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中国电机工程学报
2010年 30卷 13期
刊出日期 2010-05-05
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
高电压技术
 
智能电网
1 顾丽鸿 周孝信 严剑峰 李芳
特高压联网区域实时小干扰稳定分析策略
基于特征值分析法、并行计算技术和低频振荡在线辨识技术，提出一种互联电网小干扰稳定实时分析策略。传统的特征值分析法存在缺根和计算速度慢的缺点，无法达到小干扰稳定分析实时应用的需求；随着广域测量系统的发展，模态辨识方法被用来在线监测电网的低频振荡，但是该方法提供的结果信息有限。所提出的实时小干扰分析方法将低频振荡在线辨识和特征值计算相结合，有效利用广域测量系统提供的辨识结果，进行深度小干扰稳定分析，能准确、全面地实时评估电力系统小干扰稳定情况，为调度人员及时地采取有效抑制振荡的控制措施提供依据。特高压联网区域的实际算例计算，验证了该方法的准确性和有效性。
2010 Vol. 30 (13): 1-7 [摘要] ( 509 ) [HTML 1KB] [PDF 418KB] ( 361 )
8 刘文焯 侯俊贤 汤涌 宋新立 万磊 范圣韬
考虑不对称故障的机电暂态–电磁暂态混合仿真方法

提出一套机电暂态–电磁暂态混合仿真方案，包括接口母线的选取方法、机电暂态子系统对电磁暂态子系统的等效、等值电路正序和负序参数不相等情况的处理(基波负序补偿法)，并采用最小二乘法求取3序基波电流来反映电磁暂态系统仿真结果对机电暂态网络的影响。仿真计算结果证明了该套仿真方案的有效性和可行性，解决了机电暂态网络发生各种对称和不对称故障复杂情况下局部电路的详细电磁暂态仿真问题，并通过了大型电网仿真的检验。
2010 Vol. 30 (13): 8-15 [摘要] ( 434 ) [HTML 1KB] [PDF 439KB] ( 386 )
16 何禹清 彭建春 孙芊
考虑风电能量随机性的配电网可靠性快速评估
提出了一种考虑风电能量随机性的配电网可靠性评估新网络模型和快速算法。新网络模型中配电网简化成开关–区域块网络，并分成主网络和支网络2个部分。通过对风电功率的概率特性和支网络故障特性的分析，构造了风电的供电能力范围,并确定了风电对供电能力范围内各区域块的供电次序和供电概率，实现了风电随机出力与其供电能力范围内供电可靠性指标的映射。新的可靠性评估算法区别对待主网络和支网络，利用故障模式影响分析(failure-mode-effect- analysis，FMEA)法计算主网络的可靠性指标，利用元件对可靠性指标的逆流和顺流传递特性计算支网络的可靠性指标，并在可靠性指标的顺流传递中考虑了风电对其供电能力范围的可靠性的定量影响。算例仿真验证了该方法的有效性。
2010 Vol. 30 (13): 16-22 [摘要] ( 466 ) [HTML 1KB] [PDF 309KB] ( 411 )
23 袁铁江 晁勤 李义岩 吐尔逊.伊不拉音
大规模风电并网电力系统经济调度中风电场出力的短期预测模型

考虑到大规模风电并网电力系统经济调度中，对风电场出力的短期预测在时间尺度和精度尺度方面的要求，以传统的反传播神经网络(back propagation artificial neural network，BP-ANN)作为预测手段的基础，建立了风电场短期出力预预测模型。考虑到历史的预测误差与未来预测误差间的映射关系，利用传统的BP-ANN预测技术对未来的预测误差进行预测。通过算例仿真发现，误差预测变化趋势能跟踪预预测的误差变化，基于此并考虑到经济调度对风电场出力预测精度的要求，建立了对风电场出力短期预预测进行修正的风电场出力短期预测模型，进一步的算例仿真表明了该模型的有效性。
2010 Vol. 30 (13): 23-27 [摘要] ( 513 ) [HTML 1KB] [PDF 219KB] ( 474 )
电力系统仿真及分析计算
28 王菲 余贻鑫 刘艳丽
基于安全域的电网最小切负荷计算方法
提出一种基于安全域的电网紧急控制最小切负荷计算方法，将系统紧急控制的问题划分为恢复电压稳定和排除系统支路越限2个子问题。分别利用割集电压稳定域和有功静态安全域描述这2个子问题的约束，进而提出一种快速确定最小切负荷方案的节点对集的方法，其计算速度优于传统线性规划方法。该方法通过安全域边界的超平面描述确定对某条越限支路控制最有效的负荷节点和发电节点对，针对该节点对能计算出排除该线路越限的最小切负荷量。排除全部线路越限所需的节点对共同构成节点对集。IEEE 39节点系统和中国河南系统的算例都表明了所提方法的有效性。
2010 Vol. 30 (13): 28-33 [摘要] ( 529 ) [HTML 1KB] [PDF 262KB] ( 408 )
34 郭壮志 吴杰康
配电网故障区间定位的仿电磁学算法
采用间接方法实现配电网故障定位在本质上是一个具有0-1离散约束条件的最优化问题。提出基于仿电磁学算法(electromagnetism-like mechanism，ELM)的高容错性配电网故障定位方法，该方法对实时信息的模拟和模型的构建采用0-1编码方式，以此为基础建立环网开环运行配电网的故障定位统一数学模型，能一次性实现多区段的故障定位。针对配电网运行灵活多变的特点，采用分支选择法来提高算法的运行效率。 ELM在结构上具有独特的优越性，通过对一个具有3个独立配电区域的典型配电网进行仿真分析表明，采用该方法进行配电网故障定位时具有很高的容错性能，能够实现单一故障和复故障下的准确定位。通过与遗传算法相比较，ELM在快速性、准确性和高容错性方面有明显优势。
2010 Vol. 30 (13): 34-40 [摘要] ( 488 ) [HTML 1KB] [PDF 242KB] ( 355 )
41 吴静 金海彬
高准确度的相位差测量方法

提出一种具有高准确度的电网正弦信号相位差测量方法。在非同步采样条件下，对离散傅里叶变换(discrete Fourier transform，DFT)的原理进行分析，得到短范围频谱泄漏效应和负频点频谱泄漏效应的解析表达式，据此提出利用信号离散频谱中具有最大和次最大幅值的2根谱线的位置以及实部和虚部的大小，构造一种新的插值方案，用以同时消除短范围和负频点频谱泄漏效应。仿真实验和实际测量结果表明，与已有的插值修正算法相比，所提出的插值方法能够有效地减小频谱泄漏效应，特别是负频点频谱泄漏效应，可应用于微小相位的高准确度测量。
2010 Vol. 30 (13): 41-45 [摘要] ( 429 ) [HTML 1KB] [PDF 254KB] ( 553 )
电力系统运行与规划
46 汪洋 夏清 康重庆
机组组合算法中起作用整数变量的辨识方法
应用成熟的数学规划方法求解机组组合问题是当前的发展趋势，但是整数变量太多使得该问题的求解效率太低。在深入研究机组组合的模型特点以及电力系统的物理本质的基础上，提出了混合整数规划问题中起作用整数变量的新概念，据此提出了能够综合考虑系统时段耦合约束、网络安全约束以及机组启停费用的规范化起作用整数变量辨识方法。通过对起作用整数变量进行组合优化计算，将不起作用整数变量直接转化为连续变量求解，有效缩小了机组组合的寻优空间，在不影响机组组合最优解的前提下，提高了求解效率，对大幅度提高机组组合的计算效率和应用水平具有重要的价值。理论分析和算例测试验证了该方法的有效性。
2010 Vol. 30 (13): 46-52 [摘要] ( 438 ) [HTML 1KB] [PDF 273KB] ( 402 )
53 梁海峰 李庚银 周明 李广凯 赵成勇
电压源换流器高压直流输电的动态等效电路及其特性分析

电压源换流器高压直流输电(voltage source convertor HVDC，VSC-HVDC)系统通常采用脉宽调制(pulse width modulation，PWM)技术进行控制。PWM的高频开关特性造成VSC-HVDC系统是一个强非线性、时变的耦合系统，直接对其进行动、静态特性分析的难度较大。通过分析VSC-HVDC系统的数学模型，在忽略开关函数高频分量的基础上，建立VSC-HVDC系统的一种动态等效电路。该电路不仅便于VSC-HVDC系统的动、静态特性分析，而且为VSC控制器的设计提供了一个简便的平台。由于不需要考虑开关管的开关动作和VSC的拓扑结构，因而加快了仿真速度。仿真结果验证了该等效电路的有效性。
2010 Vol. 30 (13): 53-60 [摘要] ( 419 ) [HTML 1KB] [PDF 324KB] ( 352 )
61 徐林 王秀丽 王锡凡
基于电气介数的电网连锁故障传播机制与积极防御

提出使用电气介数分析电网连锁故障传播机制的方法，研究不同电气介数节点失效对系统连通性和输电能力的影响。同时提出基于生成介数的连锁故障积极防御方法。理论分析表明所提方法基于基尔霍夫定律，克服了已有模型假设潮流只沿母线间最短路径流动的不足，物理背景更符合电力系统实际。IEEE 39节点系统算例显示，电气介数阈值较低时单一节点故障极易引发系统连锁故障，提高介数阈值可相对减弱这种风险，但仍无法改变电网在高电气介数节点故障面前极为脆弱的本质。在故障初期，根据生成介数主动切除极少量不重要节点，可以较小代价显著抑制连锁故障的蔓延，且简单经济。对西北网的计算也证明了上述结论。
2010 Vol. 30 (13): 61-68 [摘要] ( 550 ) [HTML 1KB] [PDF 273KB] ( 482 )
69 刘颖英 肖湘宁 徐永海
动态电压恢复器的能量稳定补偿特性分析
对补偿电压约束条件下动态电压恢复器(dynamic voltage restorer，DVR)的能量稳定补偿策略及其补偿特性进行分析。首先提出考虑装置补偿电压约束时DVR能量稳定补偿策略，并给出装置输出电压分别小于及达到极限补偿电压时补偿策略的详细解析式；然后根据解析式分析得到能量稳定补偿策略的补偿效果直接受到电压暂降(暂升)幅值、负荷功率因数及装置极限补偿电压3方面因素影响的结论；最后对3种影响因素对补偿策略效果的影响特性进行理论与数值分析，并给出其影响特性曲线。这些分析结果将有助于DVR补偿策略的设计及工程实践。
2010 Vol. 30 (13): 69-74 [摘要] ( 454 ) [HTML 1KB] [PDF 254KB] ( 333 )
继电保护、通信及自动化
75 高淑萍 索南加乐 宋国兵 张健康 焦在滨
基于分布参数模型的直流输电线路故障测距方法
提出了一种新的、非行波原理的高压直流输电(high voltage direct current，HVDC)线路单端故障测距方法，该方法建立在分布参数模型基础上，利用单端电压电流量计算沿线电压、电流分布，根据计算得到的沿线电压分布和沿线电流分布求取过渡电阻的阻值，并根据故障点处过渡电阻值的方差最小进行故障定位。该定位方法在时域中进行，所需数据窗短，对采样频率要求不高，计算简单，定位精度高。仿真结果表明，该方法可以实现直流输电线路全线范围内的快速准确的故障定位。
2010 Vol. 30 (13): 75-80 [摘要] ( 454 ) [HTML 1KB] [PDF 283KB] ( 370 )
81 刘青 王增平 郑振华 常彦彦
基于信号复杂度的串补线路单端暂态保护
随着静态同步串联补偿器(static synchronous series compensator，SSSC)的不断发展及应用，其构成和控制的复杂化对传统超高压输电线路保护提出了挑战，需对含SSSC的输电线路保护原理进行深入的研究。为此，运用串补输电线路的频域模型，分析了串补输电线路故障时故障电流的频率特征。分析结果表明，当串补线路区内、外发生故障时，保护安装处获得的频率分量的含量明显不同。对串补线路区内、外故障时的暂态高频信号频率成分的复杂度进行仿真分析，根据信号复杂度的变化特征，提出一种适应于串补线路的单端暂态量保护新方案。仿真结果表明，该方案性能不受故障类型、故障位置、过渡电阻、故障初始相角和串补度的影响，且具有良好的适应性和灵敏性。
2010 Vol. 30 (13): 81-88 [摘要] ( 414 ) [HTML 1KB] [PDF 349KB] ( 290 )
89 林军
超高压同杆双回线多重故障的计算
用对称分量法进行超高压同杆双回线故障计算时将遇到零序分量间存在零序互阻抗和零序互电纳的问题。提出一种采用特征模量分解方法对同杆多回线间的零序参数解耦，并给出了同杆双回线零序参数特征模量分解矩阵，通过特征模量分解得到同杆双回线路两端之间的零序电量关系。利用正序、负序和零序分量构成转移矩阵，实现同杆双回线任意故障的计算，算法采用分布参数的线路数学模型，具有较高精度。以此为基础提出同杆双回线多处横向故障的计算方法，该计算方法有通用性好和易于实现的特点。
2010 Vol. 30 (13): 89-93 [摘要] ( 420 ) [HTML 1KB] [PDF 198KB] ( 999 )
动力经济
94 杨建林 严正
求解计及输电约束的线性供给函数均衡模型的分支定界方法

在计算线性供给函数均衡模型(linear supply function equilibrium，LSFE)的过程中，通常需要多次求解各发电商(generation company，GenCo)个体所对应的双层优化问题。提出采用分支定界方法求解计及输电约束的线性供给函数均衡问题。采用分支剪支操作处理互补松弛约束，仅需要计算少量的子优化问题，就可以达到遍历所有系统松弛子模式的效果。通过3节点系统和IEEE 30节点系统2个算例可以看出，所提算法具有很好的搜索效率，为求解大规模电力市场均衡问题提供了一条有效途径。
2010 Vol. 30 (13): 94-100 [摘要] ( 359 ) [HTML 1KB] [PDF 313KB] ( 328 )
101 刘红岭 蒋传文 张焰
基于随机规划的水电站中长期合约电量优化策略
在电力市场环境下，由于径流和日前市场电价的随机性对水电站收益有显著影响，水电站愈加关注考虑其收益随机性的中长期合约电量优化策略问题，因此提出一种基于随机线性规划的水电站中长期合约电量决策模型。该模型以基于不同场景构建方法得到的场景树模型表示径流和电价的随机性，将远期合约决策与日前市场交易决策视为随机规划框架下的不同阶段决策。通过与预测值模型的比较分析，随机线性规划模型由于充分考虑了随机性的影响而保证了其收益的优越性。此外，通过与不同决策模式下的随机规划模型进行比较分析，2种模型对水电站远期合约决策及收益影响的相似性进一步验证了随机线性规划模型的有效性，为随机线性规划在水电站中长期合约电量优化决策问题中的应用提供参考。
2010 Vol. 30 (13): 101-108 [摘要] ( 393 ) [HTML 1KB] [PDF 357KB] ( 329 )
高电压技术
109 雷清泉 石林爽 田付强 杨春 何丽娟 王毅
电晕老化前后100HN和100CR聚酰亚胺薄膜的电导电流特性实验研究

为研究无机纳米掺杂对聚酰亚胺电荷输运特性的影响，测量了美国杜邦公司生产的原始聚酰亚胺薄膜(100HN型)和纳米Al2O3掺杂耐电晕聚酰亚胺薄膜(100CR型)电晕老化前后的电导电流特性。实验发现，电晕老化前100CR的欧姆区电流明显大于100HN的，而空间电荷限制电流区的电流则明显小于100HN的；电晕老化后，100HN陷阱载流子密度和电老化阈值都减小，而100CR的对应值均增大。分析实验结果后得知，纳米掺杂既可能增加导带热激发自由电子浓度，又可能增大聚合物中电荷陷阱的深度和密度，这2种因素对电导电流的影响效果是相反的，分别主导着低场强和高场强电导电流大小的变化。此外，电晕老化对100CR和100HN电导电流影响不同的机制还有待进一步的研究。
2010 Vol. 30 (13): 109-114 [摘要] ( 516 ) [HTML 1KB] [PDF 234KB] ( 426 )
115 蒋兴良 张志劲 胡建林 杨剑兰
覆冰复合绝缘子污秽模拟方法对交流闪络电压影响的等价性

以FXBW–10/70型和FXBW–35/70型2种复合绝缘子为试品，在人工气候室模拟覆冰并进行试验，根据试验结果，基于污秽和覆冰的共同作用对绝缘子冰闪电压影响的结果一致的原则，提出了固体层法和覆冰水电导率法模拟污秽具有等价性并揭示了二者的等价关系。结果表明，固体层法与覆冰水电导率法对绝缘子冰闪影响的等价性与绝缘子结构和覆冰程度有关，不同污秽模拟方法得到的冰闪电压具有对应关系。
2010 Vol. 30 (13): 115-120 [摘要] ( 411 ) [HTML 1KB] [PDF 285KB] ( 328 )
121 唐炬 黄江岸 张晓星 姚陈果
局部放电在线监测中混频周期性窄带干扰的抑制
为抑制局部放电在线监测中的周期性窄带干扰，在分析局部放电信号与周期性窄带干扰的小波功率谱特点基础上，发现多频混合周期性窄带干扰会在小波功率谱的不同位置产生幅值很大的干扰功率峰。为此，提出一种基于小波功率谱抑制混频周期性窄带干扰的方法，阐述利用小波功率谱抑制混频周期性窄带干扰的基本原理和步骤；同时对经典的阈值法作了改进，采用K–均值阈值算法来改进阈值法对窄带干扰频率的自适应性。仿真结果表明，该方法具有较好的自适应性，对混频周期性窄带干扰具有较强的抑制能力。
2010 Vol. 30 (13): 121-127 [摘要] ( 419 ) [HTML 1KB] [PDF 309KB] ( 337 )
128 郭创新 朱承治 张琳 彭明伟 刘毅
应用多分类多核学习支持向量机的变压器故障诊断方法

提出一种基于多分类多核学习支持向量机的变压器故障诊断方法，相对于传统的2分类支持向量机，该方法有如 下特点：算法针对单一的优化目标函数求解，只需设计1组参数，降低了支持向量机在解决多类问题中模型构造和参数选择的难度；核函数是多个基核函数的组合，提高了分类的精度；将模型分解为2个凸优问题进行求解，问题的复杂度低，求解速度快。诊断实例表明，该方法能保证较高的诊断准确率，具有较好的实用性和推广性。
2010 Vol. 30 (13): 128-134 [摘要] ( 404 ) [HTML 1KB] [PDF 286KB] ( 566 )
 
 
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