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中国电机工程学报 2016年第22期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

电力电子多馈入电力系统的广义短路比6013-6027

摘要：随着新能源、无功补偿等电力电子设备的大量接入,交流系统相对变弱,分析电力电子多馈入电力系统潜在的失稳、精确度量交流系统电压支撑能力十分重要。文中首先推导了单馈入系统短路比与小干扰稳定性特征方程的显示关系式,建立了单馈入系统短路比与其小干扰稳定间的联系。其次,在一定假设条件下,证明了n馈入系统的动态可由n个独立的单馈入系统表征,从而实现多馈入系统稳定性向单馈入系统稳定性的解耦和简化。最后,提出可用于度量交流系统的强度的广义短路比概念（generalized short circuit ratio,g SCR）。所提出的广义短路比是一个与系统振荡频率无关的静态变量,但反应的是多馈入系统的小干扰稳定裕度,并且在单馈入和多馈入系统下可实现物理意义和数学形式的统一。仿真算例表明了g SCR定义的合理性和有效性。

线性开关电路电磁暂态分析的状态方程法6028-6037

摘要：针对线性电路以及包含理想开关的线性电路中的电磁暂态分析问题,提出了一种全新的以节点电位为状态变量的状态方程法。基于能量守恒原理而非图论理论,方法列写电路方程的速度远远优于传统的使用电感电流和电容电压作为状态量的状态方程法,并通过一个病态电路展示了方法的便捷性。针对开关动作引起的电路拓扑变化,仅需要对特定的支路信息进行修改,而不必重新列写整个电路方程。由于使用了单步后差法消除了开关时刻的数值振荡,而在线性时间段内仍然使用梯形法来保证二阶数值精度,这使得文中方法与传统的节点分析法相比具有更好的稳定性和灵活性,更适合于大规模开关电路的仿真分析。以一个桥式电路为例,展示了方法的数值精度和稳定性。

基于平衡Gramian的电力系统电压预测控制研究6038-6048

摘要：为提高电压预测控制优化问题的求解效率,该文在中心控制模式下,建立基于动态方程的电力系统电压预测模型,应用Gramian平衡降阶技术对预测模型进行降阶处理,构建基于平衡Gramian的电力系统电压多步预测–滚动优化模型。使用面向目标的对偶低秩Cholesky因子交替方向隐方法加快模型降阶的速度。应用原对偶非线性变尺度方法和Warm Start技术求解优化问题,以减少迭代次数。文中还分析相关参数设置和电压设定值的下发控制问题,给出电压预测控制的实施流程。仿真表明,所提方法可极大缩短求解优化问题的时间,具有低预测步数的计算复杂度和高预测步数的控制性能。该方法能够及时响应系统动态变化,维持电压稳定,保证电力系统安全运行。

中国电机工程学报杂志行业信息

《中国电机工程学报》又获新突破6048-6048

摘要：2016年10月12日,科技部中国科学技术信息研究所在北京召开了中国科技论文统计结果会,了中国科技论文整体情况、中国卓越论文统计报告,以及《2016年版中国科技期刊引证报告（核心版）》等。在31种电气工程类核心期刊中,《中国电机工程学报》2015年期刊三项主要指标：学科综合评价总分、

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

计及短路电流约束的机组组合问题6049-6058

摘要：针对近年来电力系统短路电流普遍超标的问题,提出计及短路电流约束的机组组合和支路投切（unit commitment and transmission switching,UC-TS）联合优化模型及其求解策略。由于同时利用机组组合和支路投切两种手段来实现对短路电流的控制。模型不但能够提供最优发电计划,还能提供满足短路电流约束的网络最优运行方式。由于模型的复杂度相对于未考虑短路电流约束的UC模型而言要大的多,对于规模较大的系统,直接求解难度较大,由此,提出模型化简及分解求解策略。最后通过算例证明了模型及求解方法的有效性。

考虑海岸效应影响的电网地磁感应电流的计算方法6059-6066

摘要：与北欧、北美国家相比,我国大陆的磁纬低,同次地磁暴的地磁扰动（geomagnetic disturbance,GMD）相对较弱,对计算中低纬GMD地电场和电网GIC提出了更高的要求。为研究海岸效应对中低纬GMD地电场和电网地磁感应电流（geomagnetically induced current,GIC）的影响,以2004年11月9日地磁暴广东肇庆地磁台的GMD秒钟数据和广东沿海地区的大地构造资料为基础,建立了岭澳核电站沿海局部地区的一维和三维大地电导率模型,计算了GMD的地电场和岭澳核电站变压器中性点的GIC。结果表明,海岸效应对电网GIC的影响很大,在评估中低纬沿海电力系统的GIC灾害风险时,应充分考虑海岸效应的作用,以及使用地磁暴的秒钟GMD数据,能够获得更准确的计算结果。

中国电机工程学报杂志智能电网

基于VSC的交直流混合中压配电网功率–电压协调控制6067-6075

摘要：针对城市配电网负荷密度高、电网增容空间有限及缺乏适应大规模可再生能源接入的灵活调节手段的现状,该文对交直流混合中压配电网结构及其功率控制策略进行研究。提出了将2条交流线路改造为交直流混合配电网的方案,给出了相应电压源换流器（voltage source converter,VSC）的结构及其调节方式,基于该方案提出了一种功率–电压协调控制方法用以消纳高渗透率分布式电源。根据节点电压将配电网运行分为正常和风险两种状态,在不同状态下建立了换流器功率控制的数学优化模型。在正常状态下以降低损耗为目标,在风险状态下以调压为目标,实现电网的经济安全运行。采用具有精英保留策略、自适应交叉率和变异率的改进遗传算法求解。通过算例仿真验证了所提方法的有效性,仿真结果表明：该方法能够充分利用换流器的功率调节能力提高分布式电源的消纳能力,抑制分布式电源的波动使节点电压保持平稳。同时,分析了正常状态与风险状态电压临界值对控制效果的影响。

计及不确定性因素基于多场景的主动配电系统短期供电能力评估6076-6085

摘要：主动配电系统的供电能力受配电网络的拓扑结构、元件故障、负荷水平及分布式能源资源出力波动性等诸多不确定性因素的影响。准确评估主动配电系统的供电能力,对于主动配电网的优化调度及安全运行有重要的指导意义。该文首先从分析不确定性因素对主动配电系统供电能力的影响入手,针对不确定性因素进行建模;其次,基于场景生成及缩减技术,形成供电能力评估的多场景;再次,定义了一系列概率评估指标,针对多场景下主动配电系统的短期供电能力进行评估,以指导主动配电系统的优化运行,发掘配电网的供电能力,提高配电网的综合效益;最后,采用改进的IEEE 14节点算例,对该文所提的模型和算法进行了验证,算例验证表明该文所提模型及算法的正确性和有效性。

不平衡与非线性混合负载下的虚拟同步发电机控制策略6086-6095

摘要：基于虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）控制的电压源型逆变器通常用作微网中各种分布式电源的接口,在孤岛模式下,微网的电压与频率易受不平衡与非线性混合负载的影响。为解决此问题,该文提出一种电压不平衡和谐波抑制的综合控制策略。首先,建立VSG在两相静止（αβ）坐标系下的等效阻抗模型,分析输出阻抗对系统供电质量的影响;其次,提出基于级联广义积分器（cascaded general-integrator,CGI）的虚拟阻抗实现方法,改善抑制效果,可避免对输出电流求导,提高系统动态性能与谐波抑制能力。然后,采用PI＋多谐振并联（PIR）电压控制器对输出电压不平衡与谐波进行抑制。最后,对所提的控制策略进行仿真和实验研究,结果验证了所述控制策略在电压不平衡与谐波抑制方面的正确性与有效性。

考虑电力系统频率响应特性的鲁棒区间风电调度方法6096-6102

摘要：可再生能源装机容量的快速增长给电力系统的正常运行带来了许多新的挑战,特别是在有功平衡及频率控制方面。该文针对大规模风电集中接入情况下,由于系统惯性不足及风电出力突然波动导致的系统频率安全问题,提出一种能够考虑发电机及负荷频率响应特性的鲁棒区间风电滚动调度模型。该模型对风电波动状态下的系统频率响应特性进行了分析,建立了短期风电预测误差与系统频率波动大小的定量关系,弥补了传统有功调度过程中对系统频率响应特性考虑的不足。该模型能够使得在所有可能的风电出力变化情况下,系统的频率波动范围均满足运行要求,并且系统运行成本最小。最后,在IEEE RTS测试系统上的算例结果证明了所提方法对保证大规模风电接入下系统频率安全的有效性。

混沌改进猫群算法及其在光伏MPPT中的应用6103-6110

摘要：针对猫群（cat swarm optimization,CSO）算法具有易陷入局部极值点的＂早熟＂问题和跟踪精度差的问题,提出一种混沌改进猫群算法,并运用于光伏最大功率点跟踪。该算法利用logistic混沌序列的遍历性、随机性和规律性,解决了猫群算法的＂早熟＂问题。通过引入惯性权重因子w,同时使不同适应度值的猫对应不同的记忆池（seeking memory pool,SMP）,较大适应度的猫将获得较多的变异猫,提高了跟踪精度。仿真和实验验证了所提改进猫群算法的有效性和可行性,该算法能够很好地应用于光伏最大功率点跟踪,不但提高了跟踪精度,而且通过适当减小变异猫的总数,能够花费较少的收敛时间获得较优的最大功率点值,进而提高了光伏发电的效率。

中国电机工程学报杂志输变电技术

直流电网电压控制器的参数计算方法6111-6121

摘要：合适的定直流电压控制器参数是保证直流电网有效运行的前提。文章基于戴维南等效模型推导了单个换流站输出直流电压的小干扰数学模型,并结合直流电网网络方程,建立了直流电网通用小干扰数学模型。为了便于对定直流电压控制外环控制器参数进行定量计算,文章提出了一种直流电网等效方法。该方法能够在基本不影响直流电网运行特性的基础上使得原始直流电网数学模型的阶数得到最大程度简化,从而有利于实现定直流电压控制器参数的定量计算。文章以五端直流电网为例,建立直流电网电磁暂态仿真模型与小干扰数学模型计算程序,验证了所建立小干扰数学模型以及控制器参数设计的正确性。

直流接入后的多态频率稳定性及机组控制策略6122-6130

摘要：频率分析是源–荷功率平衡的近似分析,基于等值机组的区域电网频率模型是合理的。通过3个性能指标,即扰动瞬间变化率、阻尼比和静态偏差,分析了直流接入后区域频率的暂、动、静态稳定性,得到了相关的主导因子。分析发现,恒功率直流接入后,等值机的惯量和功频静特性系数都变小;前者导致暂稳变差,后者导致静稳变差,二者之比基本不变导致动稳也基本不变;若改变功频静态性系数,则动稳、静稳出现逆特性。另外,虚拟惯性加有差调节的直流接入,虽可改善受端区域的频率稳定性,但对送端不利。故提出了受端常规机组功频调节方式的改进策略,即在功率反馈通道串联惯性环节,在频率反馈通道旁并联比例微分（proportion-differentiation,PD）环节。理论和仿真验证了有效性。该研究对提高区域电网的频率稳定性,提供了实用的参考依据。

南方电网直流暂态稳定控制策略的设计与实现6131-6139

摘要：针对交直流大电网暂态功角稳定控制问题,基于控制直流功率加快耗散系统暂态能量的机理,研究提出了有效的直流暂态稳定控制策略并进行了工程应用探索。提出了直流功率作用系数指标,并通过系统暂态能量函数分析,论证了直流功率作用系数在广域频率信号集成和直流稳定控制设计中的关键作用。围绕南方电网云广特高压直流暂态稳定控制器的设计和实施,详细介绍了广域量测信号的选择和直流功率控制幅度的设置过程。在南方电网的大规模RTDS数模混合仿真平台上进行的控制装置实测试验表明,所设计的暂态稳定控制器可以明显抑制系统大扰动后的功角振荡,有效提高云广交流断面的暂态稳定极限输电能力。

中国电机工程学报杂志发电

燃煤电厂烟气污染物近零排放工程实践分析6140-6147

摘要：2013年以来,神华集团提出了燃煤发电机组达到《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—2011）中燃气轮机组大气污染物排放浓度限值的煤电＂近零排放＂企业标准,制定了相关的技术路线并开展了工程实践。论文针对神华集团的典型近零排放改造燃煤机组,基于现场运行和测试数据,考察了其近零排放改造前后的烟气中烟尘、二氧化硫、氮氧化物污染物排放特征。研究表明,神华集团京津冀辽区域不同等级燃煤机组实施近零排放改造后,在测试的不同发电负荷范围内,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度基本都能够长期低于燃气轮机组排放浓度限值。实践表明,燃煤机组实施近零排放改造,在技术上可行、经济上合理,环境效果显著。

燃煤热电厂串并联耦合吸收式热泵供热系统研究6148-6155

摘要：采用品位分析法研究了中国北方某200MW燃煤热电厂典型热泵供热系统的节能潜力,发现二次换热器损失占系统总损失的48.6%,热泵供热量仅占系统总供热量的63.9%。为了充分发挥吸收式热泵在燃煤电厂供热系统中的节能性,提出一种由两级第一类溴化锂吸收式热泵串并联耦合而成的新系统。该系统以汽轮机抽汽为驱动热源,回收锅炉排烟和汽轮机排汽的低品位余热来加热热网水。分析结果表明,新系统效率提高10.5个百分点,供热量提高16.5%,年节煤量提高59.2%,投资回收期为5.2年。新系统的提出为燃煤电厂余热高效利用、节能减排提供指导意义。

值班燃料比对环形燃烧室内NO_x生成影响的数值研究6156-6163

摘要：采用数值方法分析了值班燃料比对某重型燃气轮机环形燃烧室内热力型NO_x生成的影响规律,分析表明：在一定范围内调整值班燃料比,控制燃烧室内温度及高温区分布,是降低NO_x排放的有效手段。增大值班燃料比使得值班扩散火焰温度升高,有利于燃料气流的着火与稳定燃烧,但也导致中轴线附近区域热力型NO_x生成速率升高。增大值班燃料比使得预混燃料化学当量比减小,壁面附近区域火焰温度降低、高温区范围减小,热力型NO_x生成速率降低。因此,存在最佳值班燃料比使得该重型燃机NO_x排放最低。值班火焰采用扩散燃烧方式,继续增大值班燃料比则将导致NO_x排放浓度迅速升高。

基于LQG的独立变桨控制技术对风电机组气动载荷影响研究6164-6170

摘要：基于多体动力学理论建立风力发电机组动力学模型,针对风轮载荷分布不均问题,在传统变桨距控制策略的基础上,提出基于线性二次高斯算法（LQG）的独立变桨距控制策略,并在Matlab/Simulink中构建控制模型,实现风力机系统的联合仿真,对提出的控制策略与传统的变桨控制策略进行仿真比较。研究结果表明：文中提出的独立变桨控制技术不仅可以实现功率控制,而且有效地降低了风电机组关键部件的疲劳载荷。在载荷优化方面比传统PI控制器效果更明显,更适合大型风电机组变桨距控制。