基于灵敏度法的超导故障限流器的优化配置

提出一种超导故障限流器(SFCL)优化配置的新方法。通过进行短路计算,首先确定安装SFCL能够可靠启动的支路,然后分析SFCL对网络阻抗矩阵的影响,得出短路电流超标点自阻抗对这些支路阻抗参数的灵敏度,根据灵敏度的大小,从中选取安装SFCL的多条候选支路,采用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)这一多目标优化算法对候选支路进行优化计算,实现SFCL的安装位置、数量以及阻抗值的优化配置。最后,通过6节点系统和IEEE 39节点系统的仿真验证了所述方法的有效性和可靠性,大大缩小了解的搜索空间,实现了SFCL的优化配置,限制了超标点短路电流水平。     

基于改进MCCIPM的含TCPST电力系统最优潮流计算

随着可控移相器(TCPST)在现代电力系统中应用水平的逐渐提高,计及TCPST的系统最优潮流(OPF)计算迎来了新的挑战。文中提出了一种基于改进内点法的含TCPST电力系统OPF计算方法。首先,结合TCPST接入系统的等效功率注入模型,以系统有功网损最小为目标建立含TCPST的最优潮流模型;其次,为提高收敛速度,文中针对多中心-校正内点法(MCCIPM)进行改进,提高了仿射方向迭代步长并重新配置关键映射参数;最后,基于改进后的MCCIPM,在IEEE 14、IEEE 30和IEEE 118节点网络完成OPF计算。测试结果表明,TCPST具有控制线路潮流分布的能力,验证了文中计算方法在求解效率上的优越性。     

面向寒区路基工程的太阳能集热管的设计与试验

针对季节性冻土区路基工程广泛面临的冻胀病害,提出引入一种更具主动性的新型防治方法-太阳能光热技术。应用思路为,通过太阳能光热装置为路基提供一个外部热源,主动地调节路基热量收支关系,有效地控制路基在冬季的过度热量损失,进而消除负温状态和冻胀现象。太阳能等可再生热源的资源性条件与技术性条件在面向路基工程时具有良好的适用性。中国季节性冻土与太阳能分布在地理位置上具有较好的重合性,相比人居环境和工业应用领域,太阳能光热技术在寒区路基工程中更具应用优势。基于太阳能光热技术对比和路基供热的特殊要求,设计与制作一款面向路基工程的专用太阳能集热管。该装置结构型式为立式柱状,分为地表太阳能集热段和路基供热段两部分,前者采用玻璃-金属封接式真空集热管。装置集热段与供热段通过法兰实现直通式连接,可以自主完成太阳能的搜集、储存和传递,自成一体化热量转化单元。太阳能集热管的工作模式为在暖季高效地向路基预先储备热量和在冷季实时地补充热量,全年处于供热状态。太阳能集热管的性能试验表明,集热温度随太阳辐射强度的增大而升高,在冬季辐射良好的条件下集热温度相比大气温度高出10℃以上,起到有利的“热源”作用。太阳能集热管具有主动供热的技术优势,可以为寒区路基防冻胀问题提供一种新方法。     

无站间通信下的高压直流输电系统逆变侧频率控制方法

在常规直流输电系统中,频率控制器配置在整流侧,在站间通信中断时,逆变侧的频率无法送至整流侧,因而无法实现对逆变侧的频率控制。为此,提出了一种站间通信中断时的逆变侧频率控制方法,及一种适应该方法的直流系统启动策略和站间通信中断与恢复时定电流与定电压控制器的自动切换策略。应用该策略的实时数字仿真系统(RTDS)试验结果表明,所提策略兼具实用性和可实施性,对实现无站间通信下的高压直流输电系统逆变侧频率控制具有一定的参考价值。     

一种提高系统稳定性的静止同步串联补偿器控制策略

风力发电及特高压直流输电在我国得到了长足发展,大容量的风电出力波动或特高压直流闭锁后,不受控的大规模潮流转移严重威胁着电网的安全稳定运行,因此高效的潮流控制手段对提高我国电网的稳定运行水平具有十分重大的意义。文中针对电力系统潮流控制的问题,推导建立了实现线路潮流控制的静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)控制策略,并搭建了其电磁暂态仿真模型;仿真结果表明,所设计的控制策略在有效控制SSSC直流电容电压的基础上,还可实现对线路潮流的精确、快速控制。文中研究成果可指导SSSC控制器设计,为大规模新能源和特高压直流输电接入后电力系统的潮流控制和稳定运行提供参考。     

碳酸盐岩储层多级交替酸压技术研究

为扩大酸液在碳酸盐岩储层压裂裂缝中的波及范围及作用距离,实现酸液对裂缝中岩面的非均匀刻蚀,提高酸蚀导流能力,提出了碳酸盐岩多级交替酸压技术。在分析多级交替酸压机理的基础上,采用压裂裂缝模拟软件,对前置液造缝阶段裂缝参数变化规律、造缝液体类型及交替注酸阶段交替注入参数进行了模拟优化,并进行了流态模拟与酸液腐蚀试验,优化了交替注入液体体系。模拟及试验结果表明:设计压裂缝长的70%是在裂缝快速增加阶段形成的,裂缝快速增加阶段可作为最佳的前置液造缝阶段,该阶段结束后即是多级交替注入酸液的最佳时机。多级交替泵注胶凝酸+压裂液及胶凝酸+交联酸段塞过程中,每级顶替液排量以阶梯递增方式注入、每级顶替液液量按递减方式注入、提高顶替液黏度和增加交替注入级数都有利于提高酸液在裂缝中的波及范围及均匀分布。研究结果可为碳酸盐岩储层的高效酸压提供理论依据。      

冻融循环对含砂粉土力学性质的影响

为了探究多年冻土区地表层的土体在冻融循环过程中力学性质的变化,通过对不同环境冷却温度、压实度、冻融循环次数、含水率和围压下的含砂粉土试样进行室内不固结不排水三轴试验,研究冻融循环后土体应力-应变关系曲线、破坏强度、弹性模量、抗剪强度参数的变化规律,然后借助正交试验的显著性分析理论,研究以上因素以及各因素间交互作用对破坏强度和弹性模量的影响程度.结果表明:含砂粉土的破坏强度和弹性模量随冻融循环次数增加,在围压300 k Pa或冷却温度-5℃的情况下呈先增加后减小最后稳定的趋势,且在冻融循环3次后达到最大值;随冻融循环次数的增加,内摩擦角在冷却温度为-5℃的情况下逐渐减小并趋于稳定,在冷却温度为-10℃和-15℃的情况下先增加后减小最后趋于稳定;围压、含水率、压实度、冻融循环次数对破坏强度和弹性模量影响显著,冷却温度的影响较弱,压实度和含水率、冻融循环次数和围压的交互作用对破坏强度影响显著.综上分析得出,在研究冻融循环对土体力学性质的影响时应综合考虑各因素及其之间的交互作用.     

含VSC-HVDC的暂态稳定约束最优潮流

提出运用轨迹灵敏度法将含电压源换流器的高压直流(voltage source converter-high voltage direct current, VSC-HVDC)输电的暂态稳定约束最优潮流问题转化为含VSC-HVDC 最优潮流和含 VSC-HVDC 暂态稳定2个子问题,避免直接求解混杂系统暂态稳定约束最优潮流所带来的困难。根据暂态稳定计算结果,求出连续系统状态量相对于发电机机械输入功率的轨迹灵敏度,据此求取最领先机和最落后机之间转移的有功功率,修改最优潮流有功出力的上下限,从而实现2个子问题的交替求解。在求得的转移功率满足系统暂态稳定约束后,通过二分法求得系统的最优转移功率。以IEEE39节点系统为算例,验证了轨迹灵敏度法对于求解含VSC-HVDC的暂态稳定约束最优潮流的有效性和合理性,算法实现简单,可处理多个预想故障。     

不确定环境条件下光伏储能系统作为电网黑启动电源的可行性分析

配置储能的光伏电站作为电网黑启动电源时,可以视为一种特殊的孤岛运行状态。仿真得出了光伏阵列在不同温度和光照强度下的输出特性;以此为依据制定适用于电网黑启动的光伏系统控制策略,分析并对比了储能配置情况及环境变化对光伏系统带动电网黑启动能力的影响。结果表明,控制策略具有一定程度上的环境适应性,储能配置情况及环境变化会影响系统黑启动过程中的频率、电压稳定性以及黑启动时间。基于仿真结果,总结了光伏电站作为电网黑启动电源的应用条件,可以为黑启动方案的制定和现场实验提供参考。