双芯移相变压器在主动配电网电压和潮流调控中的应用分析

双芯移相变压器可以有效控制线路电压和潮流,优化潮流分布,提高电网电能质量。针对分布式电源的高比例接入造成的主动配电网电压波动和偏差问题,以及对潮流大小、方向和均衡度的影响,文章研究了双芯移相变压器的拓扑结构和工作原理;然后分析了串联变压器和励磁变压器的具体结构和作用,梳理了移相变压器分别应用于电压调节和潮流控制时的档位控制策略;最后基于MATLAB/Simulink建立了详细的仿真模型,研究了双芯移相变压器的电压调节效果,并对双线路并联、两路电源并联供电、多路电源并联供电三种应用场景下的潮流控制效果作了比较。仿真结果表明,双芯移相变压器可以在有限的档位内将线路电压控制在允许范围;与双线路并联、多路电源并联供电应用场景相比,两路电源并联供电时的潮流均衡效果最好,潮流偏差最小,本研究为双芯移相变压器的广泛应用提供了参考。

开采深度对低凹陷露天矿装载扬尘运移规律和质量浓度分布特征的影响分析

为减少低凹陷露天矿装载扬尘对作业人员职业健康和外部环境污染的不利影响,依据气-固两相流理论,采用Fluent数值模拟方法,对不同开采深度条件下的低凹陷露天矿采装工作面装载扬尘的运移规律和质量浓度分布特征进行研究。研究结果表明:开采深度对装载扬尘扩散方式和呼吸带高度处装载扬尘质量浓度的影响显著;当开采深度H=0 m时,受矿车的阻挡作用发生方柱扰流,装载扬尘颗粒逸出车厢后,沿X轴方向线性扩散,扩散距离随扩散时间延长而增大;当开采深度H>0 m时,采场风流在台阶处发生流动分离,形成与开采深度同高的风流漩涡,装载扬尘颗粒逸出车厢后,随着大结构漩涡向四周扩散;随着开采深度增加,装载扬尘颗粒沿X轴扩散距离逐渐减小,沿Z轴运移扩散距离增大,矿车下风向呼吸带高度处装载扬尘质量浓度超标影响范围减小,装载扬尘在呼吸带高度上的质量浓度随扩散时间增加而逐渐降低,并在t=100 s时降低至职业接触限值8 mg/m3以下。本文研究为合理确定装载扬尘的污染影响范围和制定有效的装载扬尘治理措施提供决策参考。

考虑载荷模拟作用的高压弯头冲蚀数值仿真

在水力压裂过程中,地面高压管汇在管内复杂固液两相流冲击和管体恶劣载荷的耦合作用下,弯头、三通及接头等薄弱部件长期遭受严重的冲蚀磨损,极易导致管件发生断裂破坏,对现场人员及设备构成严重威胁。开展载荷作用下的高压管汇典型材料冲蚀磨损试验,根据试验结果,基于E/CRC冲蚀模型构建一种考虑应力状态影响的新型冲蚀数学模型,所构建的新模型与冲蚀试验数据之间的准确度可达95%以上。采用计算流体力学离散相模型(CFD-DPM),开展高压管汇件冲蚀性能的三维数值模拟,考察高压弯头在不同压裂工况下的冲蚀磨损程度及空间分布情况。结果表明:在固液两相流冲击下,主要冲蚀区位于靠近弯头出口处的弯头外侧,且管件的最大冲蚀率也位于该处;在弯头内侧二次流涡流的影响下,部分颗粒在流经弯头后会在下游直管内侧积聚,从而在这个区域造成次要冲蚀区;随着流动颗粒斯托克斯系数增加,主要冲蚀区面积增大,次要冲蚀区面积减小;此外,在嵌入新型冲蚀数学模型后,可观察到随着操作压力增大,高压管汇弯头部位的冲蚀磨损率明显增加。

考虑动态三相不平衡度的输电线路线损控制方法

为了精准计算线路三相不平衡度并降低线路损耗,治理三相电流不平衡度,研究考虑动态三相不平衡度的输电线路线损控制方法。估算输电线路的三相电压不平衡度,并以其为参考计算输电线路三相电流不平衡度,结合等值电阻法与不平衡度因素计算输电线路的线损,当线路损耗过高时,通过在线路中接入基于电压控制的统一潮流控制器,降低输电线路中的电阻功率值与阻抗,实现输电线路线损控制。实验结果证明,该方法可以有效分析三相不平衡负载下输电线路两端电压、电流波形变化,并准确计算输电线路中三相电流不平衡度,且线损率计算结果准确,控制后线损率呈明显下降趋势。

磨损模型对固液两相流泥沙磨损计算影响

黄河沿岸水流含有大量悬移质泥沙颗粒,极易对水轮机过流部件造成泥沙磨损。选择合适的磨损模型计算磨损深度具有重要意义。本研究采用四种磨损模型,在两种颗粒直径和两种流速条件下,对直角弯管固液两相流场进行数值模拟。通过对比计算所得的磨损深度与实验值,筛选出适用于黄河沿岸悬移质颗粒的磨损模型。结果表明:磨损区域主要位于上下游管道连接位置及下游圆周向90°、270°位置,大颗粒直径90°~270°磨损更加明显;综合来看,Tusla和Oka模型计算精度更高。大颗粒直径推荐使用Oka模型进行计算,其在兼顾计算精度的前提下,又因其模型中考虑了颗粒直径;小颗粒直径条件,推荐使用计算精度最高的Tusla模型来计算小颗粒磨损问题。本研究可为黄河沿岸水电站的固相两相流泥沙磨损计算提供模型选择参考。

不同结构气化炉激冷室气液两相流的数值模拟

针对目前工业用激冷室存在的粗合成气洗涤效果不佳、破泡器堵渣等问题,提出了改变液池直径与下降管直径之比、在床层内减少破泡条、调整单层破泡条节距等调整方案,基于双流体模型和群平衡模型对含破泡条的激冷室进行了三维CFD模拟,比较了70%、100%、110%负荷下的液相含率、速度分布、湍动能分布、涡分布、气泡直径分布等,结果表明:调整后激冷室中的气泡直径更小,洗涤效果更好,气液两相传质传热更加充分,且能适应不同负荷工况。

INPLANT软件应用于加氢装置气液两相流流型判别

以中东某炼油厂柴油加氢装置为研究对象,采用INPLANT软件对反应系统两相流管线进行水力学计算,分析了管道直径、气液比和流体负荷对水平管道两相流流型转变的影响。结果表明:通过提高流体气液比可以将不稳定的段塞流转变为稳定流型环状流;改变管径和流体负荷,不能将文中所研究管道的两相流流型由段塞流转变为环状流;将液相流速降低至足够低时,流型可以转变为波状流。将计算结果用于指导装置操作调整,提高流体的气液比,消除了反应系统压力波动,表明该软件模拟的流型转变趋势与实际生产接近,准确度较高。

三相辐射型配电网络的相分量潮流计算

讨论了三相配电网络中变压器、线路、负荷的模型 ,尤其考虑了变压器接线方式、移相作用和非标准变比对三相潮流的影响 ,推导了变压器两侧相应的相电压、相电流关系 ,针对辐射型配电网络的特点 ,提出一种基于支路电流前推回代的 ABC相分量潮流算法 ,算例表明该算法非常有效。

基于低秩逼近法的下垂控制孤岛微电网三相概率潮流计算

针对下垂控制型孤岛微电网中无平衡节点且频率不恒定的特征,兼顾其三相不对称性及其中的不确定性因素的影响,提出一种基于最优乘子牛顿–拉夫逊法及低秩逼近法的三相概率潮流计算方法。首先建立计及频率变量的下垂控制孤岛微电网的三相潮流模型,采用牛顿–拉夫逊法求解,并利用潮流方程组的泰勒展开式的高阶项信息计算最优乘子,在迭代中以带最优乘子的修正量进行修正,显著改善了算法的收敛性。进而,采用低秩逼近方法计算系统的概率潮流。根据低秩逼近的原理,通过相对少量确定性潮流计算样本建立所关心的潮流分布变量的统计意义上等效的代理模型,并计算其均值、标准差,进一步可通过大量输入随机变量样本代入到代理模型,得到潮流量的概率密度、累计概率分布等概率特征。算例结果证明了该文算法的有效性与准确性。

不对称三相P—Q分解法潮流的并行计算

本文利用解耦－补偿法模型，通过对三序间弱耦合的补偿，实现了三序间的解耦求解；构筑了不对称三相潮流的同步并行算法，实现了并行计算，并对计算结果进行了分析。

快速三相高斯潮流算法

提出快速三相高斯潮流算法。因潮流计算给出的未知条件数目多于方程数,所以对发电机进行研究,增加发电机节点的内电势节点,使方程数目等于未知条件数目。对导纳矩阵中的PQ节点对应部分进行消去,得到只有发电机节点的网络。对此网络进行分析,得到PV节点迭代方法。在潮流计算时,分别形成固定的PQ节点、PV节点对应因子表,通过对PQ部分电流前代,将PV节点的有功功率进行修正,由此有功功率对PV方程进行求解,然后将求得的PV电压代入PQ方程进行回代,得到一次迭代计算的解。计算结果表明该方法具有良好的收敛性,虽然迭代次数较牛顿法有所增加,但是计算时间较牛顿法少。

复杂配电网络三相实用潮流算法

基于配电网放射状结构、网络拓扑约束特点和戴维南多端口等值电路、高斯—赛德尔PV节点迭代等补偿技术 ,并结合拓扑扩展和矩阵增广的数值方法提出一种解决复杂配电网络的实用潮流计算方法。实验表明 ,本文算法是有效的。

不对称三相潮流的对称分量分析法

本文提出了在对称分量坐标中不对称三相潮流的两种求解方法——隐式阻抗矩阵法和解耦—补偿法。这两种方法都能充分利用对称分量坐标中对称元件,诸如发电机、变压器等的解耦特性,提高三相潮流的解算速度。解耦—补偿法则进一步利用不对称输电线路三序之间的弱耦合特性,通过对三序间弱耦合的补偿,实现三序之间的解耦求解,该法还适合于并行计算。算例表明,本文提出的方法具有较快的计算速度和良好的收敛特性。

计及接地阻抗及含多种分布式电源的中低压配电网三相潮流计算(一):模型

现有的配电网三相潮流计算模型和算法大部分是在基于中性点理想接地假设的Kron简化基础上,由单相潮流计算方法直接扩展得到,分析的精度和适用的范围有一定的局限性。该文摒弃以往基于Kron简化的三相潮流计算框架,提出精细化的三相潮流计算模型和算法。建立一个能够囊括中低压配电网络各种拓扑结构的、计及各元件接地阻抗的统一模型。模型中将支路元件和端点元件统一采用端口的I-F(U)方程进行描述。给出了构成支路元件的线路、变压器更为精确的模型,并通过在相线变换矩阵中引入附加矩阵项的方法解决了D型变压器的Y参数矩阵奇异问题。将端点元件分成负荷和分布式电源二类,负荷采用IEEE推荐的ZIP模型,分布式电源按各相是否独立控制分为三相控制和单相控制。单相控制方式分为PQ、PI两种。三相控制方式采用三相功率总和为恒定量的模型,并进一步细分为PQ、PI、PV共3种。

电气化铁路接入下的电力系统概率潮流分析

随着我国铁路爆发式发展,电气化铁路牵引供电系统以其三相变两相、单相独立运行,兼具随机性、冲击性的特有性质,给电力系统带来重大挑战。为了从电力系统侧考察电气化铁路牵引负荷对系统的影响,将基于蒙特卡罗法的单相概率潮流算法同基于相序混合建模的三相潮流算法相结合,把分析对称系统的概率潮流算法推广到不对称系统。最终提出适合具有三相不对称性和随机性的电气化铁路接入的电力系统概率潮流算法。使用牵引变电所的有功和无功概率模型描述牵引负荷,并采用相序混合法对电力系统建模,既便于使用相模型表示牵引负荷,又便于使用序模型建立对称元件的概率模型。基于MATPOWER中的Case 30算例进行仿真,获取各节点的三相电压概率分布,以及各支路的三相潮流概率分布,分析牵引负荷接入对系统节点电压和支路潮流的影响,仿真结果不仅反映了牵引负荷随机性的影响,也体现了其不平衡性的影响。

基于面向对象技术的三相潮流计算

在电力系统中 ,由于许多电气设备三相参数的不对称及三相负荷的不对称 ,导致整个系统经常处于一种不平衡的运行状态中。这样 ,传统的潮流计算方法 (基于系统三相平衡 )就无法使用 ,而要利用三相潮流计算进行分析。介绍了一种基于电流注入形式的三相潮流计算方法 ,并简要介绍系统中各元件包括静止补偿器 (STATCOM)的三相潮流计算模型。还介绍了基于面向对象技术的三相潮流程序的设计思想 ,对程序中类的定义及关系进行讨论。

基于拓扑扩展和矩阵增广的复杂配电网络三相不对称系统快速潮流算法

提出了一种解决复杂配电网络 (大 R/ X比值、辐射或弱环结构、含 PV节点等 )三相不对称系统的快速潮流算法。该算法基于配电网通常情况下的辐射 (开环 )结构运行特性 ,利用“降阶的节点—支路关联矩阵”An 建立单相辐射网络的拓扑约束和元件约束方程 ,根据 An 是稀疏矩阵且主对角元素为 1的上三角阵的特点 ,潮流方程就能快速求解。当配电网弱环运行时 ,在系统解环后的断点处补偿电压和电流的边界条件 ,形成网络增广矩阵方程 ,并综合戴维南多端口等值电路迭代求解潮流。此外 ,本算法还采用了高斯 -赛德尔恒电压幅值迭代补偿技术解决 PV节点问题。实验结果说明了本文算法 (简称 3DL F算法 )的正确、稳定、快速。

不对称三相电力系统潮流、故障的统一分析法

提出了不对称三相系统故障分析的新算法，该算法直接利用三相潮流计算时所形成的节点导纳阵因子表，实现了潮流，故障计算的有机结合。故障计算时还充分利用了近年来发展的稀疏补偿法和稀疏向量法，从而进一步提高了计算速度。

首都国际机场3号航站楼屋面雪荷载分布研究

采用两相流理论模拟风荷载雪漂作用,认为空气相和雪相的关系为单向耦合,雪在风(空气相)的作用下发生漂移.对通用计算流体动力学软件FLUENT进行了二次开发,计算了在风作用下积雪发生迁移后屋盖表面的雪压分布,并对雪荷载改变量以及雪压分布的规律进行了分析,为结构设计提供了依据.

三相潮流计算的快速解耦——补偿法

本文通过对不对称输电线路三序间弱耦合的补偿,导出了这种输电线路的三序混合解耦模型,然后将其分别与牛顿——拉夫逊法、P-Q分解法结合,提出了求解不对称三相潮流的牛顿——拉夫逊型和P-Q分解型解耦——补偿法,并着重分析了后者的收敛特性和计算速度。由于这类方法不仅有较快的计算速度和良好的收敛特性,还十分适合于运用并行计算技术,它们可望用于三相大电力系统的分析。