Practical Equivalent Method of Power Network Based on PSASP Short-Circuit Calculation Program

When using the ATP-EMTP software to simulate the electromagnetic transient of local line or nearby line for a large area power grid, it is necessary to divide the area grid into internal network and external network so as to make the external network simple for the restriction of the simulation calculation scale of software. Based on the existing equivalence method, in this paper we proposed a practical equivalent method using the short-circuit calculation program of PSASP. In this way, we completed the equivalence of northwest power grid operating at the large mode of summer 2016. By comparing the power flow and the characteristics of short-circuit in the system before and after the equivalence, this equivalent method is proved to be correct.

基于相对等效短路比的新能源——柔直送出系统振荡风险评估

新能源基地并网系统面临与电压支撑强度密切相关的振荡稳定性问题,在海量运行方式下,逐一建立精细化模型的稳定性分析过程耗时较长。短路比指标可直观反映新能源并网系统的电压支撑强度和稳定裕度,但现有短路比无法适用于无同步机电源的系统。为此,将短路比概念合理扩展至全电力电子化系统,基于戴维南等效网络来度量新能源-柔直送出系统电压支撑强度,进而提出了能快速评估新能源-柔直送出系统振荡风险的相对等效短路比计算方法,并阐明相对等效短路比能够全面考虑新能源场站发电功率、交流网架结构以及新能源设备变流控制系统等多重因素对振荡稳定性的影响,最后通过算例验证了相对等效短路比评估方法的有效性。

套管式地埋管换热器节能特性的研究与应用

大庆油田进入开发后期存在着一定数量的废弃井,采用套管式地埋管换热器可以获取到废弃井的中深层的地热能。首先对废弃井转换为地热井的可行性进行分析,通过确定中深层地埋管换热方式,建立外入内出型传热计算模型并对废弃井结构改造。再具体分析大庆油田的地层土壤温度分布和确定边界条件,得出符合现实的理论计算公式。进一步分析套管式地埋管换热器取热评价指标与传热影响因素研究,得到流体流量和进口温度对传热影响因素,及循环流体进口温度对运行特性的影响对取热效率的影响规律。最后,通过对两种工况的废弃井现场试验,得到套管式地埋管换热器平均换热量为478.5 kWh。为利用大庆油田1700口废弃井的节能改造找到了一条切实可行的出路。

基于GNSS水汽和地面假相当位温观测的短时强降水阈值预报方法研究

基于2019年和2020年6—7月GNSS水汽监测网大气可降水量(PWV)资料和并址气象站的地面雨量、温、压、湿等同步观测数据,利用临界成功指数(CSI)和命中率(POD)两个检验指标,探索建立了基于PWV、6小时水汽增量(PWV*)及假相当位温距平(θ_(se)*)的短时强降水阈值预报方法,并利用2021年6—7月降水样本对该预报方法进行检验,结果显示CSI和POD分别为0.167和0.593,其评分高于目前常规业务方法对短时强降水的客观预报评分,其中约48%的短时强降水发生在预警之后的24小时内,约78%发生于48小时内。研究区域内78.6%的短时强降水样本发生在连续15小时PWV*的累积值(∑PWV*)≥75 mm且连续24小时θ_(se)*累积值(∑θ_(se)*)≥30 K的条件下;PWV高值区叠加∑PWV*和∑θ_(se)*的大值区对梅雨期短时强降水以及暴雨发生区域有较好的指示性。

短冠磨牙远中邻牙合缺损髓腔固位冠修复的三维有限元分析

背景:对于牙冠高度正常的牙齿,不同髓腔固位深度及不同修复材料的髓腔固位冠修复对牙体组织应力大小及抗折性有影响,对于短冠磨牙缺损利用髓腔修复的研究多集中在临床观察及体外抗折性实验。目的:建立根管治疗后短冠磨牙髓腔固位冠修复的三维有限元模型,分析不同髓腔固位深度及修复材料的修复体对牙本质等效应力分布及大小的影响。方法:在建立完整短冠下颌第一磨牙模型的基础上,建立不同髓腔固位深度(h=2,3,4 mm)、不同修复材料(氧化锆、二硅酸锂)的髓腔固位冠修复短冠磨牙远中邻牙合缺损的三维有限元模型,采用斜向加载,观察等效应力分布情况,计算牙本质等效应力峰值及近中髓室壁近髓室底等效应力平均值。结果与结论:①等效应力集中部位:完整短冠磨牙及修复后各模型应力主要集中在近中根近中颈部及近中根舌侧颈部,修复后各模型垫底层对应的近中髓室壁近髓室底处均有应力集中区,其中以髓腔固位深度4 mm组应力集中明显;②在相同修复材料下,修复后各模型牙本质等效应力峰值均以髓腔固位深度3 mm组最小,近中髓室壁近髓室底处牙本质等效应力平均值均为髓腔固位深度3 mm组最小;③在相同固位深度下,氧化锆组及二硅酸锂组牙本质等效应力峰值及近中髓室壁近髓室底处牙本质等效应力平均值均相差不大;④结果表明,在此次实验条件下,短冠磨牙缺损采用髓腔固位冠修复时固位深度为3 mm更有利于保护剩余牙体组织,修复材料选择氧化锆或二硅酸锂对牙本质应力影响区别不大。

基于等效电流源的级联混合直流馈入系统强度影响分析

级联型混合直流系统受端的模块化多电平换流器高压直流系统(modular multilevel converter high voltage direct current,MMC-HVDC)和电网换相换流器高压直流系统(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)会因馈入点电气距离较近而存在强相互作用关系。为明确级联型混合直流馈入系统中MMC-HVDC对LCC-HVDC系统强度的影响,提出考虑幅值和相位的MMC等效电流源的简化等效方法,基于所提MMC等效原理将级联型混合直流馈入系统等效成单馈入LCC-HVDC系统,分析等效单馈入系统的参数计算方法,并提出等效单馈入短路比评估指标。最后通过该指标分析归纳了不同控制方式、不同电气距离下等效单馈入系统的系统强度变化情况,即为MMC-HVDC对LCC-HVDC系统强度的影响规律。机理分析和基于PSCDAD/EMTDC、MATLAB的仿真结果表明,所提等效方法具有有效性且所提指标能很好地反应MMC-HVDC对LCC-HVDC系统强度的影响。

短距起飞垂直降落飞行器飞行品质研究

根据短距起飞垂直降落(STOVL)飞行器的特点,结合AGARD 577飞行品质规范,从操纵效能和模态特性两方面对短距起飞垂直降落飞行器在飞行品质方面提出要求。基于短距起飞垂直降落飞行器六自由度模型仿真,对飞行器在短距起降过渡状态下的操纵效能进行评估。以等效系统拟配思想,采用遗传算法与最小二乘法的混合算法,对带L_1自适应控制器的高阶飞行器模型进行低阶等效拟配。采用该低阶模型,对飞行器在不同飞行阶段下纵向与横航向的模态特性进行评估。结果表明,该飞行器在短距起降阶段具备一级飞行品质。

数据驱动下造纸过程短期电力负荷预测研究

造纸过程中对于短期电力负荷量的设置,参考预测值结果,因此若发生实际负荷量大于预测结果的情况,则会导致造纸工作任务的失败。为顺利实施造纸工作任务,针对数据驱动下的造纸过程短期电力负荷预测方法展开研究。按照数据驱动模型定义条件,设计电力等效电路,并以此为基础,求解短期电力负荷空间方程,完成数据驱动下的造纸过程短期电力负荷量预估。基于数据驱动模型,构建预测决策树组织,并根据短期电力负荷向量搜索结果,确定负荷值预测参数的实际取值范围,实现数据驱动下造纸过程短期电力负荷预测方法的设计。实验结果表明,依照数据驱动模型预测值设置短期电力负荷量,可以确保实际负荷量不超过预测结果,不会造成造纸工作任务失败的问题。

220kV变压器中压侧中性点经小电抗接地的运行分析

北京电网分区运行,其中枢纽站的接地方式关系整个电网运行,K分区中的A变电站采用220 kV变压器中压侧中性点经小电抗接地的运行方式。分析了该分区的主变中性点接地情况、A变电站的等值网络,同时计算了A变电站的短路容量、不同主变并列运行时的单相短路电流,计算表明,中性点经小电抗接地后可降低其单相短路电流,满足设备热稳定性要求。同时提出中性点小电抗投运后对现场运行、倒闸操作的要求。

基于三相4PT接线方式的PT短路故障特征量分析

针对基于三相4PT(Potential transformer,PT)接线方式的PT短路故障特征量进行分析,并得出变化规律。首先,对4PT接线方式下,二次三相电压、零序电压值进行理论分析;其次,根据PT的设计参数,建立有限元模型,仿真计算绕组相关的电容、电感、电阻等参数,并根据参数构建精细化等值电路模型;再次,基于三相4PT接线方式下,对PT短路故障现象及发生短路故障后各PT电气特征量变化进行详细分析;最后,结合精细化电路模型,通过Matlab建模仿真对PT短路故障后电气特征量变化规律进行验证,证实电气特征量变化规律的正确性。研究结果为PT短路故障在线监测方法提供重要依据,有利于在不退出操作或拆卸的情况下实时准确地监测PT的健康状况。

基于暂态数据戴维南等值参数辨识的时变广义短路比计算方法

广义短路比能有效反映多馈入直流系统受端交流电网的强度,其计算通常基于直流馈入节点处受端交流电网的戴维南等值导纳矩阵,忽略了交流电网各元件动态对电网强度的影响。本文提出了一种基于暂态数据戴维南等值参数辨识的时变广义短路比计算方法,将隐含系统元件动态特性的端口节点电压与注入端口节点功率作为辨识数据,基于多端口戴维南等值模型与最小二乘法辨识受端交流电网时变导纳矩阵,进而计算出时变广义短路比,准确地反映了系统动态对受端交流电网强度的影响。最后,以单馈入直流系统算例验证了方法的精确性,以某省级电网算例验证了其实用性,分析了负荷动态特性对时变广义短路比的影响。

计及尾流效应的风电场短路故障动态等值建模

快速、准确分析大型风电场短路特性具有重要的工程应用价值,而尾流效应影响下风电场各机组短路特性差异大,需建立风电场短路故障时等值模型.提出一种考虑尾流效应影响的风电场短路故障动态等值方法,首先定义尾流效应因子反映机组受尾流效应影响程度,并采用尾流效应因子作为分组依据,缩小尾流效应影响下组内各机组运行状态差异性.为提高非对称短路故障下的等值模型有效性,分析风电场短路时正、负、零三序网络的构成,提出适用于零序集电网络的等值方法,搭建平台并加以验证.仿真结果表明,该风电场短路故障动态等值模型能准确反映尾流效应影响下风电场有功、无功短路输出特性.

含逆变型分布式电源外电网的短路计算等值及其影响因素分析

大量逆变型分布式电源接入会对电网短路电流计算及电网等值产生影响。该文提出了含逆变型分布式电源外电网的多端口戴维南等值方法,分析了等值参数的影响因素。首先,基于多端口电网络理论推导了外电网等值多端口的戴维南等值电路模型和参数表达式,分布式电源对等值电路的影响主要体现在开路等效电压。其次,根据开路电压计算公式,分析了分布式电源对开路等效电压的影响因素和规律。电网故障期间分布式电源可等效为压控电流源,其输出电流受独立电压源、等值端口电压及分布式电源低穿控制策略等的影响。然后,分析了等值端口电压、分布式电源容量、独立交流电源强弱对等效开路电压的影响规律,得到了等效开路电压随端口电压、分布式电源容量和外部电源内阻抗的变化曲线。通过IEEE33节点电网和某220kV高压电网仿真验证了等值方法和影响因素分析的正确性。

计及控制响应的多端混合直流输电系统短路电流近似计算方法

多端混合直流输电系统故障发展迅速、短路电流水平超标问题严重,换流站高度非线性特征使现有短路电流求解忽略了控制系统的响应过程且多依赖建模仿真结果,无法得到短路电流的具体解析式,实现故障特性的定量分析计算。为此,该文提出三种兼顾准确性与计算复杂程度的系统模型简化措施,并在此基础上提出计及控制系统作用的短路电流复频域近似求解方法,利用Pade逼近以及分段线性化法对模型进行降阶处理,通过拉普拉斯逆变换求得短路电流的时域解析式。最后,基于PSCAD/EMTDC对不同故障距离、过渡电阻以及故障类型进行了仿真分析。结果表明,该方法能在故障的暂态阶段(10 ms内)对短路电流有较为准确的刻画,能为直流保护定值整定、断路器额定容量选取、直流输电控制策略切换以及系统规划设计等提供重要依据。

适用于不对称故障短路计算的新能源场站实用化建模方法

继电保护整定计算是开展电力系统保护定值整定和校核的重要工具。故障时新能源出力的强受控性及控制策略的差异性使得传统整定计算结果的准确性下降。新能源接入比例逐渐升高,但目前依然缺乏面向保护整定计算的实用化新能源等值建模方法,尤其缺乏针对不对称故障时新能源不同控制策略下的通用建模手段。该文以新能源在不对称故障时采取的正负序分量控制策略为依据,将新能源的单机输出特性分为了3种主要等值方式,并分别提出了面向实际工程中差异化新能源控制策略的单机等值方法,等值效果得到了具备实际工程中光伏、风机输出特性的封装模型的佐证。在此基础上提出了新能源场站聚合等值建模方法,最终通过短路计算验证了该实用化等值建模方法的有效性和准确性。

基于实时戴维南等值参数估计的短路比分析

针对风电接入多场站电力系统暂态稳定问题,依托短路比对系统的暂态稳定性进行判定。首先,建立新能源并网系统等效模型,运用时域仿真的戴维南等值参数法来求解系统暂态的戴维南等值参数;在此基础上,计算交流系统短路容量,推导得出新能源并网系统短路比,并构建短路比与节点电压的代数关系,得到系统短路比关于节点电压的计算式;最后,基于系统最大传输功率计算得出临界短路比,通过对比实现对系统暂态稳定的实时评估。仿真结果表明,基于时域仿真的戴维南短路比计算准确,算法的适应性强。当短路比小于临界短路比时,系统处于特性不稳定区域,反之则处于稳定区域。

短时程信号峰-峰等效声压级的简化测量方案

短时程信号是听力学测试过程中需要用到的一种重要声刺激信号,其强度需要精确量化。针对现有的短时程信号峰-峰等效声压级测量方案中存在的过程复杂、操作烦琐的问题,设计并验证了两种简化的测量方案。第一种方案利用示波器直接测量放大后的短时程信号的电压峰-峰值,并结合已知的参数和公式计算结果。第二种方案使用声信号分析仪读取短时程信号的最大和最小声压值后直接计算出结果。验证结果表明,两种简化方案均能有效降低短时程信号峰-峰等效声压级测量难度,同时保持与传统方案同等的测量精度。

短路试验法校验500 kV自耦变压器套管CT电流计算

通过分析大型自耦变压器验收过程中套管CT电流的幅值和相位,介绍了一种利用变压器铭牌参数计算套管CT在短路试验中电流的方法。同时,以某变电站自耦变压器套管CT的验收为例,对所提出的方法进行了分析和验证,可为变电专业工程人员验收自耦变压器套管CT提供借鉴。

考虑纵向动态边端效应的短初级直线感应电机等效电路改进模型

直线感应电机由于纵向动态边端效应的存在,在运行过程中会产生附加损耗和附加力,使得电机性能表现变差。针对该问题,本文从传统等效电路出发,通过在原有励磁支路上添加并联边端效应支路的方式,构建了考虑纵向动态边端效应的短初级直线感应电机等效电路改进模型,并推导了边端效应支路上的电磁参数。试验结果表明,本文提出的等效电路改进模型与传统等效电路相比,推力计算误差更小,验证了本文提出的改进模型准确性。

计及负序控制策略的光伏逆变器故障特性分析

光伏接入系统发生不对称故障时,逆变器会同时控制正序电流和负序电流的输出,但目前针对计及负序控制策略的逆变器故障特性研究较少。为此,首先推导了逆变器稳态短路电流的求解方法。然后考虑不同的负序控制策略,研究了不对称故障下逆变器输出的短路电流特征和等效负序阻抗特征,揭示了光伏发电在不同控制策略和不同故障类型下故障特性的相似性和差异性。最后搭建仿真模型,对理论分析结果进行了验证。结果表明,在新能源接入电网的故障特性及保护原理研究中需充分考虑负序控制策略的影响。