华北电力大学学报(自然科学版)


  • 风电参与系统恢复的目标网架决策优化

    顾雪平;王丽媛;李少岩;鲁鹏;曹欣;杨晓东;

    风电参与电力系统恢复时,可为网架重构阶段提供重要的功率支持,但其不确定性也增加了恢复中系统运行的安全风险。已有研究主要侧重于"源"不确定性的建模分析,缺乏对恢复网架抵抗系统中风电功率波动能力的分析。在此背景下,提出了一种考虑风电参与系统恢复的目标网架优化方法。首先,构建了合环操作数关于支路投切的解析表达式;其次,基于极限场景法构建风电出力的多场景集以刻画风电不确定性,并以最小化合环操作数和充电无功为优化目标,建立了满足多场景集的含环目标网架优化模型。为提高求解速度,采用基于不可行割线性约束的分层迭代求解方式,通过计及直流潮流约束的含环网架优化模型求得目标网架,再校核该网架的交流潮流约束以验证目标网架的合理性。改进的IEEE-30节点系统算例验证了本文所提方法的有效性。

    2021年04期 v.48;No.212 1-10+30页 [查看摘要][在线阅读][下载 2210K]
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  • 基于故障暂态电流Pearson相关系数的直流配电网保护

    徐岩;程姝;薛艳静;

    对直流配电网保护技术的研究是保证其安全稳定运行的前提,为此提出一种基于故障暂态电流Pearson相关系数的纵联保护方案。首先分析了区内外不同故障类型下换流站电容电流与线路保护安装处测量电流之间的关系特征,之后利用Pearson相关系数表征上述两个电流的方向性和相关性,并根据线路两端Pearson相关系数的正负和大小设计保护判据,最后在Matlab/Simulink中搭建直流配电网的模型,通过对双端以及多端直流配电网故障的仿真分析,验证了该保护方案的有效性和实用性。

    2021年04期 v.48;No.212 11-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1888K]
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  • 适用于MMC-MVDC的无差拍最近电流逼近控制策略

    郭汉臣;王琛;王毅;聂小鹏;

    在中压直流(medium voltage direct current,MVDC)输电系统中,模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)各桥臂子模块数往往较少,因此采用传统最近电平逼近(nearest level modulation,NLM)策略进行调制时各电平持续时间较长,从而导致交流侧输出谐波含量升高。为解决上述问题,提出了一种适用于MMC-MVDC的无差拍最近电流逼近(deadbeat nearest current modulation,DNCM)控制策略,该策略在各电平持续时间内,根据交流侧实际电流和参考电流差值确定子模块开通数量,通过降低MMC单一电平持续时间来改善交流侧谐波畸变,且各子模块开关频率较低,谐波改善程度与子模块数无关。同时,定量分析了DNCM的控制原理,并得到了电流误差的波动范围。最后,在Matlab/Simulink中搭建了MMCMVDC仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。

    2021年04期 v.48;No.212 20-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 2283K]
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  • 蓄热电锅炉参与受阻风电消纳的源荷优化控制方法

    李潇;刘文颖;朱丽萍;胡阳;姜明军;徐兰兰;

    随着风电接入电网比例的不断提高,冬季供暖期常规电源调峰能力不足造成的风电消纳受阻问题凸显。而在"三北地区"快速发展的大容量蓄热电锅炉负荷具有良好的可时移和连续调节特性,若参与系统调节,可有效提高系统的调峰能力,缓解风电消纳受阻问题。基于此,提出了一种蓄热电锅炉参与受阻风电消纳的源荷优化控制方法。首先基于冬季供暖期系统"下调峰"能力不足造成风电受阻的问题,分析了蓄热电锅炉负荷的可调节特性,以及蓄热电锅炉负荷参与调节消纳受阻风电的作用机理;然后,以受阻风电消纳量最大和蓄热电锅炉用电成本最小为优化目标,建立了蓄热电锅炉参与受阻风电消纳的源荷优化控制模型并进行求解,提出了源荷优化控制方法。最后,利用某区域电网实际运行数据进行仿真分析,验证了蓄热电锅炉的优化控制对提高冬季供暖期风电消纳水平的可行性和有效性。

    2021年04期 v.48;No.212 31-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1561K]
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  • 高弹性电网下考虑需求响应的多时间尺度优化调度策略

    杭海燕;杨力强;甘雯;孙毅;杨泓玥;李泽坤;

    台风灾害下,需求响应能为电力系统提供灵活的负荷削减能力,考虑需求响应有利于提高电力系统抵御台风灾害的能力。为了响应电网的高弹性建设需求,提出考虑需求响应的多时间尺度优化调度模型。首先,在台风经停全时间尺度下,针对激励型需求响应的不确定性建立容量-成本模型和机组等效出力模型。其次,引入台风灾害下线路实时故障率,以支路过载严重度作为系统运行风险指标,综合考虑系统运行成本和需求响应成本构建日前调度模型和日内调度模型,达到系统安全性与经济性的统一。最后,通过IEEE30节点系统模拟台风经停区域及过程,对系统多时间尺度调度进行仿真,表明所提方法能够降低台风登陆时受影响区域电网的运行风险,辨识出电网中的薄弱环节。

    2021年04期 v.48;No.212 40-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1540K]
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  • 一种基于相分量的VSC-HVDC机电暂态仿真方法

    黄磊;杨欢欢;徐光虎;李鹏;张建新;邱建;邓韦斯;

    提出一种基于相分量的直流系统机电暂态仿真模型。首先基于相分量对VSC-HVDC一次侧和控制系统进行建模,简化了换流器系统动态方程与电网代数方程之间的数据交换和接口。其次,通过对相分量引入移相环节,简化了锁相环节,实现了实轴和虚轴的解耦控制;接着,根据机电暂态仿真的特点以及VSC外环、内环截止频率与开关频率间的关系,简化了电流内环控制,建立了VSC换流器的机电暂态仿真模型。最后,以电磁暂态仿真结果作为参考值,验证了本文方法的正确性和有效性。

    2021年04期 v.48;No.212 49-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1719K]
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  • 基于行程曲线的高压断路器典型故障特征参数提取

    刑锋;钟声;梁胜乐;杨杰;豆龙江;万书亭;李少鹏;

    针对高压断路器振动信号提取特征参数物理意义模糊的问题,提出了一种基于行程曲线的高压断路器故障特征参数提取新方法。首先,利用ADAMS构建了高压断路器的弹簧操作机构的多体动力学模型;然后,对高压断路器典型故障进行了仿真分析,得出典型故障下高压断路器行程曲线的变化规律;最后,采用高压断路器动特性分析仪对断路器进行实验测试,验证了仿真分析结果的可靠性。通过仿真分析和实验研究得出,高压断路器典型故障下合闸时间和动触头的跳动情况都有所变化,且变化规律不同,以此作为特征参数可以识别高压断路器的故障类型。研究为高压断路器的故障诊断与识别提供了理论支撑和参考,所提出的仿真方法可以拓展到其他类型的高压断路器中。

    2021年04期 v.48;No.212 56-62+90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1485K]
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  • 基于随机森林的局部放电特征提取和优选研究

    姚锐;惠萌;李俊;白璘;武奇生;

    在得到了局部放电绝缘缺陷模式识别所需的特征集后,针对特征维度较高,建立分类模型复杂的问题,提出了基于方差分析的随机森林前向特征选择方法。从两个方面进行了改进:一是提出一种基于方差分析的方法,度量特征在不同类别上的差异性,得到了修改之后的排列置换方案,用来指导某一个特征在袋外数据样本上的取值顺序的重新排列;二是采用序列前向搜索方法进行特征选择,得到迭代的特征评估结果,解决了现有算法中决定特征子集大小的随意性及结果的不稳定性问题。将基于方差分析的随机森林前向特征选择方法、主成分分析法和稀疏主成分分析法对单一特征集和组合特征集进行特征降维之后的结果输入到分类器进行测试,结果表明基于方差分析的随机森林前向特征选择方法能够获得较好的特征子集,用于局部放电特征降维是可行的,有效提高了局部放电缺陷类型识别率。

    2021年04期 v.48;No.212 63-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1712K]
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  • 四种元件的分数阶电路无源综合方法研究

    梁贵书;张静;

    分数阶电路与系统以其优越的性能和潜在的应用前景引起了广泛关注。由于分数阶电路无源综合方法的复杂性,现阶段只能对不同形式的分数阶导抗函数表达式采取不同的电路综合方法。提出了分数阶四种元件电路无源综合方法。该方法结合阻抗换标与变量代换将分数阶导抗函数转化为三变量电抗函数,通过综合三变量电抗函数来实现电路。最后通过示例验证了方法的可行性和有效性。

    2021年04期 v.48;No.212 73-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 640K]
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  • 基于改进GO-FLOW法的核电常规岛给水系统可靠性在线评价

    张小勇;魏振华;林令知;柴雨桐;杨国田;

    在线评价核电机组可靠性是保障机组安全运行的关键。针对静态可靠性分析方法无法满足核电常规岛给水系统可靠性在线评价要求,提出了一种改进的适于时间序列分析的GO-FLOW可靠性分析方法;同时针对由于系统设备故障会造成设备可靠性参数变化进而影响可靠性分析的准确性问题,采用基于鱼群优化算法的支持向量机建立给水系统故障诊断模型,当系统故障时,采用熵权Topsis和灰色关联度对系统设备状况进行评估,根据设备状况修正GO-FLOW计算系统可靠度时的设备可靠性参数,从而实现了给水系统可靠性在线评价。仿真结果表明该方法能在线、准确、定量评价整个给水系统的可靠性,具有广泛适用性。

    2021年04期 v.48;No.212 82-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 954K]
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  • 基于深度卷积自编码网络的小样本光伏热斑识别与定位

    孙海蓉;潘子杰;晏勇;

    针对传统卷积神经网络训练需要大量数据、而热斑效应图像样本量较少的现状,构建一种深度卷积自编码网络模型用于小样本光伏热斑识别与定位。首先对原始光伏红外图像做预处理得到小样本数据集,然后构建一种以卷积神经网络为基础、结合自编码器的深度卷积自编码网络模型。该模型能自动学习并提取小样本图像中的有效特征,提高识别准确率。实验结果表明,针对小样本光伏热斑图像数据集,深度卷积自编码网络模型比传统卷积神经网络在测试集上的识别准确率高出了7.98%,且具有更强的泛化能力和鲁棒性。

    2021年04期 v.48;No.212 91-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1478K]
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  • 基于随机搜索算法优化XGBoost的过热汽温预测模型

    马良玉;於世磊;赵尚羽;孙佳明;

    建立过热器汽温对象的高精度性能预测模型,是实现过热汽温智能优化控制的基础。为此,针对某600 MW超临界机组仿真系统的历史运行数据,采用机器学习中的XGBoost (eXtreme Gradient Boosting)回归模型建立过热器汽温特性的预测模型,并分别采用网格搜索算法和随机搜索算法对模型参数进行优化。通过比较两种优化模型的预测效果,结果表明:随机搜索算法可以进行多个参数组合寻优,收敛速度快,全局寻优的效果更好,优化后的过热汽温模型具有更好的预测精度和泛化能力。

    2021年04期 v.48;No.212 99-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1367K]
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  • 抽水蓄能机组功率调节评价方法综述

    衣传宝;王德顺;王龙泽;蒋思宇;谢彧;焦淑涔;张妍;谢欢;李美成;

    抽水蓄能电站是世界公认的运行灵活且安全可靠的调峰电源,并逐步成为电网调峰调频及平抑可再生能源负荷波动的重要组成部分。但由于抽蓄机组的多源异质特性以及其评价指标和方法各异,给综合评价抽蓄机组功率调节性能带来巨大挑战。充分调研国内外相关研究成果,对抽蓄机组功率调节性能进行分析,介绍了综合评价的评价指标、指标体系以及评价方法,探讨了抽蓄机组功率调节评价研究的发展趋势,从而为抽水蓄能工程的应用与发展提供有力支撑。

    2021年04期 v.48;No.212 106-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 322K]
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  • 槽式太阳能热发电性能评估模型

    董军;徐二树;马驰;张亚南;于刚;斯楞戈;

    太阳能热发电发电量计算的准确性,直接影响太阳能热发电项目技术经济性评价结果。当前太阳能热发电性能评估软件采用以1 h为计算步长的静态发电量计算模型,不能准确计算太阳辐照波动引起的槽式太阳能热发电系统工况变化过程发电量。在中广核德令哈50 MW槽式太阳能热发电示范项目实践的基础上,根据槽式太阳能热发电系统组成和工作原理,开发了集热场、储能系统、蒸汽发生器和汽轮发电机组的动态数学模型,能够准确计算因气象条件变化引起槽式太阳能热发电系统变工况过程的发电量。在此基础上,根据项目现金流和财务计算方法建立了槽式太阳能热发电项目的技术经济模型,开发了适合我国国情的槽式太阳能热发电性能评估软件,为我国槽式太阳能热发电项目技术经济性评价和项目投资决策提供技术支撑。

    2021年04期 v.48;No.212 116-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 2499K]
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