华北电力大学学报(自然科学版)


  • C_4F_7N/CO_2混合气体中粗糙度对环氧树脂表面闪络特性的影响

    律方成;宋景萱;宋曼青;朱玫盈;张亚辉;路修权;谢庆;

    直流电场会导致环氧树脂表面电荷积聚并引起闪络,表面粗糙度也会影响电介质性能。为了探究表面粗糙度引起闪络变化的原因,建立了二维仿真模型,采用有限元方法分析了表面粗糙度处理后环氧树脂表面电荷特性和陷阱分布。此外,在C_4F_7N/CO_2混合气体中进行了闪络实验,研究了粗糙度对环氧树脂闪络特性的影响。模拟结果表明,电荷在指形电极附近的环氧树脂表面聚集;粗糙度的增大会降低电极附近最大电场,增加环氧树脂的表面电荷密度。表面粗糙度的变化对表面电荷特性的影响比掺杂Al_2O_3填料的影响大。实验结果表明,在C_4F_7N/CO_2混合气体中,环氧树脂闪络电压随表面粗糙度的增加先增后减,当表面粗糙度为1.3μm时达到最大值。因此,表面粗糙度通过改变电荷特性和局部电场来影响闪络特性,合理地调控粗糙度可以提高环氧树脂的闪络电压。

    2023年01期 v.50;No.221 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 2017K]
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  • 高低湿环境下酥朽复合绝缘子短样温升与热源仿真分析

    侯思祖;钟正;黄齐林;刘云鹏;耿江海;

    复合绝缘子由于其优异的抗污闪性能而被广泛应用于输电线路。基于酥朽复合绝缘子的温升情况通过红外成像技术及时筛查酥朽缺陷是保障电网安全运行的有效手段。但复杂运行工况下影响复合绝缘子温升的因素较多,如环境湿度,护套老化等。针对500 kV酥朽复合绝缘子上截取的两段典型短试样,建立护套老化及酥朽劣化短试样模型,通过有限元方法计算了高低湿环境下两试样温度及电流密度的分布情况,并分析了不同条件下引起试样温升的热源,最后通过试验验证了仿真模型的合理性和计算结果的正确性。仿真结果表明:低湿环境下,护套老化试样温升热源为护套老化层,酥朽试样温升热源为芯棒酥朽部分;高湿环境下,护套老化试样温升热源不变,而酥朽试样温升热源为芯棒-护套界面处的水分以及芯棒酥朽部分。结论对揭示不同劣化状态或缺陷类型下复合绝缘子温升特性及机理具有指导意义和重要参考价值。

    2023年01期 v.50;No.221 9-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1725K]
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  • 多能互补的综合能源微网多目标优化运行方法研究

    李剑锋;郝晓光;曾四鸣;陈永聪;张德隆;李美成;张妍;杨春来;

    综合能源系统在实现多种能源的综合利用,提高新能源利用率和减少碳排放等方面具有重要意义,是近年来诸多学者重点研究的领域之一。但是,目前对综合能源系统优化运行的研究较为局限,设备和模型种类较少,优化运行的目标函数单一。针对这些问题,提出了多能互补的综合能源微网多目标优化运行方法。首先,建立了运行成本、碳排放量和一次能源消耗的优化目标函数和系统的约束条件。其次,对比了传统分供系统与综合能源系统的运行成本,分析了电价改变对综合能源系统的影响,基于权重分析法对综合能源系统进行了多目标运行优化。通过算例分析表明,所构建的综合能源系统可以有效运行,相较分供系统成本可节省13.47%以上的成本,电价变动对该综合能源系统中设备的运行有较大影响,优化后的权重比可以显著平衡各个目标函数。

    2023年01期 v.50;No.221 18-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1154K]
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  • 考虑用户可调度潜力的负荷聚合商优化调度策略

    张晓东;艾欣;潘玺安;

    充分挖掘需求侧资源的可调度潜力可以为电力系统调度提供可靠的数据支持。然而,需求侧资源的可调度潜力与用户内部心理因素、外部环境因素和电网运行工况密切相关,需要对其进行详细的建模分析。以居民用电负荷中占比较重的空调负荷和电动汽车作为研究对象,首先,从用户舒适度和物理层面建立数学模型,充分挖掘需求侧柔性负荷的可调度潜力。其次,在可调度潜力的基础上,采用负荷聚合商和居民用户签订协议的直接负荷控制模式,以负荷聚合商的利益最大化为目标函数,利用非合作博弈理论解决了各聚合商之间的最优投标决策问题。仿真算例验证了该模型不仅可以激励需求侧柔性负荷资源积极参与电力市场调控,实现各方的经济利益最大化,也可以有效减小负荷需求峰谷差,缓解电网供需平衡压力。

    2023年01期 v.50;No.221 28-37+47+127-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1422K]
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  • 基于粒子群算法优化参数的VMD-GRU短期电力负荷预测模型

    徐岩;向益锋;马天祥;

    为了更有效提取电力负荷数据中的特征信息,从原始含噪声较多的负荷序列中提取包含丰富特征信息的信号分量,提高电力负荷预测精度。针对变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)参数设定经验与主观性较强,提出一种基于粒子群算法(particle swarm algorithm, PSO)优化参数的变分模态分解和门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)的组合模型短期电力负荷预测方法,先通过粒子群算法对VMD最佳影响参数组合进行搜寻,得到最佳效果的分解子序列,减少不同趋势信息对预测精度影响。然后运用GRU网络,针对各子序列分量建立基于GRU的预测模型。最后叠加各子序列预测结果得到短期电力负荷的最终预测值。实验结果表明,相对于相对于BP神经网络(Back Propagation Neural Network)、支持向量机(support vector machine, SVM)、GRU模型和EMD-GRU模型以及未经优化VMD-GRU模型,此模型具有更高的负荷预测精度。

    2023年01期 v.50;No.221 38-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1335K]
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  • 基于AHP—熵权法—模糊综合分析的智能配电网综合效益评估

    梁海峰;刘子嫣;

    随着电力体制改革,智能配电网也在进一步发展建设。首先,为评估其综合效益水平,建立了包含可靠性、电能质量、经济性、环保性、交互性、技术性六个维度35个指标的指标体系,指标权重采用主客观权重相结合的方法,主观权重由通过集中程度检验的专家意见利用层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)求各自权重,再由熵权法处理得到;客观权重由熵权法计算,采用模糊综合分析法评估,建立了基于改进AHP—熵权法—模糊综合分析的评估方法,并对实际算例进行了评估分析,该方法不仅能明确智能配电网当前发展情况,还能对其发展方向提供参考。其次,为提升方法的适应性,通过灵敏度分析确定了对评估结果较灵敏的两对指标:电能质量和经济性、电能质量和技术性,可为不同情况指标权重的调整提供依据。最后,为减小数据提供不足引起的评估困难,确定了关键指标的选取方法,通过计算指标间Spearman相关系数确定包括21个指标的最小指标集,若数据不足可采用关键指标评估,算例证明,所提关键指标筛选方法评估结果与原结果误差较小,能增强方法的适用性与可行性。

    2023年01期 v.50;No.221 48-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1127K]
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  • 基于组合赋权和TOPSIS的配电网CPS系统脆弱性评估

    谷卫星;王婷婷;张鹏;苏宁;王玥;汤奕;于红丽;刘毅梅;龚钢军;

    随着新一代信息通信技术在配电网的广泛应用,配电网已经逐渐演变为信息与物理空间深度耦合的配电网信息物理系统。本文针对目前配电网如何对其脆弱性进行综合、有效的评价以及如何充分发掘配电网CPS系统的薄弱节点两个问题展开研究。首先,基于相依网络理论建立了配电网CPS系统以及“部分一对一”相依网络模型,并综合考虑到配电网实际运行拓扑结构特点与业务特征,构建了节点脆弱性评价多指标融合模型,避免了单一指标在耦合网络中度量节点脆弱性的缺陷;其次,运用模糊层次分析法与熵值法分别从主观与客观的角度对指标赋权,基于最小鉴别信息原理完成对脆弱性指标的综合赋权;最后,运用TOPSIS算法对节点脆弱性进行量化计算与排序,并基于依存耦合度矩阵完成对系统节点的综合性评估。采用IEEE14节点配电系统构建了耦合网络仿真模型,仿真结果验证了所提方法的有效性与可行性。

    2023年01期 v.50;No.221 56-66+131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1410K]
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  • 基于谐波模型的变压器绕组材质辨别方法与实验验证

    夏越婷;郑志曜;尹忠东;王亚伟;蔡新华;俞柳彬;吴克豪;

    变压器生产中“以铝代铜”的现象危害电力系统安全运行,现有的辨别方法存在对检测环境要求高、检测设备复杂、对变压器具有破坏性等问题。为了能够简单有效地辨别变压器绕组材质,提出了一种基于变压器谐波短路电阻测量的无损辨别方法,该方法采用串联电容补偿变压器漏抗的实验方案准确测量高频谐波下变压器的短路电阻。首先利用长直导线的仿真说明了此方法的可行性,然后通过铜铝变压器短路实验进行了验证,实验结果表明相同铭牌参数的铜铝变压器其谐波电阻不同,测量谐波电阻可准确辨别其绕组材质,该方法所需设备简单、成本较低、对检测环境要求低,具备较高的工程实用价值。

    2023年01期 v.50;No.221 67-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1325K]
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  • 结合卷积神经网络和迁移学习的电机轴承故障诊断方法

    李俊卿;刘静;

    针对轴承故障在变工况下有效数据样本不足时故障诊断效果不佳的问题,提出了一种基于卷积神经网络和迁移学习的电机轴承故障诊断方法。首先,将采集到的原始振动信号进行小波变换,得到有利于卷积神经网络训练的彩色二维时频图;其次,构建卷积神经网络,通过训练确定结构和参数,利用数据增强和Dropout机制抑制过拟合;最后,引进迁移学习,冻结训练好后的网络底层结构,用不同工况的小样本数据对网络的顶层结构进行微调。实例分析证明,小波变换和卷积神经网络结合的方式能实现特征自动提取并高度有效地利用样本,迁移学习的引入能实现其他工况下小样本的准确分类,解决实际工程应用中样本不足时故障诊断效果不佳的问题。

    2023年01期 v.50;No.221 76-83+91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1300K]
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  • 基于SDN/NFV的电力物联网时延敏感业务编排方法

    王雅倩;陈心怡;曲睿;周振宇;

    软件定义网络(software-defined networking, SDN)和网络功能虚拟化(network function virtualization, NFV)为电力物联网业务编排提供了实现方法。针对电力物联网时延敏感业务编排问题,首先,提出基于SDN/NFV的电力物联网业务编排架构,满足定制化需求。然后,考虑多虚拟网络功能(virtual network function, VNF)嵌入、服务功能链(service function chain, SFC)有序性、以及电磁干扰影响,提出基于升价匹配的多阶段多对一VNF嵌入(pricing matching-based multi-phase many to one VNF embedding, PMVE)算法,在每个阶段实现不同SFC链上排序相同的VNF集合与物理节点集合间的匹配,从而最小化业务服务总时延。最后,通过算例验证了方法的可行性和有效性,仿真结果表明,相较于传统的双边匹配算法,所提算法可降低业务服务总时延29.9%、降低平均等待时延36.1%,保障电力物联网时延敏感业务需求。

    2023年01期 v.50;No.221 84-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1217K]
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  • 基于混合量子麻雀算法的过热汽温模型参数辨识

    何国松;董泽;孙明;

    建立高精度的过热汽温模型便于控制器的设计和参数整定,从而提升汽温的控制品质。首先针对传统的麻雀优化算法在闭环数据驱动辨识中容易陷入局部最优,收敛速度慢的问题,提出了一种混合量子行为的麻雀优化算法(QSSA)。该算法在基本麻雀算法迭代一次后采用量子策略对劣势群体进行变异,加强空间搜索能力,提高辨识精度;对于较优势群体引入Lévy随机游走策略,增加种群多样性,克服量子策略迭代后期种群性减少,易陷入局部最优的问题。其次对比多种优化算法在基准函数测试中的优化结果,验证了所提算法的优越性。最后运用某600 MW超临界机组过热汽温的现场运行数据进行模型参数的QSSA辨识,表明了所提算法的有效性,为现场过热汽温控制系统的进一步优化提供了新的途径。

    2023年01期 v.50;No.221 92-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1244K]
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  • 多目标优化配煤掺烧方式下的烟气成分分析

    郭建豪;刘鑫屏;

    锅炉排烟成分的具体分析对燃烧状态监测和燃烧优化控制具有重要意义,但高温、复杂的环境给烟气成分直接测量带来困难。因此建立了基于配煤掺烧的电站锅炉烟气成分分析模型,通过配煤掺烧实验,以满足不同负荷、机组经济性等多个目标。在分析不同配煤掺烧方式后,确定了适合超超临界锅炉的配煤掺烧方案。通过软测量技术完成入炉煤质收到基水份和灰份的在线测量,进而得到配煤煤质各参数。鉴于燃煤各元素与烟气成分两者的相关性,从入炉煤元素中提取排烟成分信息,最终实现对烟气成分的间接测量。仿真实验结果表明,软测量下的煤质成分计算值与电厂实际检测值误差较小,该模型能够为烟气成分的监测提供一种快速分析工具,为电厂锅炉燃烧优化和节能减排提供依据。

    2023年01期 v.50;No.221 101-108+118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1260K]
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  • 立式重载储能飞轮转子动力学特性分析

    周传迪;柳亦兵;朱万程;高峻泽;张昊随;

    飞轮转子-轴承系统的动力学建模及动特性分析是立式重载储能飞轮系统的关键问题。针对重载储能飞轮转子具有重量大、转速高等特点,考虑了电机转子的质量和刚度,建立了飞轮转子-电机转子-轴承系统的集中质量动力学数学模型,计算得到飞轮转子-电机转子-轴承系统的固有频率、临界转速等动力学特性。通过对飞轮转子进行升速瞬态响应分析发现飞轮转子在升降速过程中存在两阶临界转速,容易发生共振,损害轴承。因此为了避免共振或者降低共振峰值,研究了轴承支撑刚度、阻尼以及升速速率对飞轮转子临界转速和共振峰值的影响,计算结果表明,飞轮转子的前两阶临界转速受支撑刚度的影响,随着支撑刚度的增大,飞轮转子的临界转速增大,当支撑刚度增加至一定程度,转子临界转速不再改变。转子临界转速受阻尼影响较小,随阻尼变化而小幅度改变。此外,研究了升速速率对转子振动特性的影响,发现通过提升转子升速速率亦可以有效降低转子振动幅值。为了验证飞轮转子轴承系统动力学模型的合理性,对飞轮转子系统进行升速试验,发现仿真计算结果与试验结果一致,证明了该模型的合理性。

    2023年01期 v.50;No.221 109-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1490K]
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  • 改进Langmuir吸附模型建立与电吸附脱盐实验验证

    许勇毅;刘畅;王峰;马岚;邢浩若;杨定畅;马双忱;

    电吸附作为废水处理的新兴技术,具有广阔的应用前景。基于电吸附水处理技术的基本原理以及现有电吸附理论由经典模型(Helmholtz-Perrin、Gouy-Chapman、Gouy-Chapman-Stern模型等),借鉴并建立了一种新型电吸附脱盐吸附量预测模型(改进Langmuir模型)。利用TiO_2与碳纳米管(CNTs)制备TiO_2/CNTs复合材料,以氯离子为脱除对象,修饰在电吸附装置的阳极表面开展除氯实验。实验探究了不同比例的复合材料以及不同电压下吸附材料的除盐效果,发现TiO_2/CNTs复合材料在配比为60%T/C,电压为1.2 V的实验条件下,获得了最大吸附量(6.5 mg/g)。并通过上述实验对吸附量模型进行了校核。结果显示,改进Langmuir模型能够较好地模拟出实际脱盐的变化趋势。此外,还对电吸附容量的影响因素进行了讨论,以期对未来电吸附模型理论研究提供有力支撑。

    2023年01期 v.50;No.221 119-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1190K]
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