分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2023-06-06
摘要：系统强度概念常用于描述系统电压响应性能和量化安全稳定水平，其中基于短路比的强度量化指标在描述新能源送出极限时具有简单直观的特点。然而，现有基于短路比的分析基础是以同步机提供短路容量或电压支撑为前提，难以适用于无同步机支撑的新能源基地柔性直流送出系统。为此，本文从小扰动角度探讨新能源基地柔性直流送出系统的强度评估和分析问题，首先推导了该系统中多端口电流对母线电压的灵敏度传递函数矩阵，阐述了受扰后母线电压响应与系统静态电压稳定/小扰动同步稳定的定性关系。其次，基于送端柔直电压源等值思路，并结合新能源设备临界短路比提出了系统强度源-网分离的评估方法，将广义短路比推广应用到全电力电子系统。所提出的方法能快速分析在系统运行点处的静态电压稳定/小扰动同步稳定裕度，确定系统强度的薄弱环节以及系统强度提升的优化路径。最后，多风电场经柔性直流送出系统算例验证了评估方法的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2023-04-25
摘要：基于dq坐标、序坐标和极坐标的阻抗法是研究变流器振荡问题的常用方法，不同阻抗法可相互转化并在判断系统稳定性方面等价，然而它们的差异性和适应性尚待深入探讨。为此，首先在上述三种坐标系分别建立并网系统阻抗模型，并对比分析其数学和物理特征；其次，分析了不同坐标系下阻抗模型的可解耦性，给出了所导出的阻抗判据在主导环节分析和机理解释方面的具体区别。进一步，以锁相环高参与度的次/超同步振荡问题为例，针对变流器四象限运行时的不同场景，分别从阻抗判据的标称性和鲁棒性角度分析了开环传递函数右半平面极点的存在性和对不确定性参数的灵敏性，并在此基础上分析了几种现有阻抗判据的适用场景和条件。最后，利用仿真验证所提结论的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2023-04-21
摘要：基于dq坐标、序坐标和极坐标的阻抗法是研究新能源并网系统振荡问题的常用方法，不同阻抗法可相互转化并在判断系统是否稳定上等价，然而它们对系统稳定裕度的刻画存在差异。当考虑变流器多象限运行时阻抗矩阵的非对角耦合项会导致稳定分析十分复杂，目前尚未探讨此场景下不同阻抗判据的特点和适用性。鉴于此，本文在上述三种坐标系分别建立并网系统阻抗模型，并对比分析其数学和物理特征。研究发现，不同坐标系下阻抗模型的可解耦性不同，所导出的阻抗判据在主导环节分析和机理解释方面具有区别。进一步，以锁相环高参与度的次/超同步振荡问题为例，分别从标称性和鲁棒性角度探讨不同阻抗判据的适用性。研究表明，广义阻抗判据在分析锁相环主导的变流器振荡问题时标称性和鲁棒性更好，有利于揭示锁相环与系统其余环节的相角交互物理机理。最后，利用仿真验证所提结论的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2023-04-20
摘要：随着大规模新能源和电力电子接入，电力系统逐渐形成了组网设备和跟网设备互联的形态，其中组网设备主要包括虚拟同步机和同步机，跟网设备主要为锁相环型变流器。同步稳定作为大电网运行的基础至关重要，但由于组网设备与跟网设备的同步机制存在很大差异，使得互联系统同步稳定分析极为困难。为此，本文在物理理解上借助双励磁绕组同步机的概念构建了可以统一组网设备和跟网设备的等效结构，在数学上提出了描述设备同步特性的通用建模思路，建立了基于电流源的互联系统同步稳定分析模型。进一步，给出了互联系统同步稳定性的数学定义和系统同步稳定的若干充分条件。最后，在MATLAB /Simulink搭建仿真验证了模型与分析的合理性。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2022-12-08
多个外特性类似的直流和新能源等电力电子设备/场群同时馈入交流电网后形成了多电力电子馈入系统（简称多馈入系统），是新型电力系统中很典型的一种形态。系统电压支撑强度（简称系统强度）常用于描述该多馈入系统受到扰动后考虑了设备动态的电压响应性能，而电网强度则是描述不考虑设备动态的开环交流电网性能的术语。现有研究一般认为电网强度与系统强度之间存在正相关性，却并未揭示电网强度与系统强度之间的内在联系。为此，本文聚焦于电网受到小扰动后的系统强度问题，从抗扰性、小扰动稳定性以及静态电压稳定性三个角度分析了基于广义短路比的电网强度指标与系统强度指标之间的解析关系。研究表明，广义短路比本质是一种多端口网络的电压电流和电压无功最大灵敏度，是描述多个设备并网点与交流电网等效中心之间的一种综合电气距离指标，它与设备耐受电网的临界短路比之差反映了系统的稳定裕度和抗扰裕度，从而可用于量化系统强度。为了便于应用与实际操作，给出了广义短路比判据的若干个充分条件，并提出了多种从母线视角下量化电网强度的节点广义短路比指标，同时证明了传统CIGRE多馈入短路比本质是一种特殊的节点广义短路比，其保守性较强且场景扩展性较差。最后，对短路比的计算方法和适用场景等进行了探讨，并基于算例验证所提指标的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 动力与电气工程其他学科 提交时间： 2022-11-17 合作期刊: 《Electrical & Electronic Engineering Research》
分类： 动力与电气工程 >> 动力与电气工程其他学科 提交时间： 2022-11-17 合作期刊: 《Electrical & Electronic Engineering Research》
分类： 动力与电气工程 >> 动力与电气工程其他学科 提交时间： 2022-11-17 合作期刊: 《Electrical & Electronic Engineering Research》
分类： 动力与电气工程 >> 动力与电气工程其他学科 提交时间： 2022-11-17 合作期刊: 《Electrical & Electronic Engineering Research》
分类： 动力与电气工程 >> 动力与电气工程其他学科 提交时间： 2022-11-16 合作期刊: 《Electrical & Electronic Engineering Research》
分类： 动力与电气工程 >> 动力机械工程 提交时间： 2022-10-19 合作期刊: 《桂林电子科技大学学报》
摘要：针对多点支撑电动调平装置在调平工作过程中易出现“虚腿”现象的现状,提出了一种基于倾角、旋变和伺服电机驱动控制器输出电流的多元感知电动调平装置“虚腿”判定方法。构建了常用四点支撑电动调平装置结构组成模型,同时,以四点支撑电动调平为例建立了调平平台模型。对所提方法的判定原理、所使用的追高判定和多元感知多重判定策略、具体实施过程“虚腿”判定方法和判定程序流程进行详细阐述。所提方法无需增加新配置,即可有效消除“虚腿”现象,可为工程机械和陆地国防车载式平台装备自动调平和防止“虚腿”提供参考。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2022-10-11
摘要：新能源多场站系统故障恢复期间的暂态过电压问题严重制约了新能源的消纳和发展，然而现有研究缺乏相应的量化指标及方法。为此本文从暂态过电压机理出发，提出了一种考虑无功饱和特性的新能源并网系统暂态过电压风险量化方法。首先，基于新能源多场站系统的暂态过电压机理建立了故障恢复期间不同因素作用下的分析模型，论证了基于准稳态相量模型评估暂态过电压的合理性。在充分考虑了故障后变流器的饱和特性及新能源间相互作用后，导出了新能源多场站系统暂态过电压的评估方法。通过分析系统过电压水平与短路比的关系，提出了适用于新能源多场站系统的过电压短路比指标及其实用化应用流程。算例结果表明，所提指标及方法可有效评估新能源多场站系统暂态过电压风险及系统的安全裕度。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 分类： 数学 >> 控制和优化 提交时间： 2022-08-07
摘要：快速启停发电机组等具备强调节能力的设备是保证高比例可再生能源电力系统经济可靠运行的重要灵活资源.通过在电力系统的日前发电计划优化或现货市场出清中构建风电的不确定性模型、快速启停机组日内含离散决策量的运行模型, 本文基于Wasserstein概率分布模糊集建立了含混合整数追索问题的日前两阶段分布鲁棒机组组合优化模型. 为高效计算所建立模型的最优解, 本文提出了两个可行的算法框架. 其中第一个算法用有限多个离散的事件来逼近并最终等效刻画风电出力的连续支撑集, 另一个算法则利用了由子程序辨识得到的风电出力极端概率分布来更新日前机组开停机方案. 两个算法都依赖于经典的嵌套列和约束生成法（the nested column-and-constraint generation method, nested G&CG）. 本文的理论和计算分析表明, 得益于L1范数Wasserstein距离的稀疏特性, 连续支撑集可以由相对较少的离散事件等效表征,而极限分布同样具有稀疏性. 稀疏性带来的缩减效应使得两个算法均能够高效处理含混合整数追索的两阶段分布鲁棒优化问题. 本文的数值实验表明, 精确考虑快速启停机组的日内离散行为有益于得到更具鲁棒性和经济性的日前机组开停机方案; 此外, 分布鲁棒优化在样本外测试中能够可靠和经济地应对风电出力的不确定性.
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 分类： 数学 >> 控制和优化 提交时间： 2022-08-07
摘要：本文研究含随机风电的机组组合问题, 基于分布鲁棒优化提出了考虑风功率预测的条件误差和误差时空相关性的建模及优化方法. 首先, 为了量化计算风功率的预测误差, 用Lasso（最小绝对值收敛和选择算子）训练得到鲁棒的条件误差估计器；为了获取风功率预测误差的时空关联信息, 通过无偏估计从历史数据得到误差的协方差矩阵. 用所得的条件误差和协方差矩阵构造了改进的风功率预测误差的概率分布模糊集. 其次, 在多面体支撑集上建立了风功率预测误差的随机量, 构建了两阶段分布鲁棒机组组合模型, 并提出了与该模型等效的混合整数半正定规划模型. 再次, 提出了从第二阶段半正定优化问题辨识极限分布的方法, 并提出了利用极限分布求解两阶段分布鲁棒机组组合问题的高效割平面算法. 最后, 进行数值实验, 验证了所提模型在应对风功率预测误差的时空关联性方面的能力和优势, 验证了模型决策方案的经济性和鲁棒性.
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2022-05-29
新能源电力系统的动态特性复杂，存在众多稳定分析方法及稳定判据。不同稳定方法/判据对应的物理解释和适用范围不同，目前难以从理论上回答各类判据适合解决的问题，以及它们所对应的物理解释是否合理。该文分为两部分，第一部分提出稳定判据的适用性评估方法，并尝试回答与稳定判据对应的物理解释是否合理；第二部分应用该方法分析部分典型判据的适用场合，并尝试给出其物理解释。第一部分首先回顾归纳现有稳定判据的推演机理，以及各判据背后对应的物理意义。其次，从稳定性等价、标称性和鲁棒性3个角度，提出稳定判据的适用性3个定性原则，并提出基于环路增益灵敏度的定量化指标。最后，以并网变流器为例，说明频域分析中若干基于阻抗的分析方法的性质，并探讨了其适用范围。电力系统中其它典型判据的适用性及其物理解释等工作将在第二部分展开探讨。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2022-05-29
该文第一部分从稳定性等价、标称性和鲁棒性3个角度，提出稳定分析方法/判据适应性的定性原则和量化评估指标。第二部分将进一步针对同步机、变流器和双馈机组等典型设备，分析现有稳定判据的适用性及判据对应的失稳物理解释是否合理，并从主导输出变量角度探讨稳定问题的分类方法。首先，利用所提评估指标，验证现有同步机低频振荡和次同步振荡/谐振的稳定分析方法和物理解释的合理性；其次，利用所提评估指标分析变流器和双馈机组振荡问题，探讨其适用的稳定判据、导出机理及主导输出变量；最后，提出基于物理机理及主导输出变量的设备稳定分类新思路，从矢量角度将设备稳定性分为相角主导的同步稳定、幅值主导的电压稳定和它们特殊组合而成的电气谐振3类。同时还探讨宽频带振荡概念、设备稳定和系统稳定间的联系及稳定分类的可拓展性等问题。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 分类： 动力与电气工程 >> 工程热物理学 提交时间： 2022-04-10
(火用）是衡量能量品质的指标，深刻揭示能量传递过程中做功能力损失的实质。为研究时变能量网络中?的动态演化机理，本文基于能量网络理论列写能量网络中物理量间的本构关系，给出?的普遍化表达式，包括基于热力学第二定律形成?的普遍化描述与?损方程，同时引入了能级因子评价能量品质；分析了不同形式?在能量传递管（线）中的动态演化过程，包括电(火用）、热(火用）与压(火用），给出了?的输出方程与效率计算方法；分析了能量转换设备中?的动态演化过程，进行了?的损耗量、存储量与效率分析；最后，通过具体算例对?在某综合能源系统中的动态演化过程进行动态仿真。本文所研究的内容能够充分挖掘综合能源系统的能效潜力，为更好地实现能源梯级利用打下了坚实的理论基础。
分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2022-01-28
新能源多馈入系统存在由于锁相环带宽与电网强度不匹配导致的次/超同步振荡问题，需要准确量化电网强度以保障系统稳定运行。为此，该文考虑新能源系统在实际运行场景中设备出力或端口电压偏离额定值的影响，提出适用于非额定工况下新能源系统电网强度的量化方法，并提出了广义运行短路比指标。本文首先分析了新能源系统运行方式变化时设备的外特性变化规律，近似解耦设备动态特性与端口电气量的相互作用关系；其次，研究了考虑电气量变化时的网络侧导纳矩阵的可解耦性，提出了考虑运行方式的广义运行短路比指标和相应实用化计算方法，据此拓展了广义短路比理论的应用范围。最后，基于算例说明所提方法的有效性。
分类： 动力与电气工程 >> 动力机械工程 提交时间： 2020-02-01
摘要：热色液晶是一种胆甾相液晶，其具有显著的旋光效应，对于温度的变化具有高度的敏感性，广泛应用于物件表面温度的测量。在流动与换热的实验研究中，通常需要研究整个通道内部表面的换热分布情况。利用瞬态液晶测量通道表面的温度场，进而推导出表面的换热系数分布和努赛尔数，在燃气轮机涡轮叶片冷却的研究中已成趋势。本文建立了基于瞬态液晶实验技术的风洞和测试系统，利用HSV色彩模型对颜色进行描述，经过标定后，得到颜色-温度关系；开展瞬态液晶实验，用半无限大导热理论对瞬态导热过程进行求解，得到了通道内部壁面的努赛尔数分布云图与平均努赛尔数，并与理论计算值进行了对比，两者吻合较好。
分类： 能源科学 >> 能源系统工程 分类： 动力与电气工程 >> 电气工程 提交时间： 2019-07-09
摘要： 多区域电力系统的优化调度存在与调度模式相适应和建模求解等方面的困难。本文基于我国网省两级调管模式和省间中长期电量协议的背景，提出以简化省级系统和优化净发电序列方差为基础的多区域日前发输电计划模型，模型能够非迭代地求取优化的交、直流联络线功率计划和直调电厂机组出力计划，并针对性地考虑了直流输电曲线阶梯化和网省间局部交流断面潮流限值等实用化约束。采用中国南方电网多省区交、直流互联系统的实际数据，验证了模型的有效性和可行性，证明模型能够利用较少的信息，在上级调度机构层面形成改进的且对省区安全可行的送受电计划，降低省区发电的峰谷差和标准差，缓解调峰压力，提高整体运行效益。所提方法适用于我国当前的调度体制及不同场景，已经在电网调度计划编制上取得应用。
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