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基于Twin Builder的110kV油浸式变压器3维磁场降阶模型及损耗分析

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高电压技术 2024年第3期50卷 941-951页

作者：张重远刘迪程高成龙刘云鹏刘刚华北电力大学电力工程系保定071003

为解决3维变压器磁场有限元仿真计算效率低的问题,提出基于本征正交分解法的磁场降阶模型与基于二次多项式的损耗响应面模型。以1台110 kV变压器为算例,首先建立了考虑绕组涡流损耗的变压器磁场仿真模型,通过仿真分析了其在额定工况下... 详细信息

为解决3维变压器磁场有限元仿真计算效率低的问题,提出基于本征正交分解法的磁场降阶模型与基于二次多项式的损耗响应面模型。以1台110 kV变压器为算例,首先建立了考虑绕组涡流损耗的变压器磁场仿真模型,通过仿真分析了其在额定工况下的磁场及损耗分布;其次,通过仿真试验设计获取了多组工况下的磁场与损耗数据,在Twin Builder中训练得到变压器磁场的各降阶模块;最后,搭建面向数字孪生应用的变压器3维磁场降阶模型,实现了变压器磁场损耗的快速计算与云图分布的可视化。与计算单数据相比,仿真结果考虑了涡流效应的绕组损耗在靠近端部时有明显升高,最大值分别出现在高、低压绕组两端,约为绕组中部损耗的1.3~1.65倍。基于该磁场结果建立的降阶模型在计算效率方面较全阶模型有显著提升,将实际仿真时间缩短至0.76s,可满足数字孪生应用场景下的磁场快速计算需求。

关键词：油浸式变压器数字孪生 Twin Builder 本征正交分解响应面法降阶模型

柔性直流输电系统三端口混合参数建模及其稳定性分析

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电工技术学报 2024年第16期39卷 4968-4984页

作者：刘欣袁易王利桐贾焦心孙海峰华北电力大学电力工程系保定071003

模块化多电平换流器(MMC)与系统网络之间的交互是诱发振荡的主要原因,然而现有MMC单侧阻抗/导纳建模方法往往没有计及对端换流站的动态过程,因此该文重点通过建立可以考虑交直流耦合的换流器三端口混合参数模型实现整个双端柔直系统的... 详细信息

模块化多电平换流器(MMC)与系统网络之间的交互是诱发振荡的主要原因,然而现有MMC单侧阻抗/导纳建模方法往往没有计及对端换流站的动态过程,因此该文重点通过建立可以考虑交直流耦合的换流器三端口混合参数模型实现整个双端柔直系统的稳定性分析。首先,该文基于谐波状态空间法推导考虑桥臂间谐波动态交互过程的MMC换流器交直流端口功率守恒方程,并据此建立换流器的三端口混合参数模型;其次,基于所建立的三端口混合参数模型和广义奈奎斯特判据,对MMC互联系统的稳定性进行分析,因该方法可避免计算开环传递函数右半平面零极点的数量,与传统单侧阻抗稳定性分析方法相比,可实现系统稳定性的准确判断;再次,推导了特征值相位关于三端口混合参数元素的灵敏度计算公式,揭示了系统振荡的诱因,进一步结合控制参数灵敏度分析,实现了一种用于改善互联系统直流侧稳定性的直流电流前馈附加阻尼控制策略;最后,结合时域仿真算例验证了稳定性分析和改善措施的有效性。

关键词：模块化多电平换流器三端口网络混合参数模型稳定性分析谐波状态空间

一种单相Quasi-Z源逆变器二次谐波电流抑制策略

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太阳能学报 2024年第6期45卷 349-358页

作者：刘欣高鑫波袁静华北电力大学(保定)电力工程系保定071003

为抑制单相qZSI直流侧二次谐波电流,提出一种基于虚拟阻抗的二次谐波电流抑制策略。该控制策略通过引入串联虚拟阻抗附加控制以提高单相qZSI在2f_(0)处的闭环输出阻抗,用以有效抑制直流侧的二次谐波电流。同时,综合考虑二次谐波电流抑... 详细信息

为抑制单相qZSI直流侧二次谐波电流,提出一种基于虚拟阻抗的二次谐波电流抑制策略。该控制策略通过引入串联虚拟阻抗附加控制以提高单相qZSI在2f_(0)处的闭环输出阻抗,用以有效抑制直流侧的二次谐波电流。同时,综合考虑二次谐波电流抑制要求以及保证系统稳定裕度等约束条件,提出该控制策略的闭环参数设计方法。最后通过数字仿真和基于RT-LAB的硬件在环仿真验证了所提二次谐波电流抑制策略以及其闭环参数设计方法的正确性。

关键词：光伏发电准Z源逆变器谐波分析虚拟阻抗

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供电电压闪变对异步电动机转子故障在线检测的影响及应对

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中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4525-4534,I0030页

作者：许伯强孙丽玲华北电力大学电力工程系河北省保定市071003

供电电压闪变可能对异步电动机转子故障在线检测产生不利影响,导致基于定子电流信号分析(motor current signature analysis,MCSA)的转子故障在线检测方法失效。通过理论分析,揭示供电电压闪变恶化转子故障在线检测性能的机制。提出免... 详细信息

供电电压闪变可能对异步电动机转子故障在线检测产生不利影响,导致基于定子电流信号分析(motor current signature analysis,MCSA)的转子故障在线检测方法失效。通过理论分析,揭示供电电压闪变恶化转子故障在线检测性能的机制。提出免于供电电压闪变影响的异步电动机转子故障在线检测方法,首先,根据转子故障主特征频率分量预判转子健康或故障;继而,根据转子故障独有的辅助特征频率分量进一步确认转子健康或故障。仿真与实验结果证明了该方法的有效性。

关键词：异步电动机转子故障转子断条供电电压闪变在线检测

基于自适应优化AP聚类与BP加权网络的多区域复合短期风电功率预测

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太阳能学报 2024年第7期45卷 634-640页

作者：赵飞张天祥华北电力大学电力工程系保定071003

精准的风电集群区域功率预测对电源侧的竞价上网具有重要意义。由于同一地区多个风电场受气候影响波动程度相近,可看作具有时空相关性的风电场群,并以此进行集群的合理划分。为此,提出一种基于自适应优化近邻传播(AP)聚类与反向传播(BP... 详细信息

精准的风电集群区域功率预测对电源侧的竞价上网具有重要意义。由于同一地区多个风电场受气候影响波动程度相近,可看作具有时空相关性的风电场群,并以此进行集群的合理划分。为此,提出一种基于自适应优化近邻传播(AP)聚类与反向传播(BP)加权神经网络的多区域复合短期风电功率预测模型。首先,通过粒子群优化算法(PSO)优化AP聚类方法对风电场群的历史数据进行集群的聚类与划分;然后,根据得到的最优聚类结果构建风电场群子区域样本训练集;最后,利用基于相关系数权重的BP神经网络对各子区域进行功率预测。算例结果表明:所提方法在24 h日前预测相较传统叠加法与单一BP神经网络可提高1.35%和2.62%的精度,可表明该模型具有优越的预测性能。

关键词：风电场聚类分析粒子群算法反向传播相关性理论功率预测

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特高压交流输电线路附近钢架平台处人体与晾衣架感应电特性研究

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电工技术学报 2024年

作者：何旺龄汤荣刘云鹏闫博虎张胤禄华北电力大学电力工程系

特高压交流输电线路附近钢架平台处人体接触晾衣架等金属物可能会发生暂态电击，造成居民不悦感与惊吓，因此研究上述场景下的感应电特性至关重要。该文利用有限元方法建立1 000 kV线路模型，计算了晾衣架和人体的感应电压，然后基于Mat... 详细信息

特高压交流输电线路附近钢架平台处人体接触晾衣架等金属物可能会发生暂态电击，造成居民不悦感与惊吓，因此研究上述场景下的感应电特性至关重要。该文利用有限元方法建立1 000 kV线路模型，计算了晾衣架和人体的感应电压，然后基于Matlab建立了暂态电击模型，计算了发生电击时的电击电流。结果表明：平台处人体与晾衣架的感应电压与所处位置有关，高度越高，感应电压越高，暂态电击电流也越大；人体是否绝缘对感应电压和暂态电流大小影响较大。最后，该文在1 000 kV特高压交流线路下方附近区域搭建了钢架平台，对人体与平台上晾衣架间的暂态电击特性进行实际测量，获得了电击发生时的暂态电流特征。通过对比可知，实验结果与仿真结果基本保持一致，验证了模型的有效性。

关键词：输电线路感应电钢架平台暂态电击

直流微网系统小干扰稳定性分析及有源阻尼控制

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电网技术 2024年

作者：刘欣李佳燏华北电力大学电力工程系

直流微电网包含众多换流器，结构复杂。为了简化直流微电网的稳定性分析，本文首先将系统分为各换流器和线路网络两个部分，结合换流器的端口阻抗和线路网络的节点导纳矩阵建立了直流微电网的开环传递函数矩阵，然后基于此开环传递函数... 详细信息

直流微电网包含众多换流器，结构复杂。为了简化直流微电网的稳定性分析，本文首先将系统分为各换流器和线路网络两个部分，结合换流器的端口阻抗和线路网络的节点导纳矩阵建立了直流微电网的开环传递函数矩阵，然后基于此开环传递函数矩阵，使用特征值法分析了系统稳定性关于不同换流器的灵敏度，最后根据灵敏度对不稳定贡献最大的换流器进行附加有源阻尼以增强系统阻尼，提升系统稳定性。结合Matlab/Simulink仿真算例，验证了稳定性分析方法及控制策略的有效性。

关键词：直流微电网稳定性分析灵敏度分析有源阻尼方法恒功率负荷

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跟网型逆变电源多回路耦合失稳机理分析

中国电机工程学报 2024年

作者：周一辰徐宏伟李永刚张艺菲王子杰李金泽华北电力大学电力工程系

跟网型逆变电源控制系统内部回路间耦合复杂，参数影响导致系统失稳时，失稳参数影响的具体回路以及回路间作用机理尚不清楚。基于此，本文提出适用于分析跟网型逆变电源的嵌合转矩法，揭示参数影响下系统多回路耦合失稳机理。首先，建... 详细信息

跟网型逆变电源控制系统内部回路间耦合复杂，参数影响导致系统失稳时，失稳参数影响的具体回路以及回路间作用机理尚不清楚。基于此，本文提出适用于分析跟网型逆变电源的嵌合转矩法，揭示参数影响下系统多回路耦合失稳机理。首先，建立跟网型逆变电源各控制环节代数微分方程模型，同时，提出锁相环状态空间模型变换方法，形成适用于转矩分析法的二阶微分方程结构；其次，建立保留回路结构的嵌合转矩拓扑图，推导跟网型逆变电源各回路所提供阻尼转矩的计算公式；然后，提出跟网型逆变电源回路间互激、竞争理论，设计参数影响回路溯源方法；最后溯源关键参数影响下回路间互激、竞争路径，揭示逆变电源多回路耦合失稳机理。

关键词：跟网型逆变电源多回路耦合嵌合转矩法溯源路径互激竞争失稳机理

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直流微电网风储惯量协调控制策略

电力自动化设备 2024年

作者：朱晓荣杜策李宇航沈可心华北电力大学电力工程系

针对永磁直驱风机的惯性支撑能力随运行点变化的问题，考虑储能的快速灵活支撑能力，提出了一种基于类虚拟同步发电机控制的直流微电网风储惯量协调控制策略。首先通过电压控制回路参数的协调解决了当前风、储类虚拟同步发电机控制在动... 详细信息

针对永磁直驱风机的惯性支撑能力随运行点变化的问题，考虑储能的快速灵活支撑能力，提出了一种基于类虚拟同步发电机控制的直流微电网风储惯量协调控制策略。首先通过电压控制回路参数的协调解决了当前风、储类虚拟同步发电机控制在动态响应初始阶段存在的电压突变问题，省去了以往的前馈补偿修正环节。其次引入了两个分别与风电机组的惯性支撑能力和储能系统荷电状态相关的储能惯性支撑系数，实现了全工况下的风储惯量协调控制。然后针对惯量协调控制中风电机组完成惯性支撑后转速恢复过程所导致的电压二次跌落问题，设计了储能辅助转速恢复控制，平抑了直流侧电压二次的波动。最后在MATLAB/Simulink中进行时域仿真，验证了所提风储惯量协调策略的有效性。

关键词：直流微电网类虚拟同步发电机风储协调惯性支撑参数协调