2010年 第27卷 第3期
2010, 27(3): 1-6.
摘要:
采用连续潮流法和交流灵敏度法的计算方法, 借助DSATools的VSAT工具, 进行了不同直流多点送出方式和相同直流多点送出方式不同运行条件下的西北电网ATC计算和分析。ATC分析结果表明, 对于典型运行方式考虑不同直流运行方式组合的情况下, 西北电网新疆联网以及所有直流输电工程投运后, 系统省际联络断面都具有较高的可用传输能力;西北电网750kV线路所形成的主网架结构在外送通道出力增加的情况下, 仍有较强的省网间的电能交换能力。这对西北电网的未来规划和安全稳定运行具有一定的参考价值。
采用连续潮流法和交流灵敏度法的计算方法, 借助DSATools的VSAT工具, 进行了不同直流多点送出方式和相同直流多点送出方式不同运行条件下的西北电网ATC计算和分析。ATC分析结果表明, 对于典型运行方式考虑不同直流运行方式组合的情况下, 西北电网新疆联网以及所有直流输电工程投运后, 系统省际联络断面都具有较高的可用传输能力;西北电网750kV线路所形成的主网架结构在外送通道出力增加的情况下, 仍有较强的省网间的电能交换能力。这对西北电网的未来规划和安全稳定运行具有一定的参考价值。
2010, 27(3): 16-20.
摘要:
利用dq变换有效值波形特征、小波变换和FFT对7种电能质量扰动信号进行分层次识别并求其取特征参数。首先根据扰动信号电压有效值的分布特性将扰动分为两类:电压暂降、暂升和中断为第1类:谐波、瞬态脉冲、低频振荡、电压波动为第2类。然后对第2类扰动进行小波多分辨率分析, 由高频系数特征识别出瞬态脉冲和低频振荡, 通过过零点个数将两者区分。最后再对小波变换后高频系数呈现相似分布的谐波和电压波动进行FFT变换, 用频谱特性进行识别。该方法不仅能够有效识别扰动类型, 同时还能够求出电压暂降等扰动的起止时刻和幅值, 瞬态脉冲和低频振荡的峰值、峰值时刻等特征参数。仿真实验结果表明了该方法的有效性。
利用dq变换有效值波形特征、小波变换和FFT对7种电能质量扰动信号进行分层次识别并求其取特征参数。首先根据扰动信号电压有效值的分布特性将扰动分为两类:电压暂降、暂升和中断为第1类:谐波、瞬态脉冲、低频振荡、电压波动为第2类。然后对第2类扰动进行小波多分辨率分析, 由高频系数特征识别出瞬态脉冲和低频振荡, 通过过零点个数将两者区分。最后再对小波变换后高频系数呈现相似分布的谐波和电压波动进行FFT变换, 用频谱特性进行识别。该方法不仅能够有效识别扰动类型, 同时还能够求出电压暂降等扰动的起止时刻和幅值, 瞬态脉冲和低频振荡的峰值、峰值时刻等特征参数。仿真实验结果表明了该方法的有效性。
2010, 27(3): 37-40.
摘要:
多相电机的绕组通常可以看作是由几个空间上互差一定角度的多套对称三相绕组组成的, 因此以三相绕组为基本分析单元, 在很大程度上可简化多相电机绕组磁动势的分析。通过分析互差任意角度的两套三相绕组各自合成的某次磁动势的解析表达式, 得到了二者相位差的通用表达式。以此为基础, 利用磁动势的矢量合成关系, 给出了一种新的思路来分析多相电机的磁动势——空间矢量法。并以十二相电机为算例, 验证了空间矢量法直观、简捷的优点。空间矢量法的运用很好地解决了多相电机绕组磁动势计算分析复杂的问题, 还可以方便地设计多相电机的绕组分布, 以达到消除某次谐波磁动势的目的。
多相电机的绕组通常可以看作是由几个空间上互差一定角度的多套对称三相绕组组成的, 因此以三相绕组为基本分析单元, 在很大程度上可简化多相电机绕组磁动势的分析。通过分析互差任意角度的两套三相绕组各自合成的某次磁动势的解析表达式, 得到了二者相位差的通用表达式。以此为基础, 利用磁动势的矢量合成关系, 给出了一种新的思路来分析多相电机的磁动势——空间矢量法。并以十二相电机为算例, 验证了空间矢量法直观、简捷的优点。空间矢量法的运用很好地解决了多相电机绕组磁动势计算分析复杂的问题, 还可以方便地设计多相电机的绕组分布, 以达到消除某次谐波磁动势的目的。
2010, 27(3): 45-48.
摘要:
为比较百万千瓦半速发电机组在不同结构时的稳态运行性能, 以便为百万千瓦核电发电机设计提供参考数据, 采用稳态有限元方法, 针对不同转子分度数、转子不同槽型等结构对发电机运行工况进行有限元计算, 得出一套百万千瓦电机在结构发生变化时的稳态运行性能对比数据。经过分析比较得出结论:大型半速核电发电机采用定子槽上下层导体不等截面积、较大的转子分度数、不同的转子槽型等结构, 可以提高发电机的运行性能, 改善电势波形系数, 在半速核电发电机的设计中应尽可能采用这几种比较有优势的电机结构。
为比较百万千瓦半速发电机组在不同结构时的稳态运行性能, 以便为百万千瓦核电发电机设计提供参考数据, 采用稳态有限元方法, 针对不同转子分度数、转子不同槽型等结构对发电机运行工况进行有限元计算, 得出一套百万千瓦电机在结构发生变化时的稳态运行性能对比数据。经过分析比较得出结论:大型半速核电发电机采用定子槽上下层导体不等截面积、较大的转子分度数、不同的转子槽型等结构, 可以提高发电机的运行性能, 改善电势波形系数, 在半速核电发电机的设计中应尽可能采用这几种比较有优势的电机结构。
2010, 27(3): 49-53.
摘要:
针对风速预测的特点以及人为判断的模糊性, 为提高风速预测精度, 文中提出了基于模糊层次分析法的风速预测组合模型。该模型以风速预测周期、风速的震荡性与预测者对预测模型的信赖度为目标准则;考虑到专家判断的模糊性, 采用三角模糊数来表征专家判断信息, 并通过层次分析法对专家判断结果进行处理得到各方案的最优权重。该组合模型综合考虑影响风速预测的多种不确定性因素, 在综合不同模型预测结果的基础上引入专家经验。实际算例表明, 该组合模型能有效提高风速预测的精度。
针对风速预测的特点以及人为判断的模糊性, 为提高风速预测精度, 文中提出了基于模糊层次分析法的风速预测组合模型。该模型以风速预测周期、风速的震荡性与预测者对预测模型的信赖度为目标准则;考虑到专家判断的模糊性, 采用三角模糊数来表征专家判断信息, 并通过层次分析法对专家判断结果进行处理得到各方案的最优权重。该组合模型综合考虑影响风速预测的多种不确定性因素, 在综合不同模型预测结果的基础上引入专家经验。实际算例表明, 该组合模型能有效提高风速预测的精度。
2010, 27(3): 61-65.
摘要:
针对火电厂安全评价问题, 提出了一种基于样本分类的安全评价方法。提出了表征火电厂安全性的特征空间, 根据德尔菲法得到火电厂安全评价的特征向量值。采用改进的三角白化权函数灰色聚类方法对特征向量进行聚类, 得到火电厂安全评价的样本数据。采用支持向量机对样本数据进行训练, 得到安全判别函数, 实现火电厂安全等级的模式识别。结果表明该方法能对火电厂的安全等级进行有效分类。
针对火电厂安全评价问题, 提出了一种基于样本分类的安全评价方法。提出了表征火电厂安全性的特征空间, 根据德尔菲法得到火电厂安全评价的特征向量值。采用改进的三角白化权函数灰色聚类方法对特征向量进行聚类, 得到火电厂安全评价的样本数据。采用支持向量机对样本数据进行训练, 得到安全判别函数, 实现火电厂安全等级的模式识别。结果表明该方法能对火电厂的安全等级进行有效分类。
2010, 27(3): 75-79.
摘要:
为解决电力市场效率问题, 将金融学的效率市场假说理论和经济学的交易成本理论引入到现代电力市场的研究中, 突破了传统的分析模式, 建立了现代电力市场效率和电力交易成本的分析框架, 给出了基于效率市场假设理论的现代电力市场效率随机模型, 分析阐述了市场价格对信息的反应程度、超额利润率、交易成本比重3个市场效率识别指标。
为解决电力市场效率问题, 将金融学的效率市场假说理论和经济学的交易成本理论引入到现代电力市场的研究中, 突破了传统的分析模式, 建立了现代电力市场效率和电力交易成本的分析框架, 给出了基于效率市场假设理论的现代电力市场效率随机模型, 分析阐述了市场价格对信息的反应程度、超额利润率、交易成本比重3个市场效率识别指标。
2010, 27(3): 84-88.
摘要:
严重的交叉补贴和输配电价难以测算是困扰和制约我国开展大用户直购电的主要因素, 同时, 大用户直购电难以纳入竞争市场也是我国电力市场建设所面临的困境。为此, 结合电力市场建设成果研究提出一种新的直接交易模型, 即在现行电价政策格局下, 通过把交易中用户与机组的购售价差设定成为一个动态的价格参数, 实现在不改变现有电价交叉补贴的前提下用户与电厂的直接交易, 并实现价格信号的联动。算例表明, 该方法在活跃现有市场交易、实现参与方共同受益等方面具有积极作用。
严重的交叉补贴和输配电价难以测算是困扰和制约我国开展大用户直购电的主要因素, 同时, 大用户直购电难以纳入竞争市场也是我国电力市场建设所面临的困境。为此, 结合电力市场建设成果研究提出一种新的直接交易模型, 即在现行电价政策格局下, 通过把交易中用户与机组的购售价差设定成为一个动态的价格参数, 实现在不改变现有电价交叉补贴的前提下用户与电厂的直接交易, 并实现价格信号的联动。算例表明, 该方法在活跃现有市场交易、实现参与方共同受益等方面具有积极作用。
2010, 27(3): 89-94.
摘要:
水电站厂内经济运行问题在本质上是一个目标函数连续和变量离散的非线性约束优化问题。针对其求解困难, 本文将模型转换为只具有两界约束和离散约束条件的优化问题, 并首次将罚函数法和一种新型的群智能算法——仿电磁学算法融合起来对该优化问题进行求解。详细阐述了算法的改进过程、离散变量的处理和基本求解步骤。通过两个算例的仿真分析及其与遗传算法的比较可知所提算法在水电站厂内经济运行方面正确有效。
水电站厂内经济运行问题在本质上是一个目标函数连续和变量离散的非线性约束优化问题。针对其求解困难, 本文将模型转换为只具有两界约束和离散约束条件的优化问题, 并首次将罚函数法和一种新型的群智能算法——仿电磁学算法融合起来对该优化问题进行求解。详细阐述了算法的改进过程、离散变量的处理和基本求解步骤。通过两个算例的仿真分析及其与遗传算法的比较可知所提算法在水电站厂内经济运行方面正确有效。
2010, 27(3): 7-12.
摘要:
为保证电网自愈控制中对开关设备操作的正确性, 基于IEC 61850对闭锁功能逻辑节点(CILO)进行必要的扩充和构造, 设计一套基于全网的广域安全防御体系。首先介绍了自愈功能的实现条件和基础, 然后详细研究了广域环境下自愈控制开关设备的操作过程中变电站层、广域保护层在线互锁机制的实现, 广域闭锁逻辑由闭锁安全指标集中到广域保护层进行计算生成。
为保证电网自愈控制中对开关设备操作的正确性, 基于IEC 61850对闭锁功能逻辑节点(CILO)进行必要的扩充和构造, 设计一套基于全网的广域安全防御体系。首先介绍了自愈功能的实现条件和基础, 然后详细研究了广域环境下自愈控制开关设备的操作过程中变电站层、广域保护层在线互锁机制的实现, 广域闭锁逻辑由闭锁安全指标集中到广域保护层进行计算生成。
2010, 27(3): 13-15.
摘要:
220kV及以上电压等级的保护、测控一体化装置的双重化配置, 会导致变电站自动化系统中一次设备信息冗余。为解决此问题, 提出了在不改变现有变电站自动化系统结构的基础上, 采用中间数据映射双测控实际数据的策略, 实现冗余信息的过滤。此方法已在CSC2000(V2)变电站自动化系统上实现, 并在唐山220kV郭家屯数字化变电站成功实施。
220kV及以上电压等级的保护、测控一体化装置的双重化配置, 会导致变电站自动化系统中一次设备信息冗余。为解决此问题, 提出了在不改变现有变电站自动化系统结构的基础上, 采用中间数据映射双测控实际数据的策略, 实现冗余信息的过滤。此方法已在CSC2000(V2)变电站自动化系统上实现, 并在唐山220kV郭家屯数字化变电站成功实施。
2010, 27(3): 21-24.
摘要:
根据节能发电调度的要求, 设计了顺序投入法与动态规划法相结合的优化方法来确定机组的开机方式, 对各时段机组的负荷分配采用等耗微增率法, 并将发电机组污染物排放水平引入到机组排序中, 顺序投入法与动态规划法的结合有效解决了动态规划法的维数问题, 并可弥补优先顺序法可能丢失最优解的缺陷, 可较快得到满意解;另外, 对机组的功率响应速度约束进行了考虑, 通过定义路径, 对路径寻优解决了时段耦合问题, 实例计算结果表明了该方法的有效性和正确性。
根据节能发电调度的要求, 设计了顺序投入法与动态规划法相结合的优化方法来确定机组的开机方式, 对各时段机组的负荷分配采用等耗微增率法, 并将发电机组污染物排放水平引入到机组排序中, 顺序投入法与动态规划法的结合有效解决了动态规划法的维数问题, 并可弥补优先顺序法可能丢失最优解的缺陷, 可较快得到满意解;另外, 对机组的功率响应速度约束进行了考虑, 通过定义路径, 对路径寻优解决了时段耦合问题, 实例计算结果表明了该方法的有效性和正确性。
2010, 27(3): 25-30.
摘要:
针对电解铝厂节能降损的问题, 设计了高温超导电缆整流系统的节能方案。为验证方案的可靠性, 在 PSCAD/EMTDC中搭建了整流系统的模型, 针对超导电缆整流机组并联运行的启停操作和故障情况进行仿真。结果显示超导电缆整流设备的各种启动(退出)过程不会对原系统正常运行造成影响, 超导电缆故障时可安全退出配电系统, 不会对系统造成冲击。最后根据仿真结果提出了超导电缆系统改造时的注意事项。
针对电解铝厂节能降损的问题, 设计了高温超导电缆整流系统的节能方案。为验证方案的可靠性, 在 PSCAD/EMTDC中搭建了整流系统的模型, 针对超导电缆整流机组并联运行的启停操作和故障情况进行仿真。结果显示超导电缆整流设备的各种启动(退出)过程不会对原系统正常运行造成影响, 超导电缆故障时可安全退出配电系统, 不会对系统造成冲击。最后根据仿真结果提出了超导电缆系统改造时的注意事项。
2010, 27(3): 31-36.
摘要:
为对特高频法和超声波法在GIS设备局部放电检测中的灵敏度进行对比, 以实际的GIS设备为基础, 建立了一套220kV GIS局部放电检测平台, 模拟了实际中较为常见的5类放电缺陷, 利用特高频法和超声波法对5类缺陷在不同电压下的局部放电同时进行了测量, 并对两者获得的起始放电电压、平均视在放电量、放电次数和放电幅值进行了比较。试验结果表明:特高频法对上述5类局部放电的检测均较为灵敏;超声波法对GIS设备中绝缘子表面自由金属颗粒缺陷、绝缘子表面设备外壳内侧金属尖刺缺陷以及高压导体接触不良缺陷引起的局部放电的检测较为灵敏, 但与特高频检测法相比, 灵敏度仍然略低。因此建议以特高频作为GIS设备内部缺陷检测和诊断的主要手段, 超声波法为辅助检测手段。
为对特高频法和超声波法在GIS设备局部放电检测中的灵敏度进行对比, 以实际的GIS设备为基础, 建立了一套220kV GIS局部放电检测平台, 模拟了实际中较为常见的5类放电缺陷, 利用特高频法和超声波法对5类缺陷在不同电压下的局部放电同时进行了测量, 并对两者获得的起始放电电压、平均视在放电量、放电次数和放电幅值进行了比较。试验结果表明:特高频法对上述5类局部放电的检测均较为灵敏;超声波法对GIS设备中绝缘子表面自由金属颗粒缺陷、绝缘子表面设备外壳内侧金属尖刺缺陷以及高压导体接触不良缺陷引起的局部放电的检测较为灵敏, 但与特高频检测法相比, 灵敏度仍然略低。因此建议以特高频作为GIS设备内部缺陷检测和诊断的主要手段, 超声波法为辅助检测手段。
2010, 27(3): 41-44.
摘要:
螺旋电感在射频电路中占有很重要的位置, 传统螺旋电感一般采用集总参数等效电路模型进行分析, 而且由于螺旋电感具有高频频变特性, 其耦合特性一般不会包含在高频电子器件手册中。针对此问题, 以研究其电磁耦合特性为目的, 采用有限元软件对螺旋电感进行有限元建模, 并对其高频电磁场耦合特性进行仿真分析, 得到了螺旋电感的一系列电磁场耦合特性。采用电磁场理论和有限元软件HFSS对螺旋电感进行分析能很好地反映出电感随频率的变化特性, 适用于射频集成电路的设计。
螺旋电感在射频电路中占有很重要的位置, 传统螺旋电感一般采用集总参数等效电路模型进行分析, 而且由于螺旋电感具有高频频变特性, 其耦合特性一般不会包含在高频电子器件手册中。针对此问题, 以研究其电磁耦合特性为目的, 采用有限元软件对螺旋电感进行有限元建模, 并对其高频电磁场耦合特性进行仿真分析, 得到了螺旋电感的一系列电磁场耦合特性。采用电磁场理论和有限元软件HFSS对螺旋电感进行分析能很好地反映出电感随频率的变化特性, 适用于射频集成电路的设计。
2010, 27(3): 54-56.
摘要:
针对含有分布式发电(DG)的配电网, 把故障发生的位置分为“FTU设备之间”和“节点之间”两种, 并据此提出了一种故障定位新算法。故障发生时, 根据馈线终端单元(FTU)上传的故障电流方向信息, 构建出故障信息矩阵, 然后结合网络描述矩阵运行故障定位算法得到故障判断矩阵, 最后根据故障判断矩阵判断出故障区段。算例分析验证了该算法的正确性。
针对含有分布式发电(DG)的配电网, 把故障发生的位置分为“FTU设备之间”和“节点之间”两种, 并据此提出了一种故障定位新算法。故障发生时, 根据馈线终端单元(FTU)上传的故障电流方向信息, 构建出故障信息矩阵, 然后结合网络描述矩阵运行故障定位算法得到故障判断矩阵, 最后根据故障判断矩阵判断出故障区段。算例分析验证了该算法的正确性。
2010, 27(3): 57-60.
摘要:
为解决空冷发电厂夏季高背压运行影响汽轮机安全问题, 保证夏季机组出力, 采用喷水加湿降低空气温度的方法作为尖峰冷却措施, 以提高空冷凝汽器的冷却能力。文中分析了喷水加湿的理论过程, 指出绝热饱和温度是喷水使空气达到饱和湿空气的最低温度, 并给出了编程计算绝热饱和温度的方法。比较了理论加湿过程与实际喷水过程的差异, 供水能力不足和喷嘴雾化效果不好是导致喷水加湿过程达不到预定效果的直接和间接原因。
为解决空冷发电厂夏季高背压运行影响汽轮机安全问题, 保证夏季机组出力, 采用喷水加湿降低空气温度的方法作为尖峰冷却措施, 以提高空冷凝汽器的冷却能力。文中分析了喷水加湿的理论过程, 指出绝热饱和温度是喷水使空气达到饱和湿空气的最低温度, 并给出了编程计算绝热饱和温度的方法。比较了理论加湿过程与实际喷水过程的差异, 供水能力不足和喷嘴雾化效果不好是导致喷水加湿过程达不到预定效果的直接和间接原因。
2010, 27(3): 66-69.
摘要:
某600MW空冷机组采用单根垂直竖管作为凝结水下降管, 产生了严重的振动现象。分析认为管道内介质流动不稳定, 凝结水下落落差大, 能量释放过于集中, 是造成管道振动的主要内在因素;凝结水下落的巨大冲击力作用于弯头产生推力激发振动;管系结构不合理, 柔性太大, 容易造成共振。为消除振动, 在机组运行一段时间后对管道结构进行的改造只是增加了管系的刚性, 造成振动的根本原因并未消除。彻底消除振动还需要从消除导致振动的根源入手, 采取消能等措施降低介质流动的不稳定性以及减小对弯头的冲击力, 或重新设计下降管的落水方式。
某600MW空冷机组采用单根垂直竖管作为凝结水下降管, 产生了严重的振动现象。分析认为管道内介质流动不稳定, 凝结水下落落差大, 能量释放过于集中, 是造成管道振动的主要内在因素;凝结水下落的巨大冲击力作用于弯头产生推力激发振动;管系结构不合理, 柔性太大, 容易造成共振。为消除振动, 在机组运行一段时间后对管道结构进行的改造只是增加了管系的刚性, 造成振动的根本原因并未消除。彻底消除振动还需要从消除导致振动的根源入手, 采取消能等措施降低介质流动的不稳定性以及减小对弯头的冲击力, 或重新设计下降管的落水方式。
2010, 27(3): 70-74.
摘要:
针对设备状态监测与故障诊断实时监测的要求, 以应用于无线传感器网络节点供电为目的, 根据材料的压电特性及其等效电模型, 设计出将振动能转化成电能的能量收集的试验系统。该试验系统由压电片、振动台、整流转换、充电电路以及可充电锂离子电池等组成。以整流电路、开关控制部分, 结合超级电容, 设计出基于压电材料的振动能综合转换收集试验方案, 制作出小型设备, 通过试验验证其应用的可行性, 记录并分析试验数据。试验表明, 振动能量能够被有效地转化为电能并先储存于超级电容中, 后由开关系统控制充电芯片实现断续充电, 将电能储存至锂电池中。
针对设备状态监测与故障诊断实时监测的要求, 以应用于无线传感器网络节点供电为目的, 根据材料的压电特性及其等效电模型, 设计出将振动能转化成电能的能量收集的试验系统。该试验系统由压电片、振动台、整流转换、充电电路以及可充电锂离子电池等组成。以整流电路、开关控制部分, 结合超级电容, 设计出基于压电材料的振动能综合转换收集试验方案, 制作出小型设备, 通过试验验证其应用的可行性, 记录并分析试验数据。试验表明, 振动能量能够被有效地转化为电能并先储存于超级电容中, 后由开关系统控制充电芯片实现断续充电, 将电能储存至锂电池中。
2010, 27(3): 80-83.
摘要:
输电冗余及其对现代电力市场效率的影响是输电网规划、投资与扩展必须考虑的问题。首先基于现代电力市场效率和交易成本理论构建了现代电力市场效率的综合指标, 然后建立了市场效率、超额利润率与冗余度, 市场效率、交易成本与冗余度的关系模型, 并通过算例就输电冗余对电力市场效率的影响进行详细分析, 最后得出结论:合理的输电冗余不会降低电力市场效率;输电网实现投资最优可促进电力市场效率提高。
输电冗余及其对现代电力市场效率的影响是输电网规划、投资与扩展必须考虑的问题。首先基于现代电力市场效率和交易成本理论构建了现代电力市场效率的综合指标, 然后建立了市场效率、超额利润率与冗余度, 市场效率、交易成本与冗余度的关系模型, 并通过算例就输电冗余对电力市场效率的影响进行详细分析, 最后得出结论:合理的输电冗余不会降低电力市场效率;输电网实现投资最优可促进电力市场效率提高。
