华北电力大学学报(自然科学版)


  • 碳化硅MOSFET开关特性分析及杂散参数优化

    柯俊吉;谢宗奎;林伟聪;赵志斌;崔翔;

    为改善碳化硅MOSFET开关瞬态特性,最大限度地发挥碳化硅MOSFET性能优势。首先,简单分析了开通电流过冲和关断电压过冲产生机理,并在LTSPICE仿真软件中建立了双脉冲测试回路等效电路模型。仿真结果表明:开通电流过冲和关断电压过冲分别主要取决于上桥臂总杂散电容和回路杂散电感。此外,分析了负载电感的杂散电容与绕制层数的关系。通过Q3D仿真,对比研究了不同直流母排结构以及电容布局方式下的杂散电感。最后基于阻抗分析仪测量,采用谐振频率法计算出负载电感的杂散电容和直流母排的杂散电感。仿真和实验结果均表明:单层负载电感杂散电容最小,环形叠层结构直流母排的杂散电感最小。因此在相同开关速度下,采用优化后的测试平台,器件开关瞬态特性明显得到了改善。

    2018年02期 v.45;No.192 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 518K]
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  • 基于有限元的磁暴感应地电场区域分解中位函数多值性分析

    陶瑞祥;王泽忠;

    在应用区域分解法求解多尺度磁暴感应地电场过程中,在求解得到的磁暴感应地电场中感应电流分布相同的前提下,基于有限元的区域分解法求解得到的位函数值与有限元直接求解得到的位函数值存在较大差异,这说明磁暴感应地电场求解过程中的位函数存在多值性。以基于有限元的区域分解法求解分解模型和有限元法直接求解整体模型两种算法,通过节点单元和棱边单元分别求解多尺度磁暴感应地电场,具体阐述位函数求解结果的多值性。通过对比发现,两种单元计算得到的矢量磁位不存在多值性,而电位存在多值性。针对电位计算结果的多值性,分析并验证了边界条件对电位多值性的影响,发现电位耦合是导致棱边单元电位多值性的原因,但节点单元电位的多值性没有因为取消电位耦合而消失。分析结果可为计算交变电磁场问题时的单元选择方面提供参考。

    2018年02期 v.45;No.192 10-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 317K]
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  • 基于全寿命周期理论的光储电站容量优化配置

    徐岩;乔林思杭;

    在光伏电站侧配置储能系统是减少弃光,提高源网协调性能的有效途径,但目前储能电池价格昂贵,合理配置储能容量是其大规模推广的前提。首先对光储电站的拓扑结构及储能运行方式进行分析,进而基于全寿命周期理论建立最大净现值储能容量优化模型,模型中充分考虑电站寿命期内的收益及各成本项,包含对光储电站考核成本的定量计算;建立储能放电损耗成本模型,确定实际工况下的储能损耗成本值等。最后基于实际数据,通过三种方案对比验证模型有效性。仿真结果表明,最大净现值优化模型可以有效的提高电站经济性,为光储电站的储能容量优选提供参考信息。

    2018年02期 v.45;No.192 16-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 259K]
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  • 基于实时电价机制的微网多时间尺度能量管理研究

    戴志辉;陈冰研;

    实时电价机制在本质上是分时电价机制的一种,但能反应每小时甚至更短时间段的电价波动。部分调度策略的制定依赖峰谷时段的划分,在仅有实时电价信息时无法有效执行。提出了一种基于实时电价信息的多时间尺度优先级调度策略,通过优先级信息将多个时间尺度紧密结合起来。根据主网实时电价信息与微网内柴油机单位发电成本之间的数量关系,确定日前每小时柴油机、网间交互功率、储能的优先调度顺序,直接指导日内短时间尺度调度,克服电价时段的划分对制定调度策略的影响。运用鲁棒优化处理风光出力不确定性。最后以一并网型微网为例,分析优先级调度策略对实时电价机制的适应性以及在充分利用可再生能源、保证微网经济可靠运行方面的优越性。

    2018年02期 v.45;No.192 24-31+74页 [查看摘要][在线阅读][下载 306K]
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  • 基于离散傅里叶变换的微电网混合储能容量优化

    武志锴;许言路;蒋理;李占军;李成;孟明;吴亚帆;

    针对并网型微电网中由蓄电池和超级电容组成的混合储能系统进行容量的优化配置。光伏发电和负荷之间产生的净负荷功率由大电网和混合储能装置来共同进行平抑。建立一个俩阶段混合储能容量优化的数学模型,利用离散傅里叶变换对微电网中产生的净负荷功率进行分解,第一阶段在满足联络线功率波动要求的基础上来选取联络线功率和混合储能系统功率的分界点使得联络线利用率最高的;第二阶段以混合储能容量配置的经济成本最低为目标选取蓄电池功率和超级电容功率的分界点;从而得到联络线、蓄电池和超级电容的功率分配。利用遗传算法对混合储能容量的优化模型进行求解,得到最优的混合储能容量的配置。通过算例进行了验证分析。

    2018年02期 v.45;No.192 32-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 234K]
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  • 基于电价型需求响应的微电网两阶段随机调度方法

    谷守信;张建成;

    研究了电价型需求响应参与微电网调度运行的问题,在电价型需求响应的基础上,采用场景法考虑微电网中风光出力的随机不确定性,建立了微电网两阶段随机优化模型,由第一阶段的需求响应资源参与风光消纳,引导用户响应风光出力的变化,在第二阶段通过调整可控微源的备用资源,校正实时运行场景下的供需不平衡,满足不同风光出力场景的差别需求。算例结果表明所提考虑电价型需求响应的微电网两阶段随机调度方法具有应对不确定风光出力的鲁棒性,可以有效提高微电网系统整体运行的经济性。

    2018年02期 v.45;No.192 39-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 301K]
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  • 基于部分变系数模型的多谐波责任量化方法

    贾秀芳;董立峰;

    为了消除背景谐波波动在多谐波源污染责任量化过程中的影响,提出了基于部分变系数模型的多谐波源污染责任量化方法。首先利用基本电路理论得到了公共连接点存在集中式多谐波源的等效电路模型,并推导了多谐波源的谐波污染责任定义及划分方法。其次针对背景谐波波动的特点,在多元线性模型的基础上进行改进,提出了部分变系数模型。最后,通过核函数的对比分析和光滑参数的交叉寻优,提出了基于该模型的谐波责任量化方法。所提方法能够在背景谐波波动情况下较准确地回归出系统侧谐波阻抗。为了验证方法的有效性,在IEEE14节点测试系统上进行仿真分析,结果表明,在背景谐波波动情况下,该方法能够有效提高多谐波源污染责任计算的准确度。

    2018年02期 v.45;No.192 47-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 303K]
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  • 基于关键支路的关键断面确定方法

    王文媛;李卫国;程宇頔;夏喻;袁创业;蔡正梓;

    电网关键输电断面的研究、确定和在线监视对于系统的安全稳定运行具有重要意义。提出了一种快速确定关键断面的新方法,该方法的原理是:将电网弹性网络理论和复杂网络理论结合,提出一种衡量线路枢纽性的指标,并将该指标与线路开断后对潮流的影响程度结合,用于识别枢纽性强、对潮流影响大的关键线路,继而根据支路开断分布因子和弹性网络模型,直接在关键支路附近,确定输电断面,最后将安全裕度小的输电断面作为关键断面。该方法简化了发电机负荷节点对间输电路径的搜索方法,省略了电网分区这一步骤。电网弹性网络模型是将电网中的各条支路映射为具有弹性系数的弹性支路,该模型的应用能够实现电网稳定分析的可视化,这种可视化的特点在本文关键断面的确定方法中得以体现。以IEEE-39节点系统为算例,将确定的关键断面进行合理性验证,表明了本方法的可用性。

    2018年02期 v.45;No.192 54-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 279K]
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  • 机械弹性储能系统位置跟踪控制策略研究

    郑晓明;米增强;马云凤;魏明磊;孙辰军;

    机械弹性储能系统在运行过程中需要精确的位置跟踪控制来确认其储能量,同时储能箱的转矩和转动惯量随着储能过程的进行连续变化,需要控制系统能够迅速调节电机的输出转矩以匹配储能箱在运行过程中逐渐增加的反转矩,同时能有效抑制储能箱转动惯量变化对控制性能的影响,以保证储能系统的效率和安全。本文采用指数遗忘法算法估计储能箱时变参数,结合估计值,设计以转角、转矩、磁链为虚拟控制变量的反推控制器,控制逆变器驱动电机运行。仿真表明,该方法能保证储能系统位置的精确控制和电机输出转矩的快速响应,同时系统参数变化变化对控制性能的影响很小,能量储存过程平稳。

    2018年02期 v.45;No.192 64-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 305K]
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  • 应用时域积分法的变电站内开关操作空间电磁场分析

    张建功;赵军;干喆渊;

    为了提供一种更加简单且计算结果可靠的计算变电站内开关操作空间电磁场的方法,应用了近似计算公式推导出空间电场的计算公式,计算了任意波形下的雷电感应过电压在空间产生的水平电场,通过时域积分方程法求解其散射场,求解了雷击架空输电线路时在线路上产生的感应过电压。建立了水平电场与线路的时域积分方程,将导线轴向电流作为变量,取脉冲函数作为基函数,在时间和空间维度上均采用匹配离散方程,将得到的线性方程组应用时间步进算法进行求解。本方法计算过程简单,并通过具体实例验证了使用该方法时,其计算结果与相关文献结论一致。

    2018年02期 v.45;No.192 70-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 166K]
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  • 电网虚假数据注入攻击的非线性分析模型

    舒隽;郭志锋;韩冰;

    针对量测系统的恶意网络攻击是危及电力系统安全运行的重要因素之一,研究网络攻击者对量测系统的攻击行为以及该行为造成的破坏,能够为量测系统配置的改进提供决策依据。提出了电网虚假数据注入攻击的非线性分析模型,该模型的目标函数是恶意攻击后的量测值与实际量测值差别最大化,约束条件包括量测值攻击范围约束和避开状态估计不良数据检测的残差约束。针对该非线性规划模型的特点,在GAMS上实现模型编程,并调用非线性规划求解器BARON进行求解,算例分析结果表明恶意的虚假数据注入攻击能够危害电力系统的安全经济运行,且危害程度远大于随机的虚假数据注入攻击,验证了本文所提出模型和方法的有效性。

    2018年02期 v.45;No.192 75-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 233K]
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  • 基于EEMD样本熵和支持向量机的高压断路器故障诊断

    刘荣海;豆龙江;万书亭;杨迎春;郑欣;

    首先提出了一种以集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)样本熵和支持向量机(support vector machine,SVM)相结合的高压断路器振动信号的特征向量提取和故障诊断的分析方法。然后提出并分析了分闸弹簧力减小、缓冲弹簧无效两种新故障对高压断路器的性能影响,同时针对输电线路发生永久故障时,断路器按照跳闸、重合闸然后二次跳闸指令动作的实际情况,首次探索性选择振动能量相对较小的分闸振动信号作为诊断对象。最后实测了某35 k V高压SF6断路器正常运行、分闸弹簧力减小、缓冲弹簧无效、基座螺丝松动工况下断路器分闸振动数据进行识别,结果表明该方法检测高压断路器故障快速、准确,为断路器的故障诊断提供了新的思路。

    2018年02期 v.45;No.192 82-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 288K]
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  • 大型燃煤发电机组热力性能优化集成分析研究现状

    杨勇平;黄圣伟;付鹏;李承周;谭天宇;王宁玲;

    为进一步提高大型燃煤发电关键设计和运行技术水平,总结我国当前的火电行业构成与能耗水平特点,并与国际先进水平进行对比,针对当前我国燃煤发电机组的深度节能需求,从火电机组能量系统的分析和优化两个层面开展调研。系统分析侧重于揭示燃煤发电机组能耗的空间分布规律,而系统优化则基于机组节能潜力提出科学有效的方案寻优策略。对目前国内外在燃煤发电机组系统集成优化上的研究进展进行了总结提炼,以期对现有机组的节能改造提供理论基础,为未来机组的优化设计提供新的方法和思路。

    2018年02期 v.45;No.192 89-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 167K]
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  • 1000 MW燃煤锅炉低氮燃烧的数值模拟与分析

    王东风;李应保;

    为了研究某1 000 MW燃煤锅炉低氮改造后的最佳配风方案,应用流体力学仿真软件对炉内温度、CO浓度等燃烧特性进行了数值模拟与分析。结果表明:对比4组不同二次风配风工况下炉内速度场、温度场以及组分场的分布信息,发现锅炉低氮燃烧适宜采用正宝塔式二次风配风方式;另外,通过分析不同燃尽风与附加风风率对锅炉燃烧效率与炉膛出口NO浓度的影响,发现燃尽风风率附加风风率均取15%左右时,炉膛出口NO浓度降低到200 mg/m~3以下,锅炉燃烧效率最优。数值模拟实验结果对锅炉低氮燃烧运行具有重要指导价值。

    2018年02期 v.45;No.192 96-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 662K]
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  • C_OFe_2O_4催化PMS降解甲基橙的实验

    马宵颖;赵毅;梁旭阳;金森;

    采用溶胶凝胶法制备了磁性催化剂铁酸钴(C_OFe_2O_4),借助于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、BET比表面积、磁滞回线(VSM)等手段对催化剂进行表征。以甲基橙溶液模拟染料废水,开展了C_OFe_2O_4催化活化过一硫酸氢钾(PMS)降解甲基橙的实验研究。考察了催化剂用量、PMS的浓度、溶液初始p H、反应温度对甲基橙降解效率的影响,得到了反应的最佳条件。当C_OFe_2O_4浓度为0.16 g/L,PMS浓度2.3 mmol/L,溶液初始pH为3,反应温度为25℃时,甲基橙的降解效率可达89.96%。通过查阅相关文献及X射线光电能谱分析(XPS)推测了甲基橙的降解机理。

    2018年02期 v.45;No.192 103-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 374K]
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