2023年, 第43卷, 第2期　刊出日期：2023-04-30

  

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综述类
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  短期风电功率预测误差修正研究综述

  戴千斌, 黄南天

  东北电力大学学报. 2023, 43(2): 1-7. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-02-0001-07

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  高比例风电并网的功率预测准确性，对新型电力系统的安全稳定运行具有重要作用。针对风电功率预测存在高不确定性，预测误差成因复杂，对短期风电功率预测方法及误差修正研究进行综述。文中根据预测原理的不同，对比分析不同预测方法的优势与不足。重点分析风电功率预测方法涉及到的各关键环节对误差影响的主要原因。从风电功率预测模型数据输入与输出的角度出发，介绍NWP风速横纵向误差修正应用研究现状，归纳总结基于功率波动理论和幅值特性的两方面风电功率预测修正的技术路线。最后考虑风电未来应用发展的实际需求，提出风电功率预测精度提升相关策略。
理论与方法研究
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  STATCOM谐波环流与子模块电压失衡分析与平抑方法

  陈继开, 董积强, 李浩茹, 祝世启

  东北电力大学学报. 2023, 43(2): 8-17. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-02-0008-10

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  配电网并联STATCOM机间谐波交互作用可能导致其系统运行失稳，文中从链内子模块载波的相对位置出发，分析非特征次谐波产生的根本原因，通过归纳电容吞吐有功功率变化规律，研究了谐波环流与子模块电容电压失衡之间的交互影响机理，构建了子模块电容电压均衡优化控制方法，最后搭建电平STATCOM双机仿真模型进行验证，仿真结果证明了理论分析和控制方法的正确性。
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  变电站外短路时架空地线分流系数的计算方法

  鲁志伟, 董威, 冷赫, 林忠宣

  东北电力大学学报. 2023, 43(2): 18-24. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-02-0018-07

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  变电站外发生短路故障时流入地网中短路电流的大小决定了电力系统的安全性，准确的地网分流系数计算方法对实际工程设计有着重要作用。基于站外短路时电流分布的等效模型，得出了简化的站外短路时的分流阻抗电路，结合回路电流法推导出了地网分流系数的计算公式，并利用Mathematica软件实现了求解过程。针对某变电站短路模型，分别用CDEGS软件与本文的回路电流法模型对分流系数进行了计算，计算结果显示误差在10%以内，符合工程计算要求，体现了计算结果的工程实用价值。分析了变电站接地电阻架空地线型号、杆塔电阻、档距与档数对地网分流系数的影响，最后提出了降低地网入地电流的合理性措施。
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  混合排列方式下高压电缆护套环流特性仿真分析

  甄瑞峰, 鲁志伟, 马微然, 庄鹏

  东北电力大学学报. 2023, 43(2): 25-30. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-02-0025-07

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  高压单芯电缆金属护套中的环流过大会增加线路损耗。为了限制护套环流，提高电缆运行寿命，文中利用电磁暂态软件ATP-EMTP建立电缆模型，计算分析了混合排列方式下110kV高压单芯电缆在不同工况时的护套环流变化情况。首先，通过环流比来判断分段长度对电缆环流的影响，在此基础上，引入不平衡度的概念对电缆的最大敷设距离进行评估，最后又研究了相序变化对护套环流的影响，得到合理方案。结论对电缆线路设计、施工具有一定参考价值。
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  基于开关函数的晶闸管整流器差动保护新方法

  金恩淑, 陈和平, 夏国武

  东北电力大学学报. 2023, 43(2): 31-38. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-02-0031-08

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  高压直流输电系统中，针对传统换流器直流差动保护在交流侧发生接地故障时保护范围模糊的问题，文中以整流器为研究对象，提出了一种基于开关函数的整流站晶闸管换流器差动保护新方法。首先，分析了基于换流阀导通特性的开关函数模型，建立了交流三相电流和直流电流的平衡关系，以区分换流器的内部和外部故障；然后，利用交流侧电流互感器两侧接地故障时零序电流的差异，明确了换流器保护的交流侧边界。最后，通过PSCAD仿真将该保护和传统直流差动保护进行了比较，结果表明：该保护可有效解决传统直流差动保护拒动于区内相间短路故障及误动于变压器引出线接地故障的问题。
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  计及风电相关性的电-气综合能源系统概率能量流分析

  刘一童, 李本新

  东北电力大学学报. 2023, 43(2): 39-47. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-02-0039-09

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  为深入分析不确定性条件下具有相关性的不同地理位置风电场输出功率对电-气综合能源系统安全运行的影响，提出一种计及风电相关性的电-气综合能源系统概率能量流计算分析方法。首先建立了电力系统与天然气系统的稳态能量流模型以及风电功率和电-气负荷的概率分布模型；其次利用Cholesky分解结合参数变换得到计及相关性的风电样本，并采用Gram-Charlier展开级数法拟合状态变量的概率分布曲线；最后将文中所提方法置于IES30-20节点电-气综合能源测试系统中验证其准确性和有效性。算例分析表明文中所提算法能够快速准确的计算电-气综合能源系统概率能量流。
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  TOPAZ-2型热离子反应堆电源地面试验台架抽真空系统特性仿真研究

  王雪莹, 程铭, 吕征, 赵爱虎

  东北电力大学学报. 2023, 43(2): 48-54. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-02-0048-07

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  鉴于特殊工作环境，空间核反应堆电源在地面研制阶段需在真空条件下开展大量试验研究工作，尤其是在全尺寸样机地面核综合试验阶段，真空室抽真空系统是核综合试验过程中保证真空条件的重要试验系统，其系统工作特性直接影响试验数据的准确性和样机运行的安全性。因此，设计一套合理可行的真空室抽真空系统对核综合试验的开展尤为重要。以TOPAZ-2型热离子核反应堆电源为研究对象，对核综合试验台架真空室抽真空系统的设计方法，运用仿真建模技术开展具体研究，验证系统设计的可行性。根据真空室抽气理论模型，结合高温高压下样机材料的放气量及真空室漏气量，在3KEYMASTER仿真平台上开发得到真空室、螺杆泵、分子泵和低温泵仿真模块，通过平台的逻辑控制建模工具建立了真空室抽真空系统的仿真模型，并对系统进行了运行特性研究，得到了真空室预抽阶段、地面样机升温除气阶段和地面样机长期稳定运行阶段在各种抽真空机组投入情况下真空室内压力随时间变化趋势曲线，优化得到各工况抽真空机组最佳投入方式。
工程应用研究
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  一种具有自适应能力的改进FLC调频控制策略

  辛业春, 于浩浩

  东北电力大学学报. 2023, 43(2): 55-62. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-02-0055-08

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  电网异步互联后送端系统频率稳定性差，直流频率限制控制器（Frequency Limit Controller,FLC）能够根据频率偏差迅速调节直流功率，稳定送端系统频率。文中基于传统FIC提出了一种改进的自适应直流频率限制器（Adaptive Frequency Limit Controller, AFLC）和利用 AFLC参与电网二次调频的协同控制策略。通过对传统FLC作用机理分析和功率转带场景分类，并计及FLC不同控制策略对系统功率转带和频率调控的影响规律，设计了一种自适应直流频率限制器AFLC，在提高系统调频精度的同时可以迅速调控系统发生严重故障时出现的频率偏差。同时依据有功功率分配原则和二次调频的原理，让AFLC参与二次调频并承担部分有功功率。在Matlab/Simulink软件中搭建了云南电网楚穗双回直流输电系统仿真模型对所提策略进行仿真分析，仿真结果表明，所提AFLC控制策略更有效地实现了系统受小扰动后的频率调控和严重故障后功率的转带、AFLC与二次调频配合的策略提高了系统二次调频的恢复速度。
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  矿物掺合料和细骨料对高性能混凝土性能的影响

  王德弘, 周雁峰, 吕雪源, 鞠彦忠, 曾聪, 左石, 李浩

  东北电力大学学报. 2023, 43(2): 63-67. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-02-0063-05

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  为了研究矿物掺合料及细骨料的种类对高性能混凝土性能的影响，采用粉煤灰和矿渣替代部分水泥，石英砂和河砂进行了高性能混凝土制备，通过试验研究了粉煤灰、矿渣和不同细骨料对高性能混凝土坍落度、立方体抗压强度和抗折强度的影响。试验结果表明：细骨料为河砂的混凝土坍落度均大于细骨料为石英砂的混凝土；矿渣和粉煤灰均能够增加混凝土的坍落度，但是粉煤灰增加效果更明显；石英砂混凝土的早期抗压强度低于河砂混凝土的强度；随着养护时间的增加，石英砂混凝土的抗压强度均大于河砂混凝土的强度；粉煤灰和矿渣的掺入，能够显著提高混凝土的后期抗压强度；同等增掺下，粉煤灰增加混凝土的抗压强度高于矿渣；矿物掺合料对于混凝土抗折强度几乎没影响；石英砂混凝土的抗折强度均大于河砂混凝土的抗折强度。
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  电力检修机械臂动作学习与控制研究

  兰建军

  东北电力大学学报. 2023, 43(2): 68-72. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-02-0068-05

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  为实现电力检修机械臂运动轨迹的快速规划，针对图像方式进行人体动作识别时精度低、实时性差的问题，提出一种基于惯性测量方式的机械臂动作学习与控制方案。方案利用9轴惯性传感器测量人体手臂运动参数，经姿态解算后应用李群刚体变换理论进行姿态分解，获取机械臂各舵机控制参数。最后在Labview中进行了机械臂的建模和仿真测试，测试数据和仿真结果表明，本方案成本低、精度高，测量误差小于±1.5°。
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  基于一致性算法的直流微电网分布式储能系统能量控制策略

  王建元, 李南南

  东北电力大学学报. 2023, 43(2): 73-81. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-02-0073-09

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  为实现直流微电网分布式储能系统（DESS）功率均分与荷电状态（SOC）均衡，同时降低系统通讯压力，避免通信网络单点故障，提出了基于动态一致性算法的DESS能量分层控制策略。在通信层，各储能单元与相邻节点交换信息并利用一致性算法获取系统平均值。在改进下垂控制层，以实现SOC均衡为目标利用反正切函数动态调整下垂系数；以电流精确分配与维持母线电压为目标，分别输出电压补偿量用于调节双闭环控制的电压参考值；最后将电压参考值作为双闭环控制的输入，控制双向DC-DC变换器实现能量控制。通过MATLAB/SIMULINK的仿真结果，证明了该策略能同时实现DESS功率均分与SOC均衡，具备自适应性与即插即用性。
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  基于蒙特卡罗模拟法的柔性交直流混联配电网概率潮流计算

  孙银锋, 夏大朋, 高梓淳

  东北电力大学学报. 2023, 43(2): 82-92. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-02-0082-11

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  随着高压直流输电和新能源并网技术的快速发展，电力系统运行工况愈加复杂多变。为更好评估现代电力系统的不确定性，文中研究了分布式发电中的风力发电和太阳能发电的随机出力对配电系统电压质量的影响，提出一种能够计及风光互补特性和换流站控制特性，基于蒙特卡罗模拟求解含有电压源换流器的交直流混联系统概率潮流计算方法。首先，针对换流站不同的控制方式，给出利用交替代法进行常规交直流潮流的计算模型。其次，建立了考虑风力发电、太阳能发电和负荷不确定性的概率潮流计算模型。最后，在修改后的IEE-34节点系统上采用蒙特卡洛法计算节点电压、线路功率的均值和标准差。该方法能较为准确的反映新能源固有的不确定性及穿透率的影响，并有着良好的收敛性。
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  基于O3KID-DMD方法的机电振荡参数在线辨识

  王丽馨, 沙东鹤, 高 晗

  东北电力大学学报. 2023, 43(2): 93-100. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-02-0093-08

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  提出一种基于完全数据驱动的卡尔曼滤波辨识的动态模式分解（Output-only Observer/Kalman Filter Identification Based Dynamic Mode Decomposition,O3KID-DMD）的电力系统机电振荡参数在线辨识方法。所提 O3KID-DMD方法首先利用完全数据驱动的卡尔曼滤波辨识技术从随机响应信号中提取系统脉冲响应，然后引入动态模式分解方法从获得的脉冲响应信号中辨识系统的振荡频率、阻尼比、模态振型和参与因子，实现基于随机响应数据的电力系统机电振荡参数辨识.IEEE 16机68节点系统仿真结果和实测数据分析验证了所提方法的可行性和有效性。文中所提方法为电力系统机电振荡特征参数在线辨识提供了一种切实可行的新途径。