中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊
中文核心期刊
中国科技核心期刊
ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
中文核心期刊
中国科技核心期刊
ISSN 1000-7229 CN 11-2583/TM
针对基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统（modular multilevel converter based high voltage direct current, MMC-HVDC），研究了交流系统对MMC-HVDC稳态运行范围的影响并且揭示了限制直流功率输送能力的关键因素。首先，文章基于一个单端的MMC-HVDC系统，列写出完整的数学模型。其次，分别研究了交流系统短路比、换流变压器容量和换流站容量对换流站稳态运行范围的影响。最后，研究了并联无功补偿电容器对MMC-HVDC运行范围的影响。计算结果表明，当交流系统短路比较大时，MMC-HVDC的运行范围主要受到换流变压器容量的限制；当交流系统短路比较小时，MMC-HVDC的运行范围主要受到交流系统短路比的限制。此外，无功补偿电容能改善MMC-HVDC的运行范围。
风速波动导致的风电机组有功功率波动是引发风电电压问题的根源，需要针对不同风况研究对应的电压控制策略。极端风况下风电场群运行状态变化巨大，而本地无功连续调节设备的闭环控制能力有限，故提出一种基于超短期风功率预测，能够分别对极端风况发生前、后的风电场群及附近地区电网电压进行预防控制和校正控制的电压协调控制策略；其优化算法能够将此非线性混合整数规划问题，通过考虑有功变化的无功-电压灵敏度方法，解耦成为一个包含混合整数线性规划和非线性代数方程组求解子问题的迭代过程。通过算例证明了传统闭环控制方法的局限性，以及本文策略在电压控制和均衡风电场内馈线电压方面的优越性，为解决极端风况的高电压脱网问题提供一种有效方法。
扁平翅片管束是电站直接空冷系统的基本散热元件，研究其结构特点和流动换热特性，对于电站空冷系统的优化设计与高效运行具有重要意义。以直接空冷系统典型的连续蛇形翅片扁平管束为研究对象，通过实验研究不同的翅片间距对翅片间冷却空气的流动换热特性的影响，以及垂直进风和倾斜进风工况下，翅片散热性能的变化。结果表明，在相同的风速下，随着翅片间距的减小，翅片的换热系数增大，而阻力系数的变化相对复杂。实验条件下，翅片间距为56.8 mm时整体性能较优。翅片间距一定时，随着风速的增大，换热系数逐渐增大，阻力系数逐渐减小。但随着风速的增加，两者变化趋势渐缓。研究结果为扁平管连续翅片结构的进一步优化提供了基础数据。
针对复杂环境下输电线路山火的影响因素，提出了基于经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD）与极端学习机（extreme learning machine，ELM）的输电线路山火预测模型。首先利用小波去噪对采集的风速时间序列进行噪声分析，根据序列的不同进行归类重构，产生新的风速时间序列；然后利用经验模态分解将输电线路山火成因分解为一系列具有不同特征尺度的子序列；接着利用交叉验证法和重构相空间法确定学习机的各种参数和输入维数；再利用极端学习机输电线路山火进行建模预测分析。仿真结果表明基于经验模态分解与极端学习机的输电线路山火组合预测模型可以有效预测24 h之内的山火蔓延速度，为实现输电线路山火在线较高精度的预测提供了可能。
架空输电线路导线覆冰可能导致电网系统发生机械或电气故障，因此，确定导线设计冰厚对电网的安全稳定运行具有十分重要的作用。确定架空输电线路导线设计冰厚时，需要通过线径订正公式将不同导线直径上的标准冰厚折算至设计导线上。通过人工气候室内覆冰试验获取相关覆冰数据，针对不同覆冰类型分别拟合了导线的直径订正系数。结果显示：雾凇和混合凇的导线直径订正系数随着线径的增加而减小，且雾凇减小的趋势较混合凇明显；雨凇的导线直径订正系数随着线径的增加而增加。
为了缓解环境与能源危机，促进节能减排工作的开展，对电动汽车的3种充电设施进行比较分析，得出充电桩将成为公共充电设施的主要基础装置的结论。提出了将LED市政路灯与电动汽车充电桩建设相结合的交流供电与直流供电2种方案。对2种方案进行研究，从环境需求、功能结构、节能效益（以北京市城六区高压钠灯改造为例）这3个方面进行比较分析，得出交流供电方案建设具有简便快捷的优势，但直流供电方案减少了交直流转换次数，提高了交直流转换效率，节能效益更优，且有利于后期与分布式电源进行结合，在促进新能源消纳的同时，推进新型电动汽车充电网络的建设。
为解决电力大数据平台数据通信网灵活性受限问题，针对OpenFlow技术的技术体系进行了研究，给出了该技术在融合数据平台中的一种实现方法。分析了OpenFlow架构及现有标准化现状，从数据处理流程以及业务配置等方面，分析了OpenFlow在未来电力大数据平台中的应用优势，并从SDN功能单元与技术扩展性等方面进行了研究。OpenFlow已被列入国家电网公司电力大数据平台的关键技术，支持OpenFlow技术等SDN主流控制协议可以提升电力业务承载的灵活性，通过控制平面和数据平面解耦，将网络的控制功能分离开，可满足国家电网公司对数据网络高效性的要求。
复合材料电气设备由于其具有质量小强度高的材料特点，已在部分变电站内推广应用，但对于复合材料电气设备的抗震性能，尤其对于其真型设备的地震模拟振动台的试验研究，各国学者研究较少。依托于川藏联网工程，在总结国内外复合材料电气设备抗震研究成果的基础上，结合我国已有电气设备抗震研究成果，开展了适用于复合材料电气设备抗震性能评估方法的研究，确定了复合材料电气设备振动台试验输入波形、波形峰值加速度以及设备抗震能力判定原则，采用此方法对800 kV高抗套管、220 kV GIS外绝缘套管、110 kV及220 kV避雷器分别进行地震模拟振动台试验,得到了设备的动力特性和地震响应。由试验结果可以看出，参与试验的复合材料电气设备应力均满足设计基本加速度为0.4 g的抗震要求。
2017年蒙西至湖北±800 kV特高压直流输电通道建成，将与湖北电网现有交流特高压输电通道一起，形成特高压交直流并联的格局，对湖北电网的结构形态、运行特性变化产生重要影响。以2017年湖北电网丰大运行方式为背景，根据湖北电网规划电力流，利用仿真软件PSASP建立湖北电网网架结构模型。采用连续潮流算法计算求取湖北电网对蒙西特高压直流的消纳极限，并对消纳极限运行方式下的湖北电网进行稳定校核，包括静态安全分析、单一故障及严重故障的暂态稳定校核。
传统低压减载方案仅根据本地电压信息动作，未考虑全网暂态电压响应特征。分析系统暂态电压跌落与扰动范围的关系，并基于负荷节点的电压偏移量提出暂态电压扰动范围判别指标，将电压扰动类型划分为全网暂态电压扰动和局部暂态电压扰动。以该指标的判别结果为基础，综合考虑扰动后系统电压与频率的动态过程，构建基于暂态电压扰动范围判别的自适应低压减载策略，该策略采用2套自适应减载方案分别应对全网暂态电压扰动和局部暂态电压扰动。对IEEE 39节点系统的仿真结果验证了该策略在应对不同失稳场景时的有效性和优越性。
由于非线性负载用电的不断增加，造成大量谐波返灌电网产生电能污染和计量不公等问题，然而传统的快速傅里叶变换（fast Fourier transform， FFT）检测方法由于自身技术的限制，难以满足目前谐波检测对精确性的要求。结合电力谐波特点，分析小波变换与傅里叶变换原理，提出了一种小波包与FFT相结合并采用加窗双谱线插值的电力谐波检测方法，研究了不同窗函数的特性，并且通过加入不同的窗函数来检测谐波，得出针对电力谐波检测最优的窗函数。仿真实验验证了该方法对谐波在时域和频域上都有很好的测量效果，为谐波电能表电力谐波检测方法及信号截取窗函数选取提供重要参考。
提出了一种基于时间反演技术的电力电缆单相接地故障测距新方法，当电力电缆发生单相接地故障时，利用电压波动方程时间反演的对称性，将在线路终端采集到的时域电压波反演成等效电流行波并传回输电线路，计算出各假定故障点的电流能量值，根据时间反演的时间-空间同步聚焦特性，确定故障点到线路终端的距离。Matlab仿真验证表明，该方法能够准确有效地实现电力电缆单相接地的故障测距，不但适用于不同过渡电阻的接地故障，而且具有收敛速度快，测距精度高等优点。
国内外学者论证了大容量发电机出口装设发电机断路器（generator circuit breaker，GCB）的必要性，而对小容量（≤30 MW）发电机出口及发电厂内馈线是否也应装设GCB并没有进行深入研究。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC计算分析了在开断条件最恶劣的三相短路故障情况下，12~30 MW小容量发电机出口断路器及馈线断路器的瞬态恢复电压（transient recovery voltage，TRV），并从TRV上升率的角度出发，确定普通配电型断路器是否可以替代GCB安装在发电机出口及厂用电馈线处。计算结果表明，当发电机出线端及厂用电馈线中分别发生三相短路故障时，断路器TRV上升率均未超过0.34 kV/μs，普通配电型断路器可以替代GCB安装在小容量发电机出口及厂用电馈线处。
随着火电厂辅机系统变频器的大规模使用，电网电压暂降引起大量火电机组跳闸的问题凸显。结合陕西电网典型火电机组给煤机变频器低电压穿越特性试验现场试验数据，系统地分析了电压暂降主要因素对变频器输出特性的影响，提出采用动态电压恢复器（dynamic voltage restorer，DVR）进行电压暂降快速补偿的方案。电网电压暂降深度、电压暂降持续时间、负载大小、电压暂降类型等因素对火电机组给煤机变频器工作特性影响较大，导致电压敏感设备变频器直流工作电压降低超限甚至失压，进而引发变频器工作回路动作跳闸退出运行。利用PSCAD/EMTDC搭建典型的变频器电压暂降实验及补偿模型，结果表明采用动态电压恢复器能够很好的稳定变频器直流工作电压，有利于提高变频器电压暂降抗扰能力。
为了研究空气湿度对蒸发式冷凝器传热性能的影响，建立了蒸发式冷凝器板外水膜传热性能实验平台。在其他条件不变的情况下，调节空气湿度参数，测试了空气湿度对喷淋水温度、板片表面水膜及填料表面上、下温度等参数的影响。实验结果表明，当进入板片间的空气相对湿度从85%增至90%，水膜温度呈增加趋势，不同位置水膜温度有明显差别，喷淋水的换热量增加，湿空气的换热量减少，板片的平均热流密度和传热系数均随着相对湿度的增加而变小。
随着我国风电领域相关标准的发布，国内的双馈型风机（doubly-fed induction generator，DFIG）发电机组都已具备电网故障时不脱网的能力。其中部分风机是经过技术改造才具备低电压穿越（low voltage ride through， LVRT）能力的，因此各个厂家的风机LVRT策略多种多样，很多风机厂家的控制策略并不完善，使得风机在故障后的功率恢复速率并不能满足要求。同时某些风机的控制策略使风机在功率恢复过程中发生功率突变，若风场的大量风机都应用该程序进行LVRT，则会使得该地区的电网由于有功功率突变而导致电网电压瞬间升高，对电网造成二次冲击，使风机又处在外部电压高于标准电压的状态，而目前国内的风机还不具备高电压穿越功能，从而发生更大规模的风机脱网事件。为此提出了一种在对双馈风机进行LVRT改造时既能保证其撬棒系统不被损坏，同时又具备LVRT能力的新型精细化控制策略。
在风力发电场风能资源分析中，仅采用年平均风速和年平均风功率密度来判断风电场风能资源的好坏是不全面的，其无法体现风电场风能资源的能量输出能力。通过对单峰双参数威布尔分布风况中形状参数k值的研究，找出其与风速、风能频率分布及风中蕴含能量的关系，并进一步分析对于不同风力发电机组Cp值曲线，k值与总体有效风能利用率的关系，从而在风电场建设的咨询、决策、设计等阶段对风电场风能资源评估和风机预选型作出科学的指导。
在由风力发电机和储能装置作为海水淡化装置供电电源的离网型配电系统中，为最大化利用风能并减少配电系统对储能装置容量的依赖，海水淡化装置负荷采用功率阶梯调节和功率平滑调节相结合的方式，储能装置采用V/f控制。功率阶梯调节通过海水淡化装置的模块化投切实现；功率平滑调节通过变频器实现电动机的变频调速，并且利用变频器的软启动功能和无功输出能力有效维持配电系统的电压稳定。基于上述控制策略，通过PSCAD仿真软件建立动态负荷模型进行仿真计算并结合负荷实验数据进行分析。仿真和实验结果均表明，该控制策略可以实现海水淡化负荷对风力发电输出功率的有效跟踪，能够很好地适应风电波动性，并充分利用了风力发电机的输出功率，减少了对储能装置容量的依赖，提高了全系统运行的稳定性和经济性。
结合具体工程实例，采用调查、个案研究与经验总结相结合的研究方法，比较了烟气脱硝尿素单元制与公用制这2种布置方式的安全性和空间适应性。与单元制布置方式相比，公用制布置的主要优势体现在：水解反应器互为备用，系统更安全可靠；主管道以输送氨气为主，降低了管道堵塞的可能；更能适应入口氮氧化物浓度波动；空间布置更灵活紧凑；锅炉台数越多，公用制布置方式优势越明显。对于负荷率不高、氮氧化物浓度波动较大，且位于寒冷地区的电厂，建议优先考虑公用制尿素水解布置方式。
随着电网规划各业务系统平台的建立以及异构业务数据的急剧增加，急需打破各系统平台之间的业务壁垒，建立完善的业务信息共享与交互体系。文章在分析现有业务系统数据格式及存储现状的基础上，深入研究异构数据融合与存储的关键技术，并提出一种跨平台电网规划数据融合与存储模式。通过建立统一业务数据信息模型，完成异构数据的融合处理；构建基于Hadoop的分布式文件存储系统，实现海量异构数据高效快速的存储与索引，为电网规划系统乃至电力行业的海量异构数据与信息共享提供理论指导与体系架构支撑。
合理规划接入电网的分布式电源能够提高能源利用效率，提高电力系统运行的经济性、灵活性和可靠性。建立了以分布式电源建设和运行总费用最小、系统网损最小、静态电压稳定指标最大为优化子目标的多目标规划模型。采用了一种新的仿生算法——蝙蝠算法，并针对蝙蝠算法的不足之处进行了改进，有效地解决了该算法易陷入局部最优、后期收敛速度慢等问题。通过14节点配电网测试系统进行了分布式电源选址和定容仿真分析。仿真结果表明，与传统的蝙蝠算法、粒子群算法相比，采用改进的蝙蝠算法能够更好、更快地得到分布式电源接入配电网的最优规划方案，验证了算法的正确性和可行性。
