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遗传算法在透平叶栅多目标优化设计中的应用 被引量:17
1
作者 童彤 丰镇平 李军 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第6期74-76,88,共4页
在透平叶栅气动热力学计算基础上,并以透平叶栅的能量损失系数和做功能力为目标函数,引入了带有变加权系的、鲁棒性极强的遗传算法来进行叶栅的多目标优化设计。文中给出了基于遗传算法的多目标优化设计方法的机理和具体步骤,介绍了... 在透平叶栅气动热力学计算基础上,并以透平叶栅的能量损失系数和做功能力为目标函数,引入了带有变加权系的、鲁棒性极强的遗传算法来进行叶栅的多目标优化设计。文中给出了基于遗传算法的多目标优化设计方法的机理和具体步骤,介绍了透平叶栅多目标优化设计的数学模型,并对一个典型的跨音速叶栅进行了多目标优化计算和分析。优化结果表明,此方法的应用能够捕获一组非受控解,这一点不仅充分体现了多目标优化设计的思想,而且说明了此算法的有效性。 展开更多
关键词 透平叶栅 遗传算法 优化设计
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涡轮叶栅外换热系数计算 被引量:13
2
作者 曾军 卿雄杰 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1198-1204,共7页
采用求解三维雷诺平均Navier-Stokes(N-S)方程和带转捩模型的二方程Shear stress transport(SST)湍流模型,完成了MARKⅡ,VKI两个高压涡轮导叶叶栅及一个VKI高压涡轮动叶叶栅的外换热系数计算.计算结果与试验数据的对比表明,发展的带转... 采用求解三维雷诺平均Navier-Stokes(N-S)方程和带转捩模型的二方程Shear stress transport(SST)湍流模型,完成了MARKⅡ,VKI两个高压涡轮导叶叶栅及一个VKI高压涡轮动叶叶栅的外换热系数计算.计算结果与试验数据的对比表明,发展的带转捩模型的数值方法明显地提高了外换热系数的计算精度. 展开更多
关键词 涡轮叶栅 外换热 湍流模型 N—S方程 转捩
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叶栅非轴对称端壁成型技术的初步研究 被引量:8
3
作者 李国君 任光辉 +1 位作者 马晓永 李军 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期97-100,共4页
本文根据叶栅内部二次流形成和发展的机理,应用级数函数建立了一种非轴对称端壁成型方法.采用三维时均可压缩N-S求解程序,对采用非轴对称端壁造型的某一后加载亚音速直列叶栅进行了数值研究,分析讨论了非轴对称端壁对叶栅内二次流的影... 本文根据叶栅内部二次流形成和发展的机理,应用级数函数建立了一种非轴对称端壁成型方法.采用三维时均可压缩N-S求解程序,对采用非轴对称端壁造型的某一后加载亚音速直列叶栅进行了数值研究,分析讨论了非轴对称端壁对叶栅内二次流的影响。计算结果显示:非轴对称端壁可有效地抑制和延迟通道中马蹄涡、通道涡的生成和发展,造型后叶栅内二次流损失减少了1%,效率提高了0.73±0.24%. 展开更多
关键词 透平叶栅 二次流 出口气流角 非轴对称端壁
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涡轮叶片波纹内冷通道流动传热机理研究
4
作者 吴忱韩 柴军生 +2 位作者 杨小权 丁珏 翁培奋 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期97-106,共10页
针对叶片强化冷却散热的关键科学问题,提出并设计了新型波纹通道冷却结构,开展了精细化数值模拟,分析冷气进口雷诺数和波纹形状参数对其传热性能的影响,研究了高雷诺数涡轮叶片波纹通道冷却结构的流动传热机理。计算结果表明:波纹通道... 针对叶片强化冷却散热的关键科学问题,提出并设计了新型波纹通道冷却结构,开展了精细化数值模拟,分析冷气进口雷诺数和波纹形状参数对其传热性能的影响,研究了高雷诺数涡轮叶片波纹通道冷却结构的流动传热机理。计算结果表明:波纹通道波峰波谷的交替出现对流场有强烈扰动效果,局部表面传热系数可达光滑通道的2~3倍;同一波纹不同位置传热效果不同,在管道收缩处表面传热系数最大;波纹通道传热能力与波纹形状密切相关,在冷气进口雷诺数较大时于H/L=0.115附近传热效果最佳。论文揭示了波纹通道强化传热的物理机制,为航空发动机叶片冷却结构设计提供技术支撑。 展开更多
关键词 涡轮叶片 流动传热 表面传热系数 冷却结构设计 波纹通道
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MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION DESIGN FOR TRANSONIC TURBINE CASCADES USING SIMULATED ANNEALING ALGORITHM 被引量:1
5
作者 Tong Tong Feng Zhen-ping(Institute of Turbomachinery, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 71OO49, P. R. China) 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 1999年第2期20-25,共6页
On the basis of computational of transonic viscid flow, the simulated annealing algorithm, used in statistical mechanics to study solid cooling process, is adaptedfor soving multi-objective cascades design problem. Th... On the basis of computational of transonic viscid flow, the simulated annealing algorithm, used in statistical mechanics to study solid cooling process, is adaptedfor soving multi-objective cascades design problem. The simulated annealing algorithmdraws an analogy between the energy minimization in physical system and the objectivefunction in the real design problem, To model the multi-objective functions, a minimumdeviation method is used. In this paper, the loss and work are considered as the objectivefunctions. Simulated results indicate that this algorithm can be effectively applied to theimprovement of the design for transonic turbine cascades. 展开更多
关键词 simulated annealing algorithm (SAA) turbine cascades multi-objective optimization
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二维叶栅湍流流动的数值研究 被引量:2
6
作者 朱永波 姜根山 《华北电力大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2003年第4期51-53,共3页
用N-S方程计算了多个透平和压气机叶栅,通过具体算例与实验结果相比较,验证了计算程序的准确性和可靠性。比较了B-L、高雷诺数k-ε和低雷诺数k-ε模型在工程应用中的优缺点。
关键词 二维湍流流动 N-S方程 数值计算 风洞实验 低雷诺数
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乌鲁木齐市某换热站监控系统的设计研究 被引量:3
7
作者 黄戈 樊小朝 +3 位作者 王杨 郑印 龚文杰 尹文俊 《应用能源技术》 2014年第3期10-15,共6页
由于供热系统中用户换热站没有有效的调节装置和根据热负荷的变化进行实时调节的自控系统,影响了乌鲁木齐市的集中供热系统整体效果。根据控制策略分级执行的原则将换热站系统分为:就地监控系统、通信系统以及中心控制系统。对换热站整... 由于供热系统中用户换热站没有有效的调节装置和根据热负荷的变化进行实时调节的自控系统,影响了乌鲁木齐市的集中供热系统整体效果。根据控制策略分级执行的原则将换热站系统分为:就地监控系统、通信系统以及中心控制系统。对换热站整体结构以及监控系统方案进行了设计,并应用于实际,运行情况良好。 展开更多
关键词 换热站 监控系统 MCGS
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用N-S方程求解跨声速涡轮叶栅流场
8
作者 石靖 Chen,CP 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第2期172-176,共5页
用时间相关Navier-Stokes方程的数值方法来预测跨声速涡轮叶栅流场。基于分裂运算技术导出了一种新的压力速度耦合算法。方程的离散化在非交错网格上进行,方程用无迭代的时间推进方式求解。湍流用带壁面函数的κ-ε模型... 用时间相关Navier-Stokes方程的数值方法来预测跨声速涡轮叶栅流场。基于分裂运算技术导出了一种新的压力速度耦合算法。方程的离散化在非交错网格上进行,方程用无迭代的时间推进方式求解。湍流用带壁面函数的κ-ε模型。对一短弦长涡轮导向叶栅和一高转折涡轮叶栅作出了计算。计算与试验结果吻合良好。 展开更多
关键词 N-S方程 数值 涡轮叶栅
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γ-Re_(θt)转捩模型在跨声速涡轮叶栅中的应用 被引量:2
9
作者 郭隽 刘丽平 +1 位作者 徐晶磊 张云伟 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1994-2001,共8页
为了解涡轮叶栅在跨声速条件下的流动特性和准确预测涡轮叶栅外换热情况,对γ-Re_(θt)转捩模型,依据零压力梯度时自由流湍流度衰减实验结果,给出了一种直接估算来流粘性比的方法,以保证叶片前缘附近具有正确的自由流湍流度分布,提高换... 为了解涡轮叶栅在跨声速条件下的流动特性和准确预测涡轮叶栅外换热情况,对γ-Re_(θt)转捩模型,依据零压力梯度时自由流湍流度衰减实验结果,给出了一种直接估算来流粘性比的方法,以保证叶片前缘附近具有正确的自由流湍流度分布,提高换热预测准确度;同时减少试算次数。对MARK II与VKI两种叶栅通道跨声速工况下的流动换热情况使用CFX软件,选取层流模型、SST k-ω模型以及缺省粘性比和设定合理粘性比的γ-Re_(θt)转捩模型进行了数值模拟验证。计算结果与实验数据的对比表明:转捩模型优于其他模型;而采用本文方法给定进口粘性比,能准确预测转捩位置,同时显著改善γ-Re_(θt)转捩模型对不同来流湍流度下涡轮叶栅表面换热的预测精度;当入口湍流度较高,相比采用缺省粘性比情况,压力面上换热系数的相对误差降低30%以上,控制在7%左右。 展开更多
关键词 涡轮叶栅 转捩模型 换热系数 湍流强度 粘性比
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透平叶栅网格的生成与绘制
10
作者 雷晓松 《鄂州大学学报》 1999年第3期55-58,共4页
本文先利用代数方法求解得到透平叶栅的C型初始网格,再通过求解Poisson方程的方法来调整叶栅网格的正史性和边界处的疏密程度,用强大的图形可视化工具-Tee-plot软件将网格的分布给制出来,方便工程应用。
关键词 透平叶栅 C型网格 POISSON方程 Tecpolot软件 网格生成 网格绘制 机械工程 叶轮
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高湍流度格栅下游流场试验研究 被引量:1
11
作者 杨明 张晓东 +2 位作者 刘志刚 赵旺东 王晖 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2016年第2期16-20,共5页
为满足高湍流度下涡轮扇形叶栅气动与冷效试验的需求,试制了三种被动控制单平面方形格栅并对其进行了试验验证。对格栅下游流场进行了详细的动态测量,并研究了测量位置、格栅尺寸和来流条件等对格栅下游流场湍流度的影响规律。结果表明,... 为满足高湍流度下涡轮扇形叶栅气动与冷效试验的需求,试制了三种被动控制单平面方形格栅并对其进行了试验验证。对格栅下游流场进行了详细的动态测量,并研究了测量位置、格栅尺寸和来流条件等对格栅下游流场湍流度的影响规律。结果表明,grid 3方案格栅能产生10%以上的湍流度,可作为湍流发生装置并满足后续研究要求;格栅几何特征对其下游湍流度影响显著;在试验范围内,来流速度对湍流度近乎无影响。 展开更多
关键词 高湍流度格栅 来流流场 涡轮叶栅 气动特性 冷效试验 热线风速仪
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基于源项和贴体网格CFD的翼型冠涡轮叶栅气动性能预测对比 被引量:1
12
作者 杨帅 刘艳 +1 位作者 张敏 杨金广 《风机技术》 2020年第1期1-10,共10页
翼型冠是控制涡轮叶片叶顶泄漏流动的一种叶顶结构。在翼型冠涡轮叶栅气动性能的数值模拟中,为降低计算成本,本文采用了一种基于源项的CFD技术。该方法无需构建翼型冠真实几何结构和生成贴体网格,只需在叶顶附近构建源项域并采用均匀网... 翼型冠是控制涡轮叶片叶顶泄漏流动的一种叶顶结构。在翼型冠涡轮叶栅气动性能的数值模拟中,为降低计算成本,本文采用了一种基于源项的CFD技术。该方法无需构建翼型冠真实几何结构和生成贴体网格,只需在叶顶附近构建源项域并采用均匀网格进行离散,随后在网格点上定义材料多孔度,并在控制方程中引入与多孔度有关的源项函数。采用基于源项的数值模拟方法,首先计算了某一翼型冠涡轮平面叶栅的气动流场,并分析均匀网格尺寸和湍流模型方程源项对计算结果的影响。然后,在翼型冠源项基础上,分别增加了密封齿和叶顶喷气源项,以研究源项法在有密封齿和有叶顶喷气翼型冠叶栅性能计算中的准确性。通过与基于贴体网格(即真实结构)的数值模拟结果相对比,发现源项法计算能够较准确地评估翼型冠、密封齿和叶顶喷气对涡轮叶栅气动性能的影响。此外,降低均匀网格尺寸能提高源项法的可靠性。研究有助于发展用于模拟包含任意复杂结构流动问题的计算方法,能为基于源项法的翼型冠叶顶结构优化提供快速准确的数值模拟工具。 展开更多
关键词 基于源项的数值模拟 涡轮叶栅 翼型冠 密封齿 叶顶喷气
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汽轮机叶栅内蒸汽流动的数值模拟研究
13
作者 王亮 樊小朝 +3 位作者 龚文杰 王鑫 高强 尹文俊 《国网技术学院学报》 2014年第1期40-43,共4页
蒸汽汽轮机叶栅内流动属于变截面管流问题。本文利用力学知识建立了叶栅机翼理论,利用Computational Fluid Dynamics(CFD)软件对蒸汽在汽轮机叶栅内的流动进行了数值模拟研究,包括稳态流动及非稳态流动,并对叶栅内部蒸汽流动的压力和马... 蒸汽汽轮机叶栅内流动属于变截面管流问题。本文利用力学知识建立了叶栅机翼理论,利用Computational Fluid Dynamics(CFD)软件对蒸汽在汽轮机叶栅内的流动进行了数值模拟研究,包括稳态流动及非稳态流动,并对叶栅内部蒸汽流动的压力和马赫数进行了动态显示,分析研究验证了与流体力学有关机翼和叶栅边界层理论知识。 展开更多
关键词 汽轮机叶栅 蒸汽流动 数值模拟
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跨音速透平叶栅多目标优化设计 被引量:3
14
作者 童彤 丰镇平 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期7-10,共4页
本文在应用二维Euler方程及边界层方程相结合的跨音速粘流的计算方法基础上,以叶栅损失和做功能力为目标函数,采用无量纲化的多目标最小偏差法构造统一函数,然后采用可变容差法进行优化求得较为满意的解,从而形成了一种带有多... 本文在应用二维Euler方程及边界层方程相结合的跨音速粘流的计算方法基础上,以叶栅损失和做功能力为目标函数,采用无量纲化的多目标最小偏差法构造统一函数,然后采用可变容差法进行优化求得较为满意的解,从而形成了一种带有多混合变量、多约束以及多目标的跨音速叶栅优化设计方法。 展开更多
关键词 跨音速 透平 叶栅 多目标 优化设计
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叶片前缘改型对涡轮叶栅二次流的影响 被引量:6
15
作者 孙大伟 乔渭阳 +1 位作者 孙爽 许开富 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期187-191,228,共6页
以某典型高压涡轮叶栅为研究对象,采用数值模拟的方法对比分析了两种端壁前缘改型结构对涡轮叶栅二次流产生的影响。结果表明,带状结构(Fillet)以及适当尺寸的球形结构(Bulb)可以改善涡轮叶栅内部二次流,并且降低涡轮出口气动损失。其... 以某典型高压涡轮叶栅为研究对象,采用数值模拟的方法对比分析了两种端壁前缘改型结构对涡轮叶栅二次流产生的影响。结果表明,带状结构(Fillet)以及适当尺寸的球形结构(Bulb)可以改善涡轮叶栅内部二次流,并且降低涡轮出口气动损失。其中尺寸的选择对于球形结构(Bulb)影响很大。两种不同的改型结构相比较,带状结构(Fillet)改型方案对二次流的改善效果较为明显,结果更为理想。 展开更多
关键词 高压涡轮 前缘改型 二次流 气动损失
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基于定涡黏性连续伴随的叶栅气热优化方法研究 被引量:2
16
作者 曹杨 张鹏飞 丰镇平 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期789-796,共8页
本文基于网格节点位置坐标变分技术及流动通量雅克比矩阵,在定涡黏性假设下推导了适用于透平叶栅的连续伴随优化系统,降低了RANS方程下伴随系统的推导难度。针对透平叶栅气动换热优化问题,从质熵流和热熵流的角度定义了熵增目标函数,以... 本文基于网格节点位置坐标变分技术及流动通量雅克比矩阵,在定涡黏性假设下推导了适用于透平叶栅的连续伴随优化系统,降低了RANS方程下伴随系统的推导难度。针对透平叶栅气动换热优化问题,从质熵流和热熵流的角度定义了熵增目标函数,以综合衡量叶栅的气动和换热性能,其中质熵流对应流动损失,热熵流对应叶片表面换热损失。与定涡黏性假设下的连续伴随系统结合,详细推导了伴随方程及边界条件,建立了气动换热伴随优化系统。选取SST k-ω湍流模型及Gamma-Theta转捩模型进行流场和温度场模拟,配合伴随梯度值,使用最速下降法对无冷却结构的MarkⅡ叶栅和GE-E^3静叶进行了气动换热伴随优化分析。优化后总目标函数分别下降了32.95%和8.81%,验证了连续伴随优化系统的有效性。 展开更多
关键词 轴流透平叶栅 连续伴随方法 气动换热优化 SSTk-ω湍流模型 Gamma-Theta转捩模型
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不同攻角下透平叶栅气动性能和优化设计研究 被引量:1
17
作者 薛志恒 孙皓 李军 《广东电力》 2012年第4期65-70,共6页
采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程技术对实验测量的透平叶片进行了不同攻角下的气动性能研究。数值模拟得到实验叶片的中叶展处静压分布与实验数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。研究结果表明实验叶片具... 采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程技术对实验测量的透平叶片进行了不同攻角下的气动性能研究。数值模拟得到实验叶片的中叶展处静压分布与实验数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。研究结果表明实验叶片具有良好的攻角适应性,只有在大负攻角时才会发生流动分离而导致气动性能下降。为了进一步提高实验叶片的气动性能,采用结合叶型参数化造型、气动性能分析和全局优化算法,对不同攻角下的叶片气动性能进行了优化设计。优化设计结果表明,所得到的优化叶型具有优良的气动性能和攻角适应性。 展开更多
关键词 透平叶栅 气动性能 攻角 优化设计
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基于调相机与SVC协调的抑制高压直流送端风机脱网的控制策略 被引量:17
18
作者 朱丽萍 刘文颖 +3 位作者 邵冲 徐宏雷 牛栓保 陈仕彬 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期107-113,共7页
在大规模风电接入的高压直流送端电网中,针对发生直流故障后送端交流电压大幅波动导致的风机连锁脱网问题,探讨了直流故障导致风机连锁脱网的内在机理,分析了调相机和静止无功补偿器(SVC)在换相失败和闭锁过程中的动态无功响应特性;在... 在大规模风电接入的高压直流送端电网中,针对发生直流故障后送端交流电压大幅波动导致的风机连锁脱网问题,探讨了直流故障导致风机连锁脱网的内在机理,分析了调相机和静止无功补偿器(SVC)在换相失败和闭锁过程中的动态无功响应特性;在此基础上,提出一种基于换流站侧调相机与风电场侧SVC协调的抑制高压直流送端风机脱网的控制策略:在换相失败和直流闭锁的不同时期,根据送端电压变化特点,分时发挥调相机自发无功响应能力、励磁控制能力和SVC无功调节能力,以抑制暂态压降或暂态压升的幅度超过风机脱网的保护阈值。最后,通过对测试系统和实际电网的仿真,验证了所提控制策略可有效抑制直流故障后送端暂态电压变化,降低风机连锁脱网的风险。 展开更多
关键词 换相失败 直流闭锁 送端电网 风机连锁脱网 调相机 SVC
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水轮机活动导叶关闭过程中导水机构内动态流场数值模拟研究 被引量:7
19
作者 黄剑峰 张立翔 +1 位作者 杨松 姚激 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期299-307,共9页
水力机组在暂态过程中诱发的强瞬变流是一种复杂的非定常湍流,对机组安全稳定运行具有重要影响。为了探索水轮机活动导叶动态调节动作诱发叶后强瞬变流对机组暂态特性的影响,本文应用模拟流固耦合动态效应较好的浸入边界法和大涡模拟技... 水力机组在暂态过程中诱发的强瞬变流是一种复杂的非定常湍流,对机组安全稳定运行具有重要影响。为了探索水轮机活动导叶动态调节动作诱发叶后强瞬变流对机组暂态特性的影响,本文应用模拟流固耦合动态效应较好的浸入边界法和大涡模拟技术来处理该类强非线性动边界流体动力学问题。首先,精细模拟槽道内两级线性排列动静叶栅动态绕流叶后压力和尾迹结构分布,由于受到固定导叶和活动导叶动静干涉的影响,其下游流场表现出复杂的非定常流动特征。随后完成了水轮机导水机构两级非线性环列叶栅动态绕流的模拟,展现了水轮机导叶调节运动的关闭过程。该方法可用于水轮机流道内多级翼型叶栅绕流的精细模拟,为研究水轮机调节振荡对机组暂态性能的影响提供有益的参考,对耦合上游管道系统水力暂态和水轮机三维暂态效应的研究也有指导意义。 展开更多
关键词 水轮机导叶叶栅 浸入边界法 大涡模拟 尾迹 数值模拟
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防止风电机组连锁脱网事故的动态无功备用需求分析 被引量:5
20
作者 李亚龙 但扬清 +2 位作者 朱艳伟 刘文颖 蔡万通 《可再生能源》 CAS 北大核心 2016年第12期1792-1798,共7页
对风电机组连锁脱网事故的调查表明,双馈风电机组触发Crowbar保护进入低电压穿越区需要从电网吸取大量的无功,造成风电场电压进一步恶化。文章对大型风电场的无功需求和运行状况进行深入分析,推导出大型风电场的临界运行电压和无功备用... 对风电机组连锁脱网事故的调查表明,双馈风电机组触发Crowbar保护进入低电压穿越区需要从电网吸取大量的无功,造成风电场电压进一步恶化。文章对大型风电场的无功需求和运行状况进行深入分析,推导出大型风电场的临界运行电压和无功备用容量计算公式,为风电场无功电压协调控制提供理论支撑。采用酒泉风电基地的实际算例进行了仿真分析,结果表明,风电场机组处于鼠笼异步运行状态时需要从电网吸收大量无功,同时风电场周边场站电压下降明显;而当动态无功备用容量达到临界动态无功备用容量及以上时,则能有效地改善风电场相关站点的电压分布。 展开更多
关键词 风电机组连锁脱网 Crowbar保护 风电场动态无功备用容量
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