华北电力大学学报(自然科学版)


  • 基于VPMCD的中性点经低阻接地风电场集电线路单相接地智能区段定位

    朱永利;彭华;胡智强;

    针对风电场内多风机电源接入导致单相接地短路后定位精度差、效率低的难题,提出一种基于变量预测模型的类型判别(VPMCD)的集电线路智能区段定位新方法。首先,采集各测量装置的零序电流信息,考虑直接输入其波形序列存在过高的冗余和上传、运行成本,使用FFT提取零序电流的基频分量特征来构成定位样本库;然后,通过VPMCD方法建立各故障区段的变量预测模型,用于对测试故障样本进行分析;最后,应用上述的模型计算测试故障特征集合的误差平方和,并以其值最小为判定依据,自动、准确地定位故障区段。PSCAD/EMTDC实验仿真结果证明,新方法对多端电源系统有着良好的适应能力,且相较于支持向量机方法,无需优化调参,可实现复杂风电场网络的高精度、快速故障定位。

    2022年03期 v.49;No.217 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1266K]
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  • 考虑核电参与的多能联合调峰系统低碳经济调度

    赵冬梅;张松;王浩翔;

    随着“低碳经济”的发展,核电、风电等大规模接入电网已是必然趋势,但风光等间歇性能源渗透率的提高以及核电机组满发运行的方式,导致了负荷峰谷差的不断加大。为了满足系统调峰需求和核电安全性要求,建立了多能互补的风-核-火-气-抽水蓄能联合优化调度模型。所建模型在传统经济调度基础上引入碳交易机制,以联合调峰成本最低为目标,计及系统约束和各电源运行约束,对联合调峰系统消纳风电的能力以及核电调峰模式的改变进行了分析。基于核电机组实际运行特点,用0-1变量对核电调峰模型进行表征,并利用GUROBI求解器对该混合整数规划问题进行求解,算例仿真验证了所建模型对于促进风电消纳、缓解系统调峰压力、优化核电机组调峰模式、协调系统经济性与低碳性的作用。

    2022年03期 v.49;No.217 9-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1805K]
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  • 基于暂态能量流的MMC-HVDC系统故障建模及仿真分析

    严俊;陈力绪;许建中;赵成勇;贾秀芳;

    为分析由模块化多电平换流器(modular multilevel converters, MMC)构成的高压直流(high voltage direct current, HVDC)输电系统中的直流短路故障特性,可通过关注系统中暂态能量流(transient energy flow, TEF)的分布对MMC-HVDC系统进行暂态建模与仿真分析。对于单端MMC,可基于暂态能量守恒将半桥子模块(half bridge sub-modular, HBSM)电容等效为时变电容,建立将半桥子模块动态切换与交流汇入两个因素共同考虑在内的MMC暂态模型,分别列写并求解闭锁前后的状态方程,得到精确的MMC内部故障特征与TEF分布情况。对于复杂直流电网(HVDC grid),提出一种基于电磁暂态仿真结果的TEF分析方法,不仅可根据各部分TEF特征揭示直流故障演化规律,还可通过递推计算实现对故障电流的定量分析。最后,根据TEF流动规律提出一种考虑HBSM电容电压波动范围的暂态能量抑制策略,可有效降低故障电流并为后续故障保护争取更多时间。依据PSCAD中的仿真结果对暂态模型与能量抑制策略的正确性进行验证,同时将所提TEF分析方法应用在搭建的四端直流电网中,获取其故障传播特性。

    2022年03期 v.49;No.217 20-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 3427K]
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  • 基于循环扩张机制的ConvGRU-Transformer短期电力负荷预测方法

    遆宝中;李庚银;武昭原;王剑晓;周明;李瑞连;

    Transformer作为一种建立在自注意力机制上的新颖神经网络模型,其所具有的高度并行化计算结构和有效捕捉序列长期依赖性的能力为短期电力负荷预测带来了新的发展空间。舍弃递归与卷积结构为提取序列关联性提供便利,同时也导致信息碎片化。为充分挖掘注意力模型潜力,提出了一种基于循环扩张机制的卷积门控循环单元(Convolutional Gated Recurrent Unit, ConvGRU)-Transformer短期电力负荷预测方法。针对输入序列分割影响长期特征提取的问题,提出一种循环扩张注意力机制,在提高计算效率的同时扩大了学习视野。为保证注意力视野扩大后信息位置的一致性,建立了一种基于ConvGRU的全局位置编码方法。实验结果表明与常规方法相比,所提方法有更高的预测精度和良好的可解释性。

    2022年03期 v.49;No.217 34-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1848K]
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  • 电力系统静态电压稳定临界点的快速计算方法

    黎晓;刘崇茹;蔡晖;辛蜀骏;郑乐;

    静态电压稳定临界点能够为电压稳定评估和控制措施提供重要信息,为此,提出了一种快速计算静态电压临界点的方法,包括鞍结型分岔点和极限诱导分岔点。首先提出了一种线性特性较好的鞍结型分岔点逼近指标,然后利用大步长的连续潮流方法逼近临界点,检测极限诱导分岔,同时通过鞍结型分岔点逼近指标判断潮流解逼近鞍结型分岔点的程度。当满足切换条件时,从连续潮流法切换为直接法,为直接法提供了较好的计算初值,能够快速准确地计算分岔点。算例结果表明,较之连续潮流法,所提方法具有更高的计算效率。此方法避免了连续潮流法在鞍结型分岔点附近校正环节计算量较大的问题,同时也解决了分岔点直接计算方法在离鞍结型分岔点较远时的收敛问题,兼顾了连续潮流法和分岔点直接法两者的优点,具有精度和速度的双重优势,具有在线应用的潜力。

    2022年03期 v.49;No.217 44-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1882K]
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  • 计及潜在道路和修复时间不确定性的电力应急物资输送路径优化

    王志强;王骁龙;毛宇洋;董忠涛;刘文霞;黄易君成;

    现阶段应急物资输送路径规划尚未充分利用现场道路资源,并且考虑破损道路抢修时对路障清理时间估算的方法不科学,估算结果准确度不高并且鲁棒性较弱,为此提出一种计及潜在道路和修复时间不确定性的电力应急物资输送路径优化方法。首先,基于单兵轨迹信息提出计及潜在道路的应急增广电子地图生成方法,然后基于增广电子地图,并考虑物资输送过程中对破损道路开展抢修工作,以期望通行时间最短为主要目标、路径长度最短为次要目标建立电力应急物资输送路径优化模型,同时提出基于模糊理论的路障修复时间估算和物资输送路径期望通行时间计算方法,并利用改进遗传算法对模型进行求解,最后通过算例验证了所提方法和模型的正确性和有效性,同时对比分析了潜在道路、修复时间不确定性和破损道路抢修对规划结果的影响,为灾害前期通信能力受限的场景下进行物资输送路径规划提供理论和技术参考。

    2022年03期 v.49;No.217 55-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1868K]
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  • 动车组车顶避雷器内部缺陷的解体试验研究

    律方成;张启哲;王胜辉;董兴浩;刘健;王华倩;

    动车组牵引供电系统经常遭受过电压冲击。作为车载电气设备的重要保护装置,车顶避雷器的工作环境相比电力系统更加恶劣。近年来,动车组车顶避雷器的炸裂故障时有发生,严重危害高速铁路的安全运行。为了研究避雷器发生炸裂的内在原因,针对正常、缺陷、炸裂三种状态的车顶避雷器开展整体电气性能试验和解体试验研究。通过直流参考电压测试、泄漏电流测试、扫描电镜测试和EDS能谱测试,获得了正常、缺陷和炸裂避雷器的宏观和微观特征,对车顶避雷器炸裂原因进行了分析,并提出了预防措施。研究结果表明,动车组车顶避雷器在长期运行过程中,可能发生阀片受潮,阀片铝电极层和侧面绝缘层可能发生劣化,形成安全隐患。有必要提高车顶避雷器的密封性能要求,并优化检修流程,以减少避雷器的炸裂故障。

    2022年03期 v.49;No.217 67-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 2054K]
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  • 新能源同步机对新能源多场站短路比的提升作用

    杨鑫;黄永章;管飞;付文启;武倩羽;

    短路比作为衡量电力系统静态电压稳定的指标,被广泛应用于高压直流输电和新能源多场站系统的研究中。基于新能源多场站短路比的定义,研究新能源同步机(motor-generator pair, MGP)对新能源多场站短路比的提升作用。首先介绍了MGP系统的基本结构和独特优势,分析了新能源采用MGP并网对系统短路容量的提升作用。然后基于戴维南等值法和支路追加法分别分析了MGP对系统结构和节点阻抗矩阵的影响作用,揭示了MGP对短路比的影响机理,理论推导结果表明MGP能够提升系统的短路比。最后在PSCAD仿真软件中搭建了新能源三场站系统的仿真模型,结合算例的理论计算和仿真结果验证了MGP系统对新能源多场站短路比提升作用,并通过仿真验证了MGP对暂态低电压和暂态过电压的抑制作用。

    2022年03期 v.49;No.217 75-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 2037K]
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  • 计及消纳责任权重的区域综合能源系统运行优化研究

    曹雨微;郭晓鹏;董厚琦;王俐英;曾鸣;

    在“2030碳达峰、2060碳中和”双碳目标的政策背景下,社会进一步推动可再生能源电力消纳责任权重的实行。作为可以有效支撑清洁低碳能源体系的区域综合系统,需要在考虑可再生能源电力消纳责任权重情况下保证系统经济低碳运行。结合绿色证书交易机制,提出了一种计及可再生能源电力消纳责任权重的区域综合能源系统运行优化模型。以系统总收益最大化为目标,综合考虑可再生能源消纳责任权重、绿色证书交易、碳排放等因素,构建了包含电、热、冷负荷的区域综合能源系统运行优化模型。通过设置不同场景进行算例分析,结果表明考虑了可再生能源电力消纳责任权重和绿证交易的区域综合能源系统优化模型可有效提高系统总收益且兼顾了环境效益,为系统的经济低碳运行提供了有效借鉴。

    2022年03期 v.49;No.217 84-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 3421K]
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  • 基于证据理论与云模型的火电机组节能减排绩效综合评价

    马玉锴;田亮;

    虽然目前火电机组各项节能减排指标都已有了明确规定,但依然没有形成一种公认合理的机组整体节能减排绩效评判方法。为解决这一问题,提出一种基于证据理论与云模型的火电机组节能减排绩效综合评价方法。首先从“节能”与“减排”两个方面,选择合适的评价指标建立火电厂节能减排指标体系;之后用云模型取代传统的模糊隶属函数,确定各个指标不同评级的信度函数分配;最后用一种基于动态权重系数的证据理论对各评价指标进行多维信息的融合,取融合结果中信任度最大的评级作为最终的综合评价结果。实例分析表明,该方法能很好地兼容评价过程中的模糊性及随机性,具有一定的参考价值。

    2022年03期 v.49;No.217 96-103+126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1892K]
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  • 基于改进光流法的锅炉火焰动态特征提取与分析

    杨国田;何雨晨;李鑫;李新利;

    锅炉燃烧过程具有连续性与随机性,火焰静态特征仅能表征燃烧过程的部分信息,无法反映燃烧随时间变化的动态过程,不利于长期监测炉内燃烧状态。针对这一问题,提出了一种基于金字塔分层改进的Lucas-Kanade光流法,提取炉内火焰动态特征,用于描述炉内燃烧过程的变化。为了验证火焰动态特征监测炉内燃烧状态的灵敏性和有效性,采用互信息法建立动态特征与锅炉负荷、NO_x排放量间的相关性模型。结果表明,所提动态特征能准确跟随火焰的运动轨迹,反映当前运行工况、燃烧状态的变化。采用改进后光流法提取的火焰动态特征与锅炉负荷、NO_x排放量间具有显著相关性,能够为锅炉燃烧状态实时监测提供一个更有效的特征。

    2022年03期 v.49;No.217 104-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1990K]
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  • 正弦算法优化正则化ELM在NOx排放量建模中的应用

    马良玉;程善珍;王永军;

    为优化锅炉配风配粉降低NOx排放浓度,以某1 000 MW火电机组现场变工况运行数据为基础,采用正弦算法(Sine algorithm, SA)优化的正则化极限学习机(Regularized extreme learning machine, RELM)建立了NOx排放量的预测模型。为提高预测模型的精度,通过比较不同激活函数对RELM模型性能的影响,选用了新的Swish激活函数;采用奇异值分解法确定RELM的最佳隐含层节点个数,并引入一种自适应调整惯性权重的正弦算法对RELM的输入权值和阈值进行优化。将基于以上策略建立的SA-RELM模型与SA-ELM、RELM及PSO-RELM等模型的预测结果进行对比,表明基于SA-RELM的NOx排放量预测模型具有更高的精度和泛化能力。

    2022年03期 v.49;No.217 112-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 2186K]
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  • 5MW风力发电机叶片耦合模态颤振参数研究

    张颖;安利强;王璋奇;

    随着海上风力发电机叶片尺寸的增加,叶片柔性增大,在运行过程中容易受到气流流动引起结构的气动弹性不稳定性。长叶片由于弯扭耦合效应可能出现耦合模态颤振,导致叶片出现断叶等重大损失。叶片的结构型式不同导致结构特性不同。叶片结构参数的变化,对叶片耦合模态颤振特性有重要的影响。基于欧拉伯努利梁理论,结合Theodorsen非定常气动荷载,通过有限元方法,建立叶片颤振特征方程。研究叶片不同区域的结构参数变化,对颤振频率和转速的影响规律。结果表明,叶尖区域的参数变化对颤振结果影响较大;三个区域的颤振速度随挥舞刚度增大而减小趋于稳定值,扭转刚度提高可以增加叶片颤振速度;回转半径与颤振速度和颤振频率成反比;质心偏移对结构的颤振频率影响最小,叶尖部位的质心偏移对叶片的颤振速度影响较大。为避免耦合模态颤振发生,提高扭转频率将成为叶片颤振设计的重要因素。

    2022年03期 v.49;No.217 119-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 2054K]
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