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中国电机工程学报
2009年 29卷 25期
刊出日期 2009-09-05
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 汤涌 林伟芳 孙华东 仲悟之 易俊
基于戴维南等值跟踪的电压失稳和功角失稳的判别方法
电压失稳和功角失稳是电力系统的2种失稳模式。在暂态过程中，功角失稳和电压失稳的发生常常交织在一起，而不容易区分。提出基于戴维南等值跟踪方法的电压失稳和功角失稳的判别方法。通过故障后戴维南等值参数的变化判断系统的失稳模式。示例系统的仿真结果表明，所提出的失稳模式判别方法是正确、有效的，同时表明当系统电压大幅下降和功角差增大同时发生时，并不能简单地认为是电压失稳和功角失稳的耦合失稳模式，而是仍有其相对应的主导失稳模式，或为电压失稳或为功角失稳。
2009 Vol. 29 (25): 1-6 [摘要] ( 590 ) [HTML 1KB] [PDF 380KB] ( 2413 )
7 郭小强 邬伟扬
微电网非破坏性无盲区孤岛检测技术
传统无源孤岛检测方法存在检测盲区，有源孤岛检测方法可减小或消除检测盲区，但其机制是将系统电压幅值或频率偏离至故障运行范围，从而判断孤岛发生，其本质属于破坏性孤岛检测方法。然而，微电网应用场合需要无盲区且非破坏性孤岛检测方法。为了解决该问题，提出一种基于负序电压正反馈(negative-sequence voltage positive feedback，NSVPF)的孤岛检测方法，并根据IEEE Std.1547测试标准对提出的方法进行理论分析及仿真研究。结果表明，在IEEE Std.1547规定的最差情况下，提出的NSVPF孤岛检测方法在电压处于正常运行范围的情况下仍可快速有效地检测到孤岛的发生，从而实现了非破坏性无盲区孤岛检测。此外，该文提出的孤岛检测方法在电网单相和两相断路情况下仍然有效，最后探讨了如何防止伪孤岛的问题。
2009 Vol. 29 (25): 7-12 [摘要] ( 549 ) [HTML 1KB] [PDF 358KB] ( 516 )
13 周玮 彭昱 孙辉 魏庆海
含风电场的电力系统动态经济调度

研究了含风电场电力系统动态经济调度的影响因素，在风电功率全额上网的基础上，通过优化常规火电机组出力，实现动态经济调度。优化模型中引入了正、负旋转备用约束，以应对风电功率预测误差给系统调度带来的影响；在目标函数中计及了常规火电机组的阀点效应带来的能耗成本。针对优化模型的不可微和多峰值特性，采用光滑化处理技术，并提出粒子群内点混合优化策略。实例验证表明，所提出的动态经济调度模型合理，算法具有很好的实用价值。
2009 Vol. 29 (25): 13-18 [摘要] ( 754 ) [HTML 1KB] [PDF 252KB] ( 806 )
电力系统运行与规划
19 高磊 朱方 赵红光 邵广惠
东北–华北直流互联后东北电网发电机组PSS参数适用性研究

对东北–华北电网直流互联后，东北电网发电机组电力系统稳定器(power system stabilizer，PSS)参数的适用性进行研究。首先，研究互联系统联网方式对系统主导振荡模式及对发电机组励磁系统频率响应特性的影响，并结合实际互联系统进行深入分析，揭示互联系统联网方式对PSS参数需求影响的关系。在上述研究的基础上，从多个角度对东北电网现有的PSS配置和参数进行评估，评估结果表明：东北电网现有的PSS配置和参数可满足东北–华北电网直流背靠背联网方式下基本运行方式及重要检修方式的运行需求。
2009 Vol. 29 (25): 19-25 [摘要] ( 717 ) [HTML 1KB] [PDF 592KB] ( 3335 )
26 宁辽逸 吴文传 张伯明 李想
运行风险评估中缺乏历史统计数据时的元件停运模型

缺乏历史故障统计数据是电力系统运行风险评估中的突出难题。以架空线路为例，用模糊变量表示难以用统计数据得到的线路故障率，利用人工经验给出故障率的隶属度函数。然后基于随机过程和可信性理论，建立线路的状态模糊概率的计算方法。进一步，提出采用可信性的模糊模拟来计算线路风险指标(亦为模糊变量)期望值、乐观/悲观值的方法，用于在线风险决策。算例证明了所提方法的可行性和科学性，将为数据缺乏问题提供一条解决途径。
2009 Vol. 29 (25): 26-31 [摘要] ( 704 ) [HTML 1KB] [PDF 277KB] ( 386 )
32 杨小煜 周孝信
基于极小扩张系统方法的静态电压稳定临界点计算

在电压稳定分析中，静态电压稳定临界点一般对应潮流方程的简单折叠点。采用极小扩张系统方法计算潮流方程的简单折叠点。极小扩张系统方法是非线性分歧计算中的一类数值方法，对于n阶含参数的潮流方程，确定简单折叠点的极小扩张系统由潮流方程和一个描述折叠点性质的数量方程组成。在牛顿迭代求解极小扩张系统的过程中，采用块消去算法求解加边矩阵方程，充分利用潮流雅可比矩阵稀疏的特点来提高计算效率。与一般确定潮流方程简单折叠点的(2n + 1)阶系统相比，该方法不需降阶，计算结果可同时获得简单折叠点处潮流雅可比矩阵的左、右零特征向量。实际电力系统算例证明该方法的有效性和可行性。
2009 Vol. 29 (25): 32-36 [摘要] ( 501 ) [HTML 1KB] [PDF 257KB] ( 337 )
电力系统仿真及分析计算
37 竺炜 周有庆 谭喜意 唐颖杰
电网侧扰动引起共振型低频振荡的机制分析

振荡源和振荡起因问题是目前共振型低频振荡研究的主要问题。通过对汽轮发电机组功频调速控制机制和阻尼分析发现，当电网侧发生功率扰动时，实际的功频控制方式使机械功率阻尼降低。在扰动初期，机械功率出现“反调”，快速激发振荡；当扰动频率接近共振频率时，会引发机械功率共振。基于典型参数模型的仿真研究证实了上述分析的正确性，此外，还表明若系统中某些机组共振频率相近，在小扰动下引起的振荡可能在机组间耦合放大。研究结果对完善共振型低频振荡的机制研究、改进实际的汽轮机功频调速控制和调试方法及抑制电力系统低频振荡有重要的现实意义。
2009 Vol. 29 (25): 37-42 [摘要] ( 611 ) [HTML 1KB] [PDF 431KB] ( 878 )
43 江全元 耿光超
含高压直流输电系统的内点最优潮流算法
讨论一种基于叠加原理和自动微分(automatic diffe- rentiation，AD)技术的考虑高压直流输电(high voltage direct current，HVDC)系统的内点法最优潮流算法。该方法主要特点为：采用节点功率注入方法对HVDC建模；利用叠加原理处理HVDC使之集成到内点法最优潮流中；使用自动微分技术高效计算直流输电系统对内点法中雅可比矩阵和海森矩阵的修正矩阵。该算法只需要对传统内点法最优潮流程序做少量改动即可实现对新设备的支持，提高了程序的可维护性和通用性。多组算例测试与分析表明，该算法保持了传统内点法最优潮流程序的高效性，并可拓展到柔性交流输电设备和其他用户自定义模型。
2009 Vol. 29 (25): 43-49 [摘要] ( 707 ) [HTML 1KB] [PDF 276KB] ( 477 )
继电保护、通信及自动化
50 李生虎 王京景 刘正楷
基于瞬时状态概率的保护系统短期可靠性评估
电力系统短期可靠性评估中，设备状态概率和不可用率随时间变化较大，采用稳态不可用率抽样随机故障，可能引起较大误差。建立瞬时状态概率的解析算法，提出用评估周期内平均不可用率代替稳态不可用率。将根据历史状态和当前状态得到的平均不可用率概率加权，以反映历史状态转移的影响。建立包括拒动、误动、后备、修复、检修等的继电保护系统状态转移空间，研究了短期不可用率与可靠性参数的关系。结果表明，瞬时状态概率与短期不可用率与其稳态值存在较大差异，从不同初始状态向稳态值振荡或单调收敛。
2009 Vol. 29 (25): 50-55 [摘要] ( 734 ) [HTML 1KB] [PDF 317KB] ( 356 )
56 徐志强 翟明岳 赵宇明
电力线通信正交频分复用系统中多用户协调资源分配

针对电力线通信的限制条件，探讨在每自适应正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)符号内各用户要求速率、各子信道分配最大功率和比特数约束下，多用户在多子信道上自适应比特和功率分配的数学模型，提出2种新的基于用户优先级的功率自适应动态资源分配算法，其不同之处是，多用户在同频子信道下功率分配时，一是基于Perron- Frobenius理论，另一是基于非合作博弈论。在典型电力线信道环境下仿真分析算法的性能，并分析干扰因子和定价因子对算法性能的影响。结果表明，基于非合作博弈论的资源分配算法可以通过定价因子的改变来控制分配的功率过大等问题，从而能更好地满足电力线通信系统中高速率、低功耗和低复杂度的要求。
2009 Vol. 29 (25): 56-63 [摘要] ( 571 ) [HTML 1KB] [PDF 535KB] ( 330 )
动力经济
64 汤伟 王漪 于继来 闵德静 罗桓桓 郭钰锋 金钟鹤 柳进 柳焯
编制直调火力发电单元月度电能交易计划的综合耗量优化法

实际电网通常采用平均分解的方式编制月度电能交易计划，该方式简便，但考虑因素不够全面。为此提出一种综合耗量优化方法。该方法定义单位综合成本，考虑发电企业、电网公司和社会三方利益；提出月度电量波动系数的概念；在利用日相对可用容量负载系数、日计划电量、单位综合成本和月度电量波动系数的基础上，构建所有待编制计划火力发电单元计划月份的总综合耗量目标及其优化模型；采用牛顿法求解优化问题。算例表明，该方法在允许的负荷率偏差和电量约束范围内，可以求得合理的月度电能交易计划值。
2009 Vol. 29 (25): 64-70 [摘要] ( 534 ) [HTML 1KB] [PDF 311KB] ( 322 )
71 陈永权 肖湘宁 宋永华
考虑报价经验的发电商竞价策略模型

随着发电侧区域电力市场的构建基本完成并试点运行，对于参与其中的发电商来说需要更为实用的竞价策略。提出一种对发电商具有实用性的考虑报价经验的竞价策略模型，并阐述此模型的4个关键问题：寻找理想的报价点，通过模拟市场出清法和估计竞争对手报价来实现；形成主观概率判断及对理想报价点进行风险分段；求出最优竞价电量；对形成的初始概率估计进行调整。通过中标概率主观判断的概念把历史报价的经验引入到竞价策略模型中，并通过主观概率判断的演进实现对初始概率判断的调整从而实现发电商的经验报价趋近于真实值，在东北区域电力市场初期年度第一轮竞价交易中，算例结果验证了该方法的实用性和有效性。
2009 Vol. 29 (25): 71-77 [摘要] ( 486 ) [HTML 1KB] [PDF 254KB] ( 305 )
78 邹晓松 罗先觉
基于奔德斯算法的静态安全稳定约束协调控制阻塞管理

提出了一种适用于实时平衡市场的多预想故障静态安全稳定约束阻塞管理方法。建立协调运行约束与静态电压稳定约束的最优潮流模型，实现了运行约束与静态电压稳定约束的协调控制。针对系统在不同运行状态时的静态安全稳定要求，并考虑可中断负荷的作用，将不同状态静态安全稳定约束进行分解，分别建立了预防控制及校正控制阻塞管理模型。在奔德斯(Benders)分解算法基础上，提出了预防及校正阻塞管理的协调控制算法。通过对IEEE 30 节点系统的数值仿真验证了该方法的有效性。
2009 Vol. 29 (25): 78-85 [摘要] ( 449 ) [HTML 1KB] [PDF 290KB] ( 330 )
输配电及供电
86 任丽佳 江秀臣 盛戈皞 曾奕 吴小辰 胡玉峰
输电线路允许输送容量的混沌预测

为更准确预测输电线路未来允许的输送容量，提出利用动态提高输电线路输送容量(dynamic line rating，DLR)系统及混沌理论预测线路的输送容量。利用改进的C-C算法可靠性高、计算速度快的特点对容量时间序列进行相空间重构，并证实了线路允许输送容量具有混沌特性，可运用混沌理论预测线路输送的容量。然后采用基于奇异值分解的混沌时间序列Volterra方法对一条安装有DLR系统的110 kV线路可输送的容量及线路可能发生的热过载故障进行预测。预测结果显示该方法能够反映容量序列未来变化的趋势及线路发生热过载故障的风险性，提高了预测的精度，是有效、可行的。
2009 Vol. 29 (25): 86-91 [摘要] ( 450 ) [HTML 1KB] [PDF 409KB] ( 330 )
92 温和 滕召胜 王一 杨步明 王璟珣
基于布莱克曼–纳托尔窗的高精度电力谐波智能分析方法

运用快速傅里叶变换(fast Fourier transform，FFT)进行电力谐波分析时存在频谱泄漏和栅栏效应，误差较大。在研究了窗函数与频谱泄漏的影响的基础上，提出一种改进型单输入多输出人工神经网络谐波分析算法。布莱克曼–纳托尔(Blackman-Nuttall)窗具有良好的旁瓣性能，能有效抑制频谱泄漏，基于布莱克曼–纳托尔窗的插值FFT算法可实现高准确度信号频率估计。单输入多输出神经网络模型根据信号频率估计值构建神经网络输入向量，获得准确的谐波幅值、相角值。给出了该算法用于电力系统谐波分析的算例。仿真结果表明：该方法能实现微弱幅值的谐波分量的准确分析，电力系统谐波检测准确度可满足实际测量需求。
2009 Vol. 29 (25): 92-97 [摘要] ( 545 ) [HTML 1KB] [PDF 419KB] ( 398 )
高电压技术
98 杨帆 何为 付永长 罗晓初 张文斌
高压输电线环境评估中的电场逆问题研究

为避免高压输电线环评测试中的关于工频电场的大量测量工作，建立了高压输电线工频电场逆问题模型与方程。采用全局正则化处理因测量数据中的干扰引起的逆问题解的不适定性，采用阻尼?高斯–牛顿法搜索逆问题的最优解，从而得到输电线路的实际参数，根据其实际参数计算得出输电线周围的实际工频电场分布。以500 kV同塔双回的输电线为例进行了验证计算，计算结果表明：全局正则化技术能有效解决逆问题解的病态性，进而根据求解逆问题得到的输电线实际参数，计算出输电线下方的实际电场分布。因此在环评测量中，以计算代替部分测量工作，可减少测量工作量。
2009 Vol. 29 (25): 98-103 [摘要] ( 459 ) [HTML 1KB] [PDF 495KB] ( 348 )
104 张志劲 蒋兴良 孙才新 胡建林 苑吉河
低气压下直流绝缘子串污闪过程中局部电弧发展特性
绝缘子污秽闪络事故严重威胁电力系统的安全可靠运行，目前国内外对污闪机理的研究主要是以平板模型为基础的，而研究污闪机理的关键是研究局部电弧形成后如何发展成完全闪络。开展低气压下绝缘子串直流污闪过程中局部电弧发展研究，结果表明：低气压下绝缘子串直流污闪过程中局部电弧发展中存在飘弧现象，即局部电弧由沿面电弧和空气间隙电弧2部分组成；低气压下局部电弧的发展主要决定于静电力和热浮力，静电力和热浮力随气压变化的规律存在差异，使得低气压下染污绝缘子串局部电弧的飘弧更严重；低气压下染污绝缘子串直流污闪过程中局部电弧的发展缓慢，局部电弧发展长度为绝缘子串闪络距离的60%以内时，局部电弧的发展速度小于10 m/s，在最后闪络阶段，局部电弧的发展速度剧增至30~80 m/s，绝缘子串的最终闪络不是电击穿的原因。
2009 Vol. 29 (25): 104-110 [摘要] ( 448 ) [HTML 1KB] [PDF 316KB] ( 341 )
111 袁海燕 傅正财 魏本刚 孙伟
冲击电晕对特高压输电线路绕击耐雷水平的影响分析

基于ATP-EMTP建立了考虑电晕影响的UHVAC输电线路的雷电绕击耐雷水平分析模型。在验证所建模型的合理有效性之后分析了电晕对我国特高压试验示范工程输电线路初步设计的4种杆塔模型线路的耐雷水平的影响。仿真分析表明，冲击电晕对绕击耐雷水平影响很大，而且线路电压等级越高，这种影响越大。对于1 000 kV特高压线路，考虑电晕影响后线路绕击耐雷水平升高了约40%。此外，还基于杆塔模型为ZMP2的特高压线路，分析了线路工作电压对绕击耐雷水平的影响。在考虑电晕影响的情况下，考虑工作电压时的耐雷水平比不考虑工作电压时低5.3 kA；而对于500 kV线路，考虑工作电压比不考虑工作电压的耐雷水平只低2.4 kA。可见导线工作电压对特高压线路的耐雷水平影响更大。
2009 Vol. 29 (25): 111-117 [摘要] ( 478 ) [HTML 1KB] [PDF 430KB] ( 415 )
118 徐先勇 罗安 方璐 吴传平
调频式谐振特高压试验电源电压及频率的控制方法

调频式谐振特高压试验电源是进行特高压交流电气设备试验研究不可缺少的装置。提出采用大功率开关器件绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)来代替模拟器件产生特高压试验所需的正弦信号，结构简单、元器件数目少、易维护。整个装置由不可控整流电路、H桥逆变电路、升压变压器及串联谐振电路组成。在深入分析其工作机制的基础上建立了系统的数学模型。同时，以该模型为被控对象，对其电压调节采用自调整比例–积分控制策略，对其频率调节采用比例–积分锁相自动调频控制策略，并推导了控制模型。实验结果表明所提控制方案的正确性和新型调频式谐振特高压试验电源的有效性。
2009 Vol. 29 (25): 118-125 [摘要] ( 490 ) [HTML 1KB] [PDF 704KB] ( 334 )
126 王景 武建文
纵向磁场下中频真空电弧的实验研究
随着多电/全电飞机技术的发展，航空中频(360~ 800 Hz)供电系统容量大幅提高，需要设计新型的小体积、轻重量、大开断容量的开关以替代原有的空气开关，真空开关具有上述优点，具有应用于航空领域的优势，但目前中频真空开关理论研究较少。利用单频振荡回路在杯状纵向磁场灭弧室中产生中频真空电弧，得到了杯状纵磁灭弧室中频电流的开断能力、电弧电压幅值及噪声、阳极熔化现象与电流幅值和电流频率的关系。
2009 Vol. 29 (25): 126-132 [摘要] ( 421 ) [HTML 1KB] [PDF 346KB] ( 321 )
 
 
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