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水轮发电机机电故障的轴电压特征分析及诊断

电机与控制学报 2023年第9期27卷 10-18页

作者：李剑立武玉才卢伟甫华北电力大学河北省绿色高效电工新材料与设备重点实验室河北保定071003 国网新源控股有限公司技术经济研究院北京100761

水轮发电机的转子偏心故障及绕组匝间短路故障会引起主磁场的不对称分布和畸变,进而在转轴两端感应轴电压。针对故障不易被监测且会造成经济损失的问题,采用气隙磁导法分析水轮发电机主磁场,推导得出转子静偏心故障及绕组匝间短路故障... 详细信息

水轮发电机的转子偏心故障及绕组匝间短路故障会引起主磁场的不对称分布和畸变,进而在转轴两端感应轴电压。针对故障不易被监测且会造成经济损失的问题,采用气隙磁导法分析水轮发电机主磁场,推导得出转子静偏心故障及绕组匝间短路故障时交链转轴的畸变磁通和轴电压特征频率。随后以一台334 MVA水轮发电机为研究对象,通过有限元电磁暂态仿真模拟了机组的正常状态、偏心状态及匝间短路状态,得到轴电压波形,轴电压特征频率与预测频率一致,其中静偏心所引发的轴电压特征频率为奇数次谐波,机组在偏心状态下发生绕组匝间短路时,特征频率为分数次或偶数次谐波。证明了轴电压可作为水轮发电机机电故障判别的信号,为水轮发电机机电故障判别提供了新途径。

关键词：水轮发电机偏心匝间短路畸变磁场轴电压

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脱硫废水蒸发的调控与机制研究

脱硫废水蒸发的调控与机制研究

作者：柴峰华北电力大学

学位级别：硕士

随着我国经济水平不断增长,电力需求也越来越大,而我国以煤炭为主的能源消费结构短期内难以改变,所以燃煤发电仍是主导。而燃煤产生的二氧化硫等气态污染物是我国大气污染问题的主要根源,在大多数电厂湿式石灰石-石膏法烟气脱硫(FGD)技... 详细信息

随着我国经济水平不断增长,电力需求也越来越大,而我国以煤炭为主的能源消费结构短期内难以改变,所以燃煤发电仍是主导。而燃煤产生的二氧化硫等气态污染物是我国大气污染问题的主要根源,在大多数电厂湿式石灰石-石膏法烟气脱硫(FGD)技术应用最广,也取得了较好的脱硫效果。但该技术需排出脱硫废水,传统的脱硫废水处理方式无法满足现阶段电厂的需求,尤其是随着2015年1月1日起新环保法的正式施行,以及2015年4月颁布实施的《水污染防治行动计划》,即“水十条”,如何实现脱硫废水的零排放是目前电力行业面临的难题。本文针对烟气脱硫后产生废水的处理难题,提出了一种新型的脱硫废水处理方式,即将脱硫废水经压缩空气雾化后喷入空预器后的高温烟道,利用烟气余热将废水雾化液滴蒸发,而蒸干后的盐分进入后续除尘系统脱除,这样既利用了烟气余热以实现能源节约,又有效地处理了脱硫废水,实现了电厂脱硫废水的零排放。本文采用实验室实验和计算机模拟等手段综合研究脱硫废水蒸发中的关键技术,以所建小型废水蒸发模拟实验台为基础,分别研究烟气温度、烟气流速、气液比、烟气流量和废水流量、废水初始温度等因素对脱硫废水蒸发的影响,对比了单、双流体喷嘴和顺流、逆流喷射的蒸发效果。采用不同的表征手段及检测方法(EDS、XRD、SEM等)对脱硫废水蒸干后所剩盐分的微观结构、成分变化等开展研究,并研究其比电阻变化,探讨了对除尘的影响,通过腐蚀试验阐述了其腐蚀机理。同时采用CFD模拟技术,使用Solid Works创建模型并利用Gambit和ICEM CFD进行网格划分,使用CFD模拟软件FLUENT进行脱硫废水蒸发过程的数值模拟,探究了喷嘴布置方式、雾化液滴粒径以及烟气温度和流速对蒸发效果的影响,本课题的研究为燃煤电厂的脱硫废水零排放处理提供一种新的思路,为脱硫废水蒸发技术的工程应用打下理论基础。

关键词：脱硫废水蒸发零排放 CFD模拟

基于谐波平衡法的变压器直流偏磁电路-磁路频域耦合模型

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电工技术学报 2014年第9期29卷 211-218页

作者：赵小军张晓欣李慧奇祝全乐华北电力大学电气与电子工程学院保定071003 国网北京经济技术研究院北京100052

基于叠片铁心与单相三柱变压器进行直流偏磁实验。依据直流偏磁条件下电路与磁路的稳态特征,将谐波平衡法引入到不同结构的变压器电路-磁路耦合模型。基于各电磁变量的谐波向量,建立以绕组励磁电流和铁心内磁通为未知量的谐波平衡方程,... 详细信息

基于叠片铁心与单相三柱变压器进行直流偏磁实验。依据直流偏磁条件下电路与磁路的稳态特征,将谐波平衡法引入到不同结构的变压器电路-磁路耦合模型。基于各电磁变量的谐波向量,建立以绕组励磁电流和铁心内磁通为未知量的谐波平衡方程,通过铁心非线性磁阻的迭代实现方程在频域内的求解。测量结果与计算结果相吻合,验证了本文提出的频域计算方法的有效性。依据谐波向量的计算结果,分析了直流偏磁对变压器励磁电流和铁心磁通的影响规律。

关键词：直流偏磁电力变压器电磁耦合模型谐波平衡法

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基于云计算的智能调度系统的数据整合方法研究

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基于云计算的智能调度系统的数据整合方法研究

作者：张华壮华北电力大学

学位级别：硕士

随着智能电网的建设，智能调度系统需要处理的信息量越来越多，海量的数据对调度系统的数据存储能力和处理能力提出了更高的要求。在这种情况下，将云计算引入智能调度系统成为智能电网发展的必然要求。但是智能调度系统全面进入云计算... 详细信息

随着智能电网的建设，智能调度系统需要处理的信息量越来越多，海量的数据对调度系统的数据存储能力和处理能力提出了更高的要求。在这种情况下，将云计算引入智能调度系统成为智能电网发展的必然要求。但是智能调度系统全面进入云计算时代还需要一个长期的过程，这使得智能调度中心必定长期处于这样一种局面：本地数据和云数据并存，并被分别存储在本地数据库和云数据库中。在本文中我们采用视图机制，在逻辑层面上整合存储在两种数据库中的数据。云计算平台呈现给用户的只是一个统一的逻辑数据视图，对其隐藏了数据的物理存储位置。采用视图机制，将面临两个问题：一是数据模型的统一构建，电力信息系统中已经采用的关系模型和云数据库的键值模型之间的转换;二是分布式异构数据库系统查询优化的问题，以实现来自不同数据源的数据的快速整合。本文的详细工作如下：首先，本文研究了IEC61970标准中的CIM模型，并根据此模型构建了关系数据模型和云数据模型，设计了关系数据库中元数据的存储模式、实体数据的存储模式以及数据映射层的映射步骤等，并根据云存储的特点对实体数据的存储模式进行了改进。其次，为了解决异构数据源的查询优化问题，本文基于免疫遗传算法和小生境技术，提出了一种新的多连接查询优化算法。设计了查询树的编码方式，相似度函数以及适应度函数。针对多连接查询优化问题的特性，设计了新的遗传算子和免疫算子。最后对该算法的可行性进行了实验验证。最后根据上述数据库模型和算法，在Hadoop平台上进行了模拟仿真。

关键词： IEC61970 云计算小生境免疫遗传算法智能调度

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风力发电系统中储能容量的优化配置

电力系统及其自动化学报 2015年第3期27卷 71-75页

作者：程世军张粒子华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

在风力发电系统中,合理地规划配置储能系统的容量对于风力发电产业的长远发展具有非常重要的意义。首先建立了电池储能系统的模型,提出一种基于该类储能系统的容量优化配置策略,并在此基础上将电池储能系统的全生命周期成本作为储能容... 详细信息

在风力发电系统中,合理地规划配置储能系统的容量对于风力发电产业的长远发展具有非常重要的意义。首先建立了电池储能系统的模型,提出一种基于该类储能系统的容量优化配置策略,并在此基础上将电池储能系统的全生命周期成本作为储能容量的优化目标,建立了以发电系统能量缺失率等运行指标为约束条件的储能容量优化模型,运用粒子群算法对该复杂优化配置模型进行求解计算。通过对算例系统的求解,验证了所建模型和算法的正确性和有效性,同时也为风力发电系统中储能单元的容量优化提供了参考。

关键词：风力发电系统电池储能系统容量优化配置策略能量缺失率粒子群算法

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变电站直流系统超级电容混合储能参数设计研究

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变电站直流系统超级电容混合储能参数设计研究

作者：高巧云华北电力大学

学位级别：硕士

变电站直流系统在电力系统中占有重要地位,为系统的安全、经济、可靠运行提供可靠保障。当今变电站的直流系统一般配置蓄电池储能装置,而冲击性负荷电流很大,在直流系统运行初始阶段对蓄电池破坏极大,严重缩短其使用寿命。若由超级电容... 详细信息

变电站直流系统在电力系统中占有重要地位,为系统的安全、经济、可靠运行提供可靠保障。当今变电站的直流系统一般配置蓄电池储能装置,而冲击性负荷电流很大,在直流系统运行初始阶段对蓄电池破坏极大,严重缩短其使用寿命。若由超级电容器组负责冲击性负荷部分,则可减缓对蓄电池的冲击。因此,有必要对超级电容-蓄电池混合储能直流系统进行分析研究。论文设计了超级电容—蓄电池混合储能直流系统的电路原理图,目的在于使超级电容优先放电,缓冲冲击性负荷对蓄电池的损坏。本文首先对混合储能系统进行技术性分析和经济性分析,从技术上说明该混合储能系统是可行的,超级电容能够在单独放电时满足直流负荷运行要求。同时通过对超级电容与蓄电池容量配置方案的分析研究,说明了在经济上也能够得以优化。其次,根据直流负荷中操作机构动作时间和能量要求,提出了超级电容容量配置计算方法。依据冲击性负荷在事故末期允许的电压波动范围,对设计电路中的辅助参数电阻及感抗进行了计算。第三,针对放电过程中超级电容电压降低的问题,本文研究并利用双向DC-DC功率变换器,选择控制策略对其进行控制,达到提高超级电容输出电压,使超级电容深度放电的目的。第四,在MATLAB中对超级电容-蓄电池混合储能直流系统进行模型搭建及仿真,针对电网突然断电及突加负载两种工况仿真并分析比较结果。最后,搭建实验平台,实测结果验证了仿真结果的正确性,同时仿真结果对实验具有指导作用。

关键词：直流系统超级电容混合储能参数设计实验

基于SIMULINK-DSP模型的直驱风机低电压穿越技术研究

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基于SIMULINK-DSP模型的直驱风机低电压穿越技术研究

作者：杜儒剑华北电力大学

学位级别：硕士

随着风电的迅速发展,风机的低电压穿越问题也愈发严重。直驱式风机具有效率高、转速低、功率因数高率等优点,同时与电网之间通过背靠背变流器连接,相比双馈式风机有着更优秀的低电压穿越能力。目前,直驱风机主要的低电压穿越解决方法是... 详细信息

随着风电的迅速发展,风机的低电压穿越问题也愈发严重。直驱式风机具有效率高、转速低、功率因数高率等优点,同时与电网之间通过背靠背变流器连接,相比双馈式风机有着更优秀的低电压穿越能力。目前,直驱风机主要的低电压穿越解决方法是加装储能装置。超级电容器具有较高的充放电效率、较大的功率密度、较长的循环寿命、良好的高低温性能,能够保障风电机组的稳定运行时间、提高风电机组的稳定的功率输出能力。本文以直驱风机为研究对象,结合超级电容工作特性,设计了双向DC-DC电路的超级电容充放电控制系统,实现了直驱风机的低电压穿越。面向实际的超级电容和直驱风机,结合具体设备的运行参数,在SIMULINK环境中进行对应设备建模,搭建了完整的直驱风机发电系统。在Crowbar保护电路的基础上,提出了基于超级电容储能装置的低电压穿越技术方案,以及超级电容的充放电控制策略。以双向DC-DC电路作为控制系统,采用LLC半桥谐振电路实现电气隔离。在SIMULINK中进行控制电路的建模,并针对不同故障情况进行了仿真验证。在MATLAB-DSP集成设计技术的基础上进行改进,提出了SIMULINK-DSP集成设计技术,实现SIMULINK模型向DSP代码的直接转化。针对生成代码效率低下的问题,提出了几种代码优化措施,并针对超级电容充放电控制系统的DSP芯片进行了代码优化。最后在实验室中对设计完成的超级电容充放电控制系统进行了物理试验,验证了超级电容充放电控制系统对提高直驱风机低电压穿越能力的有效性。

关键词：低电压穿越直驱风机超级电容 SIMULINK-DSP 代码生成

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无线传感器微能源自供电技术研究

可再生能源 2012年第11期30卷 55-60页

作者：朱俊杰李美成华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 华北电力大学苏州研究院江苏苏州215123

电源问题是制约无线传感器网络大规模应用的关键因素。文章围绕延长无线传感器网络工作周期,以结点微能源自供电为研究对象,分别从微能源采集、能量存储和能量供给3方面对无线传感器网络中的微能源自供电技术展开讨论。分析了结点微能... 详细信息

电源问题是制约无线传感器网络大规模应用的关键因素。文章围绕延长无线传感器网络工作周期,以结点微能源自供电为研究对象,分别从微能源采集、能量存储和能量供给3方面对无线传感器网络中的微能源自供电技术展开讨论。分析了结点微能源采集及管理技术现状,提出解决无线传感器能源问题要从能量采集入手,通过高效存储和节能降耗等技术使传感器结点实现能量自给自足;同时,对无线传感器网络中各种能量采集的原理与方法、锂离子电池与超级电容器等储能技术的运用及发展方向、微能源供给方案及降低能耗的措施进行了详细分析。

关键词：无线传感器无线传感器网络微能源太阳能

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蓄电池组SOC在线检测及其在光储协调控制中的应用

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蓄电池组SOC在线检测及其在光储协调控制中的应用

作者：郭本峰华北电力大学

学位级别：硕士

随着煤炭能源的短缺和大气污染的加剧,由可再生能源组成的微网成为了现今电力行业发展的一个主要方向。储能系统是微网的一个重要组成部分,而蓄电池是储能系统中的核心设备,因此蓄电池自身制造工艺以及成组应用技术已成为推动微网发展... 详细信息

随着煤炭能源的短缺和大气污染的加剧,由可再生能源组成的微网成为了现今电力行业发展的一个主要方向。储能系统是微网的一个重要组成部分,而蓄电池是储能系统中的核心设备,因此蓄电池自身制造工艺以及成组应用技术已成为推动微网发展的关键因素。蓄电池剩余电量(State of Charge——SOC)是电池管理系统的核心,是反映电池组工作状态的主要参数,该参数是为储能系统控制策略提供判断依据。本文首先以蓄电池通用数学模型为基础给出了蓄电池的等效电路,通过对蓄电池进行充放电实验确定了电路参数,建立了基于状态观测器的蓄电池SOC模型。然后,分析了低通滤波器平抑光伏功率波动的原理,针对光伏输出功率信号进行傅里叶分析得出需要补偿的功率范围,为了在不同的SOC条件下将其控制在理想的范围内,合理调整了低通滤波器的滤波时间常数;为防止蓄电池充电过电压,根据蓄电池的极化现象,提出了低通滤波器平抑控制和恒压控制平滑切换的控制策略,起到了蓄电池组的保护作用。最后,基于蓄电池的充放电实验,搭建了相应的测试控制系统;该系统使用双向DC/DC做为蓄电池的控制器并与光伏发电系统组成光储协调控制,实现了平抑光伏功率波动。

关键词：蓄电池 SOC 光伏低通滤波器