mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
鄂尔多斯盆地奥陶系下组合天然气成藏条件与勘探方向

利用钻井岩心、测井、地震等资料开展烃源岩、储集层评价,并通过天然气同位素组成、天然气组分、流体包裹体分析,开展天然气成因识别等工作,研究鄂尔多斯盆地深层奥陶系下组合膏盐岩相关地层的天然气成藏条件。结果表明,①下组合天然气为来自海相烃源岩的高热演化干气,其天然气甲烷碳同位素组成偏轻、乙烷碳同位素组成偏重。天然气组分判识结果是原油裂解气。烃类流体与硫酸盐发生过硫酸盐热化学还原反应,依据是岩心中见到硫磺晶体,天然气中发现硫化氢,烃类及硫化氢流体包裹体广泛发育。②奥陶系下组合环绕盐洼带大面积发育泥质岩,累计厚度为20~80 m。有效烃源岩大多为富有机质纹层泥质岩或者藻团块、藻云岩,有机碳测试含量主体范围为0.1%~0.5%,平均值为0.31%,最高可达3.24%。有机酸盐恢复后平均有机碳含量可达0.58%,表明烃源岩具备较好供烃潜力。③沉积期古隆起控制储集层分布。中央古隆起东侧发育乌审旗-靖边继承性次级古隆起,神木-子洲附近发育厚层盐岩形成的低隆,均控制准同生颗粒滩白云岩储集层分布。膏盐岩咸化环境对储集层发育具有促进作用。下组合发育白云岩晶间孔型、溶蚀孔型和裂缝型3类储集层,其中晶间孔和溶蚀孔为主要储集空间。④下组合发育致密碳酸盐岩和膏盐岩两类盖层,分别控制形成两类生储盖组合。总体是海相源岩供烃、滩相灰云岩储集、小微断裂输导、构造-岩性圈闭聚集的成藏模式。⑤下组合马家沟组三段和四段是重要目的层,平面上乌审旗-靖边次级古隆起和神木-子洲低隆是白云岩与灰岩交互过渡带,隆起带东侧发育致密石灰岩,利于形成岩性上倾遮挡气藏,近期两口风险井钻探效果良好,表明两个隆起带是重要勘探方向。
川西地区二叠系火山岩展布与茅口组岩溶古地貌关系及其油气勘探意义

综合应用野外剖面、钻井、测/录井、地球化学及地震等资料,对四川盆地西部二叠系茅口组沉积末期岩溶地貌特征、二叠系火山岩分布进行综合研究,并结合二者关系探讨油气地质意义。研究表明,茅口组沉积末期,受早期岩浆活动与拉张背景形成的正断层影响,川西简阳地区形成岩溶斜坡背景下的局部岩溶浅洼,茅口组残余厚度相对较薄。岩溶作用后火山活动形成爆发相火山碎屑岩、溢流相玄武岩、侵入相辉绿玢岩、火山沉积相的沉凝灰岩等火山岩类,但受断裂作用及岩溶古地貌控制,不同地区火山岩堆积特征有所差异,简阳地区喷发周期长,岩性复杂,火山岩厚度大,堆积于岩溶洼地内;中江-三台地区处于岩溶斜坡区,断裂不发育,仅形成玄武岩及沉凝灰岩薄层。因此,岩溶古地貌既控制了厚层爆发相火山岩堆积,也控制了边缘斜坡区的茅口组岩溶储集层发育,川西地区具有二叠系火山岩、茅口组多层系油气勘探潜力。
页岩油注二氧化碳提高采收率影响因素核磁共振实验

利用核磁共振技术开展页岩油储集层注CO_2提高采收率影响因素的实验研究,根据核磁共振T2(横向弛豫时间)谱分析作用时间、压力、温度对提高采收率的影响,根据核磁共振图像分析裂缝发育程度对提高采收率的影响。研究表明,注CO_2过程中随着作用时间延长,采出程度逐渐增大。压力增加,采出程度逐渐增大。温度升高,页岩油的采出程度先增加后逐渐减小。对于基质岩心,注CO_2初始阶段动用了岩心表面周边区域原油,采出程度增幅较大,随着作用时间的延长,CO_2扩散到岩心内部,动用了岩心内部的油,采出程度增长逐渐变缓。对于基质-裂缝岩心,注CO_2初始阶段裂缝及裂缝周边区域的油先被采出,采出程度增幅较大,随着作用时间的延长,CO_2从裂缝空间和岩心表面扩散到岩心内部,动用了岩心内部的油,采出程度增长逐渐变缓。裂缝扩大了注入CO_2与原油的接触面积,裂缝越多、裂缝的评价指标越大,页岩油的采出程度越大。
碳酸盐矿物定年和定温技术及其在川中古隆起油气成藏研究中的应用

基于含烃包裹体宿主矿物U-Pb同位素年龄和团簇同位素(D47)温度约束建立成藏地质过程重建新方法。通过激光原位U-Pb同位素年龄和团簇同位素温度约束油气成藏时间和深度,包括两个关键步骤:①显微镜下液态或气态烃类包裹体特征、丰度和分布研究;②烃类包裹体宿主矿物激光原位U-Pb同位素定年和团簇同位素定温。该方法应用于川中古隆起震旦系灯影组气藏成藏期次研究,通过含烃包裹体白云石宿主矿物U-Pb同位素年龄和团簇同位素(D47)温度的测定,识别出3个成藏期:①以距今(416±23)Ma为代表的志留纪末的石油聚集;②以距今(248±27) Ma和(246.3±1.5)Ma为代表的二叠纪末-早三叠世的石油聚集;③以距今(115±69)Ma和(41±10)Ma为代表的燕山-喜马拉雅期天然气聚集。川中古隆起灯影组气藏成藏史与工区构造-埋藏史、盆地热史、烃源岩生烃史高度吻合,展示了碳酸盐矿物定年和定温技术在油气成藏期次研究中的适用性和可靠性,具推广应用价值。
大庆古龙页岩油重大科学问题与研究路径探析

基于前期基础研究,剖析松辽盆地古龙页岩油生产实践难题,提出古龙页岩油在储集空间、相态分布、流动规律和矿物演化等方面的特殊性,解析目前面临的基础科学问题。梳理出以下6个方面的关键科学问题:①古龙页岩有机质来源、生排烃机理和影响页岩油丰度的关键因素;②古龙页岩有效储集空间类型和结构特征及其对孔隙度和渗透率的贡献;③古龙页岩矿物成因和演化规律及其对储集层有效性、敏感性与可压性的控制作用;④古龙页岩岩石力学特征与裂缝扩展规律;⑤古龙页岩油油品、相态变化规律与吸附-解吸转化主控因素;⑥古龙页岩油液固-液气作用机理与提高采收率机制。提出了实现古龙页岩油规模化经济动用的重点攻关建议:①深化油气生成与排驱、储集与运聚等机理研究,指导页岩油地质甜点优选;②深化可压性与造缝机制研究,支撑工程甜点选择及工程设计优化;③深化地层条件下流体作用机理研究,指导开发方案优选及提高采收率技术选择。古龙页岩油的成功开发需要全球专家学者贡献多学科创新想法和技术思路,解决生产难题。
塔里木克拉通盆地中部走滑断裂形成与发育机制

通过断裂构造解析和年代学研究,探讨塔里木克拉通盆地内走滑断裂形成与发育机制。结果表明:①走滑断裂发育具有多期性与分段性,同断裂期裂缝方解石胶结物U-Pb定年与地震解析限定走滑断裂形成时间为中奥陶世末(距今460 Ma);②走滑断裂形成受控于原特提斯洋闭合产生的近南北向远程挤压应力场;③基底结构与构造岩相差异等影响走滑断裂带的南北分区;④在先期安德森破裂的基础上,走滑断裂以连接生长为主,并伴随断裂尾端扩张与相互作用等非安德森破裂机制生长;⑤塔北共轭走滑断裂通过相继滑动机制调节相互截切部位的变形,并通过叠覆区的强烈局化作用调节主要位移与变形,塔中走滑断裂尾端窄深地堑与逆冲带走滑段积聚了更多的走滑变形与应变量。综合分析,塔里木克拉通盆地内走滑断裂通过连接生长为主的多种非安德森破裂机制形成不断连接加长的“小位移”长断裂,并受控于区域与局部应力场、先存基底构造与岩相差异,造成了走滑断裂的多样性。
中国主产区玉米冠层对降水的截留研究

基于13个农业气象试验站2010-2017年逐日气象观测数据和玉米观测数据,采用针对玉米的截留模型,研究自然降雨条件下中国主产区玉米冠层截留及其变化规律。结果表明:在不同气候条件和生长状况下,玉米全生育期冠层截留差异较大。玉米冠层生长季平均截留量为4.3~23.5 mm,拔节到成熟期降水量≤ 70 mm时,截留量不足8 mm,随着降水量增加,截留量先是同时受降水量和最大面积指数制衡,后变为对最大叶面积指数更敏感。平均截留率为1.9%~11.6%,中国四大玉米主产区中的黄淮海夏播玉米区截留率最稳定,生长季降水量<120 mm的地区截留率超过10%,按玉米主产区和气候干湿度两种分类提供平均截留率范围。依据拔节到成熟期降水量、最大叶面积指数及截留变化规律可以估算不同地区玉米冠层截留量和截留率,为有效降水评估、干旱指标修正、农田水分循环等方面提供科学依据。
论非常规油气成藏机理:油气自封闭作用与分子间作用力

非常规油气的成功开发大幅增加了全球油气资源、推动了全球油气产量增长,同时对经典石油天然气地质学理论形成了重大突破。常规油气成藏机理是以圈闭富集保存油气及浮力成藏为核心的,非常规油气则是以连续性聚集和非浮力成藏为特征。研究揭示,非常规油气成藏机理的核心是油气自封闭作用,其动力是分子间作用力。依据分子间作用力表现和相应自封闭作用,可将非常规油气成藏机制分为3类:①以大分子黏滞力和缩合力为主的稠油和沥青;②以毛管压力和分子吸附力为主的致密油气、页岩油气和煤层气;③以分子间笼合作用为主的天然气水合物。论文详细论述了5种类型非常规油气成藏自封闭作用特征、边界条件及地质实例,和分子间作用力的基本原理与数学表征。该项研究将深化对非常规油气成藏机理的理解,提升中国对非常规油气资源的预测评价能力,并有助于提高对非常规油气开发生产机理和潜在生产能力的认识。
侧支循环对于FLAIR高信号血管征评估急性脑梗死预后的影响

目的:本研究以软脑膜侧支循环开放程度进行分层,探讨不同侧支循环亚组中FLAIR血管高信号征(HVS)的预后评估价值。方法:搜集前循环大血管闭塞(LVO)急性脑梗死患者149例,以区域性软脑膜侧支(rLMC)评分分为rLMC≤10组(n=82)和rLMC>10组(n=67)。应用散点图分析HVS评分与rLMC的相关性、Logistic回归模型探讨HVS与预后的关系。结果:全组患者中,HVS评分与rLMC评分呈凸形曲线相关(R_2=0.416);rLMC评分是患者预后良好(mRS<2)的独立预测因子(P_2<0.001,OR_2=0.708),而HVS评分与患者预后无明显相关性(P_1=0.263,OR_1=1.111)。rLMC ≤10组中,HVS评分与rLMC评分呈曲线正相关(R_2=0.352);HVS评分、rLMC评分均与患者预后良好呈正相关(P_1=0.004,OR_1=0.453;P_1=0.022,OR_1=0.692),HVS评分是患者预后良好的独立预测因子(P_2=0.048,OR_2=0.490)。rLMC>10组中,HVS评分与rLMC评分呈曲线负相关(R_2= 0.472);HVS评分与患者预后良好呈负相关(P_1=0.005,OR_1=3.627),rLMC评分与患者预后良好呈正相关(P_1=0.001,OR_1=0.342),rLMC评分是患者预后良好的独立预测因子(P_2=0.015,OR_2= 0.396)。结论:前循环LVO急性脑梗死HVS评分与侧支循环评分呈凸形曲线关系。采用HVS评分预测前循环LVO急性脑梗死预后时,侧支循环开放情况是必须考虑的因素。
旋转对阻尼车轮降噪效果的影响分析

轮轨噪声是铁路噪声的主要组成部分,而车轮辐射噪声是轮轨噪声的重要来源。因此,开发低噪声车轮是降低铁路噪声的重点之一。以我国某直辐板高速列车车轮为基体,设计9种阻尼车轮,利用2.5维有限元法和2.5维声学边界元法考虑车轮旋转对包括标准车轮在内的共10种车轮进行振动声辐射计算。研究结果表明,在径向轮轨力激励下,考虑车轮旋转得到的车轮辐射声功率级总是大于未考虑旋转时的结果,最大相差3.55 dBA,并且是否考虑车轮旋转甚至会得到相反的降噪结论;约束阻尼车轮的最佳降噪效果要优于自由阻尼车轮的最佳降噪效果;对于相同形式的约束阻尼车轮,采用钢质约束层的降噪效果要优于铝质约束层;在车轮辐板单侧粘贴3 mm厚的钢质约束层和3 mm厚的阻尼层时降噪效果最好,且在辐板内、外侧粘贴效果相当,总的降噪效果达4.3 dBA;约束阻尼层主要是通过抑制单位轮轨力下车轮的1节圆模态振动在发挥降噪作用,而所引起的轮轨力变化发挥的作用有限。
葛根素对高脂诱导糖尿病小鼠抑郁症状的改善作用及机制研究

前期研究表明,中药葛根活性成分葛根素通过激活胰高血糖素样肽-1受体(glucagon-like peptide-1 receptor, GLP-1R)通路改善高脂(high-fat diet, HFD)诱导糖尿病小鼠糖代谢,本研究拟进一步评价葛根素对HFD小鼠抑郁症状的影响。采用高脂饲料长期喂养诱导小鼠产生2型糖尿病及并发抑郁样症状,动物福利和实验过程均遵循南京中医药大学附属中西医结合医院动物伦理委员会的规定(批准号: AEWC-025)。实验分为:对照组、模型组、模型/葛根素(150 mg·kg~(-1)·day~(-1))组和模型/氟西汀(15 mg·kg~(-1)·day~(-1))组。每日1次灌胃给药,连续给药6周后,进行小鼠口服葡萄糖耐量测试(oral glucose tolerance test, OGTT)及行为学测试分析。同时采用ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay)法检测各组小鼠血清中白介素(interleukin, IL)-1β、IL-6、5-羟色胺(5-hydroxytryptamine, 5-HT)和皮质酮(corticosterone, CORT)含量。Western blot法检测小鼠大脑海马体中神经可塑性以及抑郁症相关蛋白的激活与表达水平。同时采用小鼠海马神经元细胞系HT22细胞考察葛根素对细胞形态与生存的保护作用。结果显示葛根素能够有效保护在高糖与皮质酮环境下HT22细胞的生存。给予葛根素治疗后,糖尿病小鼠血糖调节能力改善,抑郁症状减轻, 5-HT含量升高, CORT、IL-1β和IL-6含量降低。海马组织中GLP-1R/Wnt/mTOR (mammalian target of rapamycin)信号中相关蛋白上调,提示其对糖尿病小鼠抑郁症状的改善作用可能与激活GLP-1R/Wnt/mTOR信号通路相关。本研究表明,葛根素能够显著改善高脂诱导的糖尿病小鼠抑郁症状,其作用可能是通过激活GLP-1R/Wnt/ mTOR信号通路,改善海马神经可塑性而实现。
低渗致密气井分类评价方法研究——以长庆子洲气田为例

长庆子洲气田低渗致密气储层地质情况复杂,储层物性差异大,造成子洲气田各井的产量、压力等生产特征不同。为了更好地指导低渗致密气井高效合理的开发,需要基于各井的静态特征和动态规律,对其进行合理的分类。采用储能系数和地层系数两个储层物性参数,作为静态评价指标;采用稳产期累产气量、稳产期日均产气量、平均日产气和单位压降产气量四个动态参数,作为动态评价指标,创造性地提出依据各评价指标频率分布直方图的特征,对气井进行各指标分级。基于正交矩阵的思路,建立了动静结合的低渗致密气井分类评价方法,最终形成了静-动结合的气井分类结果:子洲气田152口低渗致密气井中I类井(储层物性好,实际产量高)占11.2%、II类井(储层物性较差,实际产量高)占8.5%、III类井(储层物性好,实际产量低)占30.3%、IV类井(储层物性差,实际产量低)占50.0%。其中,III类井是今后生产开发的研究重点,明确III类井的范围,可为将来措施提产指明方向。本次建立的动静结合低渗致密气井分类评价方法,可为类似区块低渗致密气井的分类提供借鉴。
关于Toeplitz算子与复合算子在Fock-Sobolev空间上的乘积

本文刻画了Fock-Sobolev空间${F^{2,m}}$上以多项式为符号的Toepliz算子与复合算子的乘积的有界性,讨论了Toepliz算子与复合算子的交换性,得到了一些充分必要条件.
水足迹与水资源可持续性研究进展

对水足迹研究所取得的成果进行了归纳与总结,介绍了水足迹的概念及由来,概述了水足迹的核算方法,以及食品-能源-水系统关联过程中的能源、食品和水资源之间的相互作用,强调未来研究应重视食品-能源-水系统关联研究方法,并运用“环境足迹族(水、生态、能源、碳、土地、氮、磷足迹)”指标评价人与环境系统的综合表现,探讨在满足人类需求的同时,降低环境足迹的资源利用方案.
梯级水坝对高原河流健康的影响研究—以青海湟水城区段为例

为分析梯级水坝对高原河流健康的影响,考虑高原河流特征和国内外研究成果,构建了基于水文、水质、水生态3个准则层、12个指标的健康评价指标体系,采用模糊综合健康评价模型评价筑坝河段的健康水平.结果显示: 1)梯级水坝剧烈改变了筑坝河段的水文和水质特征,筑坝后河水流速和DO分别平均下降75%和12%,水深和水温平均上升了67%和50%. 2)连续筑坝区域水质中${\rm{CO}}{{\rm{D}}_{{\rm{Mn}}}}$和BOD指标分别下降28%和21%,水体沉积物中TN、TP和TOC平均上升为40%、23%和64%. 3)水文和水质的变化改变筑坝河段水体浮游生物的生长环境,浮游植物和浮游动物的种群结构发生显著变化,浮游生物的种类、密度和生物量平均上升1.7、71和12倍. 4)从时空尺度看,梯级水坝对枯水期河流的影响较平水期和丰水期高78%,对上段筑坝区的影响较下段筑坝区平均高56%.小型梯级水坝对湟水河段河流健康产生影响较大,亟需长期的监测和系统的评估.
回热循环微燃机动态模拟与验证

对建立的回热循环微燃机动态模型,利用Bowman TG80微燃机的实际运行数据开展数据验证工作。首先,使用Bowman TG80的额定工况数据、变工况运行数据校正了关键部件设计参数与压气机效率曲线。然后,利用停机过程开环控制的特点,研究容积惯性和热惯性的影响,并确定了转动惯量的取值,明确部件金属气道热惯性有较明显的影响而容积惯性可以忽略。最后,将系统启动与变负荷过程的模拟数据与试验数据进行对比验证。结果表明,不论是启动过程还是变负荷过程,拟结果与试验数据吻合良好,表明动态模型能准确地模拟回热循环微燃机的启动、变负荷和停机等动态过程。
综合能源服务商-多用户利益共同体协调运营优化策略研究

能源互联网的发展促使售电公司逐步转型为综合能源服务商,而其如何制定吸引用户的售能策略成为研究重点。首先,结合电、热、气综合能源系统的物理结构,提出“综合能源服务商-用户”利益共同体协调运营优化策略,即利益共享、风险共担,并为多种用户制定考虑可削减负荷、可转移负荷以及电量回购的3类柔性调节能源销售套餐。其次,提出基于让利行为的利益分配规则和风险收益对等原则,并利用条件风险价值法(conditional value at risk,CVaR)度量利益共同体面临的总风险损失。接着,以综合能源服务商利润最大化、用户综合满意度最大化、以及用户承担的风险最小化为目标,构建利益共同体非线性多目标优化模型。最后,结合第二代非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA-II)和模糊隶属度函数求出最优折中解,结果证明所提的利益共同体协调运营优化策略可以实现综合能源服务商、用户的利益-风险最优化。
Tsne降维可视化分析及飞蛾火焰优化ELM算法在电力负荷预测中应用

电力系统的稳定运行具有负荷平衡的强约束性,准确的电力负荷预测在保证电力系统规划与可靠、经济运行方面具有十分重要的意义,影响着电力系统的诸多决策,如经济调度、自动发电控制、安全评估、维护调度和能源商业化等。该文针对电力负荷预测的多种气象因素影响,提出一种基于Tsne降维可视化分析及飞蛾火焰优化ELM算法(MFOELM)的电力负荷预测新方法。针对影响电力负荷预测的高维气象数据,采用改进的SNE降维可视化分析方法Tsne,解决了数据拥挤造成可视化效果不佳且数据结构易发生改变的问题,通过与Kpca、SNE降维方法的对比实验,证明了Tsne可以更好地将高维气象数据向低维空间映射,较高地保持高维空间中的数据结构并改善数据可视化效果;针对ELM负荷预测模型的局限,利用MFO在求解具有约束和未知搜索空间的复杂问题时具有的优越性对ELM优化,更好地解决了ELM权值输出不稳定,易陷入局部最小值等问题。通过对SAELM、PSOELM、MFOELM三种预测算法进行寻优实验,结果表明MFO不但具有更快的求解速度,而且提高了ELM的预测精度。通过对国际公开的美国日气象数据降维,协同负荷数据进行预测进行对比实验,证明了该文方法的有效性和优越性。该文方法在唐山实际电网负荷预测中应用,为制定合理的电网运行方式提供依据。
架空电力线路对输油气管道的谐波感应研究:评估方法及影响因素

架空电力线路对与其共用能源走廊的金属输油气管道的谐波感应效应尚未明确。该文通过分析阻抗参数计算公式的有效性,将架空线对邻近金属管道工频感应的解析评估方法延伸到谐波感应评价中。CDEGS仿真证实,分别采用Carson公式和Sunde公式进行互阻抗和管道阻抗导纳计算时,用于工频感应的评估适用于谐波感应评估。应用该谐波感应评估方法以及CDEGS仿真进行的谐波感应影响因素研究表明:实际系统中,谐波对邻近金属管道的谐波感应可能比基波感应更严重,不可忽略;土壤电阻率也对谐波感应更加敏感。现场实测结果证实了管道谐波感应的严重性,以及评估方法的有效性。
电力物联网下考虑社会行为的产消者交易模型研究

随着分布式能源的逐步普及,传统的用户将从单纯的电能消费者转变为产消一体化者。与此同时,电力物联网的快速发展为加速这一转变提供了有利的技术支持。在此背景下,该文在电力物联网的框架下研究了产消者的交易模型。由于产消者具有明显的社会行为(包括个体行为和社交行为)特性,导致了产消者的交易行为具有一定的不确定性和随机性。因此,依据产消者的行为特性,将产消者分为发展型、生产型和享受型3种类型的个体,并以此建立考虑不同类型产消者的供需响应模型。为充分调动产消者参与交易的自主选择性,建立了双层交易机制,即自组织和区域平台交易相结合的交易模型。最后,在具有744个产消者的IEEE 33系统上验证了所构建的交易模型的有效性,并分析了产消者的交易行为特性。仿真结果表明,所构建的自组织交易模型具有灵活性,能够充分调动产消者的积极性。
基于无相位实测数据的系统侧谐波阻抗估计方法改进

当实测数据相位角缺失时,现有计算谐波阻抗方法通常失效。由此,该文提出一种无需测量数据相位角而仅需测量点谐波电压、电流幅值及其相位差的系统侧谐波阻抗计算新方法。所提方法首先依据系统短路容量估算系统侧谐波阻抗初值并反解出相应的背景谐波电压,再排序分段该背景谐波电压。据此,依据各段背景谐波电压与相应测量数据之间的弱相关性计算各段数据对应的谐波阻抗,并根据谐波阻抗波动最小准则求取真实谐波阻抗。所提方法不依赖于阻抗初值的选取,当用户侧谐波阻抗非远大于系统侧谐波阻抗且背景谐波波动较大时,所提方法仍能取得好的评估效果,有效解决了实测数据相位缺失时系统侧谐波阻抗计算难题。仿真和实测数据验证了所提方法的有效性。
一种面向实时仿真的两电平VSC建模方法

新能源通过两电平电压源型换流器(voltage source converter,VSC)接入电网前,需要对其数字控制器做硬件在环测试,这要求实时仿真器能够对VSC做采样频率及以下频带的准确建模。为解决电力电子开关动作频繁改变系统拓扑造成的仿真效率下降问题,该文使用传输线建模法将交流侧电感等效成短传输线,将换流器从系统中隔离出来,从而使开关操作引起的系统拓扑变化限制在节点数较少的(VSC)子系统中。然后用延时受控电压源等效直流电容,进一步降低了VSC子网的计算量。最终,系统被分成多个可并行计算的子网系统。仿真结果表明,提出的实时仿真模型计算精度远高于目前常用的LC小步长建模方法,模型的频率特性满足仿真需要。
基于热电解耦的电力现货市场机制研究

随着中国电力现货市场建设逐步展开,电力市场机制给现有电力系统运行方式和调度模式带来了越来越大的影响。对于北方冬季供暖省份,如何在电力现货市场中同时保障电力系统安全运行和供热机组的供暖方式,对电力现货市场交易机制带来了很大的挑战。针对此问题,该文对北方区域冬季供暖期间电力现货市场运行情况和存在的问题进行分析,提出一种基于热电解耦的电力现货交易机制,建立供热机组在现货市场机制下的申报体系和考核方法。该文所提机制在保障供暖期大规模供热机组同时承担电力和热力供应的条件下,可以合理减少发电主体过度申报供热数据,实现电力现货市场机制下各发电机组的充分竞争和新能源的优先消纳。该文以某电力现货市场试点省份的实际系统进行算例分析,结果验证所提机制的必要性和有效性。
外环动态影响下变流器广义阻抗判据的适用性分析

基于广义阻抗的分析方法可将变流器并网系统转化为单输入单输出(single-input single-output,SISO)系统进行稳定分析,但考虑外环动态后广义阻抗分析方法的适用性尚不清楚。为此,文中首先在极坐标下建立考虑外环控制器动态的变流器并网系统的阻抗模型,推导出广义阻抗判据并得到对应的等效SISO系统;其次,阐明基于广义阻抗的稳定判据本质是对端口电压相位主导回路的谐振分析。进一步,证明考虑外环影响后广义阻抗判据处理的开环传递函数不存在右半平面极点,利用条件数指标说明广义阻抗判据导出的稳定裕度对参数不确定性的灵敏度较小,从而分析广义阻抗判据的适用性;最后,利用基于广义阻抗的方法详细分析锁相环和直流电压环之间的相互作用及无功外环的影响,总结变流器控制器参数对系统稳定性的影响规律。时域仿真结果验证了分析方法的正确性。
用于系统暂态行为分析的双馈风机转子转速控制时间尺度暂态模型

随着风力发电持续快速发展,风电并网系统的暂态行为正发生显著变化,对安全稳定运行带来挑战。发电装备暂态特性不同是导致风电并网系统暂态行为相较传统系统发生变化的重要原因。目前对风机暂态特性的认识大多依据基于实际结构的模块化数值仿真模型或针对特定控制方式的静态电路元件模型,缺乏对风机暂态特性的一般化描述和机理解释。该文以双馈风机为对象,综合考虑几种典型控制方式(包括常规控制、惯量控制等),运用基于“功率激励-内电势响应”关系的建模方法构建适用于双馈风机转子转速控制时间尺度(约秒级,与传统机电尺度相近)暂态行为分析的统一暂态模型。该模型从电力系统稳定目标和暂态过程演化基本因果关系入手,具有与同步机转子运动方程相似的形式,便于分析电力系统暂态行为及解释稳定机理。基于此,分别阐释多种控制方式下双馈风机的转子转速尺度暂态行为及物理过程。
基于模型预测控制的离网电氢耦合系统功率调控

能源低碳化转型是目前能源改革必由之路,而氢能在能源去碳化进程中扮演着越来越重要的地位,由风、光与氢能构成的离网电氢耦合典型低碳能源系统,具有显著低碳、绿色的特点。针对离网风光发电不稳定及供能系统低碳化需求问题,该文提出基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的离网电氢耦合系统功率调控方法。氢作为能源低碳化变革中重要能源载体,为风电光伏离网供能系统提供主要的中间稳定环节。该文构建典型离网电氢耦合能源供给系统架构,其中氢储能系统包括碱性电解槽–储氢罐–质子交换膜燃料电池,建立电氢耦合系统线性离散状态空间模型,基于具有较好在线优化动态控制性能的MPC方法,对系统进行功率平衡优化调控。通过典型日算例仿真分析,验证所提系统架构的合理性及系统功率调控的鲁棒性与有效性。
考虑锁相环和换相失败的LCC-HVDC闭环动态相量仿真模型

为解决交直流混联系统暂态响应难以快速精确求解的问题,文中基于动态相量法基本原理,对电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)全系统进行详细的建模推导。首先建立含锁相环的换流器动态相量模型,通过将锁相环输出与改进开关函数相结合,准确还原换流器的工作过程,提高计算的速度和精度。随后,通过对直流线路和控制系统的精确建模,实现了系统的闭环计算。同时,针对逆变侧易出现的换相失败情况,提出复合判据和开关函数修正法对其进行快速判断和处理,拓展模型的适用性。将所建模型应用于CIGRE Benchmark标准直流系统,多故障类型下的仿真结果进一步证明了其相较于传统动态相量模型的优势。
无气流作用的大气压空气中弥散射流特性研究

大气压等离子体射流在表面处理、生物医学等诸多领域具有广泛的应用前景,但复杂的气流控制系统限制了其应用。该文基于传统的单针射流结构,通过合理的结构参数设计,实现无气流作用的弥散等离子体射流,并研究了管口内径和气隙间距对弥散射流的影响,分析弥散射流的发展过程。结果表明,无气流弥散射流是外电场、表面电荷及空间电荷共同作用的结果;射流长度和电流幅值随气隙间距增大而减小;管口内径较小时,放电状态随电压幅值增长表现为 “电晕—射流产生—射流发展—通道贯穿”的渐变过程,且存在负向放电现象;管口内径较大时,放电状态随电压幅值增长表现为“电晕—通道贯穿”的突变过程;结合介质表面过程理论分析了射流发展过程,并解释了射流状态随电压幅值增长出现的渐变和突变两种独特现象。研究结果提供一种更简易的等离子体射流装置,对拓展射流应用领域有重要意义。
级联H桥电力电子变压器高频链端口解耦等效模型

文中提出一种级联H桥型电力电子变压器(cascaded H-bridge type power electronic transformer,CHB-PET)高频链解耦等效模型。该模型利用Ward等值先将功率模块内部节点的对外贡献转移到边界节点上,再根据相邻仿真步长间高频链端口电容电压不突变的特点以历史电压值替代当前时刻电压,实现电路解耦,最后再进行一次Ward等值消去剩余节点,得到功率模块的背靠背等效电路。每个相单元中,根据CHB-PET的输入串联输出并联连接特征,将功率模块背靠背电路级联形成相单元等效电路。各相等效电路接入外部系统中,由电磁暂态解算器统一求解。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建基于分立元件的详细模型和基于所提方法的等效模型,从仿真精度和时间效率两方面验证所提模型的正确性。
一种新型不对称三相准四电平四桥臂逆变器及abc坐标系下三维空间矢量脉宽调制算法

相较于传统两电平逆变器,多电平逆变器因具有更多的输出电平、更低的开关损耗低和电压应力,以及质量更好的输出电压波形,在中高压领域已得到广泛应用,但其也存在成本高、体积大、调制算法复杂及同类型器件难以匹配等问题。为此,提出一种新颖的三相准四电平四桥臂逆变器拓扑结构及其空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)算法,不需要钳位二极管或飞跨电容,简化结构并节约成本。仿真及实验结果表明,在最高10kHz的开关频率条件下,仿真及实验输出电压的总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)可分别控制为0.78%和4.904%,相较于传统三电平逆变器,其输出谐波含量及开关频率更低,且转换效率提高近2%。
正极性操作冲击下球-板长间隙流注-先导转化模型

流注-先导转化是长空气间隙放电发展过程中最为重要的能量转化节点,针对换流站阀厅中大量存在的由屏蔽球和周围接地体组成的球-板长空气间隙类型,研究其流注-先导转化过程及机理具有重要的学术意义和工程价值。该文开展正极性标准操作冲击下球-板长间隙放电试验,利用光电联合检测系统采集放电过程瞬时光功率和电场强度等光电信息,测量流注-先导转化实测时长t_a,对比由经典Gallimberti流注-先导转化模型获得的计算时长t_s,发现经典模型适用于仅生成单根流注茎且注入电荷量较少的小尺寸电极放电分析;搭建考虑流注放电对流扩散和流注茎形态特征的流注-先导转化修正模型,依据电场跃升计算初始流注注入电荷量Q_z和放电电流I_z,确定流注茎根数n和流注茎半径r,仿真获得流注-先导转化修正时长t_(sz),并与实测时长t_a和计算时长t_s进行对比。分析结果表明,考虑大直径电极流注茎根数及初始流注注入电荷量增多影响的流注-先导转化修正模型能显著提高计算精度。该文研究成果为今后建立更加完善的球-板长空气间隙放电先导起始模型奠定了基础。
大气压氮气交流滑动弧放电模式及其周期特性研究

滑动弧放电在能源环境及材料处理等领域有着广泛的应用,为指导实际应用中滑动弧电极结构和运行参数优化及应用效果提升,通过电学和光学特性等分析手段,采集并获得不同气体流量、电源调压器电压下氮气滑动弧的放电信号和放电图像,研究不同条件下交流滑动弧放电的放电模式、伏安特性、光谱特性及电弧运动特性。研究结果表明:交流滑动弧在整个放电过程中存在稳定滑动和击穿伴随滑动两种模式,两者的电信号特征和电弧运动特征存在显著差异,通过减少气体流量或增加输入电压均会使电弧的放电模式向着稳定滑动模式转变。稳定滑动模式下的平均放电功率和滑动周期都高于击穿伴随滑动模式,且在稳定滑动模式下能产生较大的电弧弧长和弧高;交流滑动弧的发射光谱强度也和滑动弧放电模式直接相关,稳定滑动模式下的光谱强度高于击穿伴随滑动模式的光谱强度,有利于促进化学反应的进行。因此,在交流滑动弧放电实际应用中,可在较低的气体流量和较高的调压器输入电压下运行(该文在3L×min~(-1)和120V),来获得稳定性高、活性强的等离子体,以达到提升应用效果的目的。
惯量安全域:概念、特点及评估方法

伴随换流器馈入的数量和容量不断提升,电力系统的转动惯量水平正在持续下降。高比例新能源和大规模电力电子装备接入的低惯量运行场景下,系统存在较大的频率失稳风险。该文提出惯量安全域(inertia security region,ISR)的概念,用于揭示能够满足系统频率稳定性的惯量安全区域,使调度运行人员可以快速甄别电力系统惯量的安全阈值和储备情况。在对ISR的维度特点、数值特征进行充分探讨的基础上,构建惯量安全域面周比、惯量安全裕度、惯量储备系数系列指标以提取ISR的特征和对系统惯量进行量化分级。进而,基于所提ISR的定义,建立满足频率稳定约束的惯量安全域评估模型。以IEEE-39节点系统和我国某省级电网进行算例分析,验证所提模型和方法的有效性。评估所得的惯量安全域可作为惯量监测结果的对照基底,用于评判系统惯量的安全裕度和明确其可调空间。
用于高压断路器机械故障诊断的AM-ReliefF特征选择下集成SVM方法

针对高压断路器机械故障诊断过程中存在的原始特征维度过高,导致过拟合现象,而传统Relief-F算法在筛选特征过程中对诊断模型没有针对性,以及支持向量机(support vector machine,SVM)算法受参数选择限制导致诊断精度不佳的问题,提出一种AM-ReliefF特征选择下集成SVM的诊断算法。该算法对原始特征空间进行有效筛选,生成适应模型的最优特征子集,并将SVM作为基学习器与AdaBoost算法有效集成,提高诊断性能。首先对LW30-252型SF6高压断路器典型6种工况的合闸振动信号提取特征,构成原始特征空间,然后利用AM-ReliefF特征选择算法构造与集成SVM模型匹配的最优特征子集,最后用集成SVM模型进行故障诊断。与原始特征下单一SVM算法对比,所提方法使故障诊断精度由83.0%提升到98.9%,为高压断路器机械故障诊断研究提供了新思路。
基于深度学习的含不确定性N-1安全校核方法

N-1安全校核是保证系统安全的重要分析工具。为应对日益增长的不确定性对电力系统运行的影响,N-1安全校核除计及支路开断外还需考虑新能源波动等不确定性场景,这导致N-1安全校核面临新的计算挑战。对此,从特征向量构造及学习策略设计两方面入手,提出基于深度学习技术的N-1快速校核方法。该方法构造表征电力系统源荷变化及拓扑结构变化的特征向量,由此建立直流潮流的深度神经网络模型来挖掘直流潮流方程输入输出间的复杂特征。其次,考虑N-1安全校核的潮流分布存在孤立点,从数据预处理、激活函数设计等方面入手设计一套适用于N-1安全校核的深度学习策略。训练后的深度神经网络能够适用于新的不确定性场景(如N-1拓扑变化和新能源波动等),并且通过矩阵计算可直接映射出所有场景下的潮流结果,加快N-1安全校核速度。最后,采用接入新能源的IEEE 30节点和IEEE 118节点系统进行仿真计算,验证了所提方法的有效性。
利用故障电流首行波拟合的柔性直流输电线路单端行波保护原理

基于电气量导数的行波保护方法在输电线路发生高阻故障时存在拒动问题。该文首先分析直流输电线路故障首行波特征,分别推导直流输电线路发生区内、外故障时保护安装处的故障首行波表达式。之后分析故障首行波表达式中各部分的物理意义,利用拟合的方法提取出故障首行波中反映故障位置而不受过渡电阻影响的指数系数。在此基础上,提出利用故障电流首行波拟合的柔直线路单端行波保护原理。仿真结果表明,拟合出的指数系数能够有效反映故障位置,所提出的保护方法能在1 ms内完成故障判别,并且具有高耐过渡电阻能力。同时分析验证了不同采样频率及噪声对保护方法的影响,结果表明所提出的保护方法对采样频率的变化和噪声影响具有高鲁棒性。
基于供需双侧博弈互动的园区多能运营商能源交易优化决策

随着能源市场改革的逐步深入,大量新兴市场主体涌入市场展开激烈竞争。在此背景下,以园区运营商对园区综合能源系统(integrated energy system,IES)进行管理并参与市场为应用场景,建立与供需双侧博弈互动的园区运营商能源交易决策模型。首先,基于Stackelberg博弈理论,同时考虑供给侧和需求侧市场主体的主动性,提出园区运营商供需双侧博弈互动框架。其中,园区运营商分别采用功率–价格曲线和分时统一价格与能源供应商和用户进行互动模拟。然后,采用能源枢纽(energy hub,EH)建模方法,详细构建园区IES调度模型,以园区运营商净利润最大化进行园区IES运行优化。接着,证明该博弈互动模型纳什均衡(nash equilibrium,NE)的存在性和唯一性,并提出相应的NE求解流程。仿真结果表明,所提博弈互动模型的求解具有良好的收敛性,园区运营商与供需双侧进行博弈互动可更好地调整自身分布式能源设备的运行,并以更低的成本进行购能。
基于协同控制优化风储系统频率响应的策略研究

风电机组的友好型调频控制对改善风电并网系统的频率响应特性具有重要作用。该文在分析最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)运行风电机组,利用变比例系数调速、飞轮储能基于功率调节实现频率支撑可行性的基础上,从优化风储系统频率响应特性出发,基于协同控制理论,提出飞轮储能协同MPPT运行风电机组提供频率响应的两层协同控制方案。通过将频率偏差和风电机组虚拟电气惯量线性组合构成宏变量,并利用宏变量的零输入响应控制流形,设计实现不同风速风电机组协同提供频率支撑的变比例系数调速策略。进一步,基于频率偏差、储能调频功率指令和风电机组虚拟惯量的线性组合构成宏变量,采用相同的控制流形设计飞轮储能协同风电机组提供频率支撑、快速恢复风电机组MPPT运行和避免频率二次扰动的附加调频有功调节策略。最后,利用风电并网系统的负荷频率扰动,验证所提协同控制的有效性,结果表明,该策略不仅有助于提高系统恢复同步稳定的动态特性,而且能够降低同步发电机参与调频的有功调节速度要求。
数据驱动的三相配电网络拓扑与线路参数辨识

近年来,分布式电源、电动汽车、用户侧储能等大量接入配电网,对配电网的优化运行带来挑战。同时,分布式可再生能源的不确定性和用户用电差异性使得配电网三相处于不平衡的状态,对配电网安全经济运行提出了更高要求。然而,由于配电网中量测设备的限制,通常无法得到相角信息,难以有效辨识拓扑和参数信息。面对这些问题和挑战,该文提出无相角信息下数据驱动的三相配电网络拓扑与参数辨识方法。首先利用线性回归方法,得到无相位标签的拓扑和参数初值;然后以相关性为指标调整相序、拓扑以及参数;最后提出一种数据驱动的改进型Newton-Raphson法,得到精细的线路参数,恢复电压相角。通过爱尔兰真实负荷数据,在IEEE 34和123节点三相配电网中验证方法的收敛性和准确性。
多源量测数据融合的配电网状态估计及应用

随着同步相量量测装置的引入,配电网中存在着不同时间尺度与量测精度的多源量测数据。如何充分融合多源量测数据,实现快速准确的配电网状态估计是高效运行决策的重要前提。该文提出一种考虑不同类型量测时间尺度、同步性和精度特点的配电网多源量测融合状态估计方法,讨论同步相量量测数据引入对状态估计分析模型的影响,对多源量测数据进行等值转换实现量测函数的线性化,针对不同类型的量测数据采用相应的数据融合策略,以提高状态估计的精度、减小状态估计的计算周期。基于广州某地区的示范工程算例,分析验证了不同量测配置及运行条件下所提出的多源量测数据融合方法对网络可观性提升、状态估计精度改善的有效性。
基于电流过零点预计算的单有源桥变换器等效建模方法

模块化隔离型DC/DC变换器(modular isolated DC/DC converter,MIDC)作为光伏、风电等直流电源并网的重要方案,受到广泛关注。输入并联输出串联(input parallel output series,IPOS)型单有源桥(single active bridge,SAB)变换器是MIDC的常用拓扑之一,由于节点导纳矩阵阶数高、仿真步长小以及不控整流桥的存在,其电磁暂态仿真效率很低。文中提出一种基于电流过零点预计算的SAB变换器等效建模方法。首先,针对SAB变换器的拓扑结构和工作原理进行分析,求解不同模式下电感电流表达式。其次,计算电感电流过零点,并给出不同模式的区分条件。然后,类比DAB变换器,建立IPOS型SAB变换器的等效模型。在此基础上,利用Lyapunov法证明所提等效模型的稳定性。最后,在PSCAD/EMTDC环境中验证所提出模型的精度和加速比。
考虑介质荷电的高压直流输电线路合成电场分离方法与影响机理

当高压直流输电线路临近农业大棚时,导线电晕放电产生的空间电荷会积累到覆盖在大棚上的介质薄膜表面,从而对周围的电场产生畸变作用。目前,一些专家学者们针对计及介质薄膜的离子流场进行了实验研究,也提出了针对直流输电线路附近存在介质薄膜时的离子流场计算方法。但是,尚未清晰地揭示荷电介质对电场的影响机理。该文提出基于场源的合成电场分离方法,建立500 kV HVDC架空线路附近存在介质薄膜的计算模型,对于是否存在薄膜以及不同薄膜尺寸情况下的电场分量进行研究。计算结果表明,薄膜上积累的电荷是影响大棚附近地面合成场强的主要因素。通过分析荷电介质对电荷分布的影响,揭示了荷电介质对电场的影响机理。该文的研究成果可为存在农业大棚时直流输电线路地面合成场强的抑制提供指导。
考虑任务剖面的模块化多电平换流器可靠性评估方法研究

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMCs)的高可靠性是确保整个柔性化直流输电系统安全可靠运行的关键。由于实际MMC系统受风能等新能源的随机性、间歇性影响,IGBT结温长期处于剧烈波动状态,常规电力电子设备可靠性评估方法已无法满足换流器设计的高可靠性要求。文中提出一种考虑任务剖面的MMC系统可靠性评估方法。首先,基于实测风速数据分析风电场接入的25MW MMC系统运行工况下一年的输出功率,同时在功率器件结温预测中考虑基频结温波动的影响;通过雨流算法进行热荷载统计,以便于应用寿命模型,从而得到功率器件静态累积损伤。考虑寿命模型参数和器件参数的随机性和波动性,采用Monte-Carlo仿真建立器件寿命分布模型;以子模块中器件级可靠性分析为基础,通过可靠性方框图建立系统级可靠性模型,进而对不同冗余子模块的MMC系统进行可靠性分析。研究结果表明,本方法可为MMC系统可靠性量化评估和系统高可靠性设计提供理论指导。
多绕组交流旋转电机饱和电感的快速求解算法

为了解决多绕组交流旋转电机饱和电感的统一、快速、准确求解难题,从电感的基本定义出发,提出一种磁网络迭代法。在考虑铁心饱和与转子旋转的情况下,分析并建立动态磁网络模型,求解交流旋转电机在给定激励下的磁场分布,然后冻结该工况下定转子铁心各部分的磁导率,计算单位电流产生的绕组磁链,进而求得饱和电感,算法具有很好的统一性。在此基础上,以1台混联式笼型转子无刷双馈电机为例,利用该算法求解多套交流绕组的饱和电感,并将计算结果分别与有限元能量摄动法和样机实测数据进行对比。结果表明,磁网络迭代法在保证电感求解精度的前提下,比有限元能量摄动法具有更快的求解速度。
内嵌于MMC换流器的多端口直流潮流控制器

在柔性直流输配电系统中,由于直流系统易于通过多点馈入、多端成网以解决控制灵活及供电可靠的问题,环状及网状多端柔性直流输配电技术正获得越来越多的关注与研究。为解决柔性直流网络中潮流控制自由度不足问题,需要增加直流潮流控制器以实现潮流优化控制,达到输电走廊堵塞缓解及线损减少的目的。针对基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的多端柔性直流网络,提出一种内嵌于MMC的多端口直流潮流控制器(embedded DC power flow controller,e-DCPFC),可实现同一电压等级环状或网状柔性直流电网的潮流控制。其通过对MMC拓扑的衍生实现,具有结构简单及易于多端口扩展的优势,且线路潮流双向可调。该文描述内嵌式直流潮流控制器的拓扑结构及工作原理,提出其与MMC的协同控制策略,在Matlab中搭建仿真模型,通过3种运行工况验证e-DCPFC的可行性及有效性。最后搭建e-DCPFC的原理样机进行实验验证,实验结果证明该直流潮流控制器在各种工况下直流网络潮流控制有效。
基于负荷聚类与网络等效的配电网多维典型场景生成方法

分布式发电接入的配电网规划需要分析接入前后电压分布特征。由于负荷与分布式发电数量多、随机波动等原因,兼顾效率和精度的评估方法一直是研究热点。该文提出一种基于负荷聚类与网络等效的配电网多维典型场景生成方法。首先,基于矢量K-medoids聚类方法,将负荷按照功率波动特征划分为n类,并将分布式发电分为光伏和风电2类;其次,提出一种表征对线路压降影响力大小的节点加权系数计算方法,将辐射状配电网简化为n + 2节点等效配电网络;第三,对负荷/光伏、风电分别进行n + 1维、1维K-means聚类,并根据聚类中心计算初始网络节点典型场景;最后以某配电网为例,进行算例分析,结果验证了算法的可行性,以及典型场景下电压分布评估结果的准确性。
多类型换流器并存的柔直配电网故障隔离方法

对于多类型换流器并存的柔直配电网,目前还缺少完备的故障隔离方案。为此,针对典型的半桥型模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)无法阻断直流故障电流的问题,提出基于外部晶闸管旁路的MMC拓扑(external thyristor based MMC,ET-MMC),用外部晶闸管旁路代替传统的双晶闸管,阻断交流馈入的同时大大减少了晶闸管的数量,并在直流出口新增耗能模块加速电感剩余能量的耗散。其次,针对网络中存在的电压源换流器(voltage source converter,VSC)和直流变压器(DC transformer,DCT),通过新增耗能支路实现故障自清除。另外,针对多类型换流器并存的柔直配电网,设计完备的故障隔离方案。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建六端环状柔直配电网仿真模型,仿真结果表明,所提方案能够在故障发生后25ms内完成隔离过程,且具有较好的经济性和实用性。
基于断线解环思想的配电网辐射状拓扑约束建模方法

配电网采用闭环设计、开环运行的方式,因此在利用数学规划方法解决配电网中的某些优化问题时,需要建立可解析表达的辐射状拓扑约束。该文分析并证明目前使用较多的生成树约束是辐射状拓扑的必要不充分条件,即其无法确保生成的拓扑为辐射状,并给出使其成立的辅助条件。提出基于断线解环思想的辐射状拓扑约束,并证明该组约束是确保辐射状网络的充分必要条件。然后基于该文提出的约束,分别建立配电系统扩建规划和故障恢复问题的混合整数二阶锥优化模型。最后通过配电系统算例测试验证该文提出辐射状约束的有效性,并与常用的生成树约束和单商品流约束进行对比测试,验证该文提出的辐射状约束的优越性。
基于节点导纳方程预处理的ISOP型DAB变换器双端口解耦等效模型

电力电子变压器是柔性直流配电网的主要设备,常包含大量开关器件与储能设备,且高频特征限制了仿真步长,仿真效率极低。文中针对典型的输入串联输出并联(input-series-output-parallel,ISOP)型双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器,提出一种基于节点导纳方程预处理的双端口解耦等效模型。首先,将变压器用双端口等效电路表示,列写单个DAB单元的节点导纳方程。然后,通过嵌套快速求解法,列写DAB端子对外等效节点导纳方程,并利用矩阵的对称性与稀疏性进行节点导纳方程的预处理,求解等效参数表达式。其次,利用DAB单元端口电容电压不突变性质进行单步长约等,建立串并联侧解耦的单模块等效电路。最后,给出ISOP型DAB变换器的对外等效电路参数与求解流程。在PSCAD/EMTDC环境中对所提等效建模方法进行仿真加速比与精度的测试,结果表明,当DAB模块数大于50时,所提模型可实现2个数量级的提速,并且与详细模型相比具有极高的仿真精度。
基于电磁感应热成像技术的复合绝缘子内部导通性缺陷检测方法

为了消除复合绝缘子内部导通性缺陷引起的绝缘失效故障,提出一种基于电磁感应热成像技术的复合绝缘子内部导通性缺陷检测方法。该方法利用外部电磁激励源在导通性缺陷内生成涡流,涡流产生的焦耳热在材料内部传播,通过处理分析热像仪采集的绝缘子表面动态热图序列,实现绝缘子内部缺陷的检测。建立含导通性缺陷的复合绝缘子热波模型,得到缺陷对应表面的温度分布函数。利用人工设置缺陷的复合绝缘子样品开展检测试验,通过观测原始红外热图序列,分析对应表面下不同结构的电磁扰动和热扩散过程区域的热波信号。基于热波传播机理建立热波信号混叠模型,并利用盲源分离方法实现缺陷热波信号的增强显示。最后,基于导通性缺陷对应表面温度分布方程,得出峰值时间与缺陷深度平方的定量关系,提出缺陷深度的定量检测方法。理论和实验结果表明,电磁感应热成像技术可以检测到5mm厚护套下的高导通性缺陷,该技术在复合绝缘子内部导通性缺陷检测中具有良好的有效性和广阔的应用前景。
基于GRA-LSTM-Stacking模型的海上双馈风力发电机早期故障预警与诊断

为防止海上双馈风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)故障迅速恶化而导致的重大经济损失,迫切需要尽早给出故障预警信号。针对现有海上SCADA系统面临的预警时间不足以及故障样本获取困难的问题,该文提出一种基于GRA-LSTM-Stacking模型的海上DFIG早期故障预警与诊断方法。首先,对SCADA系统采集的数据进行灰色关联分析(grey relation analysis,GRA),筛选出与DFIG运行温度高度相关的状态变量;然后,通过长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)预测正常工况下DFIG的运行温度,计算实际值与预测值的残差绝对值,并使用概率分布拟合的方法设置告警阈值,据此对风机早期故障进行预警,并提取故障样本;最后,通过Stacking融合算法框架对提取的DFIG故障样本进行精确故障诊断。以某海上风电场3MW双馈式风机SCADA数据为例进行分析,结果表明:该文所提的GRA-LSTM-Stacking诊断模型既能提前29~72h识别海上DFIG早期故障,并能精确诊断出故障类型,还能有效提高海上DFIG的故障诊断精度,为深远海风电开发提供技术储备。
考虑电力系统拓扑变化的消息传递图神经网络暂态稳定评估

近年来,数据驱动相关方法已经在电力系统暂态稳定评估等领域得到了广泛的应用。然而,传统数据驱动方法大多用于分析欧式数据,对电网拓扑连接关系的刻画受限,导致传统方法在新拓扑下的应用泛化能力不足。为此,该文基于消息传递图神经网络(message passing neural network,MPNN),提出一种基于稳态数据的电力系统暂态稳定评估方法。通过图数据处理和拓扑连接关系建模,训练得到能够描述电力系统拓扑变化的暂态稳定性评估模型。论文在新英格兰39节点系统上进行全面的仿真,生成包含600多种拓扑在内的百万级别样本数据。算例分析表明,与传统数据驱动方法相比,所提方法在面对拓扑频繁变化的运行场景数据集上具有更好的性能,对未学习过的新拓扑具有更强的泛化能力。
从“信息-能量”基本关系看信息能源深度融合

信息系统作为当前社会经济数字化转型的基础设施,其对物质世界的细粒度管控是以能耗为代价的。随着数字化转型发展的加速,信息系统的可持续性和供电系统效率已经面临巨大压力。该文从自然界“物质-信息-能量”的基础三元关系出发,初步探讨信息系统的可持续性、信息能量的基本互换关系、计算功耗构成及软件功耗模型,进而提出和论述信息系统是一种“数字电网”和信息负荷调度能力是一种 “新型发电能力”的观点,通过广域信息负荷与电力负荷联合调度达到信息系统的可持续发展和大电网安全稳定运行,为未来高弹性电力系统的建设提供了一种新的思路。
基于环流注入控制的MMC型固态变压器低压直流真双极运行方案

多端口固态变压器(solid state transformer,SST)是多电压等级交直流混合配电网的核心设备。模块化多电平(modular multilevel converter,MMC)型SST可构建中压交流、中压直流和低压直流等端口,其中压直流端口可接入中压直流配电网及构成多区域交流配电网的柔性互联,从而提升区域网络间功率灵活调节能力。对于低压侧,具有不平衡运行能力的真双极直流母线能够满足低压用户对多电压等级、供电可靠及用电安全等需求,而常规的MMC-SST仅能提供单极或伪双极低压直流端口。因此,文中提出一种真双极型MMC-SST拓扑及基于主动环流注入的桥臂电压平衡优化运行方案,该结构同时具备中压交流、中压直流及低压真双极直流等端口。文中的主要工作包括:简述真双极型MMC-SST连接方式,并基于能量平衡原理,探索低压真双极运行工作机理;建立基于环流的动态模型,揭示双极不平衡功率、桥臂电容电压及环流之间的耦合关系;基于环流注入的稳态模型,获得基于主动环流注入的桥臂电压平衡运行方法,并优化注入环流的幅值和相位;提出基于环流主动注入的桥臂电容电压平衡控制策略。最后,搭建2MVA的MMC-SST仿真模型及4.8kVA的MMC-SST实验样机,验证所提拓扑及控制的可行性和有效性。
高比例电力电子电力系统宽频带振荡研究综述

随着电力电子设备在电力系统中所占比例的日益提高,电力系统的动态特性发生了巨大变化,多样化设备在多时间尺度下的交互作用,使得频率覆盖次同步、超同步、高频带的电力系统宽频带振荡问题逐渐凸显。该文将首先总结高比例电力电子电力系统宽频带振荡的新特征,对谐振类和控制振荡类宽频振荡问题进行说明,然后对电力电子设备、同步发电机及电力网络间交互作用的研究成果进行总结与归纳,对模态分析法、阻抗分析法等电力系统宽频带振荡分析方法的基本原理和适用性进行说明,最后提出高比例电力电子电力系统宽频带振荡领域未来的研究方向。
MMC-HVDC改进模型预测控制策略研究

控制策略对保证基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统(modular multilevel converter -high voltage direct current transmission,MMC-HVDC)正常工作起着至关重要的作用。经典双闭环矢量控制具有控制精度高、响应速度快等特点,但需要控制器设计和控制参数调节;模型预测控制具有建模直观、无需控制器优点,但预测指令的求解过程稍显复杂。该文在两相静止坐标系下,综合2种控制策略的优点,基于功能等效思想,将双闭环矢量控制等效划分为2个模型预测环节,构成改进模型预测控制。研究2种不同的控制指令获取方法,避免传统预测控制运算量大、权重因子调节复杂等问题。通过对模块化多电平换流器技术(modular multi-level converter,MMC)数学模型离散化,建立MMC阀侧电压控制指令输出预测模型,实现内环控制器等同功能。分别针对电网电压平衡和不平衡工况,从功率跟踪、负序电流抑制及功率波动抑制等方面验证所设计控制策略的有效性。
城市能源互联网综合服务平台架构及关键技术

城市能源互联网是通过广泛连接电、气、冷、热等多种能源,借助信息化、智能化手段,实现资源优化配置和能源高效运行。由于涉及多种能源形式和不同的运营机构,城市能源互联网的建设和运营涉及许多挑战:海量终端设备的接入管控困难、模型与技术路线差异巨大、数据处理与智能化应用手段缺乏。该文利用复杂系统管理和控制理论,提出独立于特定设备、特定领域的综合服务平台架构,并深入研究软件定义终端接入信息物理系统(cyber-physical systems,CPS)建模与分析计算引擎、分布式多主体协作等关键技术,实现大规模异构终端的访问和远程控制,多源异构数据的融合和分布式处理,多主体异构系统的分布式协作。最后对城市能源互联网综合服务平台的应用场景及生态建设进行展望。
基于行波全波形主频分量的单端定位方法研究

针对线路参数依频变化导致的时域行波波头畸变无法精确标定,传输波速无法准确计算的难题,提出一种基于行波全波形主频分量的单端定位方法。该方法选取广义Morse小波刻画故障行波的时频谱,获得行波全波形,多维度展现故障信息;定性分析行波波头衰减和传输波速的依频变化特性;定量计算全波形各频段能量,提取能量最大的频段,作为行波全波形主频分量;利用Teager能量算子增强波头突变特征,精确标定行波全波形主频分量下初始波头和第二反射波头对应时刻,准确计算主频分量对应的传播速度,实现基于行波全波形主频分量的单端行波定位。PSCAD仿真结果表明,所提定位方法具有较强的算法适应性,通过提高波头标定精度和传输波速计算准确性,有效提升单端行波定位方法的可靠性与精度,定位绝对误差小于120m。