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摘要:针对中性点非有效接地系统中的辐射状配电线路,提出一种可以可靠、有选择性地切除单相接地故障的保护方案。该保护方案可以有效区分故障区段,不需要通信通道便能从故障线路两端切除单相接地故障。单相接地故障发生后,继电器首先基于电压电流初始行波极性比较并结合系统潮流方向判断故障方向,故障电源侧的继电器将基于阶梯型配合的时间延时等待动作,故障负荷侧的继电器将在规定时间段内检测三相工频电气量的变化,当时间延时最短的故障电源侧继电器控制断路器跳闸后,其对端的故障负荷侧继电器将利用感受到的工频电气量的变化来控制断路器跳闸。对一个典型的中性点非有效接地的开环系统的大量EMTP仿真研究表明:该保护能够准确可靠地检测到单相接地故障,并从故障线路两端切除单相接地故障。
摘要:该文首先采用小增益闭环系统模型描述并网电压源型变换器(voltage source converter,VSC)与交流电力系统间的动态交互特性,建立含并网VSC的交直流混联电力系统线性化模型,提出适用于分析并网VSC的小增益闭环系统稳定性分析方法。采用泰勒定理证明在一般情况下,并网VSC与交流电力系统间呈现弱动态交互特性,但是当并网VSC控制环节的开环模式与交流电力系统的开环模式接近时,其对应的闭环振荡模式将会在复平面上发生排斥现象,并在2个开环模式距离最近时达到排斥峰值。以含并网VSC的3机9节点电力系统为例,采用模式分析法和时域仿真法,验证VSC引起次同步振荡的机理分析过程,刻画能够保证系统稳定运行的VSC控制参数范围,展现小增益闭环系统稳定性分析方法在含并网VSC电力系统中应用的有效性和准确性。
摘要:虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)按照控制方法的不同可分为电压控制型和电流控制型VSG。首先,采用谐波线性化方法建立电压控制型VSG和电流控制型VSG的小信号序阻抗模型,对比分析这两种不同类型VSG的序阻抗特性。电压控制型VSG的序阻抗基本呈感性,与电网的阻抗特性基本一致;而电流控制型VSG的序阻抗在中频段显负阻性,且阻抗幅值非常小。基于所建序阻抗模型和Nyquist稳定判据分析电网强弱、VSG并网台数和锁相环带宽对两种不同类型VSG并网系统稳定性的影响。稳定性分析结果表明:电流控制型VSG接入电网容易发生谐波振荡问题,而电压控制型VSG并网系统在弱电网或者高渗透率新能源发电下依旧可以稳定运行且无锁相环的约束。因此,从系统稳定性的角度来说,电压控制型VSG比电流控制型VSG更适合应用于新能源并网发电中。实验验证了该文分析的正确性。
摘要:可切断直流故障电流的换流器拓扑解决了柔性直流系统短路时冲击电流大的问题,但其闭锁时间短、故障信息少,且难以解析,给系统保护带来了很大挑战。提出一种基于单端暂态信号模糊数学处理的光伏直流接入系统主动保护,通过建立非故障模糊集和故障模糊集,解决了暂态瞬时值采样噪声高和误差大,故障信息无法线性解析的问题。同时,利用换流器主动闭锁控制后保护区内外窗长数据截集值的不同,在保证快速性的情况下,实现了故障区域区分。通过仿真验证,所提算法能在强噪声干扰和量测误差较大的情况下准确动作,具有一定的工程应用价值。
摘要:双主动全桥(dual active bridge,DAB)直流变压器能够通过直流线路互联多个电压等级的交流配电网形成交直流混合配电网,该系统的故障类型多样,故障特性复杂,该文对其故障特性进行详细研究。分析该系统发生交流网侧单相接地故障、交流阀侧单相接地故障以及直流母线单极接地故障后的故障特性,研究换流站直流侧电容中点采用直接接地和高阻接地两种接地方式的系统中,DAB对系统故障特性的影响。探究发生上述故障后,系统交流侧和直流侧的相互影响,并进行详细对比分析,提出含DAB系统的故障分析方法。最后,通过Matlab仿真平台对上述分析进行仿真验证,指出DAB对直流侧电容中点直接接地系统故障特性的影响更突出,且DAB能够隔离交直流侧故障的相互影响,为交直流混合配电网接地方式的选择、保护系统的设计等提供理论依据。
摘要:为表征柔性多状态开关载荷特性对其可靠性的影响,该文提出一种改进的柔性多状态开关可靠性建模方法。首先考虑配电网源荷不确定性,采用蒙特卡洛模拟和优化潮流方法求解绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块的电流载荷期望,建立计及随机电流载荷影响的IGBT等效可靠性模型;其次,分析子模块故障率与电压载荷的关系,基于桥臂均压策略,采用数学归纳法建立子模块相继故障下桥臂阀组可靠性动态变化模型;在此基础上修正单端模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)可靠性模型,并基于马尔可夫方法建立柔性多状态开关八状态可靠性模型。算例计算三端的IGBT、MMC以及整个装置可靠性指标,并与传统模型计算结果对比,验证模型的有效性和实用性。
摘要:为解决风电消纳的问题,从优化热电耦合、提升能源网调节能力的角度出发,提出基于氢燃料电池(hydrogen fuel cell,HFC)储能系统的能源网综合调度优化策略。首先建立精确的HFC热、电产出模型,分析其在不同氢气输入量下的热电产出特性。在此基础上,以能源网运行成本最小化为目标对网内热电联产机组、纯凝机组、HFC、风电及制氢设备进行日调度经济性优化。仿真结果表明,考虑HFC热电联产特性可制定出更为精准、灵活、经济的调度运行策略,在"变废为宝"的同时,缓解了热电联产机组"以热定电"的机组特性限制,降低了系统"弃风",提高了能源网整体的运行经济性。该文为含风电场、热电联产机组、纯凝机组、HFC的能源网的经济运行策略制定提供了一个全新的视角。
摘要:随着新能源利用技术的不断推进,为充分发挥综合能源系统(integrated energy systems,IES)的经济–环境效益,低碳发展理念可以引导IES由高排放能源消耗转向低排放能源消耗。但是由于IES具有能源多样性和不同能源链迁移转化过程的复杂性,无法准确分析IES的总碳排放,进而难以使IES参与碳交易市场。研究针对含气电热负荷需求的IES,运用生命周期分析(lifecycleassessment,LCA)方法,分析IES中不同能源链(energy chain,EC)迁移转化过程产生的碳排放,求得归一计量后的碳排放系数。将其与碳交易机制模型联合引入IES经济运行的决策指标中。在保证系统负荷需求的同时,将IES分为离网型与并网型2种场景,对比讨论不同碳交易价格对系统运行状态、运行成本、碳排放量的影响,并通过改进能效分析方法对2种场景下IES的节能情况和综合能源利用率进行定量分析。结果表明,合理的规划碳市场可以有效促进IES低碳化发展。该文也为IES低碳化建模以及碳排放计量提供了分析方法。
摘要:以综合能源系统为代表的多能流系统是推动低碳高能效能源转型的主要措施,但多种能流系统联合运行所带来的安全问题也不容忽视。该文针对多能流系统的静态安全问题,提出以天然气N-1事故作为预想事故集,研究适用于多能流系统的静态安全耦合分析理论和方法。提出考虑天然气管道N-1开断的预想事故集,并结合牛顿拉夫逊算法对开断事故进行模拟;利用标准矩阵模型分析能量枢纽在故障跨能流传播中起到的耦合机理;在静态安全耦合分析中以状态转移过程描述天然气管网的动态特性,评价故障的严重性,实现对关键事故和脆弱部位的识别。算例结果验证了所提理论和方法是正确有效的。
摘要:随着工业生产过程中大量电压暂降敏感设备投入使用,电压暂降给用户造成的损失日趋严重,亟需合理可行的风险处理机制降低用户用电风险。提出一种基于营业中断保险的电压暂降保险机制。设计了暂降险的实施模式及业务流程,为明确用户损失情况,利用最大熵原理构建了生产中断恢复时间随机评估模型,在此基础上建立了保费、赔偿金计算模型,通过对用户和供电方成本效益定量评估,分析了用户最佳投保策略和供电方承保收益途径。最后,以西南地区某半导体园区内6家企业为例进行实证分析,结果表明所提保险机制能够有效地分散和转嫁用户的电压暂降风险,实现用户和供电方双方的利益共赢。
摘要:直流故障限流器对柔性直流电网的安全稳定运行具有重要意义。该文提出一种通态损耗低、主限流电路采用晶闸管器件、可在直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)断路时将限流电感快速旁路的混合式直流限流器拓扑。分阶段对新型拓扑的限流过程进行理论解析,分析电压应力、限流时间与限流器参数的关系,给出限流器参数设计方法。提出在断路时限流电感快速旁路方法,并对由此减少的DCCB耗能进行理论计算。分别在单端换流站和直流电网中验证所提出限流器动态特性分段解析方法的正确性,同时仿真结果表明,所提出的限流器能有效限制直流故障电流的上升率,并可以大幅降低断路器切断过程中的能量耗散。
摘要:电力市场环境下,正确分析各市场主体通过电力网络源流电气量的相互交换所发生的具体关系,是客观公正评估若干与电能交易相关的经济流与环境流问题的基础。传统基于平均值含义的相量形式分析源流电气关系的方法,普遍受有功无功量非线性耦合的困扰,难以取得理论突破。文中从无此困扰的瞬时值形式出发,对交流电力网络源流电气关系展开新的探析。首先,从瞬时潮流演变角度,分析电源、负荷、支路、节点等网络单元均具有源-荷二重性,由电流形成基本条件,论证节点瞬时电流比例共享原则的成立性。基于此,提出计算工频整周期内源流电气成分及其份额(electrical share,ES)系数的方法:1)建立特殊关联矩阵计算不同源流间的瞬时电流分配关系;2)借助节点瞬时电压进一步计算不同源流间的瞬时功率分配关系;3)通过工频整周期的积分,获得源流电能分配关系及源流间的ES系数。最后,通过算例,说明方法的正确性。
摘要:当前,数据中心能耗得到日益广泛的关注。电力网络和数据网络通过数据中心而紧密相关。为了挖掘电力市场环境下数据中心用电作为一种体量大的电力负荷参与电网运行、改善电网运行状态的潜力,首先分析以数据网络负载迁移替代电能转移的现实依据,然后以电网网损最低为目标,对数据中心间网络负载的分配进行研究。基于服务器CPU的工作状态,建立数据中心用电负荷的模型,并给出处理网络负载需遵循的服务质量约束。在IEEE-30节点系统中,利用基于自然选择的粒子群算法对算例进行求解与分析,验证了所提想法的可行性,并分析了网络负载响应时间约束等因素对结果的影响。
摘要:电网薄弱节点的识别是电力系统安全稳定分析领域的重要内容之一。为了准确辨识电网薄弱环节,从数据驱动的角度出发,提出一种综合高维随机矩阵理论及熵理论的评估方法。分析利用电网实时数据构成高维随机矩阵的处理方法,将随机矩阵理论的统计规律映射到电网实际的运行状态,最后综合随机矩阵理论中M-P定理(The Marcenko-Pastur Law)、圆环率、线性特征值统计量及熵理论评估电网受扰后的脆弱性,构造了电网薄弱点判断指标。该方法不需要识别系统结构,避免了对系统的建模过程,且准确性较现有文献有所提升。通过IEEE39节点系统的仿真结果,验证了所提识别方法的有效性。
摘要:采用盐酸和醋酸钙两种方法改性高岭土。分别将原高岭土和两种改性高岭土与煤粉按照3:100的比例混合均匀,送入高温沉降炉中进行1500℃条件下的燃烧实验。利用低压撞击器(LPI)取样系统收集粒径小于10μm的颗粒物,通过微波消解、ICP-MS测试测定各粒径颗粒物中重金属Pb和V的含量。结果表明:原高岭土、盐酸改性高岭土和醋酸钙改性高岭土减排超细颗粒物(PM0.2)中Pb的效率分别为20.9%、30.8%和35.6%;减排超细颗粒物中V的效率分别为24.4%、37.3%和41.9%。盐酸处理后,高岭土晶体结构部分遭到破坏,比表面积和孔体积增加,为捕集重金属提供更多的活性位点;醋酸钙改性后,高岭土中混入醋酸钙,增强了与重金属的反应,并且高岭土颗粒在高温下能够部分与氧化钙反应,生成熔融颗粒,促进液相捕集过程。
摘要:超临界二氧化碳布雷顿循环有着全流量回热、回热量大的特点,使得其进入热源的工质温度远高于同参数的蒸汽朗肯循环。与以水为工质的传统超临界锅炉相比,超临界二氧化碳锅炉具备入口工质温度高,再热气吸热比例较高,锅侧流体远离大比热区等特点。因此,深入研究超临界二氧化碳锅炉气动力特性(对应水工质锅炉的水动力特性)对煤基超临界二氧化碳发电技术的发展意义重大。以300MW,600℃等级的超临界二氧化碳锅炉为例,通过数值模拟和气动力建模计算相结合的方法,对垂直管圈气冷壁和再热气冷壁的气动力特性进行了详细计算和分析,获得了相应的流量分配规律以及气温和壁温分布特点。
摘要:我国光伏电站集中在太阳能丰富,但缺水、少水、多扬尘的西北、东北地区,导致光伏板积灰问题严重,影响光伏电站运行的安全性和经济性。设计并试制了一种旋转滚刷与真空吸尘组合清洗的移动式干式清洗装置,在吉林省某光伏电站进行现场试验,基于试验数据定量评价干式清洗效果,拟定清洗速率、耗费、投资回收周期、年累计清洗费用等技术经济评估方法。结果表明:干式清洗可将积灰6~14天的光伏板电功率提高3.14%~6.71%,清洗速率可达1.5h/MW,单位容量单次清洗耗费为0.028万元/MW;与光伏电站实施的每季度、月水清洗方法比较,50MW电站投资回收周期分别为1.71、0.50年,全国年累计干式清洗费用20 922.7、43 454.9万元,为水清洗费用的16.8%、11.6%,实现了高效、节水、经济清洗。
摘要:针对单体燃料电池存在输出功率有限、耐久性不足以及系统成本较高等缺点,多堆燃料电池发电系统成为了研究热点。针对大功率车辆的实际传动性能要求,重点研究了并联拓扑结构下的多堆燃料电池系统运行特性,提出一种基于功率自适应分配的多堆燃料电池系统效率协调优化控制方法,实现了各个电堆输出功率的有效分配,并以系统整体效率最优为评价指标,使整个多堆系统处于最优运行状态,保证了大功率车辆用多堆燃料电池系统的高效、平稳运行。