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中国电机工程学报
2009年 29卷 19期
刊出日期 2009-07-05
智能电网
电力系统运行与规划
电力系统仿真及分析计算
继电保护、通信及自动化
动力经济
输配电及供电
高电压技术
 
智能电网
1 余贻鑫 王艳君 陈晓明
基于实用安全域的电力系统安全成本分摊

合作博弈论中的Aumann-Shapley值方法可公平地将安全成本分摊给联盟中的每个成员。但该文发现，当出现被动越限约束时，由于Aumann-Shapley值的积分初值设置得不合理，导致了分摊结果不合理。为此，提出一种修正Aumann-Shapley值积分初值的方法，并对其合理性进行论述。该方法保证了Aumann-Shapley值求取公式中沿主对角线积分的要求，使安全成本可合理地分摊给各个用户和发电商，以及使用阻塞线路的双边交易。同时，该文使用基于安全域的节点电价表达式，其中计及了输电线路热稳定约束、系统的静态电压稳定约束和暂态稳定约束，使安全成本的分摊能综合考虑电力系统中主要的安全约束。最后利用New England 10机39节点系统展示该方法。
2009 Vol. 29 (19): 1-7 [摘要] ( 498 ) [HTML 1KB] [PDF 345KB] ( 351 )
8 马世英 丁剑 孙华东 宋云亭 马超 黄林 赵理 吴迎霞
大干扰概率电压稳定评估方法的研究

在调研国内外电压稳定可靠性评估研究的基础上，基于电压稳定的定义和分类，并结合电力系统可靠性评估方法，提出大干扰概率电压稳定性的概念，基于该概念构造能够综合考虑暂态和长期电压稳定性的大干扰电压稳定的可靠性指标，制定概率电压稳定的综合评价原则，在此基础上，提出基于电力系统可靠性评估的大干扰概率电压稳定的评估方法及相应的算法流程。实际电网算例结果表明，所提方法能以定量评估指标直观地表达系统电压稳定的安全特性，有助于提高电力系统运行的可靠性。
2009 Vol. 29 (19): 8-12 [摘要] ( 770 ) [HTML 1KB] [PDF 233KB] ( 395 )
13 余涛 周斌 陈家荣
基于Q学习的互联电网动态最优CPS控制

控制性能标准(control performance standard，CPS)下互联电网自动发电控制(automatic generation control，AGC)系统是一个典型的不确定随机系统，应用基于马尔可夫决策过程(Markov decision process，MDP)理论的Q学习算法可有效地实现控制策略的在线学习和动态优化决策。将CPS值作为包含AGC的电力系统“环境”所给的“奖励”，依靠Q值函数与CPS控制动作形成的闭环反馈结构进行交互式学习，学习目标为使CPS动作从环境中获得的长期积累奖励值最大。提出一种实用的半监督群体预学习方法，解决了Q学习控制器在预学习试错阶段的系统镇定和快速收敛问题。仿真研究表明，引入基于Q学习的CPS控制可显著增强整个AGC系统的鲁棒性和适应性，有效提高了CPS的考核合格率。
2009 Vol. 29 (19): 13-19 [摘要] ( 582 ) [HTML 1KB] [PDF 489KB] ( 390 )
电力系统运行与规划
20 徐林 王秀丽 王锡凡
使用等值导纳进行电力系统小世界特性识别
提出基于等值导纳的电力系统小世界特性识别新指标。针对已有小世界模型大多基于最短路径假设，与电力系统实际不甚相符的问题，根据潮流“可分性”假设，采用戴维宁等值阻抗作为节点间距离的度量，将系统的全局和局部等效导纳作为识别小世界特性的新指标，并给出具体实现流程。与已有指标相比，该指标物理背景更符合电力系统实际，且实现算法具有多项式的时间复杂度，更适用于大规模系统分析。具体算例表明所提指标在电力系统小世界特性识别方面和已有模型同样有效，且可以解决某些已有模型不能正确解释的问题。对西北电网的分析表明了所提指标在实际应用中的有效性。
2009 Vol. 29 (19): 20-26 [摘要] ( 715 ) [HTML 1KB] [PDF 306KB] ( 487 )
27 余娟 李文沅 颜伟
对几个基于线路局部信息的电压稳定指标有效性的质疑

基于电压方程和功率方程判别式的非负性，已经提出了多个基于线路局部信息的电压稳定指标，并且多年来被广泛引用，但目前并没有对这些指标的理论推导和数值计算的正确性进行严格证明。该文在理论上证明这些指标中的7个只在一定特殊条件下才与PV曲线相一致，而在通常情况下这些指标并不能用以进行电压稳定性的评估。3个测试系统的仿真结果证实了本文理论证明的正确性。
2009 Vol. 29 (19): 27-35 [摘要] ( 816 ) [HTML 1KB] [PDF 374KB] ( 391 )
36 李国庆 宋莉 李筱婧
计及FACTS装置的可用输电能力计算

利用功率注入法，建立广义统一潮流控制器(generalized unified power flow controller，GUPFC)和线间潮流控制器(interline power flow controller，IPFC)的数学模型。将GUPFC和IPFC的目标控制约束及运行约束即内部功率平衡约束和考虑等效功率注入模型的潮流约束嵌入到最优潮流计算模型中，得到计及GUPFC和IPFC的可用输电能力(available transfer capability，ATC)计算模型，并利用跟踪中心轨迹内点法对模型进行求解。IEEE-30节点系统的仿真计算显示GUPFC对节点电压和多条线路甚至某一子网络潮流的灵活控制能力及IPFC对线间潮流的合理分配能力；同时验证模型和算法的有效性和可行性。
2009 Vol. 29 (19): 36-42 [摘要] ( 746 ) [HTML 1KB] [PDF 315KB] ( 378 )
电力系统仿真及分析计算
43 赵兵 汤涌 张文朝
感应电动机群单机等值算法研究
基于感应电动机负荷的物理机理特性，对感应电动机群的单机等值模型的建模方法进行深入研究。首先提出一种有效的电动机群分类方法，它能将任意一群感应电动机负荷分为稳定性好和稳定性差的2个子群。其次基于能反映电动机机电特性的几个重要运行指标，提出一种感应电动机群的单机等值算法。然后根据对所有电动机的分群结果引入主导电动机群的概念，对等值惯性时间常数及转子电阻进行修正。经过仿真对比表明，在大扰动运行方式下甚至是涉及到系统失稳的条件下，应用该算法得到的电动机群单机等值模型均能达到满意精度。
2009 Vol. 29 (19): 43-49 [摘要] ( 610 ) [HTML 1KB] [PDF 359KB] ( 362 )
50 孙黎霞 鞠平 高运华 史可琴 杨文宇 甄威 刘柏私 吴磊
基于Park模型的同步发电机参数辨识

指出实用参数的非独立性可能导致基于实用模型的参数辨识的困难，提出直接基于Park 模型辨识电路参数，必要时转换为实用参数。分析基于Park模型的同步发电机参数的可辨识性问题。对于q轴电路参数来说，其参数是唯一可辨识的。但对于d轴电路参数来说，仅利用扰动前稳态及动态过程的数据时，其参数是无穷不可辨识的；如果再利用扰动后稳态，则d轴电路参数均可唯一辨识。提出在励磁参考电压上施加阶跃扰动，先根据前后稳态条件辨识出同步发电机的部分电路参数，然后根据动态过程数据采用蚁群算法辨识其余参数。在实时数字仿真系统(real-time digital simu- lator，RTDS)上进行测试，结果表明，与采用实用模型辨识实用参数相比，该文所提方法能有效地改善参数辨识精度及其平稳性。
2009 Vol. 29 (19): 50-56 [摘要] ( 561 ) [HTML 1KB] [PDF 324KB] ( 347 )
57 刘崇茹 张伯明
交直流混合系统潮流算法改进及其鲁棒性分析

提出一种改进交替求解法来计算交直流混合输电系统潮流。该方法克服了直流子系统计算过程中由于受到交流系统母线电压幅值的影响而可能产生振荡的缺点。采用牛顿拉夫逊法计算直流输电子系统中每个单元，避免依照公式直接计算可能产生对负数开方的问题；同时，它很好地处理了分接头的调整问题，克服了由于控制角的余弦值大于1而导致无法回算触发角(熄弧角)的问题。仿真结果表明该算法快速可靠。所提出的方法在南方电网不同断面、不同运行方式、以及系统N-1扫描的计算过程中，体现出较好的快速性和可靠性。
2009 Vol. 29 (19): 57-62 [摘要] ( 676 ) [HTML 1KB] [PDF 308KB] ( 397 )
继电保护、通信及自动化
63 桂勋 刘志刚 韩旭东 钱清泉
基于高压输电线电压沿线分布规律的故障双端测距算法

针对以往双端数据不同步的测距算法中存在的伪根判断、收敛性、计算量大等问题，提出了一种快速精确的双端测距算法。该算法采用分布参数模型，通过分析线电压沿线分布变化规律，得到了线电压沿线变化周期公式，并得出了在实际长度线路上，线电压幅值沿线分布曲线最多由2条单调方向不同的曲线段组成的结论。利用此结论，采用斜率逼近的二分区间法确定曲线单调方向改变点，并以这些点为界将两端线电压曲线划分为多个求解区间，而后采用线段相交原理确定根区间。采用二分区间求根法或弦截求根法确定故障点。最后以故障处线电压幅值最低原理，给出了伪根判断算法。仿真实验结果表明，该算法克服了以往算法的不足，程序实现简单，计算速度快、精度高。
2009 Vol. 29 (19): 63-69 [摘要] ( 584 ) [HTML 1KB] [PDF 361KB] ( 338 )
动力经济
70 高云龙 高峰 翟桥柱 管晓宏 周佃民
大型用电企业关口平衡问题研究

提高大型用电企业自备电厂的电能管理水平，减少企业用电对地区电网的污染，可降低生产成本，对企业的投资与决策具有重要意义。该文将关口平衡作为大型用电企业电力系统优化调度的主要目标，建立企业的发电、用电系统关口平衡模型；提出每个考核周期满足关口平衡的充要条件；基于该条件设计动态规划求解算法。该算法将关口平衡模型这样一个大规模整数规划问题转换为多个小规模的整数规划问题，提高计算效率；该算法可灵活求解具有多解特性的关口平衡问题，为大型用电企业从中挑选出一个性能更好的解提供基础。应用某大型钢铁企业实际数据进行测试，结果表明该算法的有效性。
2009 Vol. 29 (19): 70-77 [摘要] ( 471 ) [HTML 1KB] [PDF 470KB] ( 348 )
78 康重庆 庄彦 胡江溢 贾俊国 林弘宇
售电市场中售电量的风险分析

售电市场是电力营销的分析对象。售电市场受到众多不确定因素的影响，使得电网企业未来的售电量存在较大的不确定性。分析了售电市场中风险的来源及其影响，以售电量为着眼点，提出基于序列运算理论的售电市场风险分析方法，通过算例对该方法进行了直观的说明。进一步探讨了售电市场中此类风险分析问题的实质及其对于电力营销工作的启示，提出了该方法的实用化操作过程。该方法对于预估售电市场的潜在风险、提前制定风险防范策略具有重要的参考价值。
2009 Vol. 29 (19): 78-84 [摘要] ( 493 ) [HTML 1KB] [PDF 300KB] ( 403 )
85 黄仁辉 张集 张粒子 李兆丽
整合GARCH和VaR的电力市场价格风险预警模型

对现有市场运行状况的评估警戒以及对未来一段时期市场发展的预警是相辅相成、不可分割的。价格是最直接的市场信号，市场中上网电价的波动具有“聚集”效应和异方差特性，该文引入金融领域的分析手段，利用广义自回归条件异方差(generalized autoregressive conditional heterosce- dasticity，GARCH)和风险价值(Value-at-Risk，VaR)理论建立了考虑容量充足度和必须运行率2个指标的价格风险预警模型，既考虑到了真实的市场供需形势又考虑到了发电市场结构和发电商的地位。实证分析表明该模型弥补了常规方法的不足，无论是静态预测还是动态预测均可以保证较高精度，在此模型指导下，电力市场运营机构和监管机构可以根据价格风险预警信号及时采取相应对策。
2009 Vol. 29 (19): 85-91 [摘要] ( 527 ) [HTML 1KB] [PDF 358KB] ( 379 )
输配电及供电
92 赵伟 罗安 唐杰 邓霞
静止无功发生器与晶闸管投切电容器协同运行混合无功补偿系统
提出一种低成本混合型无功补偿系统(hybrid var compensator，HVC)，它由一台较小容量的静止无功发生器(static synchronous compensator，STATCOM)和较大容量的多组晶闸管投切电容器(thyristor switched capacitor，TSC)构成，其中STATCOM用以实现快速连续无功调节，TSC实现无功的大容量分级调节，二者协同工作使HVC系统兼具STATCOM快速连续无功补偿及TSC低成本大容量无功补偿的优势，实现低成本大容量的无功连续补偿。在分析HVC基本工作原理的基础上，提出基于专家决策的HVC协调控制方法，实现离散子系统TSC和连续子系统STATCOM的协调控制，确保HVC能进行快速大容量的无功补偿，针对传统的STATCOM串级电压控制器中调节器多、控制器参数难以设计的缺点，提出基于瞬时功率平衡的电压控制策略，以降低STATCOM控制复杂度，提高可靠性，使系统更易于实现。仿真及现场应用结果证明HVC能够实现无级连续无功补偿，并且成本低，在满足高电耗企业节能降耗需求的基础上，为应用单位减少了投资。
2009 Vol. 29 (19): 92-98 [摘要] ( 505 ) [HTML 1KB] [PDF 430KB] ( 411 )
99 梁祖权 束洪春 刘志坚
新型统一电能质量调节器解耦控制方法

推导了ab 变换和dq0变换间存在对偶的变换特性，利用两者间的相互变换能解决某一类型的交叉耦合问题。针对基于dq0系统统一电能质量调节器(unified power quality conditioner，UPQC)模型中存在双环强耦合问题，证明了该耦合问题可通过ab 和dq0间的变换实现完全解耦。在此基础上提出了基于两相同步旋转dq坐标系的UPQC完全解耦的新型控制策略，控制过程中由于dq两相完全解耦，使控制更加简单、易实现，控制品质得到提高。大量基于EMTDC/PSCAD软件的仿真证明了该控制方法的有效性。
2009 Vol. 29 (19): 99-104 [摘要] ( 583 ) [HTML 1KB] [PDF 377KB] ( 344 )
105 陈涵 刘会金 李大路 李琼林 金维刚
噪声情况下的时变间谐波谱估计
间谐波幅值远小于基频或其它整数倍谐波的幅值，使其对噪声非常敏感，噪声往往会将这类微弱信号淹没。另一方面，实际间谐波频谱是随时间变化的，应看作随机信号来处理。该文提出一种基于4阶累积量的可变遗忘因子递推最小二乘法(cumulants recursive least square-variable forgetting factor，CRLS-VFF)，将间谐波信号看作一个时变自回归(auto-regressive，AR)模型，利用参数化谱估计方法分辨率高的优点，将间谐波谱估计问题转化为时变AR参数的估计。4阶累积量可抑制任何高斯噪声，保证算法的频率分辨率；可变遗忘因子提高了算法跟踪时变参数的能力。对根据间谐波特点构建的仿真模型及典型的间谐波源——变频装置产生的信号进行仿真，结果证明：该方法能在噪声情况下准确估计出时变间谐波的频谱。
2009 Vol. 29 (19): 105-110 [摘要] ( 575 ) [HTML 1KB] [PDF 314KB] ( 358 )
111 童立青 钱照明 彭方正
同步旋转坐标谐波检测法的数学建模及数字实现
对同步旋转坐标谐波检测法建立统一的正、负序数学模型，在此基础上对其进行定量研究和参数优化设计。针对同步旋转坐标谐波检测法数字实现中存在的采样延时与数字量化误差之间的矛盾，提出一种基于高采样频率的多级指数平均值低通滤波器，该数字低通滤波器能降低量化误差，提高谐波检测精度，算法简单，能实现同步旋转坐标(synchronous reference frame，SRF)谐波检测法的优化设计。仿真和实验都充分证实该文理论分析的正确性和所提出的数字低通滤波器的实用性。
2009 Vol. 29 (19): 111-117 [摘要] ( 588 ) [HTML 1KB] [PDF 463KB] ( 387 )
高电压技术
118 李伟 张波 何金良 曾嵘 黎小林 王琦
超/特高压交流输电线路电晕损失的数值仿真研究

电晕决定输电线路的电磁环境特性。采用模拟电荷法计算交流输电线路的电晕损失，交流导线用多根线电荷表示，导线表面场强超过起晕场强时令一定量电荷由导线表面发射到空间中。将交流周期分为若干时段，在每一时刻都考虑了导线表面电荷发射、空间电荷运动、空间电荷复合等效应，重复计算若干周期直至离子流场稳定。在已有方法的基础上改进了起晕条件和电荷发射的计算方法，考虑了导线表面电场不均匀性对电晕放电的影响，从而可以对多相多分裂导线离子流场进行仿真计算，进而计算得到线路电晕损失。对三相8分裂特高压交流线路电晕损失计算结果与试验结果有较好的一致性。
2009 Vol. 29 (19): 118-124 [摘要] ( 589 ) [HTML 1KB] [PDF 346KB] ( 361 )
125 唐炬 陈娇 张晓星 许中荣
用于局部放电信号定位的多样本能量相关搜索提取时间差算法
提出一种应用多样本非平稳信号的能量相关搜索提取时间差算法，阐明该算法的原理，给出具体计算公式和步骤，对实验室获得的大量变压器局部放电超高频信号数据样本，经过“相关–移位–叠加”数学变换，得到具有统计意义的能量累积曲线，再利用相关搜索原理准确计算出多传感器信号间的时间差，有效解决了多信号间时间差难以准确获取和用单样本数据对局放源定位的结果分散性大的问题，其定位时间误差在皮秒级，距离误差在厘米级。
2009 Vol. 29 (19): 125-130 [摘要] ( 540 ) [HTML 1KB] [PDF 277KB] ( 344 )
131 王延安 肖登明 陈桂文
应用平面磁芯结构的高功率密度整流变压器设计
为解决高压绝缘致使高频大功率开关电源中整流变压器功率密度不高的问题,通过分析常规结构整流变压器电位分布的不合理因素，提出一种新的变压器磁芯结构。它采用平面磁芯并联磁路构成变压器单元，由不同单元串级连接、层叠布局形成整个变压器磁芯。设计实例分析表明，该串级式层叠平面磁芯变压器的电位分布有利于提高整流变压器的功率密度，且比常规结构整流变压器的功率密度有显著提高。
2009 Vol. 29 (19): 131-136 [摘要] ( 428 ) [HTML 1KB] [PDF 393KB] ( 358 )
 
 
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