布置方式能减轻挡板对大颗粒捕集的不利影响。堵塞SCR系统催化剂的积灰以0.075~1.0 mm的细颗粒灰为主,实验条件下选择12.0 cm~15.6 cm、30°的布置方式会较为合适。

    2017年04期 v.44;No.188 92-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 440K]
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  • H型鳍片管的鳍片温度工况模拟分析

    刘彦丰;付晓俊;

    采用有限元分析的方法,运用数值模拟软件fluent,对H型鳍片换热过程进行模拟求解。通过不同结构尺寸模型的建立,找出其高度、厚度、宽度、基管直径以及烟气流速变化对H型鳍片管鳍片平均温度及鳍片最高温度的影响规律。对模拟所得数据进行整理和分析,发现H型鳍片管的鳍片平均温度及鳍片最高温度与鳍片高度、宽度、烟气流速成正比例关系,应尽量避开h1/D>2.368、h2/D>2.368以后的区间范围;与鳍片厚度及基管直径反向相关,可尽量选择较大的基管直径。为H型鳍片管设计人员在选择各结构参数的时候提供参考依据。

    2017年04期 v.44;No.188 100-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K]
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  • 基于SE-DEA方法的电网科技投入效果测评研究

    张磊;李存斌;蔺帅帅;

    科技资源的合理使用是电网企业提升自身竞争力的基础。针对电网企业的科技资源进行分析,结合企业的自身特点,构建出符合电网企业的科技资源投入产出效果评价指标体系;为了克服DEA方法不能合理解决多个DEA有效的问题,提出了超效率DEA模型,通过算例分析,验证了模型的有效性,并对结果进行了DEA无效分析、差异分析和指标影响程度分析等,最后为电网企业科技资源有效配置的相关政策制定提出了建议。

    2017年04期 v.44;No.188 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 143K]
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