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含逆变型分布式电源外电网的短路计算等值及其影响因素分析

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电网技术 2024年第7期48卷 2967-2976,I0096页

作者：谢德兴肖仕武新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

大量逆变型分布式电源接入会对电网短路电流计算及电网等值产生影响。该文提出了含逆变型分布式电源外电网的多端口戴维南等值方法,分析了等值参数的影响因素。首先,基于多端口电网络理论推导了外电网等值多端口的戴维南等值电路模型和... 详细信息

大量逆变型分布式电源接入会对电网短路电流计算及电网等值产生影响。该文提出了含逆变型分布式电源外电网的多端口戴维南等值方法,分析了等值参数的影响因素。首先,基于多端口电网络理论推导了外电网等值多端口的戴维南等值电路模型和参数表达式,分布式电源对等值电路的影响主要体现在开路等效电压。其次,根据开路电压计算公式,分析了分布式电源对开路等效电压的影响因素和规律。电网故障期间分布式电源可等效为压控电流源,其输出电流受独立电压源、等值端口电压及分布式电源低穿控制策略等的影响。然后,分析了等值端口电压、分布式电源容量、独立交流电源强弱对等效开路电压的影响规律,得到了等效开路电压随端口电压、分布式电源容量和外部电源内阻抗的变化曲线。通过IEEE33节点电网和某220kV高压电网仿真验证了等值方法和影响因素分析的正确性。

关键词：多端口戴维南等值逆变型分布式电源短路电流计算

基于分子动力学模拟的铜-石墨烯复合材料耐烧蚀性能提升方法

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2496-2506,I0035页

作者：丛浩熹周阳乔力盼姬振宇王健任瀚文李庆民新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

直线推进机构的轨道因滑动电弧烧蚀严重易导致发射失败,研究新的耐烧蚀金属材料是提高发射效率的关键,目前鲜有性能优异的铜-石墨烯复合材料(CuGr)在极端工况下滑动电弧烧蚀的研究。该文对石墨烯层叠式分布CuGr模型进行分子动力学模拟,... 详细信息

直线推进机构的轨道因滑动电弧烧蚀严重易导致发射失败,研究新的耐烧蚀金属材料是提高发射效率的关键,目前鲜有性能优异的铜-石墨烯复合材料(CuGr)在极端工况下滑动电弧烧蚀的研究。该文对石墨烯层叠式分布CuGr模型进行分子动力学模拟,揭示模拟烧蚀中模型表层温度和材料微观结构的演变规律,并提出石墨烯在材料中合适的掺杂方式。结果表明:石墨烯质量分数越高,层数越少,CuGr导热性能越好。石墨烯能有效的减少轰击最大侵入距离。基体中石墨烯也可阻挡位错深入,不引起反尺寸效应时石墨烯层数越多,质量分数越大,应变残留深度越小。石墨烯可以降低最终侵蚀坑的深度和减少基体材料的质量损失,CuGr模型的侵蚀坑深度类似,质量损失方面各模型相差较小但随着层数增加呈现减小趋势,且都优于Cu模型。综合对比模拟结果,效果最优的是石墨烯6层分布Cu Gr1%。上述结果可揭示铜-石墨烯复合材料耐烧蚀作用规律和微观机理,为制备耐烧蚀性能更高的CuGr材料提供理论依据和技术支持。

关键词：滑动电弧石墨烯分子动力学模拟铜-石墨烯复合材料耐电弧烧蚀

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基于虚拟阻抗补偿的PMSG恒导纳建模方法

中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2362-2373,I0024页

作者：史一博刘崇茹新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

永磁直驱风力发电系统结构复杂、节点数多,在进行电磁暂态实时仿真时,若采用传统建模方法会因系统导纳矩阵计算过于复杂导致仿真规模严重受限。该文提出一种基于虚拟阻抗补偿的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,P... 详细信息

永磁直驱风力发电系统结构复杂、节点数多,在进行电磁暂态实时仿真时,若采用传统建模方法会因系统导纳矩阵计算过于复杂导致仿真规模严重受限。该文提出一种基于虚拟阻抗补偿的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)恒导纳建模方法,该方法基于传统发电机模型,通过在转子上补偿虚拟阻抗的方式使发电机导纳矩阵固定,并以暂态误差最小为目标,对阻抗参数进行优化设计;再通过结合换流器的伴随离散电路模型,可建立PMSG完整恒导纳模型并进行电磁暂态仿真,能够节省大量的计算资源。仿真试验证明,该模型具有较高的仿真精度,并且可以用于FPGA等离散化硬件仿真平台上,具有良好的适用性。

关键词：恒导纳模型虚拟阻抗补偿永磁同步电机

平板电极下微米级粉尘弥散浓度探测方法与时空演化特性分析

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电工技术学报 2024年第7期39卷 2132-2142页

作者：薛乃凡魏来李庆民王媛杨睿成北京市高电压与电磁兼容重点实验室(华北电力大学) 北京102206 新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206

气体绝缘全封闭组合电器/气体绝缘金属封闭输电线路(GIS/GIL)在生产、运行和维护过程中会不可避免地产生微米级粉尘,可能是诱发工程现场不明放电的根本原因。为检测微米级粉尘弥散浓度并研究浓度的时空演化特性,该文分析了10000目、200... 详细信息

气体绝缘全封闭组合电器/气体绝缘金属封闭输电线路(GIS/GIL)在生产、运行和维护过程中会不可避免地产生微米级粉尘,可能是诱发工程现场不明放电的根本原因。为检测微米级粉尘弥散浓度并研究浓度的时空演化特性,该文分析了10000目、2000目和1000目粉尘的光散射特性,在此基础上设计并搭建了基于平板电极的粉尘浓度探测平台,实现了粉尘弥散浓度的定量探测。通过实验研究,获得了在升压过程和持续加压下,不同粒径、不同初始质量微米级粉尘的弥散浓度演化规律。研究表明,随着电压作用时间的增加,粉尘浓度快速出现最大值,然后逐渐下降。微米级粉尘弥散浓度在升压过程中会出现峰值现象,当粉尘粒径减小或初始质量增大时,均出现更大的浓度峰值。在粉尘运动过程中,存在团聚启举的特殊现象,造成严重的电场畸变,威胁气隙绝缘安全。该文结果阐释了微米级金属粉尘弥散浓度的时空演化规律,可为GIS/GIL等电气设备中微米级金属污染物的监测和危险程度评估提供支撑。

关键词：微米级粉尘光散射法浓度检测弥散特性时空演化

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混合双馈入直流输电系统的高频振荡特征及机理研究

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中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3059-3071,I0010页

作者：杨硕郭春义杜东冶徐李清张加卿新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

在混合双馈入直流输电系统中,由于电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)的存在,系统在不同的联络线长度下呈现出不同的高频振荡特征。为研究混合双馈入直流输电系统的... 详细信息

在混合双馈入直流输电系统中,由于电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)的存在,系统在不同的联络线长度下呈现出不同的高频振荡特征。为研究混合双馈入直流输电系统的高频振荡特征及机理,首先建立系统的状态空间模型,基于此研究系统的高频振荡特征,结果表明,由于LCC子系统的存在,在不同的联络线长度下混合双馈入直流输电系统呈现出不同的高频振荡特征。然后,建立混合双馈入直流系统的高频阻抗模型,研究LCC子系统、联络线长度、模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)控制链路延时、交流线路长度等对系统高频阻抗的影响。结果表明,对于无电气距离的混合双馈入系统,LCC滤波器的存在使其无高频振荡风险;对于有电气距离的混合双馈入系统,当LCC和MMC子系统之间的电气距离较近时,LCC交流滤波器对系统高频振荡的抑制效果随着联络线长度的增大而减弱。最后,提出混合双馈入系统无高频振荡风险的联络线临界长度确定方法,并通过理论分析和电磁暂态仿真进行有效性验证。

关键词：混合双馈入直流输电系统高频振荡交流滤波器联络线长度

风火打捆传统直流外送系统中控制环节对轴系-控制交互模式的影响机理研究

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中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3463-3475,I0010页

作者：郭春义刘晓颖吕乃航张加卿新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

风火打捆直流外送系统中风电场和电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)控制系统可能会激发火电机组的轴系扭振。文章首先采用复转矩系数法和特征值分析法识别出LCC-HVDC... 详细信息

风火打捆直流外送系统中风电场和电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)控制系统可能会激发火电机组的轴系扭振。文章首先采用复转矩系数法和特征值分析法识别出LCC-HVDC定电流、风机直流电压外环控制是影响轴系-控制交互模式的关键控制环节。然后,通过推导系统传递函数,提取出反映LCC-HVDC定电流和风机直流电压外环控制对轴系-控制交互模式影响的多条关键控制路径,包括HVDC定电流控制路径、风机直流电压外环控制路径和两者间交互控制路径。进一步,定量计算每条作用路径在轴系-控制交互模式处的阻尼系数,并通过相位补偿在关键控制路径上分别设计附加阻尼控制来提高对应阻尼系数,从而抑制火电机组轴系扭振。最后,基于PSCAD/EMTDC的详细电磁暂态仿真,验证了理论分析的正确性及振荡抑制策略的有效性。

关键词：风火打捆直流外送系统轴系-控制交互模式关键控制环节关键控制路径附加阻尼控制

基于主从博弈的园区多主体能量-碳配额共享机制

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2119-2130,I0003页

作者：刘靓颖蒋凯刘念张元欣新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

目前,电力系统主要通过激励源侧发电企业清洁改造以减少碳排放量,但仍有相当数量的碳排放暂时无法被削减。挖掘配网侧终端用户的碳减排潜力,是促进电力系统碳减排的有力手段。然而,现阶段配网侧低碳策略往往是通过碳排放成本传导或价格... 详细信息

目前,电力系统主要通过激励源侧发电企业清洁改造以减少碳排放量,但仍有相当数量的碳排放暂时无法被削减。挖掘配网侧终端用户的碳减排潜力,是促进电力系统碳减排的有力手段。然而,现阶段配网侧低碳策略往往是通过碳排放成本传导或价格引导等经济策略实现的“被动碳减排”。如何疏导发电侧碳成本,激励用户深度减排是提升电力系统总碳减排量的关键问题。该文基于电碳耦合视角,提出园区点对点(peer-to-peer,P2P)电-碳共享新型商业模式,构建考虑碳交易的园区运营商和用户的效用模型,搭建了融合信息流、能量流、碳流的P2P能量-碳配额共享机制;然后,基于斯塔克伯格主从博弈框架设计最优能源-碳定价模型,优化引导园区用户能量与碳配额共享;最后,通过算例证明了方法的有效性。结果表明,该文提出的共享框架与模型能够优化园区内能源与碳的定价,激励用户参与共享,在提升多能源园区的新能源消纳率的同时进一步减少园区碳排放。

关键词： P2P能量共享电碳耦合主从博弈低碳

多目标差分进化算法改进与电工钢片磁致伸缩模型参数辨识

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 2047-2057,I0033页

作者：陈昊李琳王亚琦刘洋新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 先进输电技术国家重点实验室(智能电网研究院有限公司) 北京市昌平区102209

准确且高效地辨识电工钢片磁致伸缩模型参数是模型在变压器铁心振动分析中的应用前提。针对现有单目标优化算法不能兼顾参数辨识精度和速度的问题,该文基于改进Jiles-Atherton-Sablik和Energetic模型相结合的磁致伸缩模型,将该模型的参... 详细信息

准确且高效地辨识电工钢片磁致伸缩模型参数是模型在变压器铁心振动分析中的应用前提。针对现有单目标优化算法不能兼顾参数辨识精度和速度的问题,该文基于改进Jiles-Atherton-Sablik和Energetic模型相结合的磁致伸缩模型,将该模型的参数辨识转换为多目标优化问题。以磁滞回线和磁致伸缩曲线的均方根误差作为待优化的2个目标,建立参数辨识的多目标优化数学模型。基于该模型,从控制参数自适应技术、变异算子改进策略以及选择算子改进策略3个方面对多目标差分进化算法进行改进,从而提出一种采用改进多目标差分进化算法的磁致伸缩模型参数辨识方法。通过与现有方法对比,该文方法的磁滞回线求解精度提升17.84%,磁致伸缩曲线求解精度提升13.60%,辨识速度提升41.57%。

关键词：电工钢片磁致伸缩模型参数辨识多目标差分进化算法 Jiles-Atherton-Sablik模型 Energetic磁滞模型

计及拓扑相似性的含分散式风电配网双层优化重构方法

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电网技术 2024年第6期48卷 2436-2447,I0050页

作者：张泽坤杨洁刘念新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

高比例风电接入背景下,配网优化重构是缓解弃风、失负荷问题的一种有效手段。多对象优化重构作为非凸非线性优化问题,同时含大量离散变量求解难度较大,为此建立了基于拓扑相似性的含高比例分散式风电配网双层交互式优化重构模型。模型... 详细信息

高比例风电接入背景下,配网优化重构是缓解弃风、失负荷问题的一种有效手段。多对象优化重构作为非凸非线性优化问题,同时含大量离散变量求解难度较大,为此建立了基于拓扑相似性的含高比例分散式风电配网双层交互式优化重构模型。模型设计了支路复介数相似度评价指标,来衡量所有辐射状拓扑的相似度,再将相似网络进行聚类,形成了重构层的树状解空间。重构层以分段/联络开关状态为决策变量优化网络拓扑结构,并传输至调度层;调度层以分散式风电出力、储能运行状态、无功补偿装置功率及需求响应量为决策变量,进行配电网有功无功协同优化调度,以确定各对象最优运行状态并反馈到重构层,两层不断交互迭代得出最终策略。为适应该模型提出了一种剪枝和声搜索算法,其中和声库从树枝切换到枝内的过程,提高了重构层网络重构的求解效率。采用IEEE 33节点系统仿真测试,验证了所提方法在提升系统电压安全性、降低系统运行成本方面的优越性。

关键词：配电网分散式风电拓扑相似性双层优化重构二阶锥规划