受压混凝土中硫酸根离子的扩散与损伤机理分析

针对沿海、盐渍土环境下荷载和硫酸盐侵蚀的耦合作用对混凝土结构耐久性造成的损伤,提出了一种受压混凝土中硫酸根离子扩散的数值模型。首先,基于Fick第二定律,考虑应力和混凝土孔隙率之间的关系建立了荷载作用下混凝土内硫酸根离子的理论扩散模型;其次,通过自编程序构建包含水泥砂浆、界面过渡区和天然骨料的混凝土三相随机凸多边形骨料模型,从而实现了受压混凝土中硫酸根离子扩散的细观模拟;最后,通过与受压混凝土在硫酸盐溶液中全浸泡的实验结果对比分析,验证了理论模型和细观模型的有效性。进而对不同水灰比的受压混凝土试件在不同浓度硫酸盐溶液中的离子扩散与损伤过程进行了数值分析,分析结果表明:随着压应力水平的提高,同深度处硫酸根离子浓度逐渐减小;与压应力相比,侵蚀溶液浓度和水灰比对硫酸根离子扩散的影响更加明显;水灰比对压应力抑制离子扩散程度的影响要大于侵蚀溶液浓度;适当减小水灰比更有利于受压状态下的混凝土抵抗硫酸盐侵蚀。

含高渗透率光伏配电网的集群划分电压控制策略

分布式光伏大规模分散接入导致配电网电压越限问题频繁出现,针对集中控制无法快速响应分布式光伏随机性、就地控制难以实现整体协调的问题,该文提出了一种改进社区算法的分布式光伏集群协同优化电压控制策略。首先,通过改进社区算法,实现了综合考虑功率平衡和节点耦合程度的无功、有功集群划分;然后,充分利用光伏逆变器功率控制能力,提出集群协调电压控制策略;最后,提出电压调节能力的评价指标,对集群内节点调节能力进行评估并选取关键节点,有效减少了控制节点的数目。通过对改进的IEEE 69配电网进行仿真分析可知,所提的电压控制策略能缓解高渗透率分布式光伏接入配网的电压越限问题,提高了光伏的消纳能力。

含高比例分布式光伏的主配网紧急切负荷策略研究

随着新型电力系统接入高比例分布式光伏和不同等级的重要负荷,传统紧急切负荷策略对于日益紧密的互联电网适应性较差,导致分布式光伏或重要负荷脱网,随即引起更严重的连锁故障。提出了一种含高比例分布式光伏的主配网紧急切负荷策略。分析提取主配电网极端运行参数,通过风险评估构建紧急场景集;在主网层提出基于事件和响应的双驱动切负荷策略,通过主网切负荷优化模型求取紧急场景各配网切负荷量,并存入离线数据库用于事件驱动模块,基于离线数据库构建的随机森林模型用于响应驱动模块;在配网层通过分析各馈线重要度,以切负荷后果严重度最小为目标构建配电网最优切负荷模型,将可中断负荷参与减载作为切负荷的第一轮次,求取切负荷量和切负荷地点;在含高比例分布式光伏的105节点系统中进行仿真分析,与另2种切负荷策略对比,验证了所提策略能够使电网风险有效下降的同时降低分布式光伏和重要负荷脱网对系统的影响。

考虑需求响应的高比例光伏配电网低碳调度

在低碳电力背景下,配电网作为电能消耗的最终端,配电网的低碳运行对降低电力系统的碳排放有着重要影响,如何在配电网层面相协调实现低碳经济运行是亟需解决的问题。提出了一种考虑配电网碳排放和需求响应的低碳调度模型。首先考虑配电网从主网受电的特性,构建了基于碳排放流理论的配电网碳排放模型,提出配电网的低碳指标。其次提出改进的配电网动态碳排放因子,将其作为引导信号,为配电网用户低碳用电提供参考。针对配电网中用户特性,分别构建以低调度成本和低碳为目标的工业需求响应模型以及以用电满意度和低碳满意度为目标的居民需求响应模型。最后在改进的IEEE-33节点配电系统中进行算例仿真,结果表明,所提配电网调度模型能够有效地减少配电网的碳排放,增加配电网中的光伏消纳。

泵管阀装调实训平台设计与实现

介绍了泵管阀装调实训平台的设计与实施,旨在提高学生的职业素质和职业技能,培养高素质的复合环保人才。实训平台采用PLC作为主控,结合传感器和执行器,实现泵站系统的功能控制。平台整合了水处理技术、电气控制知识和环保应用,提供多种操作模式,是一套集装调、工艺和环保知识应用于一体,可扩展功能的信息化水处理实训装置,不仅能提高了技能教学质量,还能在环保教学领域推动了自动化技术的应用,为环保特色办学提供了强有力的支持。

基于AO优化VMD-小波包的岩石破裂声发射信号去噪算法

针对岩石在破裂过程中产生的大量含噪声发射信号问题,基于天鹰优化(Aquila Optimizer,AO)算法提出一种改进的变分模态分解(VMD)联合小波包分解的声发射(AE)信号去噪算法。利用Circle混沌优化的AO算法对VMD算法中的分解模态个数K和二次惩罚因子α进行寻优,有效避免了人为经验选取参数导致的时间消耗以及效果不佳等问题;利用得到的最优参数组合对岩石破裂声发射信号进行分解,得到一系列本征模态分量,结合相关系数筛选出含噪分量;然后利用小波包去噪算法对含噪分量进行处理;最后,将未处理的分量与降噪处理后的分量重构得到去噪后的AE信号。通过仿真和实测信号分析,结果表明与现有去噪算法相比,该算法能更好地去除AE信号中的噪声分量,保留信号的频域特征信息,可为后续利用声发射信号探究岩体破裂规律提供参考。

基于MMC子模块两级主动控制的直流短路限流方法

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)直流侧故障后短路电路急剧上升,严重影响直流电网安全。为限制故障电流,提出一种基于子模块两级主动控制的直流短路限流控制方法(submoduletwo-stage active control,STAC),通过两段故障检测判据和预设最大短路电流,构造关于直流电流的分段函数K,其输出决定减投子模比例,故障后降低直流电压抑制短路电流,同时设计适应于不同运行条件换流站MMC的控制参数,并且仅通过控制动作限流不产生额外成本。STAC不影响系统正常运行,限流过程维持功率传输。最后在四端直流电网中对STAC限流效果及其性能进行仿真分析。结果表明,所提限流方法能有效抑制故障电流,流经直流断路器故障电流降低49.7%,桥臂电流峰值降低23.15%,故障后100 ms恢复直流电压。

降低PET碳酸瓶成型压力的瓶底模结构优化及实验研究

针对五爪瓣型的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)碳酸瓶底在吹塑过程中成型困难的问题,提出一种改进的底模结构,以降低最低吹塑压力。利用Polyflow软件有限元分析,研究了碳酸瓶底的不同几何特征对于吹塑成型中材料流动性的影响,并获得瓶底厚度分布的点云数据。使用ABAQUS仿真非均匀壁厚的瓶底力学性能,在保证一定瓶底性能的前提下,对原瓶底结构进行优化设计。以2 L雪碧瓶为例设计测试底模进行实验,测试的最低吹塑成型气压由原底模的24 kg/cm^(2)降低为20 kg/cm^(2),且在凸底测试中,3组测试样品的72 h底中心高度最低为2.52 mm,高于要求的标准0.5 mm。

多参数协同自适应的改进虚拟同步控制策略

由于常规虚拟同步发电机固定参数的控制策略并未充分发挥逆变器参数灵活可调的优势,对系统暂态过程影响较大,因此提出一种P/ω下垂系数、虚拟惯量和阻尼系数自适应协同调节策略。通过对双机并联虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)并网系统进行数学建模,对VSG暂态过程进行分段分析,得到各阶段参数调节规律。结合系统惯量阻尼和P/ω下垂系数对并网小信号模型进行分析,确定P/ω下垂系数及阻尼系数的取值范围。将VSG角速度变化量及角速度瞬时变化率同惯量阻尼关联起来,实现惯量阻尼自适应协同调节,并且根据VSG角速度变化量实时进行P/ω下垂系数的自适应调节。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台搭建双机并联VSG并网系统,分别在因负荷波动、出力波动和交流侧短路故障工况中,对比不同参数选择策略下,并网VSG系统暂态频率波动情况,验证所提参数自适应选择策略的有效性和优越性。

大规模光伏电站经柔性直流并网系统故障穿越策略

大规模光伏经柔性直流并网系统采用直流架空线路是未来新能源并网的趋势之一。然而,架空线直流短路故障发生概率较大,极易导致光伏电站脱网或换流站电力电子器件损坏。本文首先根据柔性直流输电系统、光伏电站特性,建立了相应的数学模型及仿真系统模型;其次,针对大容量光伏经双极模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流功率传输系统发生直流架空线路单极短路接地故障工况,分析其故障特性;最后,提出综合考虑直流断路器(direct current circuit breaker,DCCB),换流站控制方式,光伏电站功率出力控制的直流故障穿越的协调控制策略。即故障发生时利用非故障极换流站继续进行功率传输,根据换流站额定功率与光伏电站输出功率计算得到不平衡功率,充分利用光伏阵列自身功率输出特性,优化光伏电站内的直流线路电压,实现控制光伏电站输出功率减载;对直流架空线路在瞬时故障情况下的故障穿越问题,提出了光伏电站减载以及换流站功率前馈增量控制,从而维持系统功率平衡,提高系统的并网稳定性;基于PSCAD/EMTDC的建模仿真,通过故障穿越措施前后的系统参数对比,表明所提方法能够有效地维持光伏电站与柔性直流系统运行特性,平稳实现故障穿越。

风电经柔性直流组网系统受端交流故障过电压分析及穿越策略

为降低风电经柔性直流组网系统受端换流站发生近区交流短路故障(以下简称“受端交流故障”)的穿越成本,提出了一种自适应最近电平逼近策略(adaptive nearest level modulation,ANLM)与风电机组内部斩波电阻协同配合的故障穿越策略。故障发生后,送端换流站配合风电机组内部斩波电阻实现风电场快速降载。在风电场大幅度降载前,ANLM策略通过减少子模块投入数量的方式增大换流站等效电容,吸纳柔性直流电网累积的不平衡能量,限制直流过电压,为风电场降载争取充裕的时间。风电场减载完成后,换流站存储的不平衡能量逐渐释放。所提策略仅利用系统自身的调控潜力,能够降低穿越成本。最后,基于PSCAD软件仿真模型,以最严重的受端交流故障情景为例,对所提策略的有效性进行了验证。

基于储能的风电柔直并网系统直流故障穿越协调控制策略

采用具有明显技术和经济优势的架空线柔性直流输电是大规模可再生能源并网的理想方案。然而,架空线故障率较高且直流系统故障发展迅速,仅靠直流断路器隔离故障线路并不能完善地解决系统的故障穿越问题。为解决该问题,针对大规模风电场经柔性直流输电并网系统的直流线路故障工况,充分利用风电场中广泛配置的储能系统,提出从故障定位隔离到故障类别判断,再到储能系统与换流站、风电场之间协调控制的一套完整直流故障穿越策略,并从能量角度展开故障特性分析。与现有工程中采用的耗能电阻方式相比,所提策略调节系统不平衡功率的灵活性更高,控制效果更优,且对所储存能量可以再利用,避免能量浪费。此外,为降低对储能系统的功率及容量需求,提出风电机组转子加速控制以减少风电场出力的方案。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提方法的有效性。

基于分散式储能的风电柔直并网直流故障穿越协调控制

采用架空线的柔性直流输电技术是解决高渗透率、远距离可再生能源并网消纳的有效方案。然而,架空线路故障率较高,其直流故障穿越问题亟待研究。本文提出利用风场现有分散储能实现风电柔直并网直流故障穿越协调控制。首先,研究风电场接入多端柔性直流输电系统(multi-terminal HVDC based on MMC, MMC–MTDC)中MMC及风电场储能系统等主要组成部分的拓扑结构和基本工作原理;其次,针对大规模风电经柔直并网系统的直流故障,定量分析非故障极功率裕量,通过控制风电机组全功率变流器现有并联储能系统来消纳故障期间的不平衡功率;针对不同功率消纳方案,提出由储能系统、换流站、直流断路器和风电场协调配合进行故障穿越,根据直流断路器动作信号进行故障分类,改变换流站控制方式与风电场出力,从而实现不同故障类型的快速恢复。该策略能够保持系统在故障期间并网运行且不出现闭锁、过载等问题,提升系统的稳定性。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建上述仿真模型,详细研究了风电场经MMC–MTDC并网系统的直流故障穿越策略,验证了本文所提出的基于储能系统的直流故障穿越策略能够维持故障期间的功率平衡,实现故障快速恢复,平稳实现直流故障穿越。本文所提故障穿越策略有望对新能源柔直并网提供必要的依据和参考。

面向台风天气下主动配电网韧性提升的改进分级减载策略

为有效提升台风天气下主动配电网的韧性,提出同时考虑分级减载和同级负荷削减的主动配电网韧性提升方法。首先,综合考虑台风天气下强风和暴雨对配电网的影响,通过建立Batts台风风场模型和暴雨压强模型实现了对配电网元件故障率的量化分析,进而采用蒙特卡洛(MonteCarlo)法模拟台风天气下的主动配电网故障场景,并利用系统信息熵进行场景筛选,确定故障规模。其次,提出了同时考虑最大化一级负荷存活量与故障孤岛中同级负荷削减逻辑的主动配电网分级减载策略。然后,提出包括综合鲁棒性、一级负荷损失速度和损失率、总负荷曲线面积缺失比的4个主动配电网韧性评估指标,并通过遗传-粒子群融合算法(hybrid GA and PSO algorithm,GA-PSO)对配电网韧性评估模型进行高效求解。最后,基于Matlab2020a仿真平台建立某实际配电网和IEEE118节点测试系统算例,验证了提出的考虑分级减载的台风天气下主动配电网韧性评估方法的正确性和有效性。

基于EEMD-Prophet-LSTM的滑坡位移预测

对于阶跃型滑坡位移这一非稳态自然过程,提出一种结合集合经验模态分解法(EEMD)、Prophet和长短时记忆网络(LSTM)的滑坡位移预测方法。以白水河滑坡位移数据为例,采用EEMD将位移时间序列分解为若干个本征模态函数(IMF)和残差(RES),将包含周期因素、随机因素的IMF叠加视为波动项,RES视为趋势项。分别采用Prophet和LSTM预测趋势项与波动项,两项预测结果叠加得到滑坡位移预测值。结果表明:该方法对于少量数据的白水河滑坡位移预测拟合度(R^(2))达到0.98以上,优于支持向量机、人工神经网络等传统机器学习方法。且此方法对八字门滑坡各监测点的预测精度R^(2)同样在0.96以上,证明了此方法的有效性。

再生混凝土碳化试验的研究现状

再生骨料的掺入使再生混凝土碳化过程比普通混凝土更加复杂。在介绍再生混凝土碳化机理的基础上,对碳化多尺度试验进行了总结,并根据试验结果分别从材料、环境与荷载角度分析了影响再生混凝土碳化的因素;同时,对常见的再生混凝土碳化模型进行了总结;最后对再生混凝土碳化的试验研究进行了展望。

一种基于静态贝叶斯的降雨诱发尾矿坝失稳评估模型

降雨事件是导致尾矿坝失稳的主要因素之一,评估降雨事件发生时尾矿坝的稳定性对矿山安全运行至关重要。由于降雨在坝体中的渗透机制多变,降雨事件和坝体失稳之间的联系是不确定的,为了减少这种不确定性,运用贝叶斯分析方法预测不同降雨量下的尾矿坝稳定性。基于尾矿坝堆坝模型试验获取了不同降雨量和空间维度下的坝体物理参数及试验数据,建立了基于贝叶斯的尾矿坝稳定性评估模型。使用信息增益获取各参数预警值并以此为指标计算物理参数的先验概率,结合Leaky Noisy-orgat扩展模型计算条件概率,借助GeNIe软件建立贝叶斯模型,通过贝叶斯分析得到尾矿坝在不同降雨条件下各个空间位置的失稳概率。该模型将试验参数与尾矿坝失稳机理不确定性相联系,进一步提高了客观评价的准确性。研究结果表明:(1)降雨量越大,尾矿的各参数变动越大,相互作用越明显,坝体失事概率越高。(2)由于尾矿的空间非均质特性,高处的尾矿失稳概率更大,而降雨将进一步加剧失稳风险。研究成果对于尾矿坝稳定性分析有一定的借鉴意义。

基于改进蚁群算法的微电网多目标模糊优化运行

针对微网运行中存在光伏、风电等间歇性分布式电源的情况,建立基于机会约束规划的微电网系统动态经济调度模型,模型具有混合整数规划的结构。同时建立综合考虑微网运行的总成本以及污染气体总排放量的多目标优化运行模型,将减少运行成本、减少污染气体的排放量作为子目标函数,利用模糊处理构造各个目标的隶属度函数,接着采用最大满意度指标法将多目标问题转化为单目标的非线性问题。在求解单目标模型时采用改进蚁群算法,仿真结果验证了所提模型和算法的有效性。

用于电能质量治理的三电平变流器预测无差拍重复控制优化及性能分析

针对用于低压配电网负荷谐波、三相不平衡和无功补偿的三相四线制T型三电平变流器,对其控制算法进行了整体优化。首先,根据dq0坐标变换前后不同频率分量之间的映射关系,设计了快速指令电流提取与预测算法,该算法不仅能够独立提取谐波、不平衡和无功分量,而且指令电流提取时间缩短至10 ms;其次,针对无差拍控制延时问题,设计了即时采样与预测无差拍重复控制结合的控制器进行优化,并分析了所提控制器的性能;最后,搭建了13 kV·A的物理样机,测试结果证实了相较于传统的预测无差拍重复控制,所设计的控制策略具有更好的控制精度与稳定裕度。

适用于功率波动的多端柔性直流系统改进下垂控制方法

为实现功率合理分配和直流母线电压稳定的目的,功率-电压下垂控制方法被引入多端柔性直流输电（modular multilevelconverterbasedmulti-terminalHVDC, MMCMTDC）系统控制中,然而由于传统下垂控制的下垂系数固定,面对功率频繁波动等复杂工况存在系统控制灵活性差且电压动态调节效果不理想的缺点。针对此类问题,提出一种系数可调的自适应下垂控制方法。根据直流电压、传输功率极限值和安全运行裕度边界条件,综合考虑直流网络动态电压偏差和功率偏差,通过修正下垂系数得到MMC换流站的改进下垂控制方法。以提高控制系统动态响应速度为目标,通过在电流反馈环节引入滞后补偿调速器,对换流站内环控制器结构进行优化,并利用时频分析方法对改进后系统的动态响应和稳态特性进行分析。最后,基于RT-LAB仿真平台搭建包含风场在内的五端MMC-HVDC输电系统模型,设计MMC-MTDC系统不同的运行工况,对所提出的改进控制方法进行仿真验证,仿真结果证明了该控制方法不但提高了系统响应速度,而且改善了功率分配和直流电压的控制效果。