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中国电机工程学报 2006年第12期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志电力系统

基于安全域的电力系统有功及无功优化1-10

摘要：提出了一种同时计及电力系统有功及无功的新型优化潮流模型与算法.在构建优化潮流（OPF）的数学模型时借助了3种电力系统安全域的概念与方法,它们分别是：满足系统潮流约束（母线电压约束、支路热稳定极限以及发电机出力限制）的“静态安全域”、“静态电压稳定域”以及针对既定的网络结构和既定的网络结构变化过程的保证系统暂态稳定性的“动态安全域”.在此基础上,利用电力系统的有功功率与支路角之间、无功功率与节点电压幅值之间的仿射关系,建立了通过二次规划来求解优化潮流（OPF）的算法.文中最后在新英格兰10机39节点系统中演示了所提出算法的有效性.

基于非支配遗传算法及协同进化算法的多目标多区域电网规划11-15

摘要：基于快速分类的非支配遗传算法（NSGA-II）是一种新型的多目标遗传算法,文中首次将其应用于电网优化规划.多个算例分析表明NSGA-II算法在电网规划中具有良好的优化效果,为各目标之间的权衡分析提供了有效的工具;协同进化算法采用分解-协调的思想处理复杂系统的演化,可以克服当优化问题规模扩大时,常规进化算法易于出现过早收敛的现象.据此提出将协同进化算法和NSAG-II算法相结合,以用于处理大规模多区域的电力系统规划问题,在各子网采用NSAG-II算法优化的过程中进行多区域协调.与常规遗传算法相比,算例分析取得了更好的规划结果.

基于联系数模型的电网灵活规划方法16-20

摘要：介绍了联系数概念及其运算准则,提出了联系数大小比较的联系数模型和基于联系数模型的电网灵活规划模型,在该规划模型中采用成本效益分析法评价方案的优劣程度.用联系数处理电网规划中的各种不确定性信息,构造了电网规划的确定与不确定系统.算例证明该方法得到的电网灵活规划方案具有更好的适应性和灵活性,且方法计算简单,思路清晰,可用于求解大型电网灵活规划问题.

互联电网的直流最优潮流分解算法研究21-25

摘要：研究了大系统互联电网的最优潮流优化策略,基于部分对偶理论分析了电网分区的分解协调模型,提出了一种基于直流最优潮流模型的互联电网多区域分解最优潮流并行求解算法,将一个大的电网互联系统分解成多个区域子问题,每个区域子问题是个典型的二次规划问题,使用直流最优潮流模型来求解互联电网的最优潮流分布,讨论了分区优化收敛条件.通过交换输出电价和边界节点相位角,完成区域间的信息交换.使用上述分解算法对IEEE RTS-96算例的多个互联区域进行了分析,结果表明本文算法是一种有效的求解算法,适合大区电网互联后在线分布式动态OPF计算.在电力系统有极大的应用前景.

基于分块吉文斯旋转的电力系统状态估计26-31

摘要：针对电力系统状态估计问题中状态量及量测雅可比矩阵的绝大多数非零元素均成对出现的实际状况,提出了一种基于分块吉文斯（Givens）旋转的快速状态估计算法.该算法利用电力系统状态估计问题的上述特点对量测雅可比矩阵进行分块,对列编号进行优化,并采用变转轴逐列消元策略,既减少了所需的内存空间,又明显提高了执行效率.试验系统的仿真结果表明,该方法具有较高的执行效率,能够更好地满足在线状态估计的要求.

基于图论的输电断面快速搜索32-38

摘要：提出了一种快速识别与过载支路相关的关键输电断面的图论方法.该方法根据实时的网络拓扑结构与潮流分布状态建立系统状态图,再利用图论中有向图的邻接矩阵与路径矩阵,通过简单的矩阵运算,快速地识别出受过载支路断开影响最严重的输电断面,从而减小了进一步分析计算的负担,为实现快速的关键输电断面安全性保护、避免连锁跳闸奠定了基础.文中采用中国电科院CEPRI 36节点系统进行了仿真计算,结果验证了该算法的有效性和可行性.

基于器件物理特性的晶闸管阀串联机制系统化研究39-44

摘要：高压晶闸管阀的串联应用一直缺少系统化的理论指导,也常常忽略了器件本身的物理特性.为适应我国电力工业新的发展战略的需要,推进电力电子装置可靠性研究,文中对柔性交流输电（FACTS）和高压直流输电（HVDC）装置高压晶闸管阀的串联机制进行了深入系统的研究.分析了晶闸管阀串联运行所涉及各个相关环节的物理过程,结合晶闸管本身的物理特性建立相应的数学模型,尤其是建立了包含晶闸管自身恢复电流特性的反向恢复数学模型.对各个元件参数的影响及相互关系进行分析,推导出安全运行所需的边界条件.从而在理论的层次上将晶闸管阀串联机制明确化、系统化.在此基础上,应用该理论对现有的串联方法进行了分析和评价,提出改进后的串联技术.

应用逆阻型IGBT的移相控制电流型全桥零电流开关DC/DC变换器45-49

摘要：介绍了一种使用新型的逆阻型IGBT（RB-IGBT）的电流型移相控制的全桥ZCS DC/DC变换器.介绍了逆阻型IGBT结构和特点,和普通IGBT不同,此新型IGBT具有双向阻断能力,适用于电流型电路.在该文所提到的电路中,通过引入谐振元件和利用电路中原有的寄生参数如变压器漏感,同时加入开关管的开关重叠时间,可以使得IGBT获得零电流关断条件,消除由于IGBT关断时候拖尾电流造成的关断损耗.该文分析了变换器的工作原理以及零电流关断条件,最后通过一个4kW实验装置的实验结构验证了前面的分析.

基于时域连续有限冲激响应滤波器的电子互感器采样数据站间同步算法50-54

摘要：在电子式互感器应用环境中,需要在保持各站采样时钟独立性的前提下,完成采样数据站间同步.文中提出了时域连续有限冲激响应（TCFIR）滤波器的概念,并以此为基础构造了连续数字低通滤波器,从电子式互感器输出的离散采样数据恢复出连续信号,重新计算出任意时刻的采样值.用含丰富谐波信号的500kV线路故障电流进行的仿真和时域、频域分析表明,1 000 Hz、2 400 Hz和4 000 Hz的采样频率下,该算法在数据窗长6个采样间隔（延时为3个采样间隔）时,其有效值和DFT基波幅值误差均小于0.4%,精度和实时性能够满足继电保护和分布式稳定控制的要求.

并联混合型有源电力滤波器的建模和控制策略分析55-61

摘要：针对目前常用的几种典型结构的并联混合型有源电力滤波器,该文通过建立通用电气模型,从理论上对基于几种基本控制策略的并联混合型有源滤波器的滤波原理和优缺点进行了分析;在此基础上,通过比较研究,进一步探讨了不同基本控制策略下电网参数波动对并联混合型有源滤波器工作性能产生的影响.所得的结论可以为并联混合型有源滤波器在复杂工况下基本控制策略的最优选择提供有效的指导,确保滤波装置的安全有效运行.

Boost变换器断续导通模式的PSM同步开关映射模型62-66

摘要：平均法是分析各种PWM模式DC/DC变换器的基础,其缺点是各种非线性信息遗失在平均过程中,因此研究PWM变换器非线性现象需要建立正确的离散映射模型.跨周调制（PSM）作为一种新的调制模式,具有响应速度快,轻负载转换效率高等优点,已在小功率单片IC中得到广泛应用,但PSM模式的非线性离散映射模型未见报道.该文建立断续导通模式（DCM）Boost变换器的同步开关映射模型,并根据该模型详细分析PSM调制的非线性现象.研究表明PSM调制模式下,参数的变化引起系统的输出在定常解和周期解之间变化,变化呈现无序性,但系统一直保持稳定的输出,说明PSM具有较强的鲁棒性;最后将PSM的非线性现象与PWM的分叉与混沌现象进行比较,对产生二者区别的原因给出了合理的解释.

逆变器并联系统中谐波环流抑制的研究67-72

摘要：逆变器中,电压瞬时值反馈调节对死区等因素造成的输出电压波形畸变有着很好的校正作用,但在实验中发现,对于大功率逆变器,由于滤波电感及并机电抗都很小,使得死区等因素可引起很大的谐波环流,而电压瞬时值反馈控制对这种谐波环流的抑制能力是非常有限的.该文为研究谐波环流的产生机理及瞬时值反馈控制对谐波环流的抑制作用,建立了基于谐波扰动的逆变器模型.研究表明,瞬时值反馈控制对谐波环流的抑制能力与其波形校正能力存在相互关系.通过对电压单环,电压电流双环控制的谐波环流抑制能力的比较,发现波形控制效果较好的瞬时值反馈控制,对谐波环流也有较好的抑制作用.仿真与实验验证了上述结论.

50MVA静止同步补偿器链节的等价试验73-78

摘要：50MVA新型静止无功发生器（Static Synchronous Compensator,STATCOM）采用IGCT链式逆变器.为了有效地对装置进行型式试验,需要对大容量链节进行等价额定工况运行试验及过电流保护试验.等价额定工况运行试验采用所谓的背靠背运行试验方法,两个被试验链节输出通过一个连接电抗相连,通过控制两个链节输出电压相位角来控制链节间交换的无功功率方向和大小,损耗由连接到其中一个链节直流侧的外接直流电源提供.等价过电流保护试验通过链节带感性负载进行.文中给出了背靠背试验、等价过电流保护试验的原理以及试验结果.试验结果表明链节设计达到了链式STATCOM技术标准的要求.

基于平稳小波包分解的水轮机非平稳振动信号希尔伯特谱分析79-84

摘要：应用平稳小波包变换对信号进行窄带分解,避免了经验模式分解过程中虚假模式分量的产生以及高频本质模式函数瞬时频率的波动,改善了Hilbert谱对于高频宽带信号的频率分辨率,使其更加适合复杂多分量的非平稳信号分析.针对水轮机过渡过程中转子振动响应的复杂性和非平稳性,应用该方法对停机和起动过程现场测试信号进行分析,识别了信号的时频结构特征,主轴振动响应主要由转速频率及其谐频成分组成,其中主导成分为转速频率.与Hilbert-Huang变换的对比验证了该方法在分析水轮机过渡过程非平稳振动信号方面的有效性.

脉冲负荷对舰船综合电力系统的冲击作用研究85-88

摘要：综合电力系统可以为舰载高能功率武器等脉冲功率负荷提供瞬时高能.脉冲负荷具有极高瞬时功率,它的使用必将对系统电能质量带来较大的影响.为此就脉冲负荷对舰船综合电力系统的冲击作用进行了研究,其脉冲功率系统为储能电容充电电路形式.充电电路有2种不同拓扑结构：基于可控整流器和基于不可控整流-直流变换器.结果表明：脉冲负荷采用不可控整流器-直流变换器拓扑形式比采用可控整流器拓扑形式对系统造成的冲击小得多,并且电力推进的协同使用可进一步降低冲击强度.

配电混合线路双端行波故障测距技术89-94

摘要：该文提出利用线路故障产生的暂态行波实现配电架空线、电缆混合线路单相接地及相间短路故障测距,分析了故障初始行波模分量的暂态特征.研究发现,尽管中性点非有效接地系统单相接地故障后线路稳态线电压保持不变,但其故障暂态过程仍产生行波线模分量,这样单相接地及相间短路故障均可利用参数比较稳定的行波线模分量作为测量信号.分析表明行波在配电混合线路传播过程中发生复杂的折、反射,应该利用双端行波测距法测量故障距离.针对架空线和电缆波速度不一致的问题,给出了基于时间中点的故障点搜索算法.分析了电压、电流行波在线路末端的反射规律,为选择合适的行波测量信号提供了理论基础.现场试验表明文中所述方法可行有效.

一种具有中点电位平衡功能的三电平空间矢量调制方法及其实现95-100

摘要：基于冗余电压矢量的不同处理,提出一种三电平空间电压矢量调制模式这种调制模式较之常见的八段对称式SVPWM具有明显的谐波和控制优势.为解决三电平逆变器中点波动问题,基于这种调制方法提出了一种新的中点电压平衡控制方法,推导了分配因子计算公式,这种方法只需直流电容电压和负载三相电流的信息,通过调整小矢量对的时间分配因子实现对中点电流的精确控制.控制算法简便易行,有利于计算机数字化实现.所提出控制方法的有效性通过仿真和实验研究得到了证实.

正弦和空间矢量PWM逆变器死区效应分析与补偿101-105

摘要：给出了PWM逆变器死区效应引起的误差电压矢量,采用矢量合成的方法,推导了死区效应作用下电机绕组产生的合成电压矢量的幅值和相位计算公式,结合仿真分析了合成电压矢量的特征.为保证开关管实际开通时间与理想给定开通时间相等,提出了死区的时间补偿方法,结合SVPWM的特点,得到了简化算式.从消除误差电压矢量着手,提出了死区的电压补偿方法,根据SPWM和SVPWM调制方法不同,分别计算出在定子三相静止坐标系和两相静止坐标系内做死区电压补偿的算式.实验结果表明,所提出的补偿方法能使电机相电流波形正弦化,提高了逆变器输出性能.