2011年 第28卷 第4期
2011, 28(4): 1-6.
摘要:
特高压直流输电系统多采用每极两组12脉动换流器接线方式, 为对采用此类接线方式直流输电系统的可靠性进行评估, 本文根据特高压直流输电系统实际运行情况, 采用状态空间法提出一种定量计算特高压直流输电系统可靠性的评估方法。该方法充分考虑到特高压直流系统接线方式和运行特点, 可以较为准确地反映系统实际运行情况, 为特高压直流输电工程建设及可靠性管理提供参考依据。
特高压直流输电系统多采用每极两组12脉动换流器接线方式, 为对采用此类接线方式直流输电系统的可靠性进行评估, 本文根据特高压直流输电系统实际运行情况, 采用状态空间法提出一种定量计算特高压直流输电系统可靠性的评估方法。该方法充分考虑到特高压直流系统接线方式和运行特点, 可以较为准确地反映系统实际运行情况, 为特高压直流输电工程建设及可靠性管理提供参考依据。
2011, 28(4): 7-11.
摘要:
针对10kV配电线路中单相接地故障, 提出一种基于交/直流综合检测、GPRS通信的配电网故障定位系统, 实现配电网故障区段自动定位。分析了直流检测、交流检测各自优缺点及适用范围。提出采用GPRS通信技术的远程数据传送, 避免人工爬杆的麻烦, 同时可以提高定位精度, 从而降低了交流检测的难度。通信系统硬件采用低功耗设计, 在软件设计上, 采用省电模式, 以保证数据传输可靠性。采用交/直流综合检测, 可以有效处理接地电阻小于20kΩ各种单相接地故障, 从而缩短故障点排查时间, 提高供电可靠性。
针对10kV配电线路中单相接地故障, 提出一种基于交/直流综合检测、GPRS通信的配电网故障定位系统, 实现配电网故障区段自动定位。分析了直流检测、交流检测各自优缺点及适用范围。提出采用GPRS通信技术的远程数据传送, 避免人工爬杆的麻烦, 同时可以提高定位精度, 从而降低了交流检测的难度。通信系统硬件采用低功耗设计, 在软件设计上, 采用省电模式, 以保证数据传输可靠性。采用交/直流综合检测, 可以有效处理接地电阻小于20kΩ各种单相接地故障, 从而缩短故障点排查时间, 提高供电可靠性。
2011, 28(4): 12-17.
摘要:
为了综合评价机组发电能力, 提出了K\|means 粒子群聚类算法, 该算法结合了K\|means聚类算法和粒子群算法特点, 能够对数据集进行快速分类, 具有良好的收敛效果。将该方法用于10台发电机组的综合评价, 通过对各机组指标的聚类分析、权重和重要度计算, 得出了各机组的综合评价值, 并将其按综合值大小进行排序。结果表明了本文所采用方法有效可行, 能够为节能发电提供必要的分析依据, 具有一定的实际意义。
为了综合评价机组发电能力, 提出了K\|means 粒子群聚类算法, 该算法结合了K\|means聚类算法和粒子群算法特点, 能够对数据集进行快速分类, 具有良好的收敛效果。将该方法用于10台发电机组的综合评价, 通过对各机组指标的聚类分析、权重和重要度计算, 得出了各机组的综合评价值, 并将其按综合值大小进行排序。结果表明了本文所采用方法有效可行, 能够为节能发电提供必要的分析依据, 具有一定的实际意义。
2011, 28(4): 18-23.
摘要:
为全面有效地评价配电网安全水平, 提出了基于效用理论的配电网风险评价体系:应用统计方法并结合历史数据获取事故概率, 运用效用理论建立严重度函数。该评价体系除包含线路过负荷、母线低电压风险指标外, 还针对配电网的特点建立了负荷点停电风险指标, 并可评价配电网的综合风险。在此基础上开发了配电网风险评价软件, 以北京市某区10kV典型电缆接线为例进行风险评价, 结果验证了该评价体系的有效性和合理性。
为全面有效地评价配电网安全水平, 提出了基于效用理论的配电网风险评价体系:应用统计方法并结合历史数据获取事故概率, 运用效用理论建立严重度函数。该评价体系除包含线路过负荷、母线低电压风险指标外, 还针对配电网的特点建立了负荷点停电风险指标, 并可评价配电网的综合风险。在此基础上开发了配电网风险评价软件, 以北京市某区10kV典型电缆接线为例进行风险评价, 结果验证了该评价体系的有效性和合理性。
2011, 28(4): 24-28.
摘要:
针对我国当前城市电网评价指标体系的不足, 通过分析对比世界大都市电网评价理论与方法, 构建了针对我国大都市电网特点的综合评价体系。该体系在电网可靠性、安全性、经济性等传统评价模块的基础上融入了经济协调性及环境协调性两方面的内容, 综合考虑了大都市电网运行的外部效应。结合层次分析法(AHP)及信息熵理论的优点, 利用基于熵权法修正的层次分析法实现对大都市电网进行综合评价。该指标体系及评价模型能够方便地对我国大都市电网进行分析及评价, 为城网规划及安全运行提供了辅助工具。最后, 以某几个大都市电网为例, 说明了本指标体系及评价模型的合理性与适用性。
针对我国当前城市电网评价指标体系的不足, 通过分析对比世界大都市电网评价理论与方法, 构建了针对我国大都市电网特点的综合评价体系。该体系在电网可靠性、安全性、经济性等传统评价模块的基础上融入了经济协调性及环境协调性两方面的内容, 综合考虑了大都市电网运行的外部效应。结合层次分析法(AHP)及信息熵理论的优点, 利用基于熵权法修正的层次分析法实现对大都市电网进行综合评价。该指标体系及评价模型能够方便地对我国大都市电网进行分析及评价, 为城网规划及安全运行提供了辅助工具。最后, 以某几个大都市电网为例, 说明了本指标体系及评价模型的合理性与适用性。
2011, 28(4): 29-31.
摘要:
分析了国家电网公司发布的《Q／GDW 175-2008变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》, 解析了标准化设计规范中更新的母线保护装置相关规范, 例如失灵保护电流判别原则和使用范围、主变开关失灵时母线保护和主变保护联跳处理的规范原则、充电到死区保护的提出原因和实现要点、充电保护和母线保护之间的配合、母线保护中母线联络开关动作闭锁原则、母线保护中直跳开入动作防误原则等, 为理解母线保护及辅助装置的标准化设计规范提供参考。
分析了国家电网公司发布的《Q／GDW 175-2008变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》, 解析了标准化设计规范中更新的母线保护装置相关规范, 例如失灵保护电流判别原则和使用范围、主变开关失灵时母线保护和主变保护联跳处理的规范原则、充电到死区保护的提出原因和实现要点、充电保护和母线保护之间的配合、母线保护中母线联络开关动作闭锁原则、母线保护中直跳开入动作防误原则等, 为理解母线保护及辅助装置的标准化设计规范提供参考。
2011, 28(4): 54-58.
摘要:
为了提高光伏并网发电系统的输出效率, 减小系统正常工作时的电压波动, 提出了一种基于模糊控制的最大功率点跟踪方法。在分析了光伏电池的特性和几种光伏并网发电系统的最大功率点跟踪算法后, 针对扰动观测法的不足, 将模糊控制应用到最大功率点跟踪控制算法中, 提出基于扰动观测法的模糊控制策略。在Matlab/Simulink中进行了系统的建模与仿真, 结果表明该方法能快速跟踪外部天气变化, 使光伏并网发电系统在最大功率点稳定工作, 具有良好的动态、稳态性能。
为了提高光伏并网发电系统的输出效率, 减小系统正常工作时的电压波动, 提出了一种基于模糊控制的最大功率点跟踪方法。在分析了光伏电池的特性和几种光伏并网发电系统的最大功率点跟踪算法后, 针对扰动观测法的不足, 将模糊控制应用到最大功率点跟踪控制算法中, 提出基于扰动观测法的模糊控制策略。在Matlab/Simulink中进行了系统的建模与仿真, 结果表明该方法能快速跟踪外部天气变化, 使光伏并网发电系统在最大功率点稳定工作, 具有良好的动态、稳态性能。
2011, 28(4): 64-69.
摘要:
基于Aspen\|Plus软件建立了SOFC电池堆的模型, 设计了不回收CO2的SOFC复合动力系统, 针对系统特点, 提出了CO2零排放的SOFC复合动力系统, 对这两种系统的性能进行了详细的比较和分析。CO2零排放系统利用纯氧燃烧方式得到的燃烧产物只有CO2和水蒸气, 通过冷凝得到高浓度的CO2。与带CO2脱除的常规电厂相比, 极大地降低了回收CO2的能耗。通过对主要参数(燃料利用率、蒸汽/碳比、运行压力等)进行优化, 详细分析了各主要参数对系统性能的影响。本文研究成果将为进一步研究高效的CO2零排放SOFC复合动力系统提供有益的参考。
基于Aspen\|Plus软件建立了SOFC电池堆的模型, 设计了不回收CO2的SOFC复合动力系统, 针对系统特点, 提出了CO2零排放的SOFC复合动力系统, 对这两种系统的性能进行了详细的比较和分析。CO2零排放系统利用纯氧燃烧方式得到的燃烧产物只有CO2和水蒸气, 通过冷凝得到高浓度的CO2。与带CO2脱除的常规电厂相比, 极大地降低了回收CO2的能耗。通过对主要参数(燃料利用率、蒸汽/碳比、运行压力等)进行优化, 详细分析了各主要参数对系统性能的影响。本文研究成果将为进一步研究高效的CO2零排放SOFC复合动力系统提供有益的参考。
2011, 28(4): 73-77.
摘要:
热泵是利用一部分高质能从低位热源中吸取一部分热量, 并把这两部分能量一起输送到需要较高温度的环境或介质的设备。火电厂循环水中存在大量余热, 利用热泵技术将有效回收这部分热量用于冬季供暖或常年加热凝结水。对热泵技术回收火电厂排汽潜热及循环水余热的5种方式进行综合阐述, 同时根据热泵系统的冷凝器取代低压加热器的循环方式, 以3台额定负荷分别为200MW、300MW、600MW机组为例, 进行了节能分析, 结果表明, 利用热泵技术回收火电厂循环水余热具有节能、环保双重效果, 且机组负荷越大相应的节能更显著。
热泵是利用一部分高质能从低位热源中吸取一部分热量, 并把这两部分能量一起输送到需要较高温度的环境或介质的设备。火电厂循环水中存在大量余热, 利用热泵技术将有效回收这部分热量用于冬季供暖或常年加热凝结水。对热泵技术回收火电厂排汽潜热及循环水余热的5种方式进行综合阐述, 同时根据热泵系统的冷凝器取代低压加热器的循环方式, 以3台额定负荷分别为200MW、300MW、600MW机组为例, 进行了节能分析, 结果表明, 利用热泵技术回收火电厂循环水余热具有节能、环保双重效果, 且机组负荷越大相应的节能更显著。
2011, 28(4): 78-83.
摘要:
为了提高我国电力工程建设成本概预算方法的客观性和科学性, 根据电力线路建设的影响因素, 结合单隐层前馈神经网络(SLFN)的特点, 提出了基于极限学习机(ELM)的电力线路建设成本估算的方法。在分析影响电力线路建设成本的因素和归纳电力线路建设工程的相关具体成本项目的基础上, 建立各因素和电力建设成本之间的关系集合, 构建基于极限学习机的电力线路建设成本估算神经网络模型, 并利用极限学习机算法对该网络模型进行训练, 确定网络中的相应参数。算例仿真说明:在电力线路建设成本估算领域, 相对于BP网络, ELM不仅速度极快, 而且结果良好, 泛化性能也较优。
为了提高我国电力工程建设成本概预算方法的客观性和科学性, 根据电力线路建设的影响因素, 结合单隐层前馈神经网络(SLFN)的特点, 提出了基于极限学习机(ELM)的电力线路建设成本估算的方法。在分析影响电力线路建设成本的因素和归纳电力线路建设工程的相关具体成本项目的基础上, 建立各因素和电力建设成本之间的关系集合, 构建基于极限学习机的电力线路建设成本估算神经网络模型, 并利用极限学习机算法对该网络模型进行训练, 确定网络中的相应参数。算例仿真说明:在电力线路建设成本估算领域, 相对于BP网络, ELM不仅速度极快, 而且结果良好, 泛化性能也较优。
2011, 28(4): 90-94.
摘要:
电力市场条件下, 电力企业面临着电力客户信用问题带来的经营风险。根据电力客户信用评价指标多样性的特点, 提出利用模糊综合评判的方法对电力客户进行信用评价进而确定客户所属的信用等级的方法。然后根据客户的不同信用等级提供有针对性的奖惩措施, 从而有效地提高电力企业的经营效益。通过对一组客户数据进行分析得出了其信用等级, 与客户实际信用比较证明了该方法的有效性和合理性。该方法对于电力企业提高电费回收率, 规避企业经营风险具有现实意义。
电力市场条件下, 电力企业面临着电力客户信用问题带来的经营风险。根据电力客户信用评价指标多样性的特点, 提出利用模糊综合评判的方法对电力客户进行信用评价进而确定客户所属的信用等级的方法。然后根据客户的不同信用等级提供有针对性的奖惩措施, 从而有效地提高电力企业的经营效益。通过对一组客户数据进行分析得出了其信用等级, 与客户实际信用比较证明了该方法的有效性和合理性。该方法对于电力企业提高电费回收率, 规避企业经营风险具有现实意义。
2011, 28(4): 32-34.
摘要:
以提高电力设备的可靠运行为目的, 针对一起变电站10kV电压互感器高压侧熔断器熔断的故障情况, 详细分析了10kV零序电压回路的极性问题, 绘出了零序电压矢量图, 对系统通常出现的零序二次电压异常情况进行了归纳、分析, 发现高压侧熔断器熔断的根本原因在于零序二次电压回路的极性错误, 进而提出了一种验证零序电压回路极性正确性的方法, 并据此对存在问题的二次回路逐一排查。结果表明, 本文检验方法简单实用、安全可靠, 可以在电力系统的二次验收过程中采用并推广。
以提高电力设备的可靠运行为目的, 针对一起变电站10kV电压互感器高压侧熔断器熔断的故障情况, 详细分析了10kV零序电压回路的极性问题, 绘出了零序电压矢量图, 对系统通常出现的零序二次电压异常情况进行了归纳、分析, 发现高压侧熔断器熔断的根本原因在于零序二次电压回路的极性错误, 进而提出了一种验证零序电压回路极性正确性的方法, 并据此对存在问题的二次回路逐一排查。结果表明, 本文检验方法简单实用、安全可靠, 可以在电力系统的二次验收过程中采用并推广。
2011, 28(4): 35-39.
摘要:
差动保护作为主保护, 必须保证能够准确快速地切除故障并防止误动。以内桥接线变压器为研究对象, 分析了在差动保护电流互感器二次侧并联接入保护装置的情况下, 当保护区内、区外发生故障时差动保护的动作情况, 分析发现当保护区外故障以及近侧变压器空载合闸后, 由于制动电流很小, 电流互感器严重饱和, 因而产生很大的不平衡电流可能导致比率制动的差动保护误动。仿真结果表明在近侧变压器空载合闸时, 带负荷变压器的电流波形严重恶化, 差动电流突然增加并且二次谐波含量过低从而使得差动保护误动。最后提出了相应防范对策。
差动保护作为主保护, 必须保证能够准确快速地切除故障并防止误动。以内桥接线变压器为研究对象, 分析了在差动保护电流互感器二次侧并联接入保护装置的情况下, 当保护区内、区外发生故障时差动保护的动作情况, 分析发现当保护区外故障以及近侧变压器空载合闸后, 由于制动电流很小, 电流互感器严重饱和, 因而产生很大的不平衡电流可能导致比率制动的差动保护误动。仿真结果表明在近侧变压器空载合闸时, 带负荷变压器的电流波形严重恶化, 差动电流突然增加并且二次谐波含量过低从而使得差动保护误动。最后提出了相应防范对策。
2011, 28(4): 40-43.
摘要:
重合闸是一项重要的继电保护技术, 一般只允许动作一次, 重合闸误动作时应尽快查明原因并进行整改。通过对220kV鼓山变110kV鼓快线发生的一起永久性故障跳闸、站用电失电后重合闸多次误动作事故进行深入分析, 指出在重合闸闭锁回路、断路器储能电源及运行规程方面存在的安全隐患, 提出了改进重合闸压力回路、采用直流储能电源、修订运行规程等防范措施, 有效避免类似事故的重复发生, 为更好地开展继电保护工作、保证设备安全运行提供一定的借鉴价值。
重合闸是一项重要的继电保护技术, 一般只允许动作一次, 重合闸误动作时应尽快查明原因并进行整改。通过对220kV鼓山变110kV鼓快线发生的一起永久性故障跳闸、站用电失电后重合闸多次误动作事故进行深入分析, 指出在重合闸闭锁回路、断路器储能电源及运行规程方面存在的安全隐患, 提出了改进重合闸压力回路、采用直流储能电源、修订运行规程等防范措施, 有效避免类似事故的重复发生, 为更好地开展继电保护工作、保证设备安全运行提供一定的借鉴价值。
2011, 28(4): 44-48.
摘要:
实验室是用水槽造波机来模拟海浪的, 为确保造波机的性能与造波效果, 有必要对造波机的主要设计参数进行计算。针对现今国内外主流的交流伺服式造波机, 介绍了以推板式为造波型式和以交流伺服电机为驱动方式的水槽造波机的简单工作原理及各组成部件;利用势函数理论, 根据拟定要实现的造波能力, 计算出水槽造波机的主要设计参数, 即推波板的最大行程、最大运动速度、单元最大负载力及最大负载功率等;结合这4个主要设计参数, 设计出造波机的整机结构并确定机械运动结构和伺服驱动结构的具体规格与型号。
实验室是用水槽造波机来模拟海浪的, 为确保造波机的性能与造波效果, 有必要对造波机的主要设计参数进行计算。针对现今国内外主流的交流伺服式造波机, 介绍了以推板式为造波型式和以交流伺服电机为驱动方式的水槽造波机的简单工作原理及各组成部件;利用势函数理论, 根据拟定要实现的造波能力, 计算出水槽造波机的主要设计参数, 即推波板的最大行程、最大运动速度、单元最大负载力及最大负载功率等;结合这4个主要设计参数, 设计出造波机的整机结构并确定机械运动结构和伺服驱动结构的具体规格与型号。
2011, 28(4): 49-53.
摘要:
为了研究风力发电机塔架静强度、刚度与结构之间的关系, 对仿竹结构的风力机塔架进行了刚度和强度的研究。通过仿生学的方法, 对比研究得出塔架和自然界中竹子所受的载荷类型相同, 引出带加强结的仿竹结构塔架, 并利用悬臂梁的方法进行了分析计算。弯曲刚度分析表明, 带加强结塔架的挠度比普通塔架的挠度有所降低, 降低量的大小与加强结所占的比例成正比, 与加强结刚度的增加量成正比, 随加强结数增加而增大。带加强结塔架的轴向压缩变形量、扭转角、剪切变形量均有所减小, 减小量大致与加强结占的比例成正比。而强度分析则表明, 加强结对塔架应力大小的分布, 特别是最值应力的大小和区域没有影响。塔架添加加强结的数量, 在工程上存在比较合理的范围。
为了研究风力发电机塔架静强度、刚度与结构之间的关系, 对仿竹结构的风力机塔架进行了刚度和强度的研究。通过仿生学的方法, 对比研究得出塔架和自然界中竹子所受的载荷类型相同, 引出带加强结的仿竹结构塔架, 并利用悬臂梁的方法进行了分析计算。弯曲刚度分析表明, 带加强结塔架的挠度比普通塔架的挠度有所降低, 降低量的大小与加强结所占的比例成正比, 与加强结刚度的增加量成正比, 随加强结数增加而增大。带加强结塔架的轴向压缩变形量、扭转角、剪切变形量均有所减小, 减小量大致与加强结占的比例成正比。而强度分析则表明, 加强结对塔架应力大小的分布, 特别是最值应力的大小和区域没有影响。塔架添加加强结的数量, 在工程上存在比较合理的范围。
2011, 28(4): 59-63.
摘要:
为了得到不同冷却方式并列运行机组在不同工况点的最佳运行参数, 确定机组的定滑定的运行方式, 计算了机组不同工况点的煤耗, 并利用Matlab拟合了机组的标准煤耗和供电煤耗曲线, 分析了不同冷却方式机组的煤耗特性, 得出了等微增条件下的机组的煤耗特性曲线和微分曲线。结果表明:对于不同冷却方式并列运行机组而言, 微增煤耗率小的湿冷机组先带负荷, 微增煤耗率大的空冷机组后带负荷;且机组在高于80％额定负荷时采用定压运行方式, 在80％~40％额定负荷时采用滑压运行, 在额定负荷时, 为保证锅炉的稳定燃烧, 宜采用定压运行方式。
为了得到不同冷却方式并列运行机组在不同工况点的最佳运行参数, 确定机组的定滑定的运行方式, 计算了机组不同工况点的煤耗, 并利用Matlab拟合了机组的标准煤耗和供电煤耗曲线, 分析了不同冷却方式机组的煤耗特性, 得出了等微增条件下的机组的煤耗特性曲线和微分曲线。结果表明:对于不同冷却方式并列运行机组而言, 微增煤耗率小的湿冷机组先带负荷, 微增煤耗率大的空冷机组后带负荷;且机组在高于80％额定负荷时采用定压运行方式, 在80％~40％额定负荷时采用滑压运行, 在额定负荷时, 为保证锅炉的稳定燃烧, 宜采用定压运行方式。
2011, 28(4): 70-72.
摘要:
以某电厂锅炉炉膛结渣问题为研究背景, 以实现炉膛受热面结渣监测为目的, 提出了基于声学测温与人工神经网络的炉膛结渣在线监测方法。该监测方法结合非接触式测温工具——声学测温装置和BP神经网络, 声学测温装置能够实时测量炉膛出口烟温, 为炉膛结渣实时在线监测提供了前提条件, 利用BP神经网络的非线性映射优点计算炉膛理想出口烟温, 提出利用污染系数判断炉膛整体的结渣状况。在某电厂采集数据进行验证, 结果表明:声学测温装置测量的炉膛理想出口烟温与BP神经网络预测的炉膛理想出口烟温相对误差在3%左右, 能够满足工程要求。
以某电厂锅炉炉膛结渣问题为研究背景, 以实现炉膛受热面结渣监测为目的, 提出了基于声学测温与人工神经网络的炉膛结渣在线监测方法。该监测方法结合非接触式测温工具——声学测温装置和BP神经网络, 声学测温装置能够实时测量炉膛出口烟温, 为炉膛结渣实时在线监测提供了前提条件, 利用BP神经网络的非线性映射优点计算炉膛理想出口烟温, 提出利用污染系数判断炉膛整体的结渣状况。在某电厂采集数据进行验证, 结果表明:声学测温装置测量的炉膛理想出口烟温与BP神经网络预测的炉膛理想出口烟温相对误差在3%左右, 能够满足工程要求。
2011, 28(4): 84-89.
摘要:
运用Malmquist生产力指数测算了我国2002~2008年间电力行业能源利用效率, 并将电力行业能源利用效率分解为技术进步指数、纯技术效率变动和规模效率变动, 在此基础上运用β收敛模型分析全国六大区域电力能源利用效率的区域差异特征和变化趋势。研究表明:技术进步是样本期间电力能源利用效率提高的主要原因, 纯技术效率的变动一定程度上改善了电能效率, 但是改善程度不大。样本期间规模效率出现下降, 说明电力行业未达到长期最适规模。对我国和六大区域电力能源利用效率进行β收敛检验, 发现除华北区域电网外, 东北、华东、华中、西北和南方五大区域电网在样本期间电力行业能源利用效率呈收敛状态, 并且以华东电网的收敛速度最快。
运用Malmquist生产力指数测算了我国2002~2008年间电力行业能源利用效率, 并将电力行业能源利用效率分解为技术进步指数、纯技术效率变动和规模效率变动, 在此基础上运用β收敛模型分析全国六大区域电力能源利用效率的区域差异特征和变化趋势。研究表明:技术进步是样本期间电力能源利用效率提高的主要原因, 纯技术效率的变动一定程度上改善了电能效率, 但是改善程度不大。样本期间规模效率出现下降, 说明电力行业未达到长期最适规模。对我国和六大区域电力能源利用效率进行β收敛检验, 发现除华北区域电网外, 东北、华东、华中、西北和南方五大区域电网在样本期间电力行业能源利用效率呈收敛状态, 并且以华东电网的收敛速度最快。
