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中国电机工程学报 2011年第31期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志特高压GIS的VFTO研究

气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压研究的新进展1-11

摘要：气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）中的隔离开关操作空载短母线会产生陡波前、高幅值的特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO）、瞬态壳体电位和电磁干扰,对GIS及其连接的具有绕组的设备、与壳体连接的二次设备绝缘产生危害,干扰二次设备工作,严重影响设备的安全运行。对2009年前国内外在VFTO测量方法、特性试验、数字仿真和对绝缘影响以及外部VFTO方面的研究状况进行了综述。概要总结了国家电网公司在特高压GIS中VFTO实测及仿真研究方面取得的新进展,提出了特高压GIS中VFTO需要深化研究的内容,即重点关注VFTO的传播特性与仿真建模,VFTO下的绝缘特性和机制研究,以期全面掌握特高压GIS中VFTO特性,对特高压输变电设备的研制、工程设计和运行提供依据和有益的参考。

隔离开关操作速度对特快速瞬态过电压的影响12-17

摘要：气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）内的隔离开关在操作空载短母线时会发生多次击穿,并产生特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO）,严重时可能造成变压器和其他电气设备的损坏。隔离开关的操作速度是影响VFTO的重要因素之一,对此国内外有不同看法。在仿真研究中考虑了隔离开关操作过程中的多次重击穿、间隙击穿电压的极性特性、概率特性及其随操作速度变化的特性,采用统计分析方法研究了隔离开关的速度对VFTO的影响,并与实测结果进行了对比。研究结果表明,在一定范围内当隔离开关速度较慢时,分闸后负载侧残压较低,合闸、分闸操作过程中产生的VFTO幅值也较低。

特高压气体绝缘开关设备特快速瞬态过电压的试验回路研究28-37

摘要：为研究特高压气体绝缘开关设备（gas insulatedswitchgear,GIS）中的特快速瞬态过电压（very fast transientovervoltage,VFTO）规律,需要建立全尺寸的真型模拟试验回路。计算了1000kV GIS变电站和模拟试验回路在不同接线方式下的VFTO,指出1000kV GIS的VFTO模拟试验回路宜带有分支母线,比国家标准和IEC标准规定的无分支母线的简单试验回路更严格,从而提出新的VFTO试验回路,并推荐了测点布置方案和试验隔离开关型式。对所建成的VFTO试验回路进行试验,结果表明：无论是从VFTO实测波形还是从统计规律上看,试验回路均达到了设计的预期,对研究VFTO的特性发挥了重要作用。

特高压气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压特性的试验研究38-47

摘要：气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）中隔离开关操作产生的特快速瞬态过电压（very fast transientovervoltage,VFTO）会影响电气设备的安全运行,随着系统电压等级的提高,该影响会越来越严重,在特高压系统中尤为突出。为掌握特高压GIS的VFTO特性,在特高压GIS设备的VFTO试验回路进行了大规模GIS隔离开关操作试验,并对VFTO测量结果进行了统计分析。研究得到了VFTO全过程波形的波形特征、击穿次数、频率成份和残余电压分布,单次击穿波形的波形特征和振荡系数分布,及预充/不预充直流电压下的VFTO幅值特性,揭示了隔离开关加装阻尼电阻对VFTO的抑制作用。所获得的特高压GIS中的VFTO特性为进一步研究VFTO仿真和绝缘配合等提供了依据。

特高压气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压测量用电容传感器的标定56-65

摘要：为保证特高压气体绝缘开关设备（gas insulatedswitchgear,GIS）中特快速瞬态过电压（very fast transientovervoltage,VFTO）测量用手孔式电容传感器的准确性,必须对其进行标定。研制了用于电容传感器的标定系统,它由3种不同幅值及波形的脉冲源及相应测量系统组成。其中：低电压陡脉冲源用于校验电容传感器的高频特性;高电压陡脉冲源用于校验传感器在高压下的稳定性;低电压长波尾电源用于校验传感器的低频特性。水电阻分压器及金属膜电阻分压器用于测量3种脉冲源的输出波形,在标定电容分压器前,对电阻分压器的频率特性及线性度特性进行了试验。电容传感器的标定试验结果表明,华北电力大学和清华大学研制的电容传感器均具有良好的频率特性、线性度和稳定性,可以满足特高压GIS设备VFTO测量工作的需要。

中国电机工程学报杂志智能电网

基于准稳态模型的特高压半波长交流输电系统稳态特性与暂态稳定研究66-76

摘要：特高压半波长交流输电是一项很有吸引力和前瞻性的远距离大容量输电技术,其稳态特性和暂态稳定研究是其可行性应用研究的基础。首先根据传输线和二端口理论推导出可用于潮流和稳定工程计算的特高压半波长交流线路的准稳态模型;然后在潮流计算的基础上,得出半波长线路的稳态运行特性,并从入、反射波与无功需求2个方面对其电压分布特性进行深入分析。在大量暂态稳定工程计算的基础上,提出特高压半波长交流输电系统的暂态稳定极限和输电能力,并研究最严重故障点和频率变化对系统暂态稳定极限的影响。研究成果对特高压半波长交流输电系统的可行性研究和未来试验工程的实施提供了有力的技术支撑。

具有馈电功能的新型并网UPS系统及其分散逻辑控制策略85-93

摘要：随着智能电网建设的提出,单一耗电设备已经无法满足其发展要求,绿色、节能、并网型用电设备成为发展趋势。提出一种具有馈电功能的新型并网不间断电源（uninterruptible power supply,UPS）系统及其拓扑结构,并将该结构拆分为4个单相全桥电路,依次组成脉宽调制（pulse width modulation,PWM）整流馈电模块、隔离双向DC/DC模块以及逆变模块,从而使系统成为一可以四象限运行的电源装置。在此基础上,设计了系统的工作模式与分层控制体系,并将核心控制层离散为7个模块化的子控制器,通过它们的分散逻辑组合实现各部分的控制策略,从而达到不同工作模式下稳态和暂态运行的控制目标。最后,搭建了仿真系统和实验样机,验证了系统拓扑和控制的正确性及有效性。

基于经验模态分解和支持向量机的短期风电功率组合预测模型102-108

摘要：针对风速序列随时间、空间呈现非平稳性变化的特征,提出一种基于经验模态分解（empirical mode decomposition,EMD）和支持向量机（support vector machine,SVM）的EMD-SVM短期风电功率组合预测方法。该方法首先利用EMD将风速序列分解为一系列相对平稳的分量,以减少不同特征信息间的相互影响;然后利用SVM法对各分量建立预测模型,针对各序列自身特点选择不同的核函数和相关参数来处理各组不同数据,以提高单个模型预测精度。最后将风速预测结果叠加并输入功率转化曲线以得到风电功率预测结果。研究结果表明,EMD-SVM组合预测模型能更好地跟踪风电功率的变化,其预测误差比单一统计模型降低了5%~10%,有效地提高了短期风电功率预测的精度。

中国电机工程学报杂志电力系统运行与规划

电网的弹性力学网络拓扑映射109-117

摘要：电网拓扑只在二维平面反映地理位置节点的连接情况,无法动态显现状态量之间的关系。将电网映射成三维空间展开布置的纵向受力的弹性网络,既保持了电网原有的拓扑连接状态,又显现了功角之间的物理特性。将广域测量系统（wide area measurement system,WAMS）实测状态量放入该映射模型,通过弹性网络形变直观地显现电网功角状态变化,摆脱对元件参数精确性的依赖,提高对电网状态变化的预判能力。算例和分析都证明了该映射的合理性。映射的弹性网络适用于功角特性突出的电网状态分析,如静态功角稳定分析、功角可靠性分析和低频振荡机制分析等。该研究对实现电网可视化智能分析与控制具有实际意义。

采用本质多目标进化算法的舰船电网故障智能恢复决策118-124

摘要：经典多目标决策方法通过直接或利用层次分析法给定各目标权因子,再进行多目标综合。这种算法存在局限性,如缩放因子或模糊集参数实时调整难、获取最优解效率低等。现有舰船电网故障恢复方法仅给出负荷投切方案,且不考虑舰船线损。在严格定义＂支配＂、＂目标支配＂和＂约束支配＂3个概念的基础上,利用解的非支配关系,提出采用本质多目标进化算法并面向开关的故障智能恢复决策,该方法毋需权因子、缩放因子和模糊集参数,并实现了故障恢复后线损最小,在获得Pareto解集后,再作目标偏好选择,给出最优开关动作序列,提高了获取最优解的效率,解决了多约束条件下解的支配关系判别难题。算例分析证实了该方法可行、有效,且优于经典多目标方法。

一种电能质量扰动监测与识别新方法125-133

摘要：为了能够为各类电能扰动事件的本质研究和有效治理提供准确、可靠的依据,提出基于时频原子变换（timefrequency transform,TFT）和改进型自组织映射神经网络（improved self-organizing map,ISOM）的电能质量扰动在线监测与识别新方法。TFT具有自适应复带通滤波特性,其频窗中心与频窗半径解耦及频窗宽度不受中心频率的约束,可以灵活调整。通过设置恰当的频域窗口,TFT可有效抑制邻近频率分量的相互干扰,且有较好的动态响应速度。TFT能准确监测电力系统波形中电能质量事件,并为类型识别提供物理意义明确、指标具体的实时模式特征。依据TFT提取的特征向量,ISOM可准确识别单一或同时存在的多重电能质量事件,并对其严重程度进行直观表达,能动态反映电能质量事件各自的发展变化轨迹。仿真验证结果表明了所提出方法的有效性和优越性。

在线电压安全评估的多重动态决策树方法142-148

摘要：利用数据挖掘技术对电力系统在线动态安全进行评估,能够为系统运行控制提供决策指导,防止连续的系统安全问题。提出一种基于相量测量单元（phasor measurementunit,PMU）的在线电压安全评估算法：利用电网数据库已有的数据离线建立电压安全评估决策树,根据PMU的实时采样数据动态对决策树进行更新,形成动态决策树,在线对电压安全进行监控。此外,利用不同的属性集合构建多重决策树,替代原来单一决策树评估,大大提高了决策树分类的准确度和评估的可靠性。结合IEEE 57节点仿真系统,给出多重动态决策树的构建方法以及多重决策树的模型。仿真结果表明,基于PMU的动态多重决策树是一种在线电压安全评估的可行方法。

架空线路覆冰闪络跳闸特性分析与风险建模149-158

摘要：极端冰灾天气下线路覆冰闪络跳闸是激发大电网脆弱性、导致大面积停电的重要因素。覆冰闪络跳闸等现象的风险评估是建立冰灾防御体系的基础。基于电网层面,进行了冰灾天气下线路覆冰闪络跳闸的风险状态识别与风险建模。根据覆冰闪络跳闸特性分析,界定了输电网绝缘系统的脆弱点,即覆冰期绝缘系统冰凌桥接、融冰期冰凌断流等临界点。进一步建立了覆冰闪络状态的划分原则与风险等级,并对预测冰况进行了模糊模式识别和风险评级,为运行人员提供了动态风险信息。针对数据的小样本、多输入等特点,采用统计学习理论结构风险最小化方法,构建了最小二乘支持向量机（least squares support vector machine,LSSVM）冰闪跳闸风险评估模型,依据贝叶斯（Bayesian）证据推理优化模型参数。通过与误差反向传播人工神经网络（artificial neural networkwith error back propagation,BP-ANN）算法对比,验证了该模型的有效性。最后通过脆弱性指标分析了网架结构破坏的严重性与电网绝缘系统的脆弱性。

中国电机工程学报杂志电力系统仿真及分析计算

基于隐式梯形–时步保持法的3/12相电机建模159-165

摘要：综合电力系统（integrated power system,IPS）包含3/12相双绕组发电机等特殊高阶非线性元件,现有电力系统电磁暂态仿真软件均不提供其仿真模型。为此,采用隐式梯形法对双绕组发电机数学模型进行差分离散化处理,通过定、转子分离迭代,推导出电机等效电路模型,并在PSCAD中建立双绕组发电机仿真模型。应用时步保持算法,将模型的仿真时步划分为计算时步和保持时步,提高了计算速度。最后,构建综合电力推进系统试验平台,发电机空载短路、推进系统调速的试验与仿真结果吻合,验证了建模方法的有效性和所建模型的正确性。研究表明,基于隐式梯形–时步保持算法的建模方法能够准确高效地建立双绕组发电机的仿真模型,可应用于EMTP类仿真软件,并可推广至IPS各类多相电机建模。

中国电机工程学报杂志继电保护、通信及自动化

基于参数识别的高阻接地距离保护算法173-178

摘要：为解决输电线路单相接地故障时距离保护耐过渡电阻能力不高的问题,提出一种新的具有3个系数的时域解微分方程距离保护算法。算法的核心思想是将故障点后系统等效为一个电感,通过列写故障时准确测距方程,推导出3系数的解微分方程算法。理论分析和EMTP仿真实验证明,该算法适用于中、短距离输电线路,耐过渡电阻能力高,尤其在线路末端时测距准确,在末端经高过渡电阻故障时,不存在超越问题。算法有望从根本上解决距离保护耐过渡电阻能力不高的问题,构成新型的快速距离保护。

±800kV云广直流输电线路保护的仿真及分析179-188

摘要：建立包含控制系统阀控制层的±800kV云广直流输电系统仿真模型,对其以电量变化率为基础的行波保护作为主保护、电流差动保护作为后备保护的直流输电线路保护进行仿真,全面检测其保护动作特性。分析指出：电压变化率判据往往无法检出高阻接地故障,且受雷击干扰、冲击电晕和谐波的影响;电流差动保护是针对直流线路高阻故障的后备保护,它采用线路两侧电流差值的幅值为动作量,为避开区外交流侧故障和采样数据波动,最长延时会达到1.1s,在此阶段若阀组保护动作,将导致该极停运。建议采用＂保护原理冗余＂设计,即配置2套可互为补充的不同原理的保护系统。

中国电机工程学报杂志高电压技术

复合绝缘子悬挂导线安装绝缘护套后的污闪特性189-195

摘要：复合绝缘子高压端输电导线上安装绝缘护套能够改善高压端的电场强度,但对其污闪特性的影响国内外尚未有相关的研究报道。研究了复合绝缘子高压端输电导线安装绝缘护套结构在染污受潮情况下的物理模型,分析了护套参数对绝缘子污闪特性的影响,得出了安装优化参数的绝缘护套能够改善复合绝缘子污闪特性的结论。在理论研究的基础上,试验研究了复合绝缘子污闪电压与绝缘护套长度的关系,并给出了适合现场复合绝缘子的较优的绝缘护套参数以及安装该参数绝缘护套后复合绝缘子污闪电压与等值盐密的关系曲线。最后,该较优参数的绝缘护套由厂家生产并安装在现场复合绝缘子上,一年时间的运行结果证实了安装该参数绝缘护套能够改善现场复合绝缘子的外绝缘性能。

应用时–温–水分叠加方法改进油纸绝缘热老化寿命模型196-203

摘要：为改进现有的油纸绝缘热老化寿命模型,使模型的预测结果更为准确,研究初始水分含量及温度对油纸绝缘试品的加速热老化特性影响。首先,对4种初始水分含量的油纸绝缘试品分别在3个温度下开展加速热老化试验,以绝缘纸聚合度作为表征老化程度的特征参量,引入纤维素累积损失动力学方程研究其在老化过程中的变化规律;其次,在时温叠加方法基础上提出一种时间–温度–水分叠加的新方法,并改进了热老化寿命评估模型。结果表明,与之前的寿命模型相比,改进的模型不但考虑了温度对绝缘纸热老化速率的影响,而且考虑了不同初始水分含量对油纸绝缘热老化的加速作用,有助于对油纸绝缘的热寿命进行更为合理的评估。