华北电力大学学报(自然科学版)


  • 基于信号复杂度的高压交流线路暂态保护研究

    王家慧;王增平;王松;吴佳毅;戚宣威;

    基于线路故障暂态特征的保护比传统保护响应更快,对故障的判断更加准确,而且不会受到工频振荡等情况的影响。分析了线路故障时产生暂态分量的原因以及发生区内外故障时暂态特征存在差异的原因,介绍了小波变换以及小波奇异熵,用小波奇异熵来表征信号复杂度的变化,基于小波变换分析电流信号,并用小波奇异熵进一步分析信号的复杂度。在MATLAB/Simulink中搭建500kV线路仿真模型,通过仿真发现,线路发生区内故障时信号复杂度明显高于发生区外故障时的信号复杂度,利用区内、外故障时信号复杂度的差异构成了区分区内外故障的判据。

    2019年01期 v.46;No.197 1-8+16页 [查看摘要][在线阅读][下载 373K]
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  • 计及微网对外供电的配电网可靠性评估

    刘仕豪;吴耕纬;赵书强;伏泽来;张现;

    研究对象为含微网的配电网,微网由柴油机、光伏发电系统和负荷组成,考虑配电网故障时微网对邻近配电网负荷供电的行为,并分析此行为对配电网可靠性的影响。在传统时序模拟法可靠性评估算法的基础上,建立了负荷和光伏发电系统的时序波动模型、基于下垂特性的柴油机组复功率模型。微网对外供电区域的划分计及了有功无功平衡和系统电压/频率约束。提出了微网支撑率和微网支撑电力期望两个可靠性指标,并对改进的RBTS Bus6配电系统进行了可靠性评估,算例结果验证所提模型和算法的合理性。

    2019年01期 v.46;No.197 9-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 194K]
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  • 基于分类水平分析的油中溶解气体统计阈值计算方法

    荣智海;齐波;张鹏;李成榕;陈玉峰;

    油中溶解气体阈值是判断变压器异常的重要指标,其判断阈值来自于历史数据分类统计,而选取分类条件是计算阈值的前提。针对高维数据阈值计算分类条件难以确定的问题,提出一种基于分类水平的油中溶解气体分类条件选取方法。该方法通过SS-FCM计算数据子类中心点,进而求取分类集几何中心及分类水平,根据分类水平判断分类条件优劣并进行分类,结合威布尔分布模型计算差异化阈值。研究发现分类水平高的条件统计威布尔函数拟合度较高,并且计算得到的阈值误报率较小,相比于标准阈值具有更高的准确性,有效识别变压器潜在过热缺陷。

    2019年01期 v.46;No.197 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 361K]
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  • 一种光储直流微网经直流-异步电机并网控制方法

    赵策;张建成;郭伟;

    针对并网逆变器存在的谐波含量大、故障率高、控制方法复杂等问题,提出了一种光储直流微网经直流-异步电机并网控制方法。该光储直流微网中,光伏电源工作在MPPT模式,蓄电池储能系统工作在恒压模式,以维持直流母线电压恒定。直流电机拖动三相异步电机旋转,三相异步电机定子绕组与交流电网相连,当三相异步电机转速接近同步速时,并网开关合闸,实现光储直流微网并网运行以及直流电能和交流电能之间的相互转换。光储系统并网后,通过调节直流电机端电压对光储直流微网输出有功功率进行控制,使光储系统可以达到"削峰填谷"的目的。在MATLAB/Simulink中对本文所提出的光储微网及其并网环节进行建模,仿真结果验证了该控制方法的可行性和有效性。

    2019年01期 v.46;No.197 25-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 283K]
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  • 混合MMC电磁暂态高效建模和阀段故障特性分析

    朱良合;盛超;陈晓科;骆潘钿;杨汾艳;刘正富;唐酿;黄辉;冯谟可;许建中;

    由半桥子模块(half bridge submodule,HBSM)和全桥子模块(full bridge Submodule,FBSM)组成的混合型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)具有经济性高,能快速清除直流短路故障,故障恢复能力强等特点,非常适用于大容量输电系统。然而,如果仅利用详细模型进行仿真,计算效率难以满足科研需求。因此,针对混合型MMC,对半桥和全桥子模块分别进行了提速等效建模,在提速的同时不丢失子模块的任何信息,是一种精确的等效模型。等效建模后半桥子模块和全桥子模块具有同样的电路形式,可以根据需要灵活调整混合MMC中半全子模块比例。使用一种复杂度较低的混合型MMC排序算法,能大大减少快速排序对计算器的要求,提高仿真速度。在PSCAD/EMTDC中搭建了基于半桥子模块、全桥子模块和半桥与全桥子模块混合连接的三种MMC模型,对模型的精度进行了验证。利用验证正确的模型,进行了阀段故障仿真。

    2019年01期 v.46;No.197 32-40+46页 [查看摘要][在线阅读][下载 456K]
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  • 一种计及历史出力规律的风电波动奖惩模型

    李翔宇;朱永强;赵娜;张泉;夏瑞华;

    目前,随着风电等可再生能源发电迅猛发展,风电机组直接参与电力市场与其他机组竞争报价,并按批发市场价格结算将成为趋势。同时风力发电的波动性依旧是制约风电发展的主要因素,为此已有不少学者提出了减小风电波动性的有效方法。提出了一种计及风电历史出力规律的风电波动奖惩模型,依据风电在历史周期内的波动性变化规律引入波动性奖惩因子,并带入到风电的电力市场的均衡模型中。通过该模型的算例分析,得到模型提出的奖惩因子对风电商的投标出力产生了一定影响,并且随着风电商的风电波动减小其投标出力会有所提高,从而证明该模型有助于促进风电商自发借助储能等辅助设备以提供波动性更小的风力发电。

    2019年01期 v.46;No.197 41-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 196K]
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  • 用于直流换流站动态无功补偿的调相机与SVC运行特性对比

    许国瑞;范士雄;罗超龙;韩巍;

    调相机和静止无功补偿器(SVC)均可为换流站提供无功支撑,但两者产生无功的机理并不相同。以直流送端系统电压波动为例,研究两种设备的动态无功补偿特性及其对交直流输电系统电压的支撑作用;对比分析了系统电压突降和突增时,调相机和SVC的无功调节能力;在此基础上,对比分析了两种无功补偿设备对动态过程中系统传输功率的影响。结果表明:交流系统电压突降后,调相机具有更好的无功输出特性和电压调节能力;受无功吸收能力的限制,交流系统电压突升后,调相机和SVC均不能使得系统电压恢复到额定值。

    2019年01期 v.46;No.197 47-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 361K]
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  • 基于VMD和改进ARIMA模型的超短期风速预测

    赵征;汪向硕;乔锦涛;

    针对风速序列非线性、波动性的问题,提出了一种基于变分模态分解和改进差分自回归滑动平均模型的风速预测模型。首先利用变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)将信号从低频到高频逐次分解,使每个分量具有不同中心频率的有限带宽;然后对各分量分别建立ARIMA模型,由于各分量的残差序列可能存在异方差性,因此引入GARCH模型消除异方差特性,建立ARIMA-GARCH模型;最后各分量预测结果叠加得到最终的预测值。实验结果表明,所提出的预测模型在超短期风速预测上具有较高的预测精度。

    2019年01期 v.46;No.197 54-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 369K]
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  • 分布式光伏接入配电网的选址定容优化研究

    张铁峰;高智慧;左丽莉;李谦;顾建炜;

    分布式光伏接入配电网时若安装位置、容量等不合理会对电力系统造成诸多不利影响,在对分布式光伏并网进行规划时必须予以考虑。为了解决分布式光伏接入配电网的选址定容优化问题,简要阐述了分布式光伏并网对配网电压质量、网损的影响,给出了分布式光伏接入配电网的选址定容优化过程,建立了考虑电压质量、网络损耗、投资成本三个目标的分布式光伏选址定容优化模型,进一步提出一种基于改进遗传算法的分布式光伏接入配电网选址定容优化方法,并通过IEEE34节点标准算例和华北某地区实际光伏接入配电网的算例验证了方法的有效性与可行性。

    2019年01期 v.46;No.197 60-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 213K]
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  • 平抑联络线功率波动的微网混合储能容量优化

    任建文;陈兴沛;焦瑞浩;

    为合理配置微网混合储能系统的容量,降低联络线功率的波动性,提出平抑联络线功率波动的混合储能系统容量配置方法。首先,以净负荷和联络线期望功率的偏差平方最小为目标,以联络线功率的上下限以及最小调节时间为约束,优化得到联络线期望功率。其次,依据净负荷功率以及优化得到的联络线期望功率计算得出混合储能系统功率。然后,建立了以混合储能系统全生命周期成本为目标,以蓄电池以及超级电容器工作频段的分界频率为优化变量的混合储能系统容量优化模型,并应用粒子群算法求解该模型获得最优的储能系统功率和容量。最后,采用实际微网运行功率数据,进行了案例验证,仿真结果证明了所提方法的经济性和有效性。

    2019年01期 v.46;No.197 67-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 160K]
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  • 基于VSC-HVDC并网的海上风电场无功补偿控制策略

    苗文静;黄伟;葛良军;王明帅;

    随着规模的扩大和并网距离的增加,海上风电场对电网电压稳定性影响愈加显著。针对经VSC-HVDC并网的双馈型海上风电场,逐一分析双馈机组(Double-fed induction generators,DFIG)特性和VSC-HVDC系统结构特征以及控制模型。在此基础上提出利用风电场侧换流站、风机网侧变流器和转子侧变流器三者相协调的无功控制策略,以提高系统电压稳定性。最后以CIGRE B4-39系统为例,运用DIgSILENT软件进行建模仿真,分析海上风电场出口母线电压发生跌落事故时并网点电压、各无功电源输出功率和风电场有功功率波动曲线,验证该控制策略的有效性。

    2019年01期 v.46;No.197 74-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 364K]
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  • 基于Lyapunov函数的电力系统随机稳定性

    魏军强;肖美擎;

    随着新能源电力系统的发展、大规模随机性新能源的接入,电力系统的随机稳定性研究势在必行。对电力系统稳定性的判定,Lyapunov函数的确定往往依赖于系统本身而没有一般的构造方法,特别是能量型Lyapunov函数的构造,另外Lyapunov直接法给出的是系统稳定的充分条件,给系统稳定性的判别带来很大困难。以带有高斯型随机激励的单机无穷大系统为例,提出了能量函数法、分离变量法、变梯度法等三种不同的方法来构造Lyapunov函数并证明了系统的弱随机渐近稳定性,随后用Euler-Maruyama (EM)方法对系统的随机响应进行模拟计算加以验证,进而总结比较了三种方法各自的优势并在系统等效的基础上对电力系统随机稳定问题给出研究展望,最后通过与相关学者的研究成果比较分析来阐明本文方法的优势。

    2019年01期 v.46;No.197 82-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 201K]
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  • 基于时间差分的SCR脱硝系统动态建模

    李海军;夏静;史恒惠;刘长良;王梓齐;

    为建立精确的选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝系统动态模型,提出了一种基于时间差分(time difference,TD)的动态建模方法。常规动态建模方法一般是在模型输入端增加历史输入和输出信息,会增加模型的维数并影响其训练速度和泛化能力。TD方法通过求解输入、输出的一阶差分并建立变化量间的数据驱动模型,能在不增加维数的前提下实现动态建模。使用某燃煤电站的变负荷运行数据,针对正常运行以及测量仪表反吹两种工作状态,基于TD方法和最小二乘支持向量机建立了SCR脱硝系统的动态模型并与静态及常规动态建模方法进行了对比。结果表明,基于TD方法的动态模型维数低、训练速度快、建模精度高,且在测量仪表反吹时仍能保持较高的精度。

    2019年01期 v.46;No.197 89-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 225K]
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  • 柔性膜高温除尘器内气固两相流动数值模拟与优化设计

    马洁;王春波;任育杰;胡健;

    采用考虑低雷诺数流动和圆口射流的Realizable k-ε湍流模型结合双向耦合的欧拉-拉格朗日离散相(DPM)模型,对柔性膜高温除尘器内气固两相流动的速度场、压力场和颗粒相运动轨迹进行了模拟。发现原结构中存在气流分布不均匀和运行阻力过大的问题,针对此提出了在灰斗中增加梯形导流板的优化方案。结果表明:优化后的模型内气流被导流板分流且沿着导流板向上运动,气流均匀性得到了明显提高,运行阻力比之前减少约55%,为高温除尘器的稳定运行及结构优化提供指导。

    2019年01期 v.46;No.197 95-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 445K]
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  • 周围建筑物对间冷塔换热性能的影响分析

    李慧君;万玉梅;

    火电厂间接空气冷却塔(间冷塔)除受环境风速影响外,其周围的建筑物对其换热性能也有一定的影响。以某电厂600 MW间接空冷机组为研究对象,为有效提高间冷塔的换热效率,建立了间冷塔几何及数值计算模型;采用Fluent软件中多孔介质模型和Heat Exchanger Model模型,通过数值计算分析了不同环境风速对间冷塔换热的影响;对间冷塔周围有建筑物和无建筑物时的换热性能进行了对比分析。结果表明:无环境风时,间冷塔周围有无建筑物对塔换热性能无影响;有环境风时,间冷塔周围有无建筑物的换热性能都随风速的增大先减小后增加,但是两者的最小值不同,无建筑物为12 m/s,有建筑物5. 5 m/s;建筑物对大风情况下间冷塔的换热性能改善效果显著。

    2019年01期 v.46;No.197 103-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 373K]
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