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中国电机工程学报 2011年第19期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志智能电网

磁控式并联电抗器动态自适应逆控制算法1-7

摘要：提出一种磁控式并联电抗器（magnetically controlled shunt reactor, MCSR）的非线性自适应逆控制系统的建模算法，采用“分解建模”的设计思想，将元件建模和动态系统辨识理论相结合，对MCsR的非线性元件部分和外在系统的动态影响分别建模。建立描述非线性磁路特性的逆对象方程，根据“阿贝尔定理”对非线性方程进行泰勒展开，以解析解形式求出控制系统需要的励磁电流，建立逆对象传递函数；针对外在电力系统与MCSR的相关性，建立时变参数的动态回归方程，以最小二乘法求出时变参数。已在电力系统全数字实时仿真装置（advanced digital power systemsimulator, ADPSS）中编程实现了控制模块的工程化应用，并以MCSR实际运行参数搭建算例，验证了控制系统的有效性和实用性。

采用NSGA-Ⅱ混合智能算法的风电场多目标电网规划17-24

摘要：风电并网在实现节约化石能源和减少有害气体排放等效益的同时，也将对电力系统的可靠性造成一定的负面影响。为达到投资经济性、系统可靠性、环保效果的整体最优，构建了多目标风电场接入的输电线路与电网的联合优化规划模型；针对目标权重未知、人工神经网络（artificial neural network, ANN）收敛困难、无法合理决策等问题，采用方差最大化决策和分类逼近理想解的排序方法（technique fororder preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS）twork，ANN）缩小最优解的范围，并在此基础上提出了随机模拟、神经元网络和非劣排序遗传算法Ⅱ（non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ, NSGA-Ⅱ相结合的混合智能算法；对增加风电场的改进IEEE Garver-6系统进行计算分析，结果表明该方法具有较高的决策效率和计算精度，从而验证了所提出模型和方法的合理性和有效性。

大规模风电接入下风电机组切机措施研究25-36

摘要：风电接入比例增加，使得电力系统在某些严重故障下必须考虑风电（wind turbine generator，WTG）的切机措施。分析了风电机组和常规火电机组与系统电磁耦合关系的差异性；基于此，分析了风机和常规火电机组切机措施存保持系统稳定效果上的差异性。结果表明常规火电机组获得的加速能量大于风电机组（主要是双馈式风机），所以从保证切机后的功角稳定出发，应适当增加火电机组的切机量。对风电机组的频率和电压控制能力的分析表明：为保持故障后系统的正常运行，常规火电机组的切机比例也不宜过高；此外，风电机组出力的波动特性也将不可避免地影响切机措施的效果，为解决该问题，提出了考虑风电切机的切机措施的实时调整策略。

风电场风机尾流及其迭加模型的研究37-42

摘要：在风电场场址选定的情况下，风电机组之间的尾流影响风电场风机的优化布置。目前，国内外关于符合风电场风机实际尾流以及迭加模型的研究主要侧重于一维线性模型及其迭加模型的实际应用。为此，推导建立了更加完整合理的一维非线性扩张尾流模型，即尾流影响边界随距离非线性增大；此外，根据风机尾流迭加的实际情况，分别推导建立了完整的风机尾流迭加计算模型来适应现有风电场的不同情形。通过相关工程算例结果与三维数值模拟计算结果的对比分析表明，所建立的风机尾流模型和尾流迭加模型更加合理，可有效提高风电场的发电效益。

中国电机工程学报杂志电力系统运行与规划

基于改进小生境遗传算法的电力系统无功优化43-50

摘要：针对电力系统无功优化问题，提出一种改进小生境遗传算法来克服小生境遗传算法中小生境难以确定的不足，改善遗传算法容易陷入局部收敛和早熟的缺点。通过模糊动态聚类分析方法实现小生境群体的划分，然后利用适应度共享技术对小生境内个体适应度进行调整，以提高全局寻优能力。提出和运用隔代小生境共享机制、最优个体邻域搜索及保留策略等以提高算法的计算速度和收敛速度。通过对IEEE57节点测试系统进行无功优化计算及结果分析，说明所提出算法的全局搜索能力强、效率高，能得到较好的结果。

基于特殊有效不等式求解机组组合问题的内点割平面法51-59

摘要：基于特殊的有效不等式（valid inequalities，VIs），提出一种求解计及爬坡约束机组组合（unit commitment，uc）问题的内点割平面法。采用线性化技术将UC问题转化为一个混合整数二次规划（mixed integer quadratic programming，MIQP）。根据UC问题约束的特点，产生3种特殊的VIs，即覆盖不等式（cover inequalities，CIs）、提升覆盖不等式（lifted cover inequalities，LCIs）和广义流覆盖不等式（generalized flow cover inequalities，GFCIs），进而将其作为割平面，建立求解MIQP的内点割平面法。100机组24时段等6个系统的仿真结果表明，产生CIs、LCIs和GFCIs的方法快速有效，所提内点割平面法具有良好的收敛性和稳定性，能有效处理爬坡约束，与其他多种方法相比较，获得了更好的数值结果。

伪广义哈密顿理论及其在多机电力系统非线性励磁控制中的应用67-74

摘要：传统的电力系统广义哈密顿（Hamilton）实现方法难以考虑转移电导的影响，提出伪广义哈密顿系统理论，在广义哈密顿实现方法的基础上通过构造新的李亚普诺夫（Lyapunov）函数，实现了一类非线性系统的直接镇定控制。推导出可保证系统渐近稳定的条件和判据，将考虑转移电导情况下的多机电力系统模型表示成为伪广义耗散哈密顿形式，采用阻尼注入和能量补偿的思想进行励磁控制器的设计，物理意义更为明确，并结合电力系统的运行特点，给出判断系统渐近稳定性的近似方法。3机电力系统的仿真结果验证了所提出方法的正确性和控制策略的有效性。

中国电机工程学报杂志电力系统仿真及分析计算

基于附加虚拟阻抗和蚁群优化算法的动态等效模型在线修正方法75-81

摘要：提出基于虚拟阻抗的动态等效模型在线修正方法。首先，指出等值过程中不合理的聚类算法、对时变系统的定常化假设是误差主要来源。接着，提出通过等效模型的在线修正以克服系统时变性所导致的误差。由于等效模型可调参数过多，难以对所有参数进行调整。为此，在等效发电机、等效电动机节点引入附加虚拟阻抗，应用蚁群优化算法进行调节，以实现边界点最佳功率匹配，并利用广域测量系统（wide area measurement system, WAMS）提供的实测数据对动态等效模型进行定时修正。最后，IEEE10机39母线系统的等值计算结果表明：算法较好地改进了动态等效模型的静态精度与暂态精度，提高了模型的强壮性。

支持大规模电流量测的配网抗差状态估计方法82-89

摘要：提出一种适用于以支路电流幅值量测为主的配网状态估计方法。该方法以支路首端功率和支路电流幅值的平方作为待求变量，从而简化了量测方程，可以方便考虑电流幅值量测且不需要做任何量测转换。所提出的方法可以综合利用电压幅值量测、功率量测和电流量测，且能够处理辐射电网、弱环网以及电缆线充电电容等情况。同时，分析该方法的可观测特性，表明新方法不需要增加量测配置的冗余度。最后，给出辐射状和弱环网的算例，以验证该方法的实用性。

基于改进分层强化学习的CPS指令多目标动态优化分配算法90-96

摘要：应用经典强化学习方法的控制性能标准（control performance standard, CPS）下自动发电控制 （automatic generation control, AGC）指令（CPS指令）由调度端至电网各台机组的分配过程不可避免出现维数灾难问题。提出应用分层强化学习的方法，将全网机组按调频时延做初次分类，CPS指令逐层分配形成任务分层结构。在分层Q学习算法层与层之间引入一个时变协调因子，改进的分层Q学习算法有效提高原算法收敛速度。奖励函数中设计不同的权值线性组合，展示保守及乐观控制下系统cPs控制水平和调节成本的变化关系。南方电网统计性仿真分析表明，改进分层Q学习算法较分层O学习算法平均收敛时间缩短47％，在复杂随机扰动的环境中改进算法能有效提高系统cPs考核合格率，并降低调节成本约5％。

中国电机工程学报杂志继电保护、通信及自动化

基于磁路特征的三相三柱式变压器励磁参数识别97-104

摘要：针对励磁参数在变压器保护中的应用，提出了三相三柱式变压器励磁电感参数的识别方法。根据三相三柱式变压的磁路特征建立了反映主磁通感应压降与励磁电流关系的简化数学模型。对于Y/Y接线的变压器，在求得其主磁通感应压降后，根据所建模型可稳定、准确地求取其在非内部故障情况下的励磁参数，所求参数与内部故障相比特征明确。△侧环流不是三相三柱式变压器的励磁电流，在用绕组端电压代替主磁通感应压降后，可直接应用于Y／△接线变压器，励磁涌流时仍可准确计算其励磁参数，其特征明确，可与差动保护配合，构建励磁涌流识别判据。通过统一电磁等效电路（unified magnetic equivalent circuit, UMEC）仿真模型验证了该方法的正确性。

基于动态故障树与蒙特卡罗仿真的保护系统动态可靠性评估105-113

摘要：依据数字继电保护系统的功能和工作特点，提出一种保护系统动态可靠性的定量分析方法，旨在为寻找系统薄弱环节、提高保护设计及运行可靠性提供参考依据。首先，确立保护系统累积失效概率、可用度和基本部件概率重要度指标。其次，建立马尔科夫状态空间与动态故障树相结合的微机保护系统动态可靠性模型，提出基于动态故障树结构函数的蒙特卡罗仿真方法，以进行保护系统可靠性定量评估。最后以算例验证所提方法的有效性，并进行相关分析。结果表明该方法对保护系统可靠性评估、部件影响分析及薄弱环节识别具有参考价值。

中国电机工程学报杂志高电压技术

局部放电作用下油浸绝缘纸的微观结构及电气性能114-121

摘要：对局部放电损伤过程中油浸绝缘纸的微观结构及其与电气性能的关系进行研究。使用原子力显微镜和x射线衍射仪等材料分析手段与介电谱仪、高阻仪和柱一柱电极等电气分析手段相结合的方法，分析损伤过程中油浸绝缘纸分子链结构、聚集态结构及介电常数、介质损耗因数、体积电导率和电气强度。结果表明：损伤过程中，绝缘纸结晶区比无定形区更易受到局部放电破坏；结晶度呈上升趋势且晶粒取向加强，但晶粒大小、晶体类型和二相共存结构未发生改变；结晶度升高和晶粒取向加强造成介电常数、体积电导率和介质损耗因数呈下降趋势，但电气强度呈上升趋势；结晶和取向改变了分子、离子和电子的活动性，是造成电气性能变化的重要原因。

应用小生境遗传算法优化导线钢芯断股漏磁检测传感器122-128

摘要：输电线路的钢芯铝绞线在运行中可能发生钢芯损伤、断股现象，及时检测和诊断对于保证电网的安全运行具有重要意义。采用巡线机器人对钢芯损伤、断股进行检测是一种具有较好前景的方法。设计一种基于钢芯损伤、断股后形成的漏磁进行检测的传感器，采用48H号钕铁硼稀土永磁铁磁化输电导线钢芯，以永磁铁、导磁体沿导线的径向宽度和轴向长度为变量，以传感器质量作为优化目标，应用搜索能力强、收敛速度快的小生境自适应遗传算法优化传感器的结构尺寸。结果表明，在满足对导线钢芯磁化强度要求下，传感器的质量显著降低，有效提高了巡线机器人的携载能力，且所提方法具有通用性，适用于不同规格导线钢芯断股检测的漏磁传感器设计和优化。

中短波段输电线路无源干扰防护间距求解的关键问题129-137

摘要：为更准确地计算输电线路对各类无线台站的无源干扰防护间距，对仿真模型、干扰极大值频率和防护间距计算方法进行研究。仿真模型采用垂直极化平面波进行激励，线路铁塔仿真为面模型，地线仿真为线模型，阐述了线一面模型接点处的基函数及求解方法。结合当前输电线路无源干扰谐振频率发生在整数倍波长回路谐振频率和λ／4谐振频率的观点，计算了垂直极化平面波激励下的输电线路感应电流和不同观测点处的无源干扰水平。结果表明平面波激励下的无源干扰最大值出现的频率符合1倍波长回路谐振频率，不符合λ／4谐振频率；当频率达短波频段后，整数倍波长回路谐振频率不再适用。提出了输电线路无源干扰防护间距的求解方法，以调幅广播收音台一级台为例，求解了特高压直流输电线路对其的防护间距。

基于热浮力-磁场力结合的并联间隙电弧运动模型138-145

摘要：采用链式电弧模型，分析并联间隙装置之间产生的电弧所受到的磁场力、空气阻力和热浮力，获得了电弧运动速度控制方程，建立考虑热浮力作用的架空线路并联间隙电弧运动模型，并以110kV架空输电线路并联间隙电弧进行仿真计算，与实验结果相比较。结果表明：所建电弧运动模型能有效计及热浮力对电弧运动的影响，电弧运动计算时间和实测时问基本相符；仿真发现，由于热浮力使电弧竖直向上运动，存间隙上电极会偶尔发生上弧根和电极短路而引起弧根跳跃，这能合理解释试验过程中观察到的弧根不规则跳跃现象。另外，还分析了电流大小、电极形式对电弧运动过程的影响，仿真表明：电弧运动到电极末端的时间随着电流的增大呈指数衰减；流畅的结构设计有利于电弧的疏导和转移。

采用光谱诊断法测量长间隙空气电弧温度146-152

摘要：电弧温度是表征长间隙空气电弧物理特性的重要参量。采用光谱诊断法测量长间隙空气电弧温度，为分析输电线路潜供电弧的自熄特性提供了依据。基于空气电弧等离子体辐射的光谱诊断原理，由附加光学预处理装置的高速图像采集系统来拍摄电弧图像，结合数字图像处理技术、阿贝尔（Abel）变换和光谱相对强度比色法，计算得到电弧等离子体的温度分布。研制了长间隙空气电弧温度的测量系统，对小电流电弧温度特性进行测试分析。结果表明，所提出的光谱诊断测温法能有效测量长间隙空气电弧等离子体的温度分布，为研究潜供电弧的自熄机制提供了重要手段。