华北电力大学学报(自然科学版)


  • 基于双VSC的柔性合环装置的交直流侧合环控制策略研究

    杨用春;牛超群;唐健雄;赵成勇;徐志;

    伴随社会产业的发展和智能电网的推进,用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高,因此配电网不停电合环负荷转供具有重要意义。文章针对极端条件下的不停电负荷转供需求,采用两侧独立STATCOM联合构成的具有灵活控制功能的双VSC柔性合环装置,提出了分别从交、直流侧进行合环调节的方案,首先分析了该合环装置的结构和工作原理,其次针对合环要求确定控制策略,交流合环中双VSC分别采用前馈解耦的双闭环控制和带前馈的电压反馈控制,直流合环中双VSC均采用双闭环控制,合环后控制策略由控直流电压改为控交流电压,进而完成负荷转供,最后在PSCAD/EMTDC环境下对采用该合环装置的10kV配电网系统进行了仿真分析,进一步验证了所提出合环方案的可行性与控制策略的有效性,通过比较两种方案各自存在的优缺点,体现出直流侧合环方案更具优势。

    2023年02期 v.50;No.222 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 655K]
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  • 考虑多重不确定性的交直流混合微网多目标优化运行

    梁海峰;金建澎;叶亚中;

    交直流混合微网拓扑结构复杂,分布式清洁能源出力随机性强且用电需求灵活多变,对微网的经济可靠运行以及清洁能源的消纳构成了挑战。针对这一问题,提出一种考虑多重不确定性的交直流混合微网多目标优化运行方法。首先基于多场景技术表征风光荷以及电价的不确定性,并考虑需求侧响应更新负荷预测水平。随后以运行成本最低,污染物排放最少,清洁能源消纳率最高为目标建立交直流混合微网多目标优化模型。针对常规NSGA-II算法局部搜索能力和收敛性等问题,将天牛须算子引入到NSGA-II中得到BAS-NSGA-II算法,并通过测试函数验证了该算法的准确性。最后通过算例对优化方法进行验证,结果表明,所提方法在保证经济性和环保性的同时能够有效提升清洁能源的消纳,且对不确定因素有着较好的适应性。

    2023年02期 v.50;No.222 10-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 830K]
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  • 基于光纤传感的输电线路覆冰监测技术应用评述

    李先锋;徐志钮;郭一帆;赵丽娟;

    输电线路覆冰监测能有效地评估覆冰情况,预警覆冰事故,减少覆冰造成的危害,有利于电力系统安全稳定运行。在介绍传统在线覆冰监测技术的基础上着重综述了光纤传感技术在输电线路覆冰监测中的应用,分析了准分布式光纤传感(光纤光栅)、基于拉曼散射的分布式光纤传感和基于布里渊散射的分布式光纤传感(布里渊时域分析技术和布里渊时域反射技术)的监测方法的原理及优缺点。分布式光纤传感技术集传感与信息传输为一体,无需再敷设传感器,可以监测整条线路的覆冰状态,其中布里渊光时域分析技术(Brillouin Optical Time Domain Analysis, BOTDA)可以进行更长距离、更大范围的监测,在输电线路在线监测中的优势更为明显。最后指出了基于分布式光纤传感技术监测覆冰的关键问题并进行了展望。

    2023年02期 v.50;No.222 22-34+43页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K]
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  • 考虑分布阻抗及恒电流控制的电解铝负荷建模

    司大军;孙震龙;徐衍会;

    电解铝负荷在我国西部各省电网快速增长,其中云南电网的电解铝负荷增长最为迅速。近年来的多次安全稳定分析结果表明,当前电网规划和运行部门采用的负荷模型已经不能准确描述电解铝的负荷特性。针对该问题,在详细分析电解铝供电系统结构、恒电流控制策略和电解铝生产过程原理的基础上提出了一种考虑电解系列导线分布阻抗和恒电流控制的电解铝机理式动态负荷模型。基于PMU实测的电解铝负荷特性数据,对比分析了机理式动态负荷模型和现有的30%恒阻抗+30%恒电流+40%恒功率静态负荷模型、100%恒电流静态负荷模型、95%恒电流+5%马达模型的准确度。结果表明,考虑分布阻抗与恒电流控制的机理式动态负荷模型具有最好的拟合效果,可以更准确地描述电解铝负荷的动态特性。

    2023年02期 v.50;No.222 35-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 438K]
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  • 用于多电压等级直流互联的高压大容量DC/DC变换器需求分析

    王凤;裘鹏;许建中;陈骞;邓伟成;

    随着新能源发电的大规模汇集和电网规模的不断扩大,HVDC输电的容量不断增加,将不同电压等级的直流系统进行互联将成为直流电网未来发展的必然趋势。DC/DC变换器在多电压等级互联中起着关键性的作用。首先总结了已有高压大容量DC/DC变换器的特点并进行了分类和不同方面的对比;接着在此基础上对适用于不同电源类型、不同接地方式下的DC/DC变换器展开了探讨,并提出了适宜的拓扑类型;最后对应用于多电压等级互联下的DC/DC变换器从潮流控制、不同运行方式两个方面展开了需求分析。文章所述内容可以为多电压等级直流互联用DC/DC变换器的理论研究和工程化应用提供一定的技术参考。

    2023年02期 v.50;No.222 44-53+62页 [查看摘要][在线阅读][下载 666K]
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  • 风电并网系统次同步振荡传播路径频域定位方法

    李立;张青蕾;王康;黄世楼;焦典;王彤;

    随着风电等新能源及电力电子设备接入比例的逐渐增大,系统动态特性更加复杂,导致系统次同步振荡风险加剧并难以定位振荡传播路径。因此,本文提出了一种风电并网系统次同步振荡传播路径的频域定位方法。首先,建立直驱风机的动态模型,包括永磁同步机及其传动系统,机侧、网侧换流器及其控制系统。然后,建立风电并网系统的状态空间模型,并推导其多输入多输出的传递函数模型,从而提出系统各节点振荡传播强度的量化方法,实现从频域的角度定量分析次同步振荡的传播特性。最后,以2台直驱风机接入4机2区系统和10机39节点系统为算例,验证所提频域分析方法对于振荡传播路径定位的有效性。

    2023年02期 v.50;No.222 54-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
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  • 考虑接触界面全接触的压接型IGBT器件功率循环寿命预测

    郭佳奇;张一鸣;邓二平;崔翔;

    柔性直流输电技术的飞速发展,对换流阀用压接型IGBT器件的可靠性要求进一步提高。目前针对压接IGBT可靠性寿命模型的研究存在不足,一方面,大多数模型对接触问题考虑不全面,物理模型为焊接形式或不能滑动的联合体,不符合实际物理机理,因此可靠性模型不能全面真实反映实际情况。另一方面,解析寿命模型的拟合方法,无法单一控制变量完全解耦,单变量拟合曲线并不能准确反应变量与可靠性寿命的关系。建立了考虑全部接触问题的功率循环计算模型,针对压接型器件的封装特点引入压力作为新变量,提出一种采用改进多元线性回归拟合方法的多变量寿命模型,该分析方法可应用于压接型IGBT在功率循环下的可靠性评估。通过有限元计算结果验证,多变量寿命模型相比单变量拟合更加准确。

    2023年02期 v.50;No.222 63-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 611K]
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  • 考虑驱动参数影响的MMC子模块模型研究

    仝涵;黄华震;卢铁兵;

    为了研究驱动参数对模块化多电平换流器(module multilevel converter, MMC)正常工作时的电磁暂态过程及电磁骚扰特性的影响,建立了适用于系统级研究的MMC子模块暂态模型。模型采用机理推导、电气等效的方法,反映了驱动参数对电压电流变化率的影响并模拟了电压电流过冲等电磁暂态特性。通过与实际MMC子模块双脉冲测试对比,验证了模型的有效性。此外,通过机理推导和仿真分析,得出了驱动电阻R_G、栅极电感L_G和发射极电感L_E对电磁骚扰源的影响规律,有利于进一步将模型应用于柔性直流输电系统仿真,评估实际换流器的电磁骚扰水平。

    2023年02期 v.50;No.222 73-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 723K]
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  • 变电站内局部放电脉冲噪声对LoRa通信的影响研究

    董博;安勃;张卫东;

    在变电站内安装无线传感器网络已经成为发展智能电网的必然趋势。针对变电站中局部放电脉冲噪声对LoRa无线通信产生的干扰问题,首先分析了LoRa调制与解调原理,在该基础上建立了LoRa仿真模型,并根据在高斯白噪声下的解调信噪比验证了模型的准确性;然后建立了Middleton Class A脉冲噪声模型,通过数学统计方法检验了特定参数的Middleton Class A脉冲噪声表示实测局部放电信号的准确性;最后通过误码率曲线,分析了在高斯噪声环境和特定参数的Middleton Class A脉冲噪声环境下的LoRa通信性能差异。研究结果表明,LoRa具有优秀的抗噪声能力,即使是在信噪比为负值时仍然允许数据接收;某500 kV变电站实测局部放电信号可以表示为特定参数的Middleton Class A脉冲噪声;与高斯噪声相比,该脉冲噪声会对LoRa系统造成信噪比损失,导致系统通信性能下降。研究结果可为在变电站内部署LoRa无线通信网络提供理论参考。

    2023年02期 v.50;No.222 83-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 481K]
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  • 基于改进Mask R-CNN的变电设备红外图像实例分割算法

    李冰;王天;杨珂;王亚茹;赵振兵;翟永杰;

    红外图像中变电设备的分割精度直接影响着故障诊断的结果,针对复杂红外背景下变电设备边缘分割不精细、分割精度低的问题,提出了一种基于改进Mask R-CNN模型的变电设备红外图像分割方法。首先将ResNet特征提取网络中部分残差模块的标准卷积替换为可变形卷积,然后对空间注意力机制模块和通道注意力机制模块并行连接,并在这两个模块中加入可变形卷积,最后改进Mask R-CNN掩膜分支的损失函数,对目标边缘分割的精细度进一步优化。该方法能够有效提高模型对红外图像中变电设备几何特征多样性的适应能力,并减轻模型对背景等干扰特征的关注。在变电设备红外图像数据集上进行实验,结果表明,相比于Mask R-CNN基准模型,该方法的AP_(50:95)、AP_(50)和AP_(75)提高了3.5%、1.0%、4.2%,表明该方法能够显著提高红外图像中变电设备实例分割的准确率,有效解决边缘分割不精细的问题。

    2023年02期 v.50;No.222 91-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 497K]
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  • 时间敏感网络帧抢占时延的混合概率模型

    徐昊亮;高会生;王鹏善;张海生;曹旺斌;

    时间敏感网络帧抢占的时延特性相对复杂,难以用单一的标准概率密度函数分析其随机性。针对时间敏感网络帧抢占时延的随机特性分析问题,对帧抢占机制的工作模式和时延影响因素进行了研究,给出了不同可抢占帧长的分阶段抢占时延解析表达式;利用混合概率模型对帧抢占时延的随机特性进行建模,给出了混合概率模型中各个分量及其权重的产生方法;通过数值仿真分析了帧抢占时延的随机性,以及帧长和链路占用率对时延混合概率模型分量权重的影响。研究成果对时间敏感网络帧抢占仿真模型开发和优化设计具有参考价值。

    2023年02期 v.50;No.222 100-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 438K]
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  • 基于主汽温多模型的变论域模糊控制

    李阳峰;金秀章;姚宁;

    火电厂主汽温系统具有非线性、大惯性、大迟延性等特点,针对传统串级PID控制在不同工况下控制效果变差且难以适应的问题,提出一种基于模糊决策构建切换算法的多模型变论域模糊控制方法。首先,基于预处理过的某火电厂历史数据利用改进粒子群算法对导前区和惰性区传递函数优化建模,再将其拟合为一阶纯迟延形式的广义被控对象。之后,在常规模糊PID的基础上引入变论域思想,并根据不同工况设计不同控制器,同时用改进粒子群优化变论域参数。最后,在控制过程中,采用模糊规则推理得到实际各控制器输出权值,从而实现多工况控制。仿真结果表明,在不同工况下较传统控制方案,控制品质有明显提升,表现出较好的鲁棒性。

    2023年02期 v.50;No.222 109-117+126页 [查看摘要][在线阅读][下载 541K]
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  • 组分迁移对非共沸工质循环传热窄点影响研究

    孙健;吴可欣;王寅武;霍成;马世财;

    为了研究组分迁移对非共沸混合工质循环及传热窄点影响规律,该研究通过建立高温电动热泵的理论模型,以某化工领域余热回收工况为计算条件,根据循环工质筛选的要求,筛选出4种性能较为优良的纯工质,根据工质的循环性能特性将它们两两组合成混合工质,并对这5种混合工质进行理论分析,从中筛选出两组循环性能较优的工质组合,分别是R134a+R245fa(0.4/0.6)和R152a+R245fa(0.4/0.6)。此外,该研究对筛选出的两组工质进行传热窄点与组分迁移的相关计算,得出考虑组分迁移情况下换热器内的温焓非线性分布的规律,并与未考虑组分迁移的情况作对比,为蒸发器与冷凝器的设计与运行提供理论依据。结果表明,在焓值为321.35 kJ/kg和334.76 kJ/kg处出现传热窄点,且组分迁移会影响传热窄点及最大传热温差的大小和位置。

    2023年02期 v.50;No.222 118-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 650K]
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