华北电力大学学报(自然科学版)


  • 复合绝缘子水珠模型的起晕和闪络电压影响因素及机理分析

    律方成;牛雷雷;王胜辉;姜婷玥;李伟;李浩;郭佳熠;

    复合绝缘子表面附着的水珠因畸变其电场而引发电晕放电并加速其老化。根据现场绝缘子的水珠分布情况和电场特性,建立了伞裙和芯棒试验和有限元仿真模型,并利用日盲紫外成像仪试验研究了水珠性质对模型起晕和闪络电压的影响;采用强电解质水溶液理论分析了不同NaCl添加量水珠的相对介电常数变化,并在静电场和电流场下研究了模型的电场特性、起晕和闪络电压;研究了水珠数量、体积和位置对模型电场特性的影响。研究结果表明:水珠电导率增大使模型起晕电压提高了14%,而使闪络电压降低了8.4%;水珠个数的增加使最大电场提高了2.5%~40%,随着水珠体积增加,模型起晕和闪络电压分别降低了23%和25%;芯棒和伞裙模型电晕分别起始于水珠边侧和顶部,且前者比后者低32.5%。为现场绝缘子水珠研究提供新的思路。

    2021年06期 v.48;No.214 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1819K]
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  • 直流电压下Ar气中微空心阴极类辉光放电特性

    黄世龙;朱雷;刘云鹏;CORMAC Corr;

    为研究微空心阴极放电类辉光现象,在气压100 Torr、空心半径100μm和阴极表面施加电压-600 V条件下,建立了二维轴对称流体计算模型,包括控制方程、边界条件及化学反应,并进行了数值模拟。结果表明,在类辉光放电模式下,放电电压约为-95V,在空心内阴极附近出现一个清晰的环形鞘层结构,鞘层厚度沿阴极外表面随着半径的增加而增加;带电粒子数密度约为10~(19)m~(-3),阴极鞘层和等离子体区域内电子温度近似约为10.2 eV和1.5 eV;基态电离和彭宁电离反应速率峰值约分别为1.2×10~3、2.7×10~3 mol/(m~3·s);电子的整体净体积产生率约为2.4×10~(27) L/(m~3·s),主要产生在空心阴极区,同时在阴极侧孔外和平坦的外阴极区域鞘层边缘也有少量电子产生。

    2021年06期 v.48;No.214 9-13+23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1364K]
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  • 一种适用于少子模块MMC全电平模式混合调制策略

    许仪勋;冯紫妍;张建浩;汪凯琳;王桂莲;

    模块化多电平换流器(Modular multilevel converter, MMC)应用于直流配电网时因现有调制策略限制,无法兼顾电压质量与运行损耗,阻碍了其在直流配电网方向的推广。提出了一种适用于直流配电网的少子模块MMC全电平(Full level, FL)模式下的最近电平PWM(NL-PWM)混合调制策略(简称"FL-NL-PWM")。该策略将NL-PWM扩展到全电平模式使得输出电平倍增,改善了电压质量,辅以桥臂电抗器和环流抑制策略,使得循环电流水平与基本电平模式无差,且不增加额外的损耗。基于MATLAB/Simulink的仿真结果结果表明,FL-NL-PWM具备电压质量高,控制简单,运行损耗低与可拓展的优势,为MMC推广至直流配电网提供了新的解决方案。

    2021年06期 v.48;No.214 14-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1631K]
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  • 微网互联系统中背靠背变流器协调阻抗优化控制

    林原;张建浩;徐岩;

    通过背靠背变流器进行微网之间的互联,可以实现故障隔离、有功无功解耦控制、微网互联系统内功率双向传输控制等,但是背靠背变流器中,采用定功率控制的变流器作为恒功率负载时,其端口阻抗呈负阻抗特性,这会降低系统稳定性,导致系统发生振荡。针对这一问题,在已有单阻抗优化控制的基础上,提出了一种协调阻抗优化控制,通过消除两侧端口阻抗的相位差,在更大程度的提升了系统稳定性。首先,介绍了微网互联系统的结构以及背靠背变流器的拓扑和控制。其次,对传统控制下的两侧变流器直流侧端口阻抗进行了小信号建模,分析阻抗特性。然后,在单阻抗优化控制的基础上,分析了协调阻抗优化控制的工作原理,并重新对优化后的端口阻抗进行建模。通过最小环路比和奈奎斯特稳定性判据,对比分析了三种控制下系统的稳定性。结果表明:协调阻抗优化控制能使两侧变流器直流侧阻抗在低频段均呈正阻抗特性,消除相位差,使系统具有更大的稳定裕度,保持更好的稳定性。最后通过Matlab/Simulink仿真对所提控制的有效性进行了验证。

    2021年06期 v.48;No.214 24-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1541K]
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  • 多端柔性直流输电系统交流故障穿越控制策略

    邱子鉴;刘晋;周鑫;杨富洁;李怡辰;

    与多端柔性直流输电系统相连的交流电网发生故障后,系统公共连接点电压发生跌落,并伴随有过电流产生,直流电网输入、输出功率失去平衡。不平衡功率导致系统直流电压发生偏移,可能使换流站触发过电压保护脱离电网。交流故障发生后,换流站若能与直流电网保持连接并维持功率输送,即具备交流故障穿越能力,将大大提高系统的稳定性。针对上述问题,提出一种交流故障穿越控制策略,在交流故障发生后,增发无功功率维持系统公共连接点电压稳定,控制系统根据无功功率给定值,自动调整电流限幅,以抑制交流系统过电流。同时,设计了一种辅助电路,通过控制辅助电路中直流电容电压,动态改变卸荷电阻消耗的不平衡功率,从而维持直流电压稳定,提高了系统交流故障穿越能力。

    2021年06期 v.48;No.214 32-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1554K]
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  • 实测类噪声数据辨识所得负荷模型参数的时变性和分布性研究

    陈茜;王卫;王颖;吴沛萱;王海云;陆超;

    基于类噪声数据的负荷模型参数辨识方法克服了传统总体测辨法对故障扰动数据的依赖,为跟踪电力负荷的时变性和分布性提供了科学的思路和有效的解决方案,在此基础上,针对电力系统实际量测数据,开展负荷模型参数辨识,进而对辨识参数的时变性和分布性进行分析具有重要的意义。首先,不同站点在不同时间辨识所得模型参数存在一定的差异,由此体现了电力负荷的时变性和分布性,进而采用不同站点在不同时间辨识所得参数进行仿真,所得仿真曲线与实际量测数据的对比表明在全网范围内实时获取负荷模型参数的重要性。

    2021年06期 v.48;No.214 41-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1341K]
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  • 新能源同步机低电压穿越的功角特性研究

    付文启;黄永章;管飞;杨鑫;谷昱君;

    光伏驱动新能源同步机(Motor-Generator Pair, MGP)并网改变了其与电网的能量交互节点,大幅提升了高/低电压穿越能力,但是也重新引入了同步电机的功角稳定问题。该文从光伏经MGP并网的系统结构和控制策略出发,从理论上分析了MGP低穿过程中双机功角的变化机理,并在原有的直流电压反馈控制策略基础上引入了转速-电压双反馈环,用于控制低穿过程中光伏的有功输出。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,建立单机无穷大仿真系统,输电线路设置不同持续时间下的短路故障,对大扰动下MGP的功角变化机理进行验证,并与相同容量和惯量的火电机组进行对比,证明了双机励磁作用下MGP具有更强的暂态功角稳定性;最后通过仿真验证了改进控制策略对MGP的暂态功角稳定能力与低电压穿越能力的提升作用。

    2021年06期 v.48;No.214 48-54+62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1387K]
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  • 磁热固耦合作用下的同步发电机转子铁芯损耗及温升特性分析

    何玉灵;武钰;王烁;张超;白洁;

    为了分析同步发电机在电磁-温度-应力单向耦合作用下的转子铁芯损耗及温升特性。首先从电磁场理论入手,对发电机在正常情况转子铁芯损耗进行了分析,确立了发电机各部分的导热系数及各表面的散热系数。然后建立了CS-5型发电机的三维有限元模型,运用Maxwell-ANSYS workbench联合仿真计算了发电机转子铁芯损耗曲线及表面温度场分布,并将转子铁芯温度场仿真结果作为热载荷激励条件,计算了转子铁芯热应力分布。最后,在CS-5机组上实测了转子铁芯温度,所得实验结果与有限元计算结果基本一致。研究结果确定了转子的温度场分布,以及发电机正常运行时应该重点监测的温升部位,同时确定了转子铁芯热应力的峰值点,为发电机设计及转子热应力监控提供了一定的参考依据。

    2021年06期 v.48;No.214 55-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1723K]
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  • 基于MPC的综合能源微网非线性鲁棒能量管理

    田旭;王炜;黄存强;王猛;李红霞;郑天文;

    提出了一种基于非线性经济模型预测控制的综合能源微网能量管理方法。其中,微电网由集中供热系统和热电联产电厂组成,并利用光伏发电为住宅建筑提供热能和电力需求。此外,还假定其可以参加开放的热电市场。因此,在这种环境下其需要考虑经济、技术、供应的安全/质量和消费者的偏好。基于此,采用一种非线性公式来描述供热网络的非线性热模型和非线性代数模型,其次,是在假定有一个完全开放的市场环境之后,考虑目标的经济属性。最后,通过仿真研究,结果表明与传统能源管理方法相比,所提方法具有优越性。

    2021年06期 v.48;No.214 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1692K]
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  • 电力市场下抽水蓄能电站运营策略及效益分析

    杨宏基;周明;张茗洋;武昭原;杜建刚;

    "双碳"目标下以风光为代表的波动性新能源发电占比将会快速大幅提升,亟需配备大量灵活性调节资源。抽水蓄能作为目前最成熟的储能方式,不仅调节速度快、调节容量大,且能提供惯量支撑。然而,现阶段我国实行的两部制电价下,抽水蓄能电站向系统提供的灵活性价值没有得到合理补偿,导致难以回收成本。如何正确评估抽水蓄能所提供的灵活性价值,进而确定相应的辅助服务定价机制对解决抽水蓄能电站成本回收以及引导灵活性资源的发展具有重要意义。为此,首先分析市场环境下抽水蓄能电站的电价形成机制,建立抽水蓄能电站参与电量竞价及其灵活性调节能力在辅助服务市场竞价的风险收益模型,侧重抽水蓄能电站参与辅助服务的定价机制及其成本回收问题,并与我国现行两部制电价下抽水蓄能电站的收益情况进行对比,结果表明辅助服务市场的合理定价机制有助于抽水蓄能电站完成成本效益回收。研究成果可为储能类灵活性资源参与辅助服务竞价及制定定价策略提供支撑。

    2021年06期 v.48;No.214 71-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1425K]
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  • 基于改进TOPSIS法的过热汽温控制系统综合性能评价

    郭建豪;刘鑫屏;

    为了准确且全面地评价控制系统的综合性能,建立一种基于马氏距离改进后的TOPSIS控制系统综合性能评价体系,采用博弈论思想确定多属性评估指标的权重。由于过热汽温具有大惯性、非线性等动态特性,按照控制品质的要求选取多个评价指标,包括超调量、调节时间和扰动恢复时间等,对控制系统稳定性能、快速响应性能和抗干扰性能三方面进行研究,得到待评价控制方案马氏距离下的相对贴近度,最终筛选出最优控制方案。通过对传统PID和模糊PID两种控制系统仿真验证,结果表明该方法对系统控制性能的综合评价是有效的,能够更好地保持火电机组各控制系统的综合性能。

    2021年06期 v.48;No.214 81-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1227K]
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  • 基于异常检测的输电线路山火检测方法研究

    翟永杰;龙雅芸;江柳;李冰;赵振兵;

    输电线路往往建设在山林、野外等人烟稀少的地区,若该区域附近发生山火,将严重威胁社会经济和人民的安全。早期山火多以烟雾的形式呈现,通常使用固定摄像头对其进行实时监控。在分析固定摄像头拍摄画面特点的基础上,提出了基于网格划分的图像特征提取方法,并采用高斯滤波对特征进一步处理,通过异常检测的方法检测监控视频差值矩阵中的异常点,最后将着火点标注显示。实验结果表明,相比于有监督的经典机器学习方法,基于异常检测的方法不需提前训练,只依靠固定摄像头拍摄的上下文信息优势,就能够准确地检测出极小的烟雾,解决早期山火图像样本不足且正负样本不均衡的问题,且该算法结构简单,适用于嵌入式摄像头完成前端智能分析,达到实时监测目的。

    2021年06期 v.48;No.214 90-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1345K]
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  • 基于中性等效风速的海上风廓线建模方法研究

    刘永前;马晓梅;高小力;阎洁;韩爽;

    针对海上长期测风数据较少、风电机组轮毂高度高于测风塔高度、忽略大气稳定度及海面动力学粗糙度的外推方法难以保证精度的问题,综合考虑莫宁奥布霍夫相似理论及海面动力学粗糙度提出一种基于中性等效风速的海上风廓线模型。首先,研究了风资源评估中的重要因素(风切变指数、大气稳定度、湍流强度等)对海上风资源分布的影响;其次,用2个海上风电场实测数据验证提出的模型,与目前普遍使用的用全场平均风切变外推轮毂高度风速的方法相比,所提模型的风速均方根误差在两个风电场内可降低0.03 m/s到0.37 m/s,风功率密度均方根误差在两个风电场内可降低9.04 W/m~2到83.58 W/m~2,且有效反映出海面动力学粗糙度及大气稳定度变化对海上风速垂直分布的影响,弥补了传统风切变公式的不足,为近海风资源评估及海上风电场的前期规划提供了依据。

    2021年06期 v.48;No.214 97-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1669K]
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  • 环境风作用下小规模直接空冷系统流动传热性能分析

    刘学;李国栋;张瑞颖;陈磊;杨立军;

    环境风对直接空冷系统的流动换热性能具有重要影响。适用于光热等小型电站的小规模空冷系统的不利环境风作用规律不同于大型直接空冷系统尚待进一步研究。采用数值模拟方法,建立了某50 MW光热电站的直接空冷系统数学物理模型,研究了不同环境气象条件下该小规模直接空冷系统流动换热性能变化规律,获得了不同工况下空气侧流场及温度场分布规律,并对空冷岛各空冷凝汽器单元轴流风机冷却空气流量和入口空气温度进行了统计,绘制了机组背压随环境气象条件的变化曲线。结果表明,不同环境气象条件下,环境风的不利影响主要发生在迎风侧的空冷凝汽器单元,并且建筑物的扰流作用对直接空冷系统流动换热性能具有不利影响。研究结果可为小型直接空冷系统的优化运行提供参考。

    2021年06期 v.48;No.214 106-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1935K]
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  • 燃煤机组烟气脱硫系统供浆控制策略研究与应用

    王伟;郑茗友;赵文杰;王建峰;郄英杰;

    为了有效控制火电厂SO_2排放浓度,满足超低排放要求,实现石灰石供浆量自动控制,针对现有的以吸收塔浆液pH值为被控量的石灰石供浆泵控制系统存在的抗扰动能力弱、控制效果差、自动化程度低等问题,提出了一种新型的以净烟气SO_2浓度为被控对象的石灰石供浆泵自动控制方案,创新性地引入在线计算的补偿修正系数对理论供浆量进行修正,以此作为供浆量的前馈信号,并引入模糊控制进一步提高控制质量,结合串级控制系统实现石灰石供浆泵的自动控制。最后,将所设计的控制策略应用于山西某电厂脱硫系统。运行结果表明:石灰石供浆泵自动控制系统能够长期稳定运行,降低了运行人员工作强度,实现了SO_2超低排放的自动控制,减少了人为因素导致的脱硫净烟气二氧化硫超标事故。

    2021年06期 v.48;No.214 113-118+126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1422K]
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  • 低雷诺数绕丝组件摩擦阻力研究

    杜语聪;丁常富;薛新强;

    钠冷快堆在事故紧急停堆后,经过堆芯的一回路自然循环是堆芯燃料组件冷却的唯一途径,因此准确的预测自然循环条件下堆芯内钠流的流动和温度分布对钠冷快堆非能余热排出系统的设计具有重要意义。采用不同的绕丝棒束组件摩擦阻力计算关系式,使用子通道分析方法,对37棒燃料组件内流动与传热进行了模拟,并将模拟结果与实验数据对比,发现子通道分析方法采用UCTD公式时有着较好的准确性,且随着流速的增大,钠流内的流动交混是不可忽视的。

    2021年06期 v.48;No.214 119-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1414K]
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  • 《华北电力大学学报》2021年总目次

    <正>~~

    2021年06期 v.48;No.214 127-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 865K]
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