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分网接入方式下LCC-HVDC系统运动方程模型及交互振荡模式的阻尼特征(一):扰动传递路径分解

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1286-1297,I0004页

作者：张加卿郭春义杨硕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

与常规直流相比,永富直流逆变站存在功率全送和功率分送运行方式,而其处于分网接入方式时电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage directcurrent,LCC-HVDC)系统的交互振荡模式及特征尚不明确。针对... 详细信息

与常规直流相比,永富直流逆变站存在功率全送和功率分送运行方式,而其处于分网接入方式时电网换相换流器高压直流输电(line commutated converter based high voltage directcurrent,LCC-HVDC)系统的交互振荡模式及特征尚不明确。针对这一特殊运行方式,采用模块化建模的思路建立可以反映系统电气/控制回路间交互耦合路径的运动方程模型。在此基础上,依据系统整流侧-逆变侧、正极-负极间的交互耦合路径分解得到影响系统主导模式稳定性的3条扰动传递路径,即整流侧内部自稳性路径、逆变侧内部自稳性路径、双极交互作用致稳性路径。最后,设置不同工况下的案例,量化评估不同作用路径提供的阻尼大小,并通过仿真验证运动方程模型及扰动传递路径分析结果的正确性,为后续研究分网接入方式下LCC-HVDC系统交互振荡模式的阻尼特征提供模型基础。

关键词：电网换相换流器高压直流输电(LCC-HVDC) 分网接入运动方程模型模块化建模扰动传递路径

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风电接入海上换流站的交流汇集出线高速保护

中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4775-4787,I0014页

作者：温志文刘昊霖贾科张旸毕天姝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

风电接入海上换流站的交流汇集出线双端均是电力电子电源,短路电流均呈现幅值受限和相角受控的特征,导致差动保护动作性能下降,存在拒动的风险。针对上述问题,分析了柔直换流站和风机变流器在故障暂态期间的故障特性,证实了区内故障线... 详细信息

风电接入海上换流站的交流汇集出线双端均是电力电子电源,短路电流均呈现幅值受限和相角受控的特征,导致差动保护动作性能下降,存在拒动的风险。针对上述问题,分析了柔直换流站和风机变流器在故障暂态期间的故障特性,证实了区内故障线路两侧短路电流频谱特征存在很大的差异,基于此,利用时频能量系数衡量线路两侧短路电流的时频特性差异,提出适用于风电接入海上换流站交流汇集出线的高速保护原理。该时频能量系数综合幅值、频率和相角差异,具有较强的耐受过渡电阻和系统噪声的能力。所提保护衡量故障暂态的故障特性差异,理论上可以在5 ms内快速可靠识别区内外故障,硬件在环实验结果验证了所提保护的有效性。

关键词：海上风电故障特征时频能量系数高速保护

阻抗模裕度指标在新能源多馈入系统静态电压稳定评估的适应性分析

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中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3002-3015,I0006页

作者：孔贺李业成张哲侯山赵弋菡薛安成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

集中送出的新能源场站大多位于电网末端,随着其有功出力的增加,易出现静态电压失稳。该文将传统的阻抗模指标的应用对象由负荷推广至新能源场站,丰富了该指标在静态电压稳定评估方面的适用性场景,包括含无功补偿的新能源系统、新能源集... 详细信息

集中送出的新能源场站大多位于电网末端,随着其有功出力的增加,易出现静态电压失稳。该文将传统的阻抗模指标的应用对象由负荷推广至新能源场站,丰富了该指标在静态电压稳定评估方面的适用性场景,包括含无功补偿的新能源系统、新能源集群馈入系统、以及新能源多机多馈入系统。具体地,首先,分析新能源单馈入系统的临界静态电压稳定条件,并据此给出用于评估新能源场站静态电压稳定性的阻抗模裕度指标及稳定判据;其次,通过将无功补偿设备并入系统阻抗,分析无功补偿对于指标的影响;再次,证明在新能源的集群馈入系统中,公共耦合点(point of common coupling,PCC)的电压失稳将发生在单个新能源场站之前,并据此确定PCC点作为指标的计算节点;之后,为考虑多机多馈入系统中不同新能源场站间的影响,在指标的计算过程中,保留待评估的关键新能源场站,将其他新能源场站等值为阻抗,并入节点阻抗矩阵中,实现方法在多机多馈入系统中的扩展应用。最后,基于PSD-BPA中建立的单机单馈入系统、多机多馈入系统、以及某省实际大电网算例验证指标的有效性。

关键词：新能源电力系统静态电压稳定阻抗模裕度指标相量测量单元多机多馈入系统

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考虑参数频变特性的电力电缆改进贝杰龙模型

中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3722-3731,I0033页

作者：王惠泽曹书豪冯谟可许建中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

新型电力系统中电力电子设备、可再生能源机组和交直流电网间的相互作用会导致宽频谐振问题,而电力电缆作为新能源并网的关键环节,其不可忽略的分布电容会增加系统发生宽频谐振的风险。目前,对该问题的研究多使用时域仿真法、阻抗分析... 详细信息

新型电力系统中电力电子设备、可再生能源机组和交直流电网间的相互作用会导致宽频谐振问题,而电力电缆作为新能源并网的关键环节,其不可忽略的分布电容会增加系统发生宽频谐振的风险。目前,对该问题的研究多使用时域仿真法、阻抗分析法等方法,但对电力电缆的建模多未考虑其分布参数特性及参数频变特性,由此会导致稳定性评估结果不准确及时域仿真效率降低、虚值振荡等问题。传统贝杰龙模型具有分布参数特性,但由于其未考虑参数频变特性,会造成高次谐波放大等问题。为确定适用于谐波频段内的电力电缆建模方法,该文根据电缆结构总结出简化的电力电缆谐波频段电气参数计算方法;在此基础上,深入挖掘贝杰龙模型优势,根据相关谐波频率修正电缆电气参数来改进传统贝杰龙模型;最后对比电力电缆电气参数简化计算方法得出的结果与PSCAD/EMTDC中计算得出的结果,同时对提出的改进模型进行时域仿真测试,验证其正确性和有效性。

关键词：电力电缆建模贝杰龙模型频变特性电缆参数计算

基于双层模型的可控电流源换流器损耗优化方法

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电网技术 2024年第6期48卷 2651-2659页

作者：陈龙龙高冲张胤禄张升王以璇张闻闻先进输电技术国家重点实验室(国网智能电网研究院有限公司) 北京市昌平区102209 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

逆阻型集成门极换流晶闸管是构建可控关断电流源型换流器(current source converter,CSC)的可行器件之一。在换流器运行过程中,损耗的产生使得器件芯片结温上升,从而限制了换流阀的运行能力,因此必须明确并优化CSC中器件结温情况。该文... 详细信息

逆阻型集成门极换流晶闸管是构建可控关断电流源型换流器(current source converter,CSC)的可行器件之一。在换流器运行过程中,损耗的产生使得器件芯片结温上升,从而限制了换流阀的运行能力,因此必须明确并优化CSC中器件结温情况。该文提出了系统性的损耗特性、约束条件,建立了损耗抑制的双层模型,并给出了求解方法。提出了缓冲电路和损耗分析的综合设计方法,对缓冲回路及杂散参数范围进行了研究,对比了优化后的CSC与传统直流和柔性直流换流阀的损耗。结果表明,基于该模型的计算参数,器件损耗为5.7kW,电阻损耗约为1.8kW,器件结温增量为38℃,CSC的损耗与系统占比为0.54%。

关键词：逆阻型集成门极换流晶闸管换流阀损耗电流源型换流器

基于幂级数系数分向传递的递归型电气热多能流算法

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电网技术 2024年第9期48卷 3624-3633,I0027,I0028-I0031页

作者：陈飞雄王海龙邵振国吴鸿斌张河陈冰数字能源福建省高校重点实验室(福州大学) 福建省福州市350108

多能流计算是综合能源系统(integrated energy system,IES)分析和优化的基础。在各能源网络运营主体交互信息有限的背景下,为提升多能流计算的收敛性和计算效率,提出一种基于幂级数系数分向传递的递归型电-气-热多能流算法。首先,分别... 详细信息

多能流计算是综合能源系统(integrated energy system,IES)分析和优化的基础。在各能源网络运营主体交互信息有限的背景下,为提升多能流计算的收敛性和计算效率,提出一种基于幂级数系数分向传递的递归型电-气-热多能流算法。首先,分别建立电、气、热能源系统的全纯嵌入能流模型;其次,分析全纯嵌入法在多能流计算中的递归求解原理,将幂级数系数的传递划分为横向传递与纵向传递两类,建立可分向传递求解的电-气-热IES全纯嵌入多能流模型;接着,推导各全纯嵌入状态量的幂级数系数递归关系,通过幂级数系数的分向传递,递归求取状态量的幂级数系数,实现电-气-热多能流求解;最后,算例结果表明,所提方法能够以少量的交互信息实现多能流计算,具有更优的收敛性能和计算效率。

关键词：综合能源系统多能流计算全纯嵌入分向传递递归计算

MOFs基微流控电化学芯片对多种重金属离子的实时在线检测

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高等学校化学学报 2024年第2期45卷 25-34页

作者：陈晓萍王旭潭刘宁汪庆祥倪建聪杨伟强林振宇闽南师范大学化学化工与环境学院漳州363000 福建省现代分离分析科学与技术重点实验室污染监测与控制福建省高校重点实验室漳州363000 福州大学食品安全与生物分析教育部重点实验室福建省食品安全分析与检测技术重点实验室福州350108

将具有丰富微孔的ZIF-8金属有机框架和电化学技术对金属离子的富集作用与微流控器件对溶液流动的可控性相结合,构建了一种新型传感器,实现了高通量、实时和快速检测环境中的多种金属离子污染物.研制的ZIF-8-Nafion/ITO基微流控电化学传... 详细信息

将具有丰富微孔的ZIF-8金属有机框架和电化学技术对金属离子的富集作用与微流控器件对溶液流动的可控性相结合,构建了一种新型传感器,实现了高通量、实时和快速检测环境中的多种金属离子污染物.研制的ZIF-8-Nafion/ITO基微流控电化学传感器对Cd^(2+),Pb^(2+)及Hg^(2+)离子在0.1~100μmol/L的浓度范围内具有良好的线性关系,检出限分别为0.055,0.0025及0.0016μmol/L(S/N=3).该微流控芯片对于样品的需求量少,可降低对能源的消耗;同时由聚二甲基硅氧烷拓印的微流控器件还有望实现柔性电极的功能,对便携式电化学柔性器件在生物和环境样品的集成化和自动化检测具有重要意义.

关键词：微流控重金属检测电化学传感器金属有机框架

流型转化对CO_(2)流动沸腾换热的影响研究

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工程热物理学报 2024年第6期45卷 1643-1649页

作者：黄永方徐肖肖孙云龙刘朝重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆4400044

本文开展了CO_(2)在内径5 mm水平光滑管内的流动沸腾换热及流型可视化实验,结合非绝热流型可视化数据对其流动沸腾换热特性开展研究。结果表明,受重力的影响,换热管顶部在低干度下发生间歇性干涸,导致其换热系数远低于底部换热系数。饱... 详细信息

本文开展了CO_(2)在内径5 mm水平光滑管内的流动沸腾换热及流型可视化实验,结合非绝热流型可视化数据对其流动沸腾换热特性开展研究。结果表明,受重力的影响,换热管顶部在低干度下发生间歇性干涸,导致其换热系数远低于底部换热系数。饱和温度的减小促进了流型的转换,有效减小间歇性干涸引起的管周向局部换热性能的差异,提高了截面的平均换热系数。饱和温度从15℃降至9℃时,截面平均换热系数提高约50%。

关键词：二氧化碳流动沸腾流型可视化沸腾换热特性

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电-气互联系统仿射能流交替递归计算方法

电网技术 2024年第7期48卷 2842-2851,I0061-I0064页

作者：陈飞雄吴鸿斌邵振国郑翔昊王海龙胡昆熹数字能源福建省高校重点实验室(福州大学) 福建省福州市350108

在源荷不确定性日益显著的背景下,不确定性能流计算对电-气互联系统能源优化调度具有重要意义。针对天然气网络仿射能流算法面临的仿射数矩阵求逆运算复杂、难以适用环网等问题,该文提出一种天然气网络全纯嵌入仿射能流方法。在此基础上... 详细信息

在源荷不确定性日益显著的背景下,不确定性能流计算对电-气互联系统能源优化调度具有重要意义。针对天然气网络仿射能流算法面临的仿射数矩阵求逆运算复杂、难以适用环网等问题,该文提出一种天然气网络全纯嵌入仿射能流方法。在此基础上,根据耦合设备处的能量流动对电、气子系统能流方程进行重构,构建全纯嵌入的电-气仿射多能流模型。为降低多能流计算的初值依赖性、提升多能流计算效率,提出一种仿射能流交替递归计算方法,将电网空载状态的状态量初值作为多能流计算起始点,基于各仿射型状态量的幂级数系数递推关系,以交替进行的方式逐阶递归计算电网、气网和耦合设备的仿射型状态量幂级数系数,求解电-气互联系统的能流分布区间。仿真结果验证了所提方法在算法保守性、收敛性和计算效率等方面的优势。

关键词：电-气互联系统仿射能流交替递归全纯嵌入法