2023年, 第43卷, 第3期　刊出日期：2023-06-30

  

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理论与方法研究
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  动态响应误差驱动的风机并网变流器控制参数辨识方法

  严干贵, 贾希浩, 王玉鹏, 崔成, 崔幼石

  东北电力大学学报. 2023, 43(3): 1-7. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-03-0001-07

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  为了获取更精准的双馈风机变流器暂态模型参数，保障风力发电联网运行仿真分析结果的准确性，满足新能源高占比电力系统的安全稳定运行要求，文中提出了一种输出响应误差驱动的参数辨识方法。根据双馈风机的机电暂态模型确定出待辨识的参数，实现了MATLAB与PSASP的循环调用，根据真实值下的动态响应曲线与辨识值下的动态响应曲线的误差最小来确定最终辨识值，并通过设置不同工况验证该辨识方法的有效性。
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  基于 Park 变换和 Teager 能量算子的晶闸管逆变器保护新方法

  金恩淑, 耿梦炜

  东北电力大学学报. 2023, 43(3): 8-15. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-03-0008-08

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  在高压直流输电系统中，晶闸管逆变器直流差动保护误动于区外故障，以晶闸管逆变器作为研究对象，提出了基于Park变换和 Teager能量算子的晶闸管逆变器保护新方法。首先，利用Park变换分析逆变器交流侧电流，建立和直流侧电流的平衡关系，提出主判据；其次，采用逆变器交流侧接地故障的零序电流和逆变器交流侧电流的Teager能量算子作为辅助判据；最后，通过PSCAD仿真将该保护和传统直流差动保护进行比较。结果表明：该保护可有效解决传统直流差动保护误动于区外故障的问题，对于直流差动保护不能动作区内的相间短路故障，该保护方法可正确动作。
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  基于零序电流特性的中性点灵活接地系统的故障选线方法

  黄亚峰, 王浩天, 朱登宝, 李梦娇, 孙博延

  东北电力大学学报. 2023, 43(3): 16-22. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-03-0016-08

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  在配电网小电流接地系统中，当发生单相接地故障时线路零序电流信号十分微弱，尤其是高阻接地故障时难以进行准确选线。文中提出了基于新型中性点灵活接地的配电网故障选线新方案，该选线方法在发生单相故障时通过高速电力电子开关在中性点投入小电阻接地支路，将小电流接地系统供电可靠性和大电流接地系统信号明显等优点结合起来，利用零序电流幅值以及并入小电阻前后零序电流相位差的变化作为判据，有效解决了在高阻接地情况下选线不理想的现状，实现配电网故障准确选线。利用PSCAD/EMTDC仿真环境对配电网进行单相接地故障模拟，仿真结果表明在不同故障情况下所提方案具有良好的可靠性和有效性。
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  气液相变对高压纳秒脉冲作用下变压器油中流注放电的影响

  齐冰, 王涵

  东北电力大学学报. 2023, 43(3): 23-30. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-03-0023-08

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  变压器油常用于电力设备和脉冲功率设备中，其绝缘性能的提高对设备的安全性有重大意义。基于二维轴对称流体模型，模拟了在纳秒高压脉冲条件下针板电极结构变压器油中放电现象，利用泊松方程、流体力学方程、对流热扩散方程构建控制方程，通过有限元分析法对油中液体放电起始机制、液体汽化过程及原因、汽化后形成的气相对整体流注放电时空演化和分布所产生的影响进行了研究。模拟结果显示，纳秒脉冲电压下，放电电场达到4.5×108V/m、空间电荷密度达到103C/m3时，流注放电显著发展。放电至30ns时，针尖处温升高至413K，使油汽化产生气相，并在气相区产生了新的流注放电。
  
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  正极性纳秒脉冲下水中流注放电仿真研究

  高云天, 杨智博, 郑新裕, 阳国庆

  东北电力大学学报. 2023, 43(3): 31-38. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-03-0031-08

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  基于场致电离机理，建立二维轴对称流体模型，仿真研究正极性纳秒脉冲电压下水中针-板电极流注放电的发展过程。得到不同的外施电压幅值、脉冲上升沿时间下水中流注放电的形貌、电场强度与空间电荷密度的时空分布。仿真结果表明：随着外施电压幅值升高，放电通道的电荷量和速度变大；脉冲上升沿变陡使得放电通道半径增大，对应的最大电场强度减小。仿真显示脉冲放电下水温有所升高，但放电没有明显的汽化现象。文中的研究结论有助于加深对纳秒脉冲下水中流注放电起始、发展过程的认识以及对液体电介质放电机制的理解。
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  后缘表面圆柱扰流对翼型气动性能的影响

  魏善群, 丁文成, 刘梦

  东北电力大学学报. 2023, 43(3): 39-46. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-03-0039-08

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  对风力机专用的S809翼型尾缘上表面不同位置添加小圆柱的方法对后缘气流的流动状态进行控制,通过N-S方程数值模拟0°~20°攻角下翼型的气动性能变化.结果表明,在大攻角时小圆柱扰流能够推迟翼型上表面的流动分离点,改善后缘上表面的涡流结构,使得上表面气流的绕流效应减弱,增大上表面流速,减小翼型上表面压力,从而提高翼型升力、降低翼型阻力.同时,小圆柱存在最优尺寸使得对尾部涡流的控制效果最佳,气动性能达到最好.
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  分裂源双级矩阵变换器及其调制策略的研究

  王汝田, 王世琪

  东北电力大学学报. 2023, 43(3): 47-54. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-03-0047-08

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  针对传统双级矩阵变换器电压增益低的问题，将分裂源网络与双级矩阵变换器相结合，提出了分裂源双级矩阵变换器（Split Source Two-Stage Matrix Converter,SSTSMC）。首先，介绍所提 SSTSMC的拓扑结构和工作原理，并在调制策略上将SSTSMC的整流级应用无零矢量的调制策略，并将逆变级应用传统SVPWM调制策略，可以很好的提高双级矩阵变换器的电压传输比；其次，为了得到更好的波形质量和减少输出电压、电流的各次谐波，通过分析分裂源网络和双级矩阵变换器的工作特性，将变换器的整流级和逆变级的调制策略进行了改进；最后，通过仿真实验验证了文中所提拓扑以及改进调制策略的有效性。
工程应用研究
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  基于场强阈值的变电站无人机巡检安全距离研究

  刘士利, 邓金锁, 丁伟, 刘庆达

  东北电力大学学报. 2023, 43(3): 55-60. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-03-0055-06

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  变电站无人机巡检作业是智能电网发展的重要方向之一，相较于输电线路，变电站设备众多且集中布置，导致其周围空气间隙相对较小、电磁场分布复杂，这对无人机安全巡检提出了更高的要求。文中构建了悬浮导体放电测试平台，试验研究了无人机-导线间隙的起始放电电压，采用有限元法计算了间隙放电时无人机表面最大电场，并以此值作为电场阈值，通过分析220kV变电站典型设备的电场分布，得出了无人机巡检变电站时的电场安全距离；以200μT作为无人机主控部分的磁场值，确定了无人机巡检时的磁场安全距离。研究结果表明，对于当前典型的无人机结构，当220kV变电站负载电流小于315A时，巡检安全距离主要受电场约束，可取为37cm；当负载电流较大时，巡检安全距离可由磁场决定。
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  考虑电热需求响应的光热-电热综合能源系统源荷协调经济调度

  席佳铭, 孙亮, 葛沛然, 张儒峰

  东北电力大学学报. 2023, 43(3): 61-71. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-03-0061-11

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  负荷侧灵活性资源协同源侧多模式供热有利于电热综合能源系统低碳运行，为缓解"三北"地区"风热冲突"现象、提高风电消纳量从而降低系统碳排放量提出一种计及电热需求响应的光热-电热综合能源系统源荷协调经济调度模型。源侧通过配备储热装置的光热电站（Concentrated Solar Power,CSP）和电加热装置（Electric Heater,EH）协同热电联产机组（Combined Heat and Power,CHP）供热在一定程度上解耦其"以热定电"工作模式，网侧建立了稳态电热潮流，荷侧计及电热需求响应，模型的综合优化目标考虑了系统总运行成本、弃风惩罚成本及碳交易成本。基于改进的IEEE30电网与6节点热网系统对所建立模型进行仿真，算例结果表明源荷协调运行可有效降低系统总调度成本、提高风电并网发电量及减少系统碳排放量。
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  考虑风电不确定性和有功无功联合调整的两阶段优化调度

  李娟, 王玲, 孙康杰, 张彦

  东北电力大学学报. 2023, 43(3): 72-81. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-03-0072-10

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  基于风电不确定性以及网络中潮流的合理分布对机组出力均有影响的调度问题，文中建立含风电的两阶段优化调度模型。针对风电预测精度日内-实时逐步提高的特点，日内滚动阶段根据时间序列法预测风电出力数据，构造优化发电成本的初调度，确定机组基础出力；实时阶段为了进一步减小误差，通过蒙特卡洛场景生成和后向削减预测风电出力，考虑风电的不确定性；通过有功和无功功率联合调整的动态潮流，使各机组根据频率特性系数按比例分担有功功率不平衡量，根据节点区域控制策略调整无功功率不平衡量，修正机组基础出力，实现潮流的合理分布，建立优化网损和电压水平的调度模型，并通过粒子群算法对模型求解，最后以改进IEEE14节点为例，进行仿真验证。
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  考虑县域光伏潜力评估的源网荷储协同规划

  马君亮, 王智冬, 张述铭

  东北电力大学学报. 2023, 43(3): 82-90. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-03-0082-09

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  为推动“双碳”目标落地，我国将加快推动县域分布式光伏开发。文中首先借助高分辨率的遥感信息技术获取一定精度的县域建筑物屋顶图像；然后基于Sobel算子边缘检测、阈值分割等图像处理技术剔除图像中的非建筑信息，提取边缘轮廓，获得建筑物的屋顶面积，进而预估光伏容量；其次，以包含线路改造、变压器扩建、储能、分布式光伏投资运行成本在内的配电网综合成本最小为目标，计及光伏开发潜力约束，建立源网荷储的双层规划模型，并利用量子粒子群算法实现模型快速求解；最后，以某县域配电网为例，验证了计及县域屋顶光伏开发潜力评估的源网荷储协同规划技术的实用性，提高了规划方案的经济性与合理性。
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  面向规模化风电消纳的电-气-氢能源互联系统协同规划

  杨冬锋, 冉子旭, 姜超

  东北电力大学学报. 2023, 43(3): 91-100. https://doi.org/10.19718/j.issn.1005-2992.2023-03-0091-10

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  高比例风电接入系统趋势下，考虑将规模化新能源转化为氢气等清洁气体，配合燃气设备发电，以解决可再生能源消纳和减少碳排放问题。首先介绍了电-气-氢能源互联系统能流结构框架和关键设备运行模型；其次，计及源、荷的不确定性，构建含燃气机组、储氢装置、燃料电池以及电转气（Power To Gas,P2G）设备的优化规划模型，通过二阶锥松弛和分段线性法将其转化为混合整数线性规划模型进行求解；最后采用IEEE-9节点电力网络和7节点天然气网络联合系统进行算例验证。结果表明，储氢装置及燃料电池的应用，降低规划总成本的同时能够提升风电消纳和减少碳排放，且考虑不确定性的规划方案能够提高系统灵活性，保证系统可靠运行。