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EAST电源系统包含一套由固定电容器和晶闸管控制电抗器(TCR)组成的无功补偿系统.为防止并联谐振影响EAST实验及电网安全,研究了EAST无功补偿系统与10kV电网分布电感之间的低频谐振.分析表明,在TCR投入量不断变化时,系统的低频谐振点在2.04～2.24之间,EAST电源产生的二次谐波电流被放大后在国家标准允许范围内.MATLAB和PSCAD对整个系统的仿真结果验证了上述结果的正确性.     

计及地磁暴影响的电力系统事故链仿真模型

地磁暴影响下地磁感应电流(GIC) 流过变压器中性点, 引起变压器无功损耗增加, 在强地磁暴环境中, 系统的无功补偿装置可能过载, 母线电压下降, 可能引发连锁故障, 继而导致大停电事故。对比事故链各环节特点和因磁暴导致的电力系统停电事故的发展规律, 使用事故链模型来仿真实现地磁暴条件下的电网停电过程。基于自组织临界理论和非故障线路的安全稳定裕度来确定连锁故障的传播路径。结合IEEERTS79系统参数, 估算各母线的地理位置, 借助PowerWorld仿真软件, 以该系统为例, 研究结果验证了所提事故链模型可以反映给定电网条件下, 地磁暴参数对电力系统事故链集与薄弱环节辨识的影响, 研究结果可为量化和防治磁暴电网灾害提供依据。     

地磁暴对电力系统的影响及防治策略

地磁暴是全球范围内地球磁场的剧烈扰动现象, 在电网中产生地磁感应电流(GIC)。电力变压器在GIC的作用下进入半波饱和状态, 其产生的谐波和增加的无功损耗影响电网电压稳定, 造成系统中继电保护装置误动, 随着电网电压等级的提高和电网规模的扩大, 地磁暴可能严重威胁电网安全运行。分析了变压器对GIC入侵后的响应, 以及次生灾害在电力系统中的传播过程, 阐明了磁暴对电力系统的影响机理, 分析了GIC对变压器、无功补偿设备和继电保护装置等设备的影响, 建立了GIC对系统电压稳定性影响的分析框架及基本方法, 最后提出了一种GIC优化治理策略, 与传统治理方法相比具有明显的优越性。     

40 T外超导磁体电源无功补偿装置的研究与设计

强磁场科学中心外超导磁体电源为大电感负载的相控整流电源,其电网侧会产生大量的无功与谐波,不仅影响电网质量还可能影响外超导电源本身的控制。针对外超导电源的特性,对各种无功补偿方案进行了分析比较,阐述了选用SVG作补偿装置的原因。搭建了三相三电平的SVG仿真控制模型和30 kvar的样机实验平台,实验表明了该方案的可行性。     

正交耦合型高温超导可控电抗器的设计与分析

可控电抗器作为新型无功补偿设备能够有效地补偿电网无功、限制电网过电压及改善电能质量。高温超导可控电抗器因具有控制灵活、谐波含量低、可连续平滑调节、功率密度高等优点而受到广泛关注。文中研究了一种新型正交耦合型高温超导可控电抗器,其采用平行磁通控制以增大调节范围、垂直铁心结构以降低感应电压、增加气隙以降低谐波含量,介绍了该电抗器工作原理与基本结构,搭建了有限元分析模型,进行了380V小型样机的电磁设计,并分析获得其电抗调节范围及工作电流的谐波特性。结果表明,该新型超导电抗器具有很好的无功调节性能。     

一种基于并行混沌和SFLA的风电电网无功优化模型设计

针对已有方法在解决电网无功优化时,由于系统的无功不足和电网电压的不稳定,容易过早收敛到局部最优解的缺点,设计了一种基于并行混沌和混合蛙跳算法 (Shuffle Frog Leaping Algorithm, SFLA)的电网无功优化模型。首先,建立了最小化有功网损、最大化静态电压稳定裕度和最大化无功补偿单位投资收益的多目标数学优化模型,然后,对经典的SFLA进行改进,通过引入精英协同进化机制和划分种群的方式实现并行寻优,从而增加个体的多样性和加快最优解的求取速度,在不同种群中设计不同的适应度函数和个体更新进化方法。为了使得算法的初始解分布更为均匀,引入用混沌机制来对种群进行初始化,最后,对基于并行混沌和SFLA的总体算法进行了设计和分析。在Matlab环境下进行实验,实验结果表明文中方法得到的优化结果具有电网有功损耗小、单位投资收益高和静态电压稳定裕度大的优点,具有较强的可行性和适应性。     

补偿腔支路对环路热管传热性能影响的实验研究

在环路热管系统工作中,存在因补偿腔温度过高而造成的蒸发器烧干现象。在常规环路热管系统中设计了补偿腔支路,以带走热源向补偿腔传递的径向热量,并对设计的环路热管系统进行实验测试,分析补偿腔支路对环路热管传热特性的影响。实验结果表明:补偿腔支路开启后,在热流密度14 W/cm²时,系统稳定启动所需时间从4 min减少到3 min,表明系统稳定启动所需时间减小,有利于快速启动;在热流密度18 W/cm²下,对应的壁面温度从88.2℃降至85.4℃,系统热阻从0.56 K/W减小到了0.49 K/W,表明系统所能承受的最大热流密度更大,系统热阻也更低,因此系统的传热性能更好。     

EAST 装置新超导馈线系统冷却回路设计

EAST 装置电流馈线系统由13 对NbTi 材料CICC 超导母线组成,连接超导磁体系统和高温超导电流引线,为磁体系统的运行提供馈电通道和失超状态下能量的释放通道。馈线系统中超导母线由液氦制冷机通过低温分配阀箱提供的4.5K 超临界氦冷却,冷却通道进口压力为0.45MPa,出口压力不小于0.25MPa。通过对超导母线和接头内流道中的迫流氦的压降计算确定了冷却流程方案为1 对TF 超导母线单独串联组成1 个冷却通道, 12 对PF 超导母线分为6 个冷却通道,每个通道由2 对PF 超导母线串联组成。     

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EAST 装置电流馈线系统由13 对NbTi 材料CICC 超导母线组成,连接超导磁体系统和高温超导电流引线,为磁体系统的运行提供馈电通道和失超状态下能量的释放通道。馈线系统中超导母线由液氦制冷机通过低温分配阀箱提供的4.5K 超临界氦冷却,冷却通道进口压力为0.45MPa,出口压力不小于0.25MPa。通过对超导母线和接头内流道中的迫流氦的压降计算确定了冷却流程方案为1 对TF 超导母线单独串联组成1 个冷却通道, 12 对PF 超导母线分为6 个冷却通道,每个通道由2 对PF 超导母线串联组成。     

14 MW 水冷磁体电源无功补偿装置的设计

静止无功发生器(Static Var Generator, SVG) 具有提高系统功率因数、 动态改善电能质量、 稳定电网以及节能降耗、 降低运行成本等优点. 针对其优点, 作为水冷磁体电源的使用需求, 考虑将高压链式 SVG 技术作为磁体电源无功补偿的方案, 以实现无功动态补偿. 本文主要介绍了链式串联 SVG 的工作原理, 对其参数进行设计并利用 PSCAD 进行仿真实验, 实验验证了方案的可行性, 为强光磁关键技术预研项目14 MW 水冷磁体电源无功补偿装置提供了理论支持     

驱动X光二极管的级联Blumlein型脉冲网络过电压脉冲分析

为了提高装置容许的运行电压以提高辐射剂量产额,开展了放电过程中影响脉冲形成网络过电压幅值因素的研究。在引入开关导通不同步性和导通电阻条件下,建立了适用于任意电阻性负载的级联Blumlein型脉冲形成网络电压波过程理论模型,基于波过程模型进一步分析了影响脉冲形成网络过电压幅值的因素。研究表明开关不同步是产生过电压的主要因素,过电压峰值出现在开关闭合后的3倍形成网络电长度时刻。随着网络级联级数的增加,二极管阻抗与源阻抗匹配情况下最大过电压可达到-2倍充电电压,而二极管阻抗下降使得过电压幅值得以加强,阻抗过早崩溃可使过电压幅值接近充电电压的-3倍。     

开关电源汇流排的场路耦合仿真分析及优化

根据开关电源工作原理,建立汇流排的外电路模型,并与汇流排模型进行场路耦合仿真,用有限元仿真的方法,得到汇流排在实际激励条件下的电流密度分布和欧姆损耗分布。分析汇流排工作时欧姆损耗集中的区域,在此基础上对汇流排的结构进行优化,从而达到减小汇流排的电流密度和欧姆损耗的目的。     

Simulations of a stretching bar using a plasticity model from the shear transformation zone theory

An Eulerian simulation framework is developed to study an elastoplastic model of amorphous materials that is based upon the shear transformation zone (STZ) theory developed by Langer and coworkers [1]. In this theory, plastic deformation is controlled by an effective temperature that measures the amount of configurational disorder in the material. The simulation is used to model ductile fracture in a stretching bar that initially contains a small notch, and the effects of many of the model parameters are examined. The simulation tracks the shape of the bar using the level set method. Within the bar, a finite difference discretization is employed that makes use of the essentially non-oscillatory (ENO) scheme. The system of equations is moderately stiff due to the presence of large elastic constants, and one of the key numerical challenges is to accurately track the level set and construct extrapolated field values for use in boundary conditions. A new approach to field extrapolation is discussed that is second-order accurate and requires a constant amount of work per grid point.     

R23跨临界循环最优高压侧压力分析

跨临界热泵循环在大温差加热时具有显著优势。为了寻求更高效的跨临界热泵循环,对R23跨临界热泵循环进行了理论分析,计算了压缩机排气压力对系统性能的影响。计算结果表明,R23热泵系统存在最优高压侧压力,最优高压侧压力与制冷剂气冷器出口温度、蒸发温度、过热度都有关系,其中以制冷剂气冷器出口温度对最优高压侧压力影响最大。以制冷剂气冷器出口温度为自变量,利用多项式函数对最优高压侧压力进行了拟合,拟合的最大相对误差为-3.14%,平均相对偏差为1.22%。结果可以为R23跨临界热泵系统的设计和控制提供理论参考。     

基于LNG冷能利用的公交车空调制冷系统优化

公交车的LNG燃料蕴含大量冷量,目前尚未得到利用。文中就LNG冷能用于公交车空调系统低温送风和空调系统的过冷循环分别进行了优化分析。应用Cleland公式和VB编程计算,结果表明:LNG冷能用于12m公交车低温送风,空调制冷系统COP可提高6.8%～8.6%;将LNG冷能用于12m公交车空调系统的过冷循环,空调制冷系统COP可提高18.2%。     

Analysis of robustness of urban bus network

In this paper,the invulnerability and cascade failures are discussed for the urban bus network.Firstly,three static models(bus stop network,bus transfer network,and bus line network) are used to analyse the structure and invulnerability of urban bus network in order to understand the features of bus network comprehensively.Secondly,a new way is proposed to study the invulnerability of urban bus network by modelling two layered networks,i.e.,the bus stop-line network and the bus line-transfer network and then the interactions between different models are analysed.Finally,by modelling a new layered network which can reflect the dynamic passenger flows,the cascade failures are discussed.Then a new load redistribution method is proposed to study the robustness of dynamic traffic.In this paper,the bus network of Shenyang City which is one of the biggest cities in China,is taken as a simulation example.In addition,some suggestions are given to improve the urban bus network and provide emergency strategies when traffic congestion occurs according to the numerical simulation results.     

地磁暴条件下电网连锁故障风险评估

地磁扰动会在高压电网中诱发产生地磁感应电流(GIC), 使得电力变压器等发生相继故障, 从而导致电力系统崩溃或者引起大停电事故, 研究地磁暴条件下电网连锁故障风险评估能够为预防其引起的电网事故提供重要参考。对地磁暴条件下电网连锁故障的机理进行了分析, 提出了地磁暴条件下电网连锁故障风险评估流程, 该流程可以识别各个地磁暴条件下电网的薄弱环节; 利用系统的负荷削减量来评估连锁故障各个阶段对系统的危害, 同时利用给定地磁暴条件下该薄弱环节导致电力系统崩溃所削减的临界负荷量来评估其对电力系统的危害。利用IEEE-RTS79系统对于所提出的流程进行验证, 验证结果表明所提出流程的可行性和有效性, 所得结果可以为量化和防范地磁暴电网风险提供参考。     

Holographic assessment of surface crack depths in rectangular bars

It is shown that a partially-clamped, nondefective bar under an end load is characterized by a linear relationship between two normalized parameters which are related to the fringe order and the fringe location. That this linearity is perturbed due to the presence of a surface crack subsequently forms the basis for unambiguous detection of normal and inclined transverse cracks on the bar. This paper also demonstrates that the defective bar may be modeled as a partially-clamped stepped bar whose cross-sectional change is related to the geometry and depth of the crack. Furthermore, with the present method of analysis, the change in the fringe pattern with optical arrangement during constructing and reconstructing the hologram is easily taken care of.     

锂电池混合动力轮胎吊AFE变换器控制策略研究

针对传统采用不可控AC/DC变换器的混合动力轮胎式起重机系统,直流母线电压泵升导致的柴油发电机空转,造成能量浪费的问题。采用可控的有源前端变换器取代不可控的二极管整流,建立了AFE功率外环电流内环以及电压外环电流内环两种双环控制方法以实现柴油发电机输出功率的高效利用。运用matlab/simulink搭建了仿真模型,分别进行了锂电池混合动力RTG系统重载、轻载、空载下的动态仿真,仿真结果表明,两种双环控制方法均能实现锂电池混合动力RTG系统柴油发电机的恒功率输出,控制系统具有较好的动态性能。