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中国电机工程学报 2011年第28期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志智能电网

多机系统中飞轮储能系统稳定器与PSS的协调优化1-8

摘要：为消除飞轮储能系统（flywheel energy storage system，FESS）稳定器与电力系统稳定器（powersystemstabilizer，PSS）间可能存在的相互负影响，提出将加入混沌算法和模拟退火思想的改进粒子群优化算法（improvedparticleswarmoptimization，IPSO）用于协调优化FESS稳定器与PSS参数。该算法通过混沌初始化和迭代中加入模拟退火思想来提高算法的效率和全局搜索能力。将多种运行方式下的所有特征值作为考察对象，在目标函数中同时考虑机电振荡模式和非机电振荡模式的性能，并通过IPSO算法协调优化各稳定器参数。在新英格兰10机系统算例中，应用IPSO算法协调优化的稳定器在不同运行方式下都能有效抑制系统振荡，表明了该方法的有效性和鲁棒性。在4机系统算例中，通过与逐个设计稳定器方法的比较可知，经IPSO协调优化的稳定器具有更好的阻尼效果，从而验证了该方法的优越性。

基于优化相空间重构技术的风电场发电功率预测研究9-14

摘要：大规模风电的接入将对电网的规划建设、分析控制、经济运行以及电能质量等方面产生一定的影响，较为准确的风电功率预测可减少电网旋转备用，为电网运行调度提供可靠的依据。以中国某风电场为例，对风力发电功率的超短期预测方法进行了研究，提出了以混沌理论为基础、基于相空间重构的风电出力混沌时间序列预测的方法，对相空间重构参数的优化进行了综合计算，定性分析了风电出力时间序列的混沌特征，同时对应用嵌入维空间的具体预测方法进行了研究。实际算例表明该综合方法具有较高的预测精度。

计及分布式发电和不完全信息可中断负荷选择的电力市场模型15-24

摘要：分布式发电（distributed generation，DG）与可中断负荷是智能电网的2种重要资源。针对电力用户停电意愿不尽相同，将配电公司的可中断负荷类型建模为离散分布的随机变量，进而建立具有分布式发电与不完全信息可中断负荷选择的配电公司能量获取模型，综合考虑到发电公司的竞价策略行为，最后建立了完整的不完全信息博弈下的电力市场模型。针对不完全信息博弈的特征，扩展改进了协同进化算法，并用于求解市场贝叶斯纳什均衡。修正的IEEE9节点系统验证了模型与求解方法的有效性。结果表明分布式发电与可中断负荷、发电公司策略行为及不完全信息对市场均衡有着重要的影响。

中国电机工程学报杂志电力系统运行与规划

求解机组组合问题的改进模式搜索算法33-41

摘要：针对传统的模式搜索法（general pattern search filter algorithm，GPS—Filter）效率低的问题，提出一种改进的广义模式搜索一过滤器算法（improved general pattem search filter algorithm，IGPS—Filter）来求解机组组合（unit commitment problems，uo问题，该算法能在求解过程中直接处理离散变量，有效地求解0．1混合变量的规划问题。首先使IGPS—Filter算法融合UC问题的特点，预先确定大部分机组的开停状态，只对少量机组进行“1-邻域”搜索；其次，结合线搜索和域搜索对连续域变量进行求解，充分利用线搜索的快速性及域搜索处理病态问题的有效性，既提高运算效率又提高解的质量。最后，采用10-100机组24时段和IEEE-118节点54机24时段系统进行仿真，验证了方法的有效性。

基于事故链的电网低频振荡及脆弱性分析42-48

摘要：电网脆弱性分析是低频振荡事故监控与预防的重要依据。利用事故链原理，基于电网线路故障、潮流转移、线路相继过载的典型故障模式，构造合理的多重扰动序列，分析电网在多重扰动下的功率振荡情况，研究电网运行方式对其发生等幅、增幅低频振荡的影响，并根据事故链集合与结构重要度指标对电网进行脆弱性分析。结果表明重负荷且易受其他线路潮流影响的线路是电网脆弱性的关键环节，电网交换容量的增加是电网发生等幅、增幅低频振荡的一个重要因素。

大规模冰灾对输电系统可靠性的影响分析49-56

摘要：大规模冰灾对输电系统带来多方面不利的影响，主要从可靠性的角度对其进行研究。根据气象建模理论，计算了风速、降雨速率和输电元件的载冰量。为分析元件故障率随冰灾的变化过程，采用了曲线拟合法获得载冰量和强迫停运率的数学关系。为反映在载冰量增加过程中输电元件发生损坏的随机性，提出了一种混合蒙特卡罗抽样法，来获得系统状态以及状态持续的时间。当元件处于正常状态时，使用状态抽样法判断各时刻元件是否发生故障；当元件发生故障时，使用状态持续时间抽样法获得元件修复持续时间。IEEERTS．79算例验证了所提方法的有效性。仿真结果分析表明，气象参数和地理环境等因素，特别是气象前进速度和输电线路的走向，将对输电系统的可靠性产生较大影响。

基于时变故障率与服务恢复时间模型的配电系统可靠性评估57-64

摘要：为考察运行环境与故障后服务恢复策略对配电系统供电可靠性的影响，依据这2个因素提出配电系统可靠性的评估算法，以更为细致和全面地刻画配电系统的供电水平与运行风险。首先，针对元器件停运概率依其运行工况（外部天气环境、内部老化情况、定期检修等）变化而时变的特征，建立元件的时变故障率模型；然后，根据负荷点的服务恢复时间依其本身的用电需求等级、恢复过程的次序及相关动作而改变的特征，建立负荷点的服务恢复时间模型；最后，依据上述模型，采用随机稀疏技术模拟配电系统元件的故障过程，并基于服务恢复时间模型和故障遍历算法确立配电系统可靠性评定算法。应用所提出的模型和算法对实际工程系统进行可靠性评估，并与经典的网络等值算法结果对比，算例表明该模型能更好地反映系统的实际运行情况，证实了模型具有较强的理论价值和工程实用性。

阻性有源滤波器分频控制位置的选择方案65-70

摘要：电力系统中线路电感与电容之间的谐振使得电力系统背景谐波电压谐振放大，导致电力系统中的谐波电压严重畸变。利用馈电线理论建立电力系统馈电线的分布式参数模型，对由系统背景谐波电压引起的谐波电压谐振传播情况进行理论分析，提出新的基于分频控制的阻性有源滤波器的位置选择方案，以抑制电力系统中背景谐波电压的谐振传播。通过仿真分析及实验验证理论分析的正确性，以及所提分频控制的有源滤波器的位置选择策略对电力系统背景谐波电压抑制的有效性。

链式D-STATCOM的鲁棒L2性能准则设计71-79

摘要：为提高控制系统鲁棒性，提出一种链式静止同步补偿器（distribution static synchronous compensator，D-STATCOM）的鲁棒三2性能准则设计新方法。首先通过等效电路变化，将对链式D-STATCOM的控制电路模型转换为对单个H桥逆变单元的控制电路模型；在所建立的考虑干扰和参数摄动影响的单个H桥逆变单元控制电路模型基础上，通过对误差系统方程的等价变换，将参数摄动的影响转化为周期干扰的一部分；然后利用重复控制与无源性控制相结合的新方法实现链式D—STATCOM的鲁棒上2性能准则的设计。其中，重复控制对周期干扰进行补偿，无源性控制确保重复控制的收敛性和对控制目标的渐近跟踪，并抑制非周期干扰对控制效果的影响；通过给定指令电流，实现链式D．STATCOM的无功电流的控制和直流电压稳定的控制：利用H桥逆变单元之间的能量交换实现直流电压的均衡控制。仿真以及10kV、±5Mvar工程实际应用结果表明，所提方法能够在实现无功电流控制的同时实现直流电压的稳定与均衡控制，且稳态特性好、动态响应快、算法实现简单、鲁棒性强，具有较强的工程实用价值。

中国电机工程学报杂志电力系统仿真及分析计算

电力系统运行及安全监控仿真系统的研究与开发80-86

摘要：针对许多新的安全监控技术，如动态安全评估预警、安全稳定控制、广域控制保护等缺少实验室研究和测试手段的现状，提出运行及安全监控仿真试验方法并研发出仿真系统，该系统能够实时模拟大规模电网的运行，从而为各种新的安全监控技术的研究试验提供类似于真实电力系统环境的仿真试验平台。该仿真系统已成功应用于国家电网仿真中心，应用结果表明，该系统具有高度的集成性和开放性，可为新安全监控技术的研究和测试提供有效的技术手段。

有限长均匀链式电力系统中机电扰动传播分析87-94

摘要：为掌握电力系统中机电扰动传播的本质，基于有限长均匀链式离散电力系统，在不考虑发电机的内阻抗时，研究机电扰动在系统中传播的反射特性。通过拉普拉斯（Laplace）变换，推导出冲激函数和阶跃函数形式的扰动作用下发电机的转子角和功率增量随时间变化的解析表达式，给出离散模型中扰动传播的反射公式，与连续体模型中机电波的反射公式相同，说明了电力系统的机电动态可表达为机电扰动传播过程中多次反射的叠加。最后通过一个实例验证了所得结论的正确性。该结论对于认识大规模电力系统的频率在时间和空间上的分布特性、揭示机电动态现象的内在机制具有一定的理论意义。

中国电机工程学报杂志继电保护、通信及自动化

分区域广域继电保护的系统结构与故障识别95-103

摘要：为促进广域继电保护（wide area protection，WAP）从原理性探索向工程可实现应用性转化，提出分区域广域继电保护的系统结构和故障识别算法，构建了较为明确的保护体系。基于有限广域保护的特点，提出将广域电网划分为类蜂窝结构的分区域系统实现继电保护，并结合集中式和分布式系统结构的优点，提出了更加适合区域电网的分布集中式广域继电保护系统结构。基于智能电子设备（intelligent electronic device，IED）、子站处理单元（sub-station processing unit，ssPu）和区域集中决策中心（regional centralized decision center，RCDC）的3层系统结构通过相互通信实现保护区域的故障判断，同时，在通信系统中断时各层结构又具有独立决策的功能，提高了广域继电保护系统的可靠性。在建立系统层间互助机制的基础上，提出了区域距离保护，系统通过不同信息域的简单逻辑计算实现故障元件识别，可满足广域继电保护的选择性和快速性要求。用鄂东220kV电网系统模型验证了广域保护系统的有效性。

电力系统多区域复杂环网的最小断点集计算104-111

摘要：为从根本上改善最小断点集（minimum break point set，MBPS）适应系统结构非预设性变化的水平，提出多区域复杂环网最小断点集求取及更新算法。在静态网络拓扑情况下，利用保护关联矩阵并行计算各子区域的最小断点集，在此基础上，优化计算主区域的最小断点集，并据此确定全州最小断点集。在网络变结构的情况下，基于广义断点集提出单区域最小断点集更新方案，并将其推广至多区域网络，存主区域、子区域及单线路联络节点发生变结构情况下，快速更新最小断点集。典型的5区域68节点系统计算结果表明：该方法在最小断点集求取方面，不但能够保证全网断点数目合理，还能提高最小断点集的计算速度；在最小断点集更新方面，该方法仅需处理变结构所关联区域的最小断点集，即可实现全网最小断点集更新，有效地降低了复杂环网最小断点集更新的复杂性，计算量小，适用于多种网络变结构情况。

利用电流固有频率的VSC-HVDC直流输电线路故障定位112-119

摘要：电压源换流器型直流输电（voltage source converter HVDC，VSC．HVDC）线路故障暂态过程中具有相对于交流线路更强的固有频率信号。由于VSC．HVDC直流输电线路两侧并联大电容，在高频的固有频率下系统阻抗可等效为电容阻抗，其值很小，行波在系统侧近似为全反射，因此，VSC，HVDC直流输电线路的固有频率只与故障距离和波速度有关。据此，提出通过对单端电流运用Prony算法进行频谱分析，获取其固有频率进而实现直流输电电路故障定位的方法。仿真结果表明该方法可实现VSC—HVDC直流输电线路的快速、准确定位。

中国电机工程学报杂志高电压技术

棒极结构对棒-板间隙操作冲击放电特性影响的试验研究120-127

摘要：棒-板间隙是研究空气间隙放电的最典型间隙，其操作冲击放电特性是输电工程线路和换流站／变电站空气间隙选择的重要依据之一。为了更深入地研究棒-板间隙的操作冲击放电特性，选择不同直径的棒电极，以及半球彤和圆锥形2种棒电极端部形状，在2～5m间隙距离下进行了正极性操作冲击放电特性的试验，得到了棒电极端部形状和棒电极直径的改变对棒-板间隙正极性操作冲击50％放电电压造成的影响。另外，在北京、西宁和羊八井等几个不同海拔地区进行了临界半径的对比试验。通过改变棒电极端部连接球面的半径，得到了不同间隙距离对应的临界半径。由试验可以得出，当棒电极结构的半径小于临界半径时，棒电极半径和端部形状的改变不会对间隙的50％放电电压产生明显影响；临界半径随间隙距离的增加而增加，且随着海拔高度的增加，同一间隙对应的临界半径也随之增加。

交流电晕脉冲特性随气压湿度变化的规律128-135

摘要：随着特高压交直流输电工程的进行，高海拔电晕问题越来越受到关注。在可以调节气压和湿度的有机玻璃罐中，利用棒一板电极，对交流电晕特性随气压、湿度的变化规律进行试验研究。结果表明：交流电晕起始电压均随着气压降低、湿度升高而减小；交流电晕脉冲平均幅值均随湿度升高而减小；正半周流注脉冲平均幅值随气压降低而减小，而负半周流注脉冲平均幅值随气压减少而增大；交流电晕脉冲频率均随湿度升高而增大；随着气压降低，正半周流注脉冲个数没有明显的变化趋势，而负半周流注脉冲频率随气压降低而增大。

交联聚乙烯电力电缆的电树枝化试验及其局部放电特征136-143

摘要：电树枝化是影响交联聚乙烯（cross—linked polyethylene，XLPE）绝缘电力电缆长期安全运行的瓶颈，需要深入研究XLPE电缆绝缘的老化机制，尤其是电树枝化的规律，为XLPE电缆的设计制造和现场的运行管理，特别是在线诊断提供理论支撑。设计了交联聚乙烯电缆样品和相应的试验电极装置，并搭建基于实际XLPE电缆的电树枝化试验平台进行试验。结果表明该试验系统能满足XLPE电缆电树枝化试验研究的要求。以15kV的XLPE电缆作为试验样品，开展常温下工频12～21kV和50～90℃下的电树枝化试验，分析了电压和温度对电树枝形态的影响，得到电树枝局部放电的统计图谱，并将电树枝的生长发展分成4个阶段，分析了电树枝在不同生长阶段局部放电的最大放电量相位和平均放电量相位的分布，提取了其偏斜度等统计特征量，结果表明电压和温度对实际XLPE电缆中电树枝形态的影响与针一板电极得到的结果趋势相同，但是电树枝生长过程存在着一定的差异，同时最大放电量相位分布和平均放电量相位分布的3阶矩随着电树枝的生长发展而减小，可作为诊断电树枝生长发展阶段的参考量。

纳米改性变压器油-纸复合绝缘频率响应特性144-153

摘要：为寻求提高变压器油纸复合绝缘特性可能途径，开展了纳米改性变压器油-纸复合绝缘频率响应特性研究。利用电介质频率响应法，对比测试了添加纳米改性前后油纸复合绝缘不同微水含量、在不同温度条件下，10^-4～10^-6Hz范围频率响应；建立基于Cole-Cole函数的弛豫模型分析实验结果，并通过最小二乘法拟合得到弛豫模型参数；分析小同微水含量及温度条件下添加纳米粒子对弛豫参数的影响。结果表明：所建立的弛豫模型能较好地反映油纸复合绝缘频率响应特性，弛豫模型参数能反映油纸复合绝缘状态的变化规律；添加纳米粒子引入了新弛豫机制，在低频及高频段，降低了油纸复合绝缘的介质损耗，在0．1～100Hz频率范围内却增大了其介质损耗，且随着温度升高及微水含量增加，影响越显著。