华北电力大学学报(自然科学版)


  • 基于条件云的时变故障率模型及其在可靠性评估中的应用

    赵书强;王皓;张辉;王枭枭;刘金山;

    电力系统通常采用常数故障率模型进行可靠性评估,常数故障率模型虽然结构简单、计算量小,但忽略了天气因素的影响,无法反映系统可靠性的真实水平。针对常数故障率模型的缺陷和可靠性统计数据的不足,提出了一种基于条件云的时变故障率模型。首先定义了适当的隶属度函数,使用X条件云模型完成风光出力到天气条件的转化。然后使用半降尖Γ云模型,对天气条件与天气影响因子之间的确定性关系进行模糊化,使用Y条件云模型完成天气条件到天气影响因子的转化。在条件云模型的基础上,根据云模型的不确定性推理规则,由t时刻风光出力推测对应时刻的天气影响因子,对采用威布尔分布模拟的时变故障率模型进行修正。最后结合比利时瓦垄地区风电场和光伏电站出力数据进行云模型构建和发电系统可靠性评估。该模型能够更好地模拟系统运行的实际状况,提高可靠性评估的准确性。

    2020年01期 v.47;No.203 1-8+16页 [查看摘要][在线阅读][下载 382K]
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  • 基于交替方向乘子法的互联系统经济调度模型

    任建文;陈兴沛;张青青;焦瑞浩;

    针对多区域互联系统集中调度方法存在的计算规模过大和私密性不足问题,提出了基于交替方向乘子法的分散协调调度模型并在模型中考虑了网络安全约束。首先,采用模糊建模法对风电出力的不确定性进行描述并将其引入到旋转备用约束中。其次,利用复制边界节点变量法对区域进行分解并建立了基于直流潮流的互联系统分散协调调度模型。每次迭代中交替方向乘子法不需要中央协调控制器的参与,仅需向相邻区域传递相角信息即可。然后,基于可信性理论将模糊机会约束变换为确定的等价类约束。最后,通过两区域互联系统进行算例分析,仿真结果表明所提方法的有效性。

    2020年01期 v.47;No.203 9-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 280K]
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  • 低压直流配电系统保护研究综述

    李永刚;韩冰;

    随着可再生能源利用率的提高和电力电子技术的发展,直流配电网由于具有分布式能源、储能和直流负载接纳能力好、控制灵活等特点得到广泛应用。但是系统侧的雷击、短路故障、可再生能源供应的间歇性等因素,可能造成电网电流快速变化和电压暂态,而且直流配电网电气距离短,电源和负载种类繁多,所需的故障识别和保护时间比交流保护短的多,这些都极大地影响继电保护装置的选择性、速动性、灵敏性和可靠性,危及系统的安全和稳定运行。因此,实现可再生能源接入的直流配电网的故障保护是推进新能源应用可持续发展亟需解决的问题。鉴于此,围绕低压直流配电保护的研究,从保护分区、保护装置、故障定位、故障识别与保护四个方面概述了直流配电系统保护技术研究的发展现状,最后对低压直流配电系统保护技术研究做出了展望。

    2020年01期 v.47;No.203 17-23+41页 [查看摘要][在线阅读][下载 170K]
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  • 适用于全桥MMC等效模型的线性排序均压算法

    高晨祥;赵禹辰;常彬;刘栋;赵成勇;许建中;

    模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)已在直流电网和新能源汇集等领域发挥重要作用。随着直流电网的发展,全桥MMC在直流故障穿越中起到了非常重要的作用,而已有的MMC等效模型在仿真超高电平MMC多端直流电网时,受排序算法复杂度的影响,仿真效率依然较低。有文献基于开关器件关断电阻无穷大并采用后退欧拉法,针对一种理想型的全桥型MMC等效模型提出了一种线性排序算法。本文以快速嵌套同时求解法为基础,证明了在梯形积分和后退欧拉电容离散化方法下,全桥子模块中关断电阻为实际值时该排序算法依然适用,并将该证明方法拓展到了对半桥型MMC戴维南等效模型线性排序算法的证明中。通过更具一般性的证明分析了该线性排序算法的本质机理,指出该算法分组的依据并分析了该算法对基于其他拓扑的MMC戴维南等效模型的适用性及其优缺点。

    2020年01期 v.47;No.203 24-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 389K]
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  • 基于组合优化算法的短期风电功率预测

    孙海蓉;张鸽;王瑞珈;

    针对风电功率的长记忆、大波动性特点,提出了一种短期风电功率组合预测算法。利用集合经验模式分解算法在风电功率序列分解过程中添加成对的正负噪声分量,得到的不同复杂度的子序列,提高信号重构精度和分解速度。风电功率子序列的线性分量应用自回归分数积分移动平均模型进行预测,风电功率子序列的非线性分量利用自回归分数积分移动平均模型的残差序列训练优化后的支持向量机模型来进行预测,最后组合得到风电功率预测结果。通过对国内某风电场风电功率数据进行验证,表明该组合预测模型的预测精度更高,且模型具有更好的适应性。

    2020年01期 v.47;No.203 33-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 439K]
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  • 直流偏磁对不同铁心结构和联结组别变压器感应电动势的影响

    王东阳;武朝强;李志强;许国瑞;

    特高压直流输电系统单极运行会导致临近变压器出现直流偏磁现象,而变压器感应电动势会对电网电压产生重要影响。为了研究直流偏磁对不同铁心结构和联结组别变压器感应电动势的影响,本文将三相三柱式和五柱式变压器时步有限元模型与YNy和YNd连接的外部电路相结合,建立了能够反映不同联结组别和铁心结构的变压器场-路耦合模型。研究了变压器感应电动势和励磁电流的基波及谐波含量随直流偏磁程度的变化规律,揭示了感应电动势波形畸变率与铁心结构及联结组别之间的关系;最后通过实验验证了结果的正确性。结果表明,直流偏磁对三相五柱式变压器感应电动势的影响较大,采用YNd联结会减小感应电动势波形的畸变率;而直流偏磁对三相三柱式变压器感应电动势基本没有影响。

    2020年01期 v.47;No.203 42-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 409K]
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  • 基于改进型指数趋近率的永磁电机滑模控制研究

    王艾萌;魏胜军;

    永磁电机(PMSM)是典型的非线性、多变量的耦合系统,其对外部干扰及内部定子电感等参数的变化十分敏感。其中,电机定子电感参数的变化情况可通过有限元分析获得。为提高PMSM驱动性能,在控制系统中引入了滑模控制策略,并在分析原趋近率的基础上,提出了一种改进型指数趋近率,对其进行了仿真分析。结果表明:由改进型指数趋近率搭建的速度控制器提升了系统动态响应性能,增强了PMSM驱动系统鲁棒性。

    2020年01期 v.47;No.203 50-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 531K]
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  • 颗粒扩散管长影响因素的数值模拟

    吕玉坤;张润成;

    为快速完成不同海拔地区沙尘天气模拟实验系统的设计需求,运用FLUENT软件对该实验系统中颗粒扩散管长的影响因素进行了数值模拟,分别对高、低风速下的模拟结果进行了无量纲分析及数据拟合。研究表明:导流器开度是控制颗粒扩散管长不至过长的重要影响因素,模拟数据拟合结果可为快速完成该实验系统的初步设计奠定基础。

    2020年01期 v.47;No.203 58-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 180K]
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  • 综合考虑风剪切塔影效应的脉动风速模型

    杨阔;万书亭;康文利;

    风速是影响风机输出功率的重要因素。运用谐波叠加法在Matlab软件中进行仿真建模和分析,建立脉动风作用下的模型,并使用Von Karman目标功率谱对模拟风速谱进行校核,以保证风速时程曲线的准确性。通过分析风机风轮和塔架等特点,阐述了风速和方位角的关系。综合考虑脉动风、风剪切和塔影效应对轮毂风速、平均风速的影响,通过分析风轮扫掠面上各点的风速动态模型,得到模型时空分布特性。结果表明,该模型既考虑自然风的突变性和不确定性,又考虑了风机自身结构特性引起的风速周期性波动,能够理想的反映实际风速,对于模拟风机运行状况具有直接意义。

    2020年01期 v.47;No.203 63-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 432K]
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  • 基于多目标多任务进化算法的含可再生能源混合发电系统优化调度

    查永星;吴婷;彭建春;王贵斌;高羿晨;梁博淼;

    可再生能源发电的快速发展为电力系统的安全和经济运行带来了新的挑战。在此背景下,构建了能够计及火电阀点效应非线性,风电、光伏发电系统出力不确定性和水电一次能源浪费的多目标优化调度模型。假设风速服从Weibull分布、光照服从Beta分布的前提下,含可再生能源混合发电系统优化模型综合考虑了能源利用、环境保护、成本以及损耗等限制因素。在此基础上,创新的引入了多目标多任务进化算法,同时优化多个任务的多个目标,并行处理多个发电系统的优化调度问题,从而大幅提高了搜索速度。仿真算例采用标准IEEE30节点和IEEE118节点系统,验证了该算法在解决多目标多任务多电源发电系统优化问题时的优越性。

    2020年01期 v.47;No.203 70-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 275K]
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  • 基于MMI-PCA-KLPP二次降维和模糊树模型的NO_X浓度软测量方法

    刘长良;曹威;王梓齐;

    针对火电厂气体分析仪测量存在滞后和NO_X软测量不准确的问题,提出了一种基于改进互信息-主成分分析-核局部保持投影(MMI-PCA-KLPP)二次降维和模糊树模型(FT)的NO_X浓度软测量方法。首先对样本进行剔除离群点等预处理,再通过查阅文献大体确定模型的输入变量,并采用MMI方法对输入变量进行降维处理;针对MMI降维后依然有较多输入变量的问题,综合考虑了样本全局结构特性和局部结构特性,用PCA-KLPP方法对MMI降维后的变量二次降维;最后针对二次降维后的数据,基于模糊树算法建立了NO_X软测量模型。实验结果表明,模糊树模型精度高且泛化能力强,结合MMI-PCA-KLPP二次降维处理后,大大缩短了模型的训练时间且精度未出现较大程度的降低。

    2020年01期 v.47;No.203 79-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 321K]
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  • 供热机组热电负荷解耦控制

    高远;田亮;

    为了满足风电大规模并网条件下电网对供热机组投入AGC运行的需求,机组热、电负荷控制系统相互耦合的问题需要得到解决。对供热机组的非线性动态模型进行小偏差线性化,得到传递函数矩阵模型,分析发现供热侧对发电侧的扰动主要由两类供热调节蝶阀开度到机组发电负荷的通路引起。在以炉跟机为基础的协调控制系统中加入蝶阀开度对发电负荷的解耦器,仿真实验证明解耦环节可以在不影响机前压力控制品质的同时显著减小机组发电负荷的波动。

    2020年01期 v.47;No.203 87-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 288K]
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  • 基于GRU神经网络的燃煤电站NO_x排放预测模型

    王文广;赵文杰;

    针对工业过程动力学建模中,输入变量特征集确定困难的问题,提出了一种基于数据驱动的门控循环单元(GRU)神经网络模型。该模型可以通过学习自动提取输入数据与输出数据间的时空特征,简化人工智能模型的输入变量个数,减少了输入的冗余信息,降低了建模过程的难度,并具有较好的精确度和泛化能力。通过使用某燃煤机组实际运行数据中与氮氧化物(NO_x)排放相关的数据作为模型输入,建立了基于GRU神经网络的燃煤锅炉NO_x排放预测模型。并分别与传统循环神经网络(RNN)和长短期记忆(LSTM)神经网络模型比较,验证了GRU神经网络模型在工业过程动力学建模中的优良性能。

    2020年01期 v.47;No.203 96-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 210K]
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  • 烟气脱汞技术研究现状与展望

    王金星;

    重金属汞的危害性决定了烟气脱汞的必要性,尤其在污染物超低排放的背景下。首先分别从常规烟气净化装置脱汞、碳基吸附剂脱汞、矿物类吸附剂脱汞以及金属催化剂脱汞等四个方面综述了烟气脱汞技术研究现状,重点讨论了各种烟气脱汞技术特点以及吸附剂改性的反应机理。最后,分别从协同脱汞、纳米吸附剂脱汞以及可再生脱汞等三个方面对未来脱汞技术进行了展望,该三个方面主要分别涉及了多污染物控制排放、提高脱汞效率以及降低脱汞技术应用成本。期望为烟气脱汞技术的进一步开发与应用提供参考。

    2020年01期 v.47;No.203 104-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 142K]
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