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中国电机工程学报 2006年第15期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志电力系统

基于内点非线性规划的故障切除时间计算1-6

摘要：基于插值或曲线拟合方法，以最大切除时间为目标，系统中各发电机转子运动方程均以隐式梯形积分规则差分化并作为等式约束，转子相对角度极限为不等式约束，据此建立了一个完全基于时域仿真及数值计算，并可精确求解给定功角极限下电力系统故障后最大切除时间的非线性规划模型，同时导出求解该模型的现代内点算法。新模型不必进行复杂的数学研究和推导，结构非常简洁、直观，原理清晰明了，求解精度高。同时，由于新模型和方法完全基于时域仿真和数值计算，可以不受限制的采用任一种发电机及负荷模型，适用性强，易于实用化。

基于可靠性的电力系统设备备用规划方法7-11

摘要：提出基于可靠性的电力系统设备备用规划方法。它对设备可修复失效和老化失效2个模式均进行了模拟。讨论了2个备用分析方法：基于设备组可靠性判据和基于概率费用模型。2个方法可以互相配合，并整合成统一的步骤。用提出的方法所获得的设备备用方案，包括在长期规划期间应购置的备用设备数量和每个备用设备投入的时间。它也能提供短期的设备备用方案。它还能对设备备用方案进行概率的效益，成本分析，因而可以在决策中对其经济上的合理性提供定量的判断。用16台变压器组成的变压器组为例解释了方法的细节，这是在加拿大BCTC公司的一个实际应用。例子中得到2个长期和2个短期变压器备用方案，并对这些方案的可靠性水平和效益，成本比作了比较。所提出的方法和计算步骤能够应用到任何电力系统设备的备用规划。

基于改进通信算法的暂态稳定并行仿真12-18

摘要：通过分析电力系统暂态稳定问题的特点，提出一种面向集群系统、采用隐式积分联立求解法的空间并行算法。针对电力系统分层分区的特点，对算法实现过程中的通信耗时进行了建模，提出了改进的通信算法，减少了算法的通信耗时，提高了并行效率，并且证明该通信算法具有很好的可扩展性。对实际运行的华中电网仿真计算表明，最高的仿真加速比达到了11．17，证明了所提算法的有效性。

基于三相变四相变压器的新型同相牵引供电系统19-23

摘要：电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡，存在大量的谐波和无功；各供电区段需要用分相绝缘器分断，制约了高速、重载铁路的发展。该文提出的基于三相变四相变压器的新型同相牵引供电系统，不但可以解决以上问题，而且具有省自耦变压器，平衡变换装置结构简单、易控制、平衡效果好，变流器各桥臂负荷均衡，通信防护效果好，综合经济技术性能优越，工作可靠等优点；文中讨论了平衡变换原理，给出了补偿电流检测与有源滤波器控制方法。分析和仿真证明提出的平衡方式、检测与控制方法是正确的，同相供电系统方案是可行的。

人工污秽下盐／灰密对普通悬式绝缘子串交流闪络特性的影响24-28

摘要：污闪是电力系统的严重自然灾害之一，国内外对盐密（ESDD）的影响进行了大量的研究，但对灰密（NSDD）影响的研究较少。文中以7片串普通悬式绝缘子XP-160为试品，在人工雾室中进行了大量的人工污秽试验，分析了ESDD和NSDD的变化对人工污秽绝缘子交流闪络电压的影响。试验结果表明：在人工污秽试验中，ESDD和NSDD均对绝缘子交流闪络电压有影响，与ESDD对人工污秽绝缘子串绝缘子交流闪络电压的影响一致，人工污秽绝缘子串交流闪络电压与NSDD也呈幂函数关系。在对交流闪络电压的影响上，ESDD和NSDD是相互独立的。因此，污区的划分不仅应考虑ESDD，同时也应考虑NSDD。对于7片串XP-160，文中还给出人工污秽试验条件下绝缘子串的交流污闪电压表达式。

基于经验模式分解处理局部放电数据的自适应直接阈值算法29-34

摘要：根据局部放电信号的特征，将经验模式分解（EMD）应用于局部放电信号分析中，提出了处理局部放电数据的自适应直接阈值（ADT）算法。首先，将基于EMD的时空滤波方法应用于局部放电数据的预处理中。与传统滤波方法相比，该方法无需预定义滤波器系数，而且能够充分保留原始信号本身所固有的非平稳特征。其次，为了最大限度的抑制噪声干扰，进而提出了ADT算法。该方法不存在小波方法中的小波基选取问题，以多分辨率的EMD为基础，结合3σ准则自适应地确定分解尺度和阈值，是一种完全的数据驱动型方法，具有较好的自适应能力和综合处理性能。仿真数据和试验数据的处理结果表明了该方法的有效性。

一种用于电力系统谐波与间谐波分析的超分辨率算法35-39

摘要：文中总结了经典DFT方法的缺陷，将现代谱估计理论引入电力系统谐波、间谐波分析领域，详细讨论了基于子空间分解的Min-Norm算法原理，针对其估计性能受噪声影响大的缺点，提出了基于互相关的互谱Min-Norm算法，利用白噪声序列的独立性及互相关运算有效地抑制了噪声对算法的影响，并将其用于电力系统谐波、间谐波分析。仿真结果表明该算法不仅具有超分辨率特性，而且可在低信噪比环境中获得高分辨率、高精度、高稳定性的谐波、间谐波分析结果，具有经典DFT方法无可比拟的优越性，可推广应用于电力系统谐波、间谐波测量领域。

并联型有源电力滤波器电流控制的等效原理40-45

摘要：详细分析和论证了基于负载谐波与无功电流检测的并联有源电力滤波器（APF）和基于电源电流直接控制的APF控制方式之间的内在联系，得出二者在电流控制上等效这一重要结论。给出基于上述等效原理的APF新型控制方案，该方案是在传统方案基础上，省掉负载和APF电流检测单元以及谐波及无功电流或基波有功电流运算单元。分析了该方案与传统控制方案之间的关系，结果表明：传统控制方案中的谐波及无功电流检测信号只是APF直流侧电容电压闭环控制前向通道中的一个前馈信号。基于新方案制作了一台单相APF实验样机，实验结果验证了该文结论和所提方案的正确性和有效性。

中国电机工程学报杂志发电

燃煤过程中氧含量对可吸入颗粒物形成及排放特性影响的研究46-50

摘要：通过对两种烟煤在沉降炉内的燃烧试验，研究了不同氧气量对可吸入颗粒物的生成量、元素成分及形成机理的影响。试验条件为：煤粉粒径包括小于63μm和63～100μm两种，燃烧温度在1250℃，炉内燃烧气氛包括氧含量20％和50％两种。试验采用低压撞击器（LPI）按不同粒径大小从0．03—10μm共分为13级，分别采集燃烧后的可吸入颗粒物。试验结果显示：两种粒径煤粉燃烧后超微米颗粒物（PM1-10）排放量都随氧含量增加而显著增加，小粒径煤粉的增加更多；在亚微米颗粒物（PM1）中，其主要构成元素S随氧含量增加而显著减小，元素Fe、Si和Al随氧含量增加而显著增加，其中Si元素增加幅度最大；而在超微米颗粒（PM1-10）中，元素S随氧含量增加而少量减小，其主要构成元素Fe、Si和Al随氧含量增加而少量增加；相比较而言，氧含量变化对亚微米颗粒物的元素构成影响比超微米颗粒物大。

1GW单炉膛双切圆炉内煤粉燃烧过程的数值模拟51-57

摘要：采用计算流体力学软件PHOENICS，选择合理的数学模型，对1台1GW超超临界单炉膛双切圆炉内的煤粉燃烧过程进行数值模拟，得出了炉内主燃区各截面上的速度场以及温度分布规律。结果表明，燃烧器布置在前后墙导致主燃区下、中层区域炉内气流为斜椭圆形，上部区域为长轴基本平行于两侧墙的椭圆形；温度在斜椭圆长轴所指的水冷壁附近局部区域较高，形成“热角”区域，在其它主燃区的水冷壁附近温度较低，且在温度较高的水冷壁附近均存在气流刷壁现象，热态运行时易形成高温腐蚀和结渣条件：针对这一问题，改变主燃区配风方式，因此，综合考虑结渣、焦炭燃尽效果以及NO排放量这几个因素，正宝塔配风方式下的工况较优。

煤矸石综合燃烧性能及其燃烧动力学特性研究58-62

摘要：为了高效地利用煤矸石，有必要对其燃烧过程进行研究。文中利用热重法分析了煤矸石的综合燃烧特性、反应放热性能和动力学特性，对有双峰燃烧曲线的煤矸石的第2个峰进行了研究，分析了后期的燃烧性能，并计算出燃烧过程的动力学参数。结果表明，煤矸石中挥发分含量越高，燃烧越剧烈，且由于挥发分的燃烧占主要地位，其综合燃烧性能越好；煤矸石的挥发分含量比较高，固定碳含量小，其后期燃烧性能比较好，比较容易燃尽；燃烧放热分为两个阶段，在燃烧前期，挥发分剧烈燃烧，有明显的放热峰，燃烧后期没有明显的放热峰；煤矸石在燃烧低温段的反应级数为1．5左右，活化能较低，在高温段反应级数为2．0左右，活化能较高。

燃煤特性影响燃料N转化率试验研究63-67

摘要：煤燃烧过程中生成大量NOx，其中以燃料型为主。由于反映燃煤特性的物理、化学特性指标很多，很难通过单一指标变化对燃煤N转化率直接进行试验分析。为此，该文采用灰色系统理论的关联分析方法，基于大型沉降炉试验，分析了反映燃料N转化率变化的物理、化学特性指标与燃料N转化率之间的关联程度，建立了燃煤特性与燃料N转化率之间的关系系数FCl。试验结果证实燃料系数FCl能够正确反映出煤燃烧过程中NOx排放变化规律，且同种燃烧状态下，燃煤燃料系数值与其燃料N转化率呈线性变化关系。经电厂煤种适应性试验进一步说明了基于燃料系数分析，采用合理的燃烧调整手段，可促进锅炉变煤种的高效、低污染燃烧。

利用Popescu法对煤燃烧反应机理的研究68-72

摘要：该文采用Popescu法对2种烟煤和2种无烟煤的燃烧反应的机理函数进行推断。对12种反应模型的分析结果表明，对于烟煤的燃烧反应，三维扩散模型控制的反Jander方程是最概然机理函数；对于无烟煤，相边界收缩圆柱体模型是最符合反应机理的；当需要对烟煤和无烟煤的燃烧过程选用统一的反应模型时，三维扩散模型控制的反Jander方程是最佳的。而通常采用的反应级数模型，虽然具有一定的适用性，但不是最优的。因此，Popescu法比采用Arrhenius公式的单个扫描速率法更为合理、可靠。

基于自抗扰技术的主汽温全程控制73-77

摘要：主汽温全程控制是火电机组启动优化的基础技术，但汽温过程的大滞延特性和模型不确定性使常规PID系统控制品质不好，甚至难以投入。针对此问题，设计了基于自抗扰技术的汽温全程控制系统。用时域加性摄动表示对象模型漂移，使系统可以利用关于对象的先验知识。跟踪微分器采用特定线性环节构成，简化了设计过程和控制器结构。试验表明，该系统有较强的鲁棒性和较好的控制品质，在工况大范围变化时，系统输出能很好地跟踪优化启动曲线。

基于T-S模型的自适应神经模糊推理系统及其在热工过程建模中的应用78-82

摘要：在工业热工过程控制中，被控对象动态特性往往表现出非线性、时变性、大迟延和大惯性等特点，这使得难以对其建立比较精确的模型，从而难于精确表达热工过程及实施整体优化控制。针对热工过程建模难的现状，为达到建立精确非线性模型的目的，提出1种基于T-S模型的自适应神经模糊系统（ANFIS）模糊建模方法。该方法通过对模糊系统的结构辨识和参数辨识，使神经模糊网络能够自主、迅速有效地收敛到要求的输入和输出关系，从而达到精确建模的目的。仿真结果验证了所提出的算法的有效性，将其应用到热工过程建模中可获得高精度的非线性模型。

中国电机工程学报杂志电工电机

低压电器中气动斥力的实验研究83-88

摘要：气动斥力对于低压电器中动触头斥开后的运动状态起着重要作用，影响其性能。该文针对一个双断点模型，通过测量电弧电流、电压和作用在动导电杆上的力，应用三维有限元方法分析回路中的电动斥力，实验研究了3-6kA预期短路电流有效值，2-6mm触头开距情况下气动斥力的特性，以及产气材料和出气口大小对于气动斥力的影响。结果表明：单位电弧功率产生的气动斥力FB/ui是燃弧时间的减函数，与触头的间距关系较小，而且短路电流峰值在4kA以上时特性较为接近，加入产气材料或增大出气口均会增大气动斥力的数值。

低压断路器中空气电弧运动的仿真及实验研究89-94

摘要：以磁流体动力学（MHD）为基础建立了三维空气电弧等离子体在外部磁场作用下运动时的数学模型。考虑到阴极和阳极各自的特点，提出了更加合理的电流分布边界条件；采用一种与电弧等离子体自身电导率密切相关的方法确定电弧的弧根位置。利用基于有限容积法的商业软件对上述模型进行求解，并利用高速数字摄像机进行了相关的实验，对仿真结果进行验证，充分证明模型的有效性，揭示了空气电弧在外部磁场作用下，在低压断路器的灭弧室中的运动规律，并指出压力波在灭弧室中的传播和反射是产生这种运动规律的原因。此外，对阴极喷流所形成的双漩涡和电弧等离子体后部的“尾巴”这2种物理现象进行了详细的描述。

一种转基因菜籽绝缘油的电气性能95-99

摘要：矿物绝缘油生物降解性能差、闪点低，不能满足环保和高防火性能的要求。以植物油为基础油的绝缘油可完全生物降解、闪点高、相对介电常数大，对环境无污染，是矿物绝缘油的良好替代品。该文选用市售转基因菜籽油为原料，提出精炼及改性的方法，研究了理化及电气性能。试验发现了温度、微水对菜籽绝缘油的电气性能影响的一些规律，并对工频击穿电压、介质损失角正切、介电常数、体积电阻率等进行了深入研究，指出菜籽绝缘油相对于矿物油的优点及不足。菜籽绝缘油的电气强度高，相对介电常数高，但运动粘度、凝点较高，较矿物油易于氧化。