中国电机工程学报杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

中国电机工程学报 2018年第17期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志智能电网

社会能源互联网：概念、架构和展望4969-4986

摘要：能源互联网是以用户为中心,通过不同系统中设备的实时交互,实现用户灵活使用各种能源的智慧系统。因此,人是能源互联网的重要组成部分,人的行为以及人与人之间的交互对系统的运行、规划、监管和市场等方面具有重要的影响。基于此,该文从能源互联网的社会属性出发,以人与多能流系统的交互影响为着重点,提出了社会能源互联网。首先从人与系统的交互关系、多学科融合以及多维一体化角度阐述了社会能源互联网的重要性和内涵。其次,论述了考虑社会网络的多能流（能源流、交通流、社会流和信息流）耦合系统的物理特性和研究框架,描述了考虑人的行为的社会能源互联网的规划和运行模型以及协调运行模式。最后,对社会能源互联网的研究方向进行了展望。

温控负荷参与快速频率调整的双层控制方法4987-4998

摘要：为了解决高比例可再生能源电力系统中快速自动发电控制（automatic generation control,AGC）资源的稀缺化问题,提出一种温控负荷参与快速频率调整的双层控制方法。首先,在下层控制中,由社区集中器和聚合商对温控负荷逐级聚合,并采用基于市场机制的分布式控制方法,从而降低大规模温控负荷的控制成本;然后,在上层控制中,为了提高温控负荷集群的响应速度,提出由虚拟AGC机组对各聚合商进行分组协调控制的方案,推导虚拟AGC机组调节容量的估算方法。最后,基于美国PJM调频市场政策,通过仿真对不同温度条件下虚拟AGC机组的调节容量、用户舒适度、响应效果、可获收益等指标进行分析,并与现有的基于单一聚合商的方案进行比较。仿真结果表明,该方法能够有效提高虚拟AGC机组的响应性能和可获收益。

基于电力电子接口的储能系统惯性特征研究4999-5008

摘要：该文从惯性参考系下宏观物体的惯性特征入手,通过惯性是能量的固有属性这一物理观点,引出电势能和磁场能惯性的概念并给出其表征方法。根据能量守恒定律,给出电势能与磁场能的等效转动惯量的计算方法,形成基于电力电子接口的储能系统惯性特征理论研究方法。在此基础上,以电池储能系统为例,论证储能电池本体及储能变流器的等效转动惯量计算方法。通过搭建储能系统仿真模型,对比不同控制方式下储能变流器等效转动惯量参与系统调频响应,并验证在虚拟同步发电机控制方式下的储能变流器及储能系统等效转动惯量计算方法的有效性。

多逆变器并网谐振特性分析5009-5019

摘要：基于系统传递函数的逆变器谐振分析方法能够获悉关键物理量之间关系并作稳定性判断,但在解决系统谐振分布和节点灵敏度分析问题上存在不足。该文提出一种应用模态分析方法和计算谐振参与因子的多逆变器公共连接点并网谐振评估分析方法。基于坐标系和比例谐振控制器,建立计及电网电压前馈的逆变器诺顿等效模型,当逆变器数量、组合、线路阻抗和电网等效阻抗变化时,通过传递函数和导纳矩阵模态分析方法,获取系统谐振模态及节点参与因子变化规律性。最后在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建并网逆变器及PCC并网模型,验证谐振模态分析法和系统谐振变化规律。

一种适用于MMC-HVDC联接弱受端交流电网的附加频率–电压阻尼控制方法5020-5028

摘要：提出一种新型附加频率–电压阻尼控制（supplementary frequency-voltage damping control,SFVDC）,可以有效改善联接弱受端交流系统的模块化多电平换流器直流输电（modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC）的小干扰稳定性。该控制方法基于锁相环的输出角频率和引入的阻尼系数,产生交流电压的附加阻尼分量,用以抑制由于交流系统强度低而导致的系统小干扰失稳现象。首先建立了包含SFVDC在内的MMC系统的详细小干扰模型,并与PSCAD/EMTDC中的电磁暂态仿真结果进行对比,验证了模型的正确性。然后采用特征根分析法研究了阻尼系数对MMC系统小干扰稳定性的影响及其在不同短路比下的可行范围。最后,针对交流系统频率变化,研究了SFVDC控制下MMC系统的动态特性。结果表明,SFVDC控制可以有效抑制MMC联接弱系统时出现的小干扰不稳定现象,明显改善了系统的稳定性。

一种抑制直流输电连续换相失败的控制方法5029-5042

摘要：为抑制直流输电连续换相失败,该文分析了直流系统控制环节的动作逻辑,指出直流系统控制环节中低压限流器（voltage dependent current order limiter,VDCOL）启动电压波动剧烈且持续时间长,是造成直流输电连续换相失败及故障恢复过程偏长的重要原因。该文利用直流系统稳态特性方程,提出了一种基于低压限流器启动电压实时计算的控制方法。该方法能够得到变化缓慢的低压限流器启动电压,进而抑制直流输电连续换相失败。在PSCAD/EMTDC中搭建CIGRE HVDC标准测试模型对所提方法进行仿真测试。仿真结果表明,运用所提方法求得的低压限流器启动电压数值波动小,并且很快达到故障稳态,缩短了系统故障恢复时间,能够在一定程度上抑制直流输电连续换相失败。

中国电机工程学报杂志智能配用电技术

基于混合逻辑动态模型的热水器群态势感知及调控策略5043-5051

摘要：信息物理融合为需求侧负荷资源调控日益显著的实时性需求提供支撑。针对面向新能源消纳的热水器实时调控需求,基于混合逻辑动态模型,提出热水器负荷群的态势感知（situational awareness,SA）及调控策略。首先引入SA架构支撑系统的分析与预测实现;并基于混合系统理论构建热水器群混合逻辑动态（mixed logical dynamic,MLD）模型,将热水器的连续温度状态、离散开关切换以及用户行为集成于同一信息物理模型架构,进而通过引入多个逻辑变量降低求解难度;此外,提出基于变值权重的优化控制策略提升热水器群调控的灵活性和有效性。最后通过算例仿真验证所提模型及控制策略具有良好的适用性。

NSC改善DFIG电能质量与故障穿越研究5052-5062

摘要：为了改善电能质量问题对双馈式风电机组（doubly-fed induction generator,DFIG）正常运行的影响,提出一种九开关变换器（nine-switch converter,NSC）电能质量调节器解决方案。在对NSC的数学模型、控制方式、动态调制比策略进行理论分析的基础上,建立NSC与2MW DFIG风电机组并网模型。设计典型非线性电力电子负荷产生的谐波电流以及各类公共连接点电网电压短路故障工况,分别对投入NSC时DFIG风电系统的主要参数和运行特性进行深入分析。NSC可灵活向电网并联注入相应的谐波补偿电流,维持电网电流的正弦波特性,NSC也可灵活地向电网串联注入相应的畸变补偿电压,维持DFIG机端电压的稳定,实现DFIG风电系统柔性故障穿越（flexible fault ride-through,FFRT）运行。仿真与实验研究结果验证NSC对治理DFIG风电系统综合电能质量和提升FFRT能力的有效性。

一种自适应同步相量测量方法5063-5071

摘要：近年来,电力系统中电力电子设备的大规模应用使电气信号呈现出宽频带、高噪声、动态过程复杂等特征。同步相量测量单元（phasor measurement units,PMUs）是电力系统动态过程有效监测手段,如何在上述条件下实现准确、快速测量至关重要。该文提出一种自适应同步相量测量方法。该方法通过分析动态相量模型参数在系统典型静动态条件下的行为规律,提出相量行为识别方法。针对不同的相量行为,采用不同计算时间窗,在不影响动态响应速度的前提下,提高测量精度与抗谐波、噪声的能力。进一步揭示系统动态条件下相量模型参数与测量误差的线性关系,提出动态相量计算修正方法。提出的自适应相量测量方法已在实际PMU装置上实现。经实验室测试分析表明,该方法可在各种复杂条件下具有较好的测量精度与响应速度。

基于区块链和连续双向拍卖机制的微电网直接交易模式及策略5072-5084

摘要：为实现微电网内部分布式电源（distributed generation,DG）与用户电量直接交易,该文提出基于区块链和连续双向拍卖机制的微电网电力交易模式及报价策略。买卖双方首先通过连续双向拍卖机制完成交易匹配,考虑到连续拍卖市场中价格波动频繁,提出自适应进取性交易策略,使得交易方能够根据市场变化及时调整报价;然后DG和用户通过区块链系统实现交易电能数字证明和费用的交换,并且通过多重签名机制保证DG违约时用户的利益;在电能资产数字证明中,通过对交易脚本中的序列号添加特定标记来代替交易电量,并且根据交易电量不同动态调整数字证明大小。最后,该文通过具体微电网案例验证交易机制的可行性,并给出微电网交易结算流程。

配电网SCADA时序数据集群的RWI快速查询技术5085-5096

摘要：针对配电网大量调度监控准实时数据查询效率不高的问题,利用富网络组件容器和大数据二级索引机制将配电大数据嵌入到大规模并行处理（massively parallel processor,MPP）查询引擎中,提出一种跨平台的配电网数据RWI快速查询新方法。综合运用Impala数据守护进程,实现大量准实时数据在调度监控应用的快速查询。以铁路10k V配电网监控系统工程导出的数千万级实际时序数据为算例,进行加载测试和集群查询性能测试。结果表明：基于二级索引的RWI方法异步回调机制,在正常运行下的集群磁盘I/O读取速度约为存储速度的10倍,能将大数据集群与监控界面端异步回调接口间的数据延迟降至数百ms级,合理提高集群性能,能够适当地提升海量数据响应能力,但远低于扩大集群节点数对海量数据响应能力的提升效果。

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

考虑来水多区间不确定集的跨年梯级水电鲁棒优化调度5097-5106

摘要：中长期来水的不确定性以及时序相关性是影响跨年梯级水电优化调度的重要因素。为了保证所有可能来水情况下系统均能更好地优化调度,在跨年的梯级水电优化调度中引入鲁棒优化理论。同时考虑到梯级水电站之间来水的时序分布特性以及流域相关性,提出多区间不确定集来描述水电运行的随机因素,克服传统鲁棒优化的保守性。最终构建经济性和安全性协调的两阶段鲁棒优化模型,并结合对偶理论及混合整数二次规划法获得具有鲁棒可行性的优化调度方案。算例分析表明,所提跨年梯级水电的鲁棒优化调度方法比场景规划法求解效率更高,并且多区间不确定集可以有效改善调度方案的经济性。

水电站群优化调度非线性全局优化方法5107-5117

摘要：水电站群优化调度是大规模、高维、非凸、非线性优化问题。传统解析式规划、动态规划（dynamic programming,DP）及系列方法、智能群体算法等很难保证在可接受时间内获得原问题的全局最优解。该文引入一种非线性全局优化方法,采用凸分析、区间分析、代数分析将原非凸、非线性问题转换为一系列凸、线性子问题,利用分支定界法遍历所有子问题,直至求得全局最优解。以澜沧江和金沙江水电站群长期调度为例,与DP等经典算法相比,该方法可以获得全局最优解,最大降低内存占用率99%以上,10座水电站的优化计算平均耗时仅5s,计算速度比DP逐次逼近法提高约50倍,为破解大规模水电优化调度维数灾难题提供新的技术途径。

基于暂态偏差能量的紧急控制效果超前评估方法5118-5125

摘要：受事先不可预料的因素的影响,基于预想故障制定的紧急控制措施在实际应用中可能失效。若能尽早发现措施失效的故障场景,可为追加控制或主动解列提供宝贵的决策时间。鉴于此,该文提出一种基于暂态偏差能量的紧急控制效果超前评估方法。方法首先将预想故障场景下的仿真功角轨迹和广域测量系统（wide area measurement system,WAMS）提供的实测功角轨迹分别经互补群惯量中心–相对运动变换（complementary cluster center of inertia-relative motion,CCCOI-RM）后形成时变单机无穷大系统功角轨迹,然后根据轨迹偏差计算暂态偏差能量,根据暂态偏差能量的正负及其与预期暂稳裕度间的大小关系实时评估紧急控制措施的控制效果。最后,通过IEEE39节点算例及实际电网算例验证方法的有效性。

中国电机工程学报杂志发电

蒸汽在PM表面凝结的紊流布朗核聚并理论与数值模拟5126-5133

摘要：以增加了蒸汽入口的脱硫塔喷淋空间为研究对象,构建PM相变核聚并反应器,研究了超细颗粒物凝结长大机制与脱除效果。通过建立超细颗粒物相变凝结增长动力学模型,同时引入全范围内超细惯性粒子的紊流聚并和布朗聚并核模型,研究蒸汽相变耦合紊流布朗运动脱除超细颗粒物的作用。进一步利用商业软件Fluent的UDF功能,将超细颗粒物相变凝结增长动力学模型写入颗粒群平衡模型中,探索了超细颗粒物在反应器内的沿程反应机理。结果表明：对比不添加蒸汽的超细颗粒物脱除效果,添加蒸汽可有效增加喷淋空间过饱和度,超细颗粒物在反应器入口的布朗运动和紊流运动较明显,大大提高了超细颗粒物的脱除效率。

基于炉膛声波测温的水冷壁灰污系数测量研究5134-5141

摘要：建立基于炉膛声波测温的水冷壁灰污系数在线测量模型,该模型引入炉膛设计沾污状态,作为实际运行中灰污系数监测计算的对比状态,提高了模型的准确性。该模型利用炉膛蒸发系统进出口工质参数确定水冷壁受热面吸热量;利用参考状态下声波测量截面烟气温度的标定结果,计算火焰辐射平均温度,根据火焰热辐射定律,实现了水冷壁灰污系数在线测量。该测量模型考虑煤粉喷嘴投用状况和燃烧器摆角的影响,因而适用于炉膛变工况运行。采用该模型观测一台300MW锅炉掺烧低灰熔点煤种过程中炉膛沾污状态的变化,结果表明,锅炉在掺烧低灰熔点易结焦煤种后,炉膛灰污系数不断下降,3h后污染状态保持相对稳定,灰污系数平均值从0.408下降到0.367,模型所得结论与锅炉实际运行状态一致。

类单侧加热条件下有内置纽带的竖直上升圆形通道内过冷水的传热特性5142-5149

摘要：为了研究国际热核聚变实验堆中偏滤器靶板的水冷换热结构的传热特性,用偏心电加热的方法来模拟工程实际中的单侧辐射加热。在系统压力P=3~5MPa、质量流速G=3000~8000kg/（m~2·s）、冷却通道壁面的平均热流密度q=2~5MW/m~2的参数范围内,对类单侧加热条件下,有内置纽带的竖直上升圆形通道内的水进行传热试验。分析了P、G、q以及内置纽带对传热特性的影响,在单相及过冷沸腾区将实验数据与典型的传热关联式进行对比,并提出了新的传热关联式。结果表明：在单相强制对流区,试验段的换热系数h主要受G和内置纽带的影响;在过渡沸腾区,h受到P、G、q和内置纽带的综合影响;而在充分发展过冷沸腾区,h主要受到q的影响。

风力机翼型表面V型脊状结构减阻特性的数值研究5150-5157

摘要：为提高风力机叶片的风能转化效率,改善翼型的气动特性,对风力机对称翼型NACA0012布置V型脊状表面结构,通过数值模拟的方法,基于湍流RNG k-ε模型对其减阻特性进行研究,分析改型前后阻力系数百分比、升阻比变化情况,并对脊状表面进行压差阻力与摩擦阻力的对比分析。结果表明：当风速与适当的开口尺寸s和开口间距a相匹配时与光滑翼型表面相比具有一定的减阻效果、升力增益变化明显;大尺寸的脊状结构不利于翼型的优化设计,s≤1.5mm时减阻效果明显,最大减阻率可达35%左右。该文所得结果可为工程实际中风力机叶片的减阻设计提供参考依据。