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中国电机工程学报 2010年第22期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志智能电网

基于本地信息的系统保护7-13

摘要：针对大停电事故，分析了现有继电保护和紧急控制所存在的问题，提出既保护设备又能兼顾系统安全的系统保护准则。根据此准则，设计了一种基于本地信息的系统保护构成方案。所提保护方案由3部分构成：因故障设备停运而引起的潮流转移识别、自适应过负荷保护和快速减载策略，其中的潮流转移识别使用因故障引起开关跳闸所产生的二次扰动信息构成，不需要获得广域系统信息，实时性好，具有实现的可能性。初步的仿真结果证实了所提出的系统保护方案的正确性和有效性。

风电并网系统可用输电能力的评估14-21

摘要：可用输电能力（available transfer capability，ATC）是衡量电力系统两点（区域）间可用来进一步可靠传输电能的能力。随着风力发电技术的快速发展和电力市场的逐渐成熟，迫切需要研究大型并网风电场对系统ATC的影响。利用时间序列模型描述风电场风速和输出功率，进而采用序贯蒙特卡罗仿真的方法对包含风电场的ATC进行概率评估；每一抽样状态的ATC采用关键约束下的交流潮流方法来计算；结合期望值和方差及相应的年度化指标评估风电场对ATC的影响。利用包含风电场的改进IEEE-RTS79系统进行仿真和算法验证，表明所提算法能快速而准确地计算ATC，并能有效评估风电场对ATC的影响，研究成果可为电力系统的运行和风电场的规划提供有益的参考。

基于撬棒保护的双馈电机风电场低电压穿越动态特性分析29-36

摘要：为研究风电机组与系统的交互影响，建立了低电压故障下双馈式风电机组（doubly-fed induction generator，DFIG）的保护控制措施与系统动态特性之间的联系，分别从机组安全约束角度和系统区域电压稳定角度，探讨了双馈式风电机组撬棒（crowbar）保护电阻取值、投切控制策略，在分析电机发生短路故障后撬棒保护投入期间电气量特性基础上，给出了双馈电机投入撬棒后定转子电流峰值估算式以及撬棒电阻取值约束式。算例从系统角度分析了不同故障类型、不同投切时间和不同撬棒阻值情况下大范围投入撬棒保护后对风电场周边区域电压稳定的影响，并分析了多风电场在电网大扰动后投入撬棒的相互影响。算例结果表明，选择合适的撬棒阻值和投切控制策略可以提高机组低电压穿越（low voltage ride through，LVRT）能力，并降低风电场在撬棒保护大范围投入后对系统电压稳定的不良影响。

考虑继电保护动作的分布式电源在配电网中的准入容量研究37-43

摘要：分布式电源（distributed generator，DG）接入系统会引起保护检测电流的变化，从而影响继电保护的保护范围。讨论在满足继电保护可靠动作的前提下，配电网（distribution network，DN）允许接入的分布式电源的最大功率（容量），提出一种考虑配电网保护动作和分布式电源短路电流衰减特性影响的DG准入容量的分析方法，并讨论了单个电源和多个电源接入配电网时的接入点、接入方式及线路参数等对准入容量的影响。分析表明，不改变配电网的原有保护配置的情况下，DG准入容量很小。对此，提出一种仅少量改动配电网保护就能有效提高DG准入容量的方法。最后，对一个 10 kV配电系统进行了分析计算，验证了提高DG准入容量方法的有效性。

中国电机工程学报杂志电力系统运行与规划

计及配电网阻抗和无功补偿的完整综合负荷模型的参数辨识44-50

摘要：为了直接描述配电网的作用，中国电力科学研究院提出了综合负荷模型（synthetic load model，SLM）。其中需要辨识的参数较多，所以往往将电容补偿并入恒定阻抗，经常采用的是电动机并联恒定阻抗的简化SLM模型。然而，通过辨识获得的简化SLM模型可能会引起分析和计算中的一些不合理问题。针对计及配电网阻抗、电动机、静态负荷（ZIP）方程，提出参数辨识方法，包括辨识策略、初始化计算过程和无功补偿的完整SLM模型，给出考虑频率影响的模型以及辨识过程。通过仿真算例和应用实例，验证该方法的有效性。

基于节点导纳矩阵形式的在线电压稳定分析51-56

摘要：提出一种基于节点导纳矩阵形式的电压稳定实时分析方法。该方法推导了由节点电压在小扰动下迭代不收敛所引起的电压单调失稳模式，这与实际系统中的电压崩溃事故大都是非振荡形式的单调失稳相符。该方法利用广域测量系统（wide area measure system，WAMS）的同步测量数据，引入PV节点的灵敏度等效导纳来实时修正节点导纳矩阵，能够克服传统静态分析方法不能计及系统动态变化的弊端；并且不需要对系统进行等值计算，有利于提高算法的速度和准确性。所提方法具有原理简单、计算量小的优点，适于互联电网的在线电压稳定监控。以新英格兰39节点系统仿真验证该方法的有效性。

基于智能帕雷托解的FACTS装置多目标优化配置57-63

摘要：针对提高电网静态电压稳定性、输电能力、暂态稳定性等多个目标，设计灵活交流输电系统（flexible AC transmission systems，FACTS）装置优化配置的数学模型。在分析几种典型FACTS装置、静止无功补偿器（static var compensator，SVC）、静止同步补偿器（static synchronous compensator，STATCOM）和可控串联补偿器（thyristor controlled series compensator，TCSC）功能特性的基础上，结合不同FACTS装置的投资费用，给出求解单目标最优解的计算方法。提出一种利用智能帕雷托（smart Pareto，sPareto）解的方法获取多目标函数帕雷托（Pareto）前沿最精简的表示形式，直接反映各配置方案之间的折衷，实现方案的优化选择。在新英格兰39节点系统上对所提出的方法进行仿真验证，结果证实了上述方法的有效性和经济性。

中国电机工程学报杂志电力系统仿真及分析计算

考虑频率质量约束的最优潮流模型77-84

摘要：将最优潮流与电力系统频率质量相结合，建立计及频率质量约束的最优潮流模型（frequency quality constrained optimal power flow，FQC-OPF）。FQC-OPF在优化系统运行时强调发生严重扰动引起发电和负荷需求出现大的不平衡后，系统仅靠机组的一次调节特性和负荷的频率电压调节效应来维持频率质量的能力，可在一定程度上防范系统发生频率失稳或崩溃。为反映当前系统还能承受的严重扰动程度，引入“最大频率裕度（maximum frequency margin，MFM）”的概念，并基于优化理论建立一种确定MFM的非线性规划模型。最后，以IEEE 30节点系统为例验证模型的有效性和合理性。在此基础上，分析频率质量约束、扰动因子、负荷特性等对目标函数值的影响。

应用无网格迦辽金法的电力电缆载流量计算85-91

摘要：针对电力电缆载流量计算的温度场局部高梯度以及电缆、土壤层构成的多层不连续材料问题，提出一种基于无网格迦辽金法（element free Galerkin method，EFG）的电缆载流量计算新方法。建立了具有不连续材料的地下直埋电力电缆载流量计算二维温度场模型，使用EFG离散化模型，利用拉格朗日乘子法解决多层不连续材料问题。针对温度场局部高梯度问题，采用非均匀布点，在局部高梯度附近加密节点，使用Linked-Cell-List算法提高动态影响域的计算效率。计算结果表明，相比有限元法，EFG求解电缆温度场局部高梯度问题时误差更小，计算精度更高。

中国电机工程学报杂志继电保护、通信及自动化

基于模型参数识别的母线保护原理92-99

摘要：提出一种基于模型参数识别的母线保护新原理。将母线内部故障状态等效为一个电感电路模型，发生故障时可实时计算出模型参数的等效瞬时阻抗值及参数的离散度，并利用其在母线区内、外故障及电流互感器（current transformer，CT）不同饱和程度时的幅值特点，构造出具有自适应制动特性的母线保护判据。当母线外部故障伴有CT饱和发生时，该判据能可靠制动，无需闭锁母线保护；而当母线内部故障且CT饱和时，保护能快速动作，具有较高的动作可靠性和灵敏度。与传统的母线保护相比，该保护无需滤波，对各次谐波及非周期分量都适用，动作速度更快。在3/2断路器接线的母线区内故障有汲出电流的情况下，保护的灵敏度不受影响，数字仿真和动模数据验证了其可靠性和有效性。

超高压输电线路的故障暂态特征提取及故障类型判断100-106

摘要：针对故障后分析中对故障特征准确提取的需求，通过分析超高压输电线路中故障暂态的本质特征，运用信息理论的观点，并结合信息熵测度和复杂性测度的特点，提出了基于复合信息测度的故障信号暂态特征提取算法。该算法能从不同的暂态分量角度对不同工况下的故障特征进行分析，解决了在故障初始角接近0°、高频故障暂态微小的工况下暂态特征的提取问题，从而为各种工况下基于暂态量的故障分析提供了特征信息。将该算法应用到故障后分析的故障类型判断中，验证了算法的有效性和准确性。

中国电机工程学报杂志输配电及供电

应用感应滤波原理构建的直流供电系统107-112

摘要：提出一种由感应滤波原理构建的直流供电系统，该系统主要由相控6脉波大功率整流桥和感应滤波整流变压器组成。基于超导回路磁链守恒原理，从场的角度描述了感应滤波的工作原理；建立了感应滤波的谐波模型与等值解耦电路模型，从路的角度推导了感应滤波的阻抗条件，说明了滤波回路总阻抗对滤波效果的影响。通过对直流415 V，22 kA样机系统的现场测试，验证了理论分析的正确性，同时表明，整流变压器铁心中谐波磁通大为降低，主要特征谐波电流大部分在整流变压器的二次侧和滤波侧流动，对网侧而言，滤波效果好、功率因数高，在谐波治理的同时提高了系统运行效率。

中国电机工程学报杂志高电压技术

变压器油纸绝缘频域介电谱特性的仿真与实验研究113-119

摘要：变压器油纸绝缘是一种复合电介质，油纸绝缘的老化会引起油纸绝缘体系介电特性的变化。为研究油纸绝缘频域介电谱特性参数与油纸绝缘复合电介质极化过程的关系，以及更好地将频域介电谱技术用于变压器老化状态无损诊断，通过变压器油纸绝缘扩展Debye等效电路模型仿真了绝缘电阻、几何电容以及时间常数分支电路参数的变化对油纸绝缘系统复电容频域介电谱的影响规律，通过频域介电谱实验研究了油纸绝缘系统的复相对介电常数、复电容、介损等参数与油纸绝缘状态和测试温度的关系，并根据电介质极化理论深入分析了油纸绝缘极化参数随频率和温度变化的规律。结果表明，频域介电谱法既可准确评估绝缘纸含水量和油纸绝缘试品老化程度，又能反映油纸绝缘试品的介电性能；用频域介电谱法评估油纸绝缘状态要保证测试温度的同一性。

高压直流换流阀过电压分布及其影响因素分析120-126

摘要：换流阀是实现高压直流输电的核心设备，其在运行过程中承受来自内部和外部的各种过电压。通过提取换流阀内的寄生电容参数和寄生电感参数，建立了过电压作用下换流阀的宽频等效电路模型。在此基础上，计算了换流阀在各种过电压（操作、雷电、陡波过电压）作用下阀层的电压梯度以及阀组件的电压分布，并对其影响因素进行了分析，得到了换流阀在各种过电压作用下电压分布的一般规律。研究结果表明，换流阀系统的寄生电容参数能够影响过电压分布的电压梯度，而换流阀内各元件的参数能够影响晶闸管两端过电压的大小。最后提出了一些改善措施。

采用分形方法的二维和三维雷电放电仿真模型及其应用127-134

摘要：雷电放电的随机性以及雷电先导在其产生和发展过程中易受周围环境影响的特点导致雷电活动对电力系统产生巨大危害。采用有限凝聚扩散（diffusion limited aggregation，DLA）增长模型在二维和三维中描述雷电放电通道的分支和扭曲。通过比较自然界中雷电放电和仿真结果的分形维数，发现采用分形系数为2的模型可以得到最接近实际的结果。利用2005和2006年冬季在日本观测到的雷击风车及其防雷塔的数据可以进一步证实仿真结果和实际观测结果的一致性；当模型从二维扩展到三维时，其结果的可信性还需要其他实验数据加以验证。最后应用上述仿真模型分析了实际情况下的雷击概率和雷电防护效果。

两相体放电中的粒径效应135-142

摘要：两相体放电是指大量液体或固体颗粒物悬浮于气体中，或大量气泡悬浮于液体中的放电现象。为了解两相体放电的影响因素，采用21种不同介质颗粒来产生两相体，在分析测定了两相体中非气相物质的颗粒粒径的基础上，通过实验研究了两相体放电特性，发现了两相体体系的击穿电压及两相体对放电路径的影响存在颗粒粒径的影响远大于颗粒物材料影响的“粒径效应”。分析表明，两相体放电中的粒径效应是两相体颗粒对电场的畸变和两相体颗粒与粒子（电子、光子和离子）间的作用联合影响的结果。