华北电力大学学报(自然科学版)


  • 基于容载比色带的区域配电网充裕性分析

    刘文霞;刘其达;邓诗语;郝东;刘耕铭;刘其辉;刘宗歧;

    容载比是评价配电网充裕性的重要指标,由于导则规定范围较大,影响因素较多,无法为配电网规划改造提供具体支撑,不利于电网投资效益的提升,为此提出了一种基于容载比色带的配电网充裕性分析方法。首先提取典型配电区域影响充裕性的网络和设备参数,并结合容载比在“N-1”原则与概率可靠性原则下的量化原理,基于多元组理论建立了表征各参数特征下的十一元组集合。在此基础上,以不同可靠性原则和边界条件下的容载比理想值为基准,提出了容载比色带定义和求解算法,以此作为配电网充裕性和再投资的标尺。最后,通过算例说明了容载比色带在实际电网中的使用方法,并验证了其在充裕性分析中的可行性和有效性,算例结果表明容载比色带能够支持配电网薄弱环节的挖掘,有效支撑了电网分析的科学性和投资的精益化。

    2022年02期 v.49;No.216 1-12+22页 [查看摘要][在线阅读][下载 757K]
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  • 适用于MMC-HVDC的定频模型预测控制策略

    聂小鹏;王琛;王毅;郭汉臣;

    模型预测控制能够简化控制结构,动态性能优越,被广泛运用于诸如模块化多电平换流器(MMC)等复杂的非线性系统,但传统的模型预测控制存在权重因子无法精确设计、计算量庞大以及开关频率高的问题。为解决上述问题,提出一种基于固定频率的模型预测控制(Fixed frequency control-Model Predictive Control, FF-MPC)策略,该策略通过采用独立的指标函数完成交流电流追踪、环流抑制以及子模块电容电压均衡,无需权重因子整定,且能够减少系统开关状态组合计算次数;同时,将双保持因数引入电容电压排序算法,减少开关器件投切次数,并在此基础上设计了固定频率控制器,能够有效实现开关频率的固定控制。最后,基于MATLAB/Simulink搭建了11电平MMC-HVDC仿真模型,结果表明在FF-MPC控制下输出波形质量更高,频率固定效果良好,验证了FF-MPC的有效性和正确性。

    2022年02期 v.49;No.216 13-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 569K]
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  • 正负直流电压下棒板间隙起晕电压计算方法

    侯思祖;钟正;刘云鹏;耿江海;

    阐述了棒-板间隙正电晕起晕判据的推导过程,并采用正负电晕起始判据分别建立了计算棒-板间隙正负直流起晕电压的光电离模型,且确定了模型中碰撞电离系数、吸附系数、光子吸收系数、光子表面发射系数等参数的取值。进行了10 cm、12 cm、14 cm和16 cm间隙距离下的棒-板间隙正负直流电晕放电试验,通过紫外成像仪和高电位电流采集系统得到了正负直流起晕电压特性,起晕电压计算结果与紫外法检测结果对比,相对误差在-0.8%~5.6%,与高电位电流法检测结果对比,相对误差在-1.8%~2.5%,计算结果与试验结果吻合度较好。提出的正负直流电晕计算模型对加强特高压输电工程中的电晕控制具有指导意义和重要参考价值。

    2022年02期 v.49;No.216 23-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 534K]
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  • 基于组合权重-灰云聚类模型的配电网调度运行管理水平综合评价

    林俐;王腾志;吕奕波;曲绍杰;高重晖;

    针对现有配电网规划评价缺少从管理层面评价配电网调度运行水平问题,提出一种基于组合权重-灰云聚类模型的配电网调度运行管理水平综合评价方法。首先,从配电网调度管理角度考虑,构建了一套考虑技术性、高效性、经济性和社会性的配电网调度运行管理水平综合评价指标体系。在此基础上,采用有序加权算子修正层次分析法主观极值偏差,得到各层级指标主观权重,并结合熵权法确定的客观权重,求取评价指标组合权重,既能体现决策者的主观愿望,又能客观地反映各指标的重要程度;同时,引入正态云模型改进灰色评价的聚类白化权函数,有效反映了评价等级信息的随机性和模糊性。最后,选取东北某省实际城郊县调,对其当前调度运行管理水平进行评价,找出配电网调度环节关键点,为配电网调度模式改革和协同优化,进一步提高配电网调度运行管理水平提供决策依据。

    2022年02期 v.49;No.216 31-40+80页 [查看摘要][在线阅读][下载 401K]
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  • 光伏经LCC-HVDC外送系统的次同步振荡特性分析

    高本锋;陈淑平;沈琳;刘毅;邵冰冰;赵书强;

    随着我国西北地区光伏发电的持续增长,大规模光伏经电网换相型高压直流输电(LCC-HVDC)外送成为重要的外送方式。当光伏电站位于LCC-HVDC送端近区时,系统的次同步振荡(SSO)特性尚不明确,目前相关研究处于空白。针对上述问题,首先采用模块化建模方法,建立光伏经LCC-HVDC外送系统的状态空间模型;然后基于特征值分析法分析系统振荡模式,研究LCC-HVDC对系统SSO阻尼的影响;最后根据特征值根轨迹,分析系统参数对SSO特性的影响。研究结果表明,存在光伏电站和LCC-HVDC状态变量共同参与的SSO模式,且LCC-HVDC的接入会削弱光伏并网系统阻尼,增大发生SSO的风险;在光伏经LCC-HVDC外送系统中,光伏并网逆变器外环、LCC-HVDC整流器的比例系数减小或LCC-HVDC整流器的积分系数增大时,SSO对系统的威胁增加。研究结果可为实际工程提供理论参考。

    2022年02期 v.49;No.216 41-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 700K]
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  • 基于MCSPO-MUSIC算法的换流阀绝缘板沿面放电定位方法

    刘云鹏;刘嘉硕;裴少通;来庭煜;魏晓光;周旭东;

    绝缘板是换流阀中不同级阻尼电容间的重要绝缘设备,其长时间运行并且表面积污遇潮后,出现的沿面放电现象将会影响阻尼电容间的绝缘乃至换流阀的安全运行。近年来,声阵列定位检测高压设备局部放电的技术发展逐渐成熟。因此基于排布较优的4×4方形声音传感器阵列,提出了一种MCSPO-MUSIC定位算法。该算法利用CBF预估出来的角度,作为混沌粒子群算法进行角度寻优的初值,且不需要遍历寻优。在MATLAB中进行定位仿真,该算法计算时间约为1.5 s左右,相较于传统MUSIC算法在计算时间上减少了一个数量级;仿真定位误差RMSE为1.54°小于MUSIC与CPSO-MUSIC算法。在实验室中搭建出绝缘板沿面放电定位检测平台,利用该算法计算了10组实验数据,定位误差RMSE为1.97°,验证了该算法的准确性和实用性。

    2022年02期 v.49;No.216 53-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 568K]
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  • 交流单点电晕放电可听噪声纯音分量空间传播特性研究

    黄明祥;郭志彬;潘立志;李学宝;

    由于交流电压周期性变化,交流电晕放电产生的可听噪声具有显著的纯音分量。为了获得交流电晕放电产生的可听噪声的纯音分量的空间传播特性,在实验室搭建了交流单点电晕放电可听噪声空间传播特性实验平台,测量了距放电点不同距离下的可听噪声时域波形,借助于噪声分离方法,提取了交流电晕放电可听噪声脉冲声以及离子往复迁移噪声对应的纯音分量,分析获得了可听噪声声压级以及频谱特性随空间距离变化规律。在此基础上,建立了交流单点电晕放电可听噪声传播模型,对脉冲声和离子往复迁移噪声空间的纯音分量的传播特性进行了计算,验证了计算模型的有效性,研究结果为后续研究实际交流输电线路可听噪声纯音特性及预测分析奠定了理论基础。

    2022年02期 v.49;No.216 63-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 684K]
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  • 电场强度对环氧树脂结构演化的分子动力学模拟

    毕茂强;文娅;彭豪;江天炎;陈曦;贺乔卿;杨俊伟;

    为从微观角度分析不同电场强度对环氧树脂结构的影响,采用分子动力学模拟方法,建立了以双酚A二缩水甘油醚为基体、甲基四氢苯二甲酸酐为固化剂,交联度为90%的分子模型。研究结果表明:电场强度(E)对环氧树脂的自由体积分数、分子能量、玻璃化转化温度和弹性模量均有显著的影响。自由体积分数随着电场强度的增加而增加,E<1×10~6 V/m时,体积分数增幅较大,而E>1×10~6 V/m时体积分数增幅缩小。分子势能和总能量在E<1×10~(9 ) V/m时未见明显变化,当E>1×10~(9 ) V/m时,随着电场强度的增加,呈现大幅度降低趋势。玻璃化转变温度随着电场强度的增加呈现先降低后增加的趋势,E=1×10~(6 ) V/m时和1×10~(10 ) V/m分别达到最小值473.5 K和最大值523.3 K。弹性模量随着电场强度的增加呈上升趋势,高电场强度将导致材料刚性增加、脆度提升,老化更加严重。

    2022年02期 v.49;No.216 72-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 600K]
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  • 基于EMD-CNN-LSTM混合模型的短期电力负荷预测

    徐岩;向益锋;马天祥;

    为了更有效地提取电力负荷数据中的潜藏特征与隐藏信息,提高电力负荷预测精度,针对负荷具有较强非线性、非平稳性和时序性特点,提出一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)、卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)和长短期记忆网络(long-term and short-term memory network, LSTM)的混合模型短期电力负荷预测方法,将海量过往负荷数据、温度和历史电价信息以滑动窗口方式构造串联特征向量作为输入,先利用EMD将数据重构成多个分量,将高、中和低频分量各自叠加组合,再运用CNN提取高、中分量的潜藏特征,减少权值数量,并以特征向量的方式输入LSTM网络进行负荷预测,最后叠加各分量预测结果得到最终负荷预测值。实验结果表明,相对于BP神经网络(Back Propagation Neural Network)、支持向量机(support vector machine, SVM)、LSTM模型和EMD-LSTM模型,此模型具有更高的负荷预测精度。

    2022年02期 v.49;No.216 81-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 625K]
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  • MMC-HVDC向无源网络供电的机电暂态等效建模研究

    安文宇;黄天啸;任建文;刘丽丽;

    针对无源网络通过柔性直流输电系统接入大电网的机电暂态仿真问题,建立了MMC-HVDC向无源网络供电时无源侧机电暂态仿真的电压源和电流源模型,并对两种模型进行了原理分析和特性对比,得出了适用性结论。首先忽略MMC内部复杂的动态过程,仅保留无源系统及内外环控制器,建立了MMC-HVDC无源侧机电暂态电压源模型。之后对内环控制器的动态过程进行简化,建立了MMC-HVDC无源侧机电暂态电流源模型。将两种模型与电磁暂态精确模型进行不同工况下的运行特性对比,验证了不同程度扰动下所建机电暂态模型的有效性。对于小扰动分析,两种模型均适用,电流源模型能达到很好的控制效果;对于大扰动分析,电压源模型更适用。最后分析了内环控制器参数对于不同工况下两种机电暂态模型仿真结果的影响。

    2022年02期 v.49;No.216 90-96+105页 [查看摘要][在线阅读][下载 497K]
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  • 变电站内空间电磁场对无线通信单元耦合机理分析

    王沛;张卫东;杨志超;李谦;关程远;付胜军;

    随着无线通讯设备在智能变电站内的普及,位于感知层的无线通信单元常安装在一次设备附近,电磁环境恶劣,无线通信单元的电磁兼容问题突出。统筹变电站内骚扰源特性、230 MHz无线通信单元结构特征,分析无线通信单元受扰主要路径、研究无线通信单元受扰机理;通过建模仿真分析,获得在既定骚扰作用下,无线通信单元天线及PCB板上产生的骚扰感应电压;通过对比前门耦合、后门耦合产生的骚扰感应电压,明确变电站空间电磁骚扰极易通过无线通信单元天线系统对设备产生干扰,提出变电站稳态电磁骚扰阈值与无线通信单元在变电站内布设的抗扰度改进措施。

    2022年02期 v.49;No.216 97-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K]
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  • 考虑用户舒适度的虚拟电厂电/热综合需求响应

    闫敏;加鹤萍;刘敦楠;陈永权;王宣元;

    随着分布式能源、储能的迅速发展,虚拟电厂中电、热等多类型负荷需求量持续增长,为实现满足用户舒适度的虚拟电厂优化运行提出了更大的挑战。为此提出一种考虑用户舒适度的虚拟电厂电/热综合需求响应建模方法。首先,阐述电/热虚拟电厂的构成,建立供电设备的出力模型及基于峰谷分时电价的电负荷需求响应模型;其次,建立虚拟电厂中供热设备的出力模型及基于用户舒适度的激励型热负荷需求响应模型;最后,建立考虑平均热感觉度预测指标的用户舒适度约束的虚拟电厂运行成本优化模型,通过实际算例比较分析不同需求响应实施场景下虚拟电厂的运行成本,以指导虚拟电厂进行最优电/热综合需求响应方案的选择,从而验证了电、热负荷综合需求响应有助于缓解负荷需求量大对虚拟电厂运行稳定的冲击并且有效优化虚拟电厂的运行成本。

    2022年02期 v.49;No.216 106-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 436K]
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  • 基于多能耦合机理的综合能源系统多元负荷协同预测模型

    王永利;周泯含;姚苏航;魏孟举;杨洋;刘钊;胡梦锦;

    综合能源系统是提高能源利用效率,降低用能成本的重要技术手段,精准负荷预测是综合能源系统优化调度的关键基础和重要前提。随着各类能源耦合设备的应用和提升和电能替代政策的推广,能源之间的关联关系日益增强。然而,现有的负荷预测方法多为对负荷的单独预测,未能将耦合性和互补性结合起来构建预测模型。基于此,首先结合Copula理论分析了综合能源系统中冷、热、电负荷之间的耦合特性;其次,利用樽海鞘群优化算法(SSA)对最小二乘支持向量机(LSSVM)中的关键参数进行求解,建立SSA-LSSVM多元负荷预测模型;最后,通过对比不同场景下的预测效果,证实了所建模型能有效提升预测精度,具有良好的应用效果。研究成果考虑了多能源之间的耦合特性,可为综合能源系统的负荷预测提供技术支撑,从而为系统调度优化提供基础。

    2022年02期 v.49;No.216 118-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 574K]
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