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中国电机工程学报 2017年第15期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志智能电网

先进电工材料进展4273-4285

摘要：该文归纳了几类主要先进电工材料的基本特点，分析它们在基础理论、材料制备、加工工艺等方面的国内外研究现状，理清相关技术的发展趋势和科学问题，明确我国与发达国家的差距，提出我国先进电工材料的发展战略和路线图，给出我国先进电工材料发展的咨询意见和建议，为有效提升电工行业的整体水平、促进相关产业链的良性发展、实现电工领域的重大创新和技术突破提供参考。

利用富余风能进行清洁供热的交易机制研究4286-4295

摘要：目前我国正在“三北”地区大力推进利用富余风能进行清洁供热的相关工作，如何运用市场化手段实现这一过程中的资源优化配置是一个需要探究的问题。为了解决我国现有的以中长期交易为主的市场环境与弃风供热特性之间的矛盾，提出了一种与现有市场环境兼容的时前交易模式以及配套的核算及结算机制，该交易机制可以作为一种新的交易品种嵌入到现有的“三北”地区交易体系中。为了确保参与交易的各方利益主体均能够获得收益，基于所提出的交易机制对弃风供热的经济效益进行了分析，给出了市场可行的判定依据。利用蒙西电网的实际运行数据，通过Multi-Agent市场模拟体系架构对一个供热期的交易进行了模拟，比较分析了不同热用户规模下由弃风供热产生的效益。

双重不确定环境下的微网优化运行调度风险分析研究4296-4303

摘要：相对于传统大电网，新能源高渗透率下微网中的不确定因素是限制微网发展的关键。为克服传统优化运行中仅考虑单一不确定性导致的调度结果保守性问题，该文深入研究微网中的不确定因素，从不确定理论出发，将风电出力和光伏出力分别处理为模糊随机变量和模糊变量，构造双重不确定环境下的机会约束模糊随机规划模型。为更为灵活直观地描述该环境下的复杂双重不确定性，利用机会测度衡量模糊随机事件的机会，并提出一种模糊随机模拟技术与遗传算法相结合的混合智能算法对机会约束模糊随机规划模型进行求解。针对不同置信水平下的最优解，进一步将传统优化问题中单一的经济分析扩展为风险分析，分析结果表明，随着置信水平的减小，微网运行成本降低，而对新能源发电的管控也随之降低，导致风险增大。以一个包含风、光、储以及燃料电池和微型燃气轮机的微网系统为实例进行计算分析，验证该模型及求解算法的可行性及有效性。

利用峰值频率的高压直流输电线路纵联保护方案4304-4314

摘要：根据高压直流输电线路两端直流滤波器和换流器的阻抗频率特性，提出一种基于直流滤波器峰值频率的纵联保护方案。峰值频率下，直流滤波器近似为开路，换流器直流等值阻抗近似表现为感性元件。以此为基础，对直流输电线路进行区内外故障分析发现，区内故障时，整流侧、逆变侧峰值频点阻抗阻抗角均为-90°；区外故障时，故障侧峰值频点阻抗阻抗角为90°，对侧峰值频点阻抗阻抗角仍为-90°。根据此特征构造出区内外故障识别判据。针对利用单端故障信号选极可靠性差的弱点，进一步提出了含权重系数的双端选极判据。仿真结果表明，该方案原理简单、方法可靠、抗过渡电阻能力强且不受分布电容电流的影响。

水电站群联合调峰调度均匀逐步优化方法4315-4323

摘要：由于受到系统规模逐年扩大、调度要求日趋精细和约束集合日渐庞杂等诸多因素影响，如何快速制定合理的发电调度计划是水电站群联合调度面临的关键科学难题，集中体现在初始解的快速生成机制、决策空间的科学辨识模式以及行之有效的优化调度方法等3个方面。为此，从工程实用化角度出发，提出求解水电站群联合调峰调度问题的均匀逐步优化方法。该方法首先依据水电系统相邻日运行工况估算各水电站可能发电能力，并由上游到下游依次采用切负荷方法来快速生成初始解；然后将多阶段决策问题分解为若干两阶段子问题进行求解，并将均匀试验设计耦入各阶段决策变量集合的构造工作，指导算法优选少数富有代表性的决策变量，大幅减少运算量与存储量，进而降低方法的计算复杂度；同时，在寻优过程中将多重复杂运行约束统一集成至指定约束，以动态辨识可行搜索空间，进而降低算法的计算消耗。工程应用结果表明，所提方法可快速获得满意调度结果，能够切实服务于水电调度运行工作的开展。

微电网一次调频备用容量与储能优化配置方法4324-4332

摘要：分析了柴油机、风电机组、储能系统等微电源在微电网孤岛运行时的一次调频特性与备用成本，将储能配合风电机组参与微电网一次调频，使风电机组具有类似同步发电机的一次调频能力。建立了以一次调频备用成本最小为优化目标的机会约束规划模型。通过神经网络处理风速随机变量，并采用权重改进的线性递减粒子群算法进行求解，得到满足不同置信度的风电减载百分比、柴油机调差系数和储能装置最优配置方案。最后，以某微电网作为算例，验i止了所提模型与算法的有效性。

中国电机工程学报杂志大电网规划与运行

基于电网模型等值的省地协同发电计划优化方法4333-4343

摘要：部分地区电网中含有可调节机组，通过省地两级调度资源的联合优化可实现电网的全局效益，但省地调一体化调度模型因机组数量多、网络规模大，求解效率会受到限制。该文提出了基于电网模型等值的省地协同发电计划优化方法，首先，为了实现电网模型扩展的适度和有效，通过WARD等值原理聚类分析地区电网节点功率对外转移特性，将对外功率转移相似的节点网络化简为虚拟节点，压缩地区电网规模，与省级电网拼接形成全网计算模型，实现模型等值；其次，将化简地区电网的可调度资源作为等值机组建模，与省调机组一起进行参与全省发电调度优化，求得全省发电计划优化解；最后，将虚拟节点发电计划分解到地调机组，得到地区电网机组的发电计划。算例结果表明文中方法计算效率较高，可提高电网运行的安全性和经济性水平。

基于频率同步控制的VSC-HVDC在弱交流系统下的动态特性研究4344-4354

摘要：该文研究适用于电压源型换流器高压直流输电（voltage source converter based HVDC，VSC-HVDC）连接弱交流系统的频率同步控制方法（frequency based synchronization control，Fsc）对系统运行特性的影响。建一采用FSC控制的VSC-HVDC连接弱受端交流系统时的小信号模型，并将其与PSCAD／EMTDC中的电磁暂态仿真结粜进行对比，验证了小信号模型的止确性。然后，基于小信弓模型分析FSC控制中功率阻尼系数和功率例步系数对VSC系统小信号稳定性的影响。最后，针对交流系统频率变化、负荷阶跃和三相短路故障3种暂态运行上况，研究FSC控制下VSC系统的动态特性。结果表明，FSC控制0i仪可提高VSC连接弱交流系统时的小信号稳定性，而¨使系统填有良好的频率跟踪响应和过电流限制能力。

考虑故障传播的变压器机会维修模型4355-4362

摘要：在电力系统运行过程中，变压器运行工况复杂，多种故障模式共存，某一故障发生后，若处理不当，可能引起故障传播与扩散，对系统运行效益带来不利影响。为揭示这一现象对系统状态检修决策的影响，建立考虑故障传播的变压器机会维修模型。该模型从变压器内部故障传播机理出发，给出变压器状态转移过程。在此基础上，为防止变压器局部故障扩散成重大安全事故，在对某一故障检修时对其他故障进行机会维修，给出随检修策略变动的系统检修风险和系统故障风险的量化表达，并以二者之和最小为目标，计及系统状态检修约束条件，完成变压器机会维修的建模。算例分析表明，该研究是可行、有效的。

含控制器在内电力系统元件的完整结构化模型及其简化（Ⅱ）：SVC、TCSC与HVDC建模应用4363-4371

摘要：现代电力系统中的各元件，如发电机与高压直流输电（high voltage direct current，HVDC）、柔性交流输电等电力电子装置，均安装有控制器，当进行区域控制了或进行区域级仿真或分析）时，迫切需要含各元件控制器的完整区域模型。该文系统给出规范化建立静止无功补偿器（static var compensator，svc）、可控串联电容补偿器（thyfismr controlled series capacitor，TCSC）与HVDC元件本身模型、含元件控制器在内的元件完整模型的方法，并给出在保证微分一代数性质、保留隐动态的前提下，降低微分方程阶数与复杂性的元件简化模型，从而得到相对比较简洁的包含SVC、TCSC与HVDC等电力电子装置本身及其控制器在内的区域模型。为实时控制提供合适的区域级模型，采用的控制器（原理上）能基本覆盖当前所应用的传统的线性控制器、复杂的（可解析表达的）非线性控制器，以及神经网络逆控制那样的非解析控制器。最后还对建立的简化模型与完整模型进行仿真试验对比，验证了简化方法的有效性。

电力系统暂态稳定时域仿真快速终止算法研究4372-4378

摘要：针对传统时域仿真法分析暂态稳定性速度慢，且不能提供稳定程度信息的问题，提出一种基于相轨迹凹凸性的时域仿真快速终止算法。在分析了相轨迹凹凸性在系统暂态过程中的变化特征的基础上，由轨迹几何特征定义了系统的暂态稳定裕度指标。依据逐步时域仿真获取的轨迹信息，使用该指标评估系统后续摇摆的稳定性。对于后续摇摆稳定、不稳定的情况可提前终止仿真，对于尚不能确定后续摇摆稳定性的事件则继续仿真，直到满足稳定裕度指标要求或达到积分终止条件。通过IEEE39节点10机系统仿真验证了所提算法的快速性和可靠性，对于提高暂态稳定分析效率具有很好的工程实朋价值。

中国电机工程学报杂志可再生能源并网技术

用于含风电场的电力系统概率潮流计算的高斯混合模型4379-4387

摘要：大规模风电并网使电力系统的不确定性显著增加，给电力系统的安全稳定运行带来更大的挑战，用于系统不确定性分析的概率潮流的研究日益重要。该文针对短期风电功率预测误差不对称甚至多峰的概率密度分布特性，提出采用高斯混合模型对预测误差概率密度分布进行拟合。在此基础上，针对各高斯混合模型中子高斯的随机组合结果，采用改进加权最小二乘法计算各组合对应状态变量的概率密度分布。最后，以各组合中子高斯权重系数的乘积为权重，将各组合对应状态变量的概率密度分布加权整合，得到电力系统概率潮流结果。该方法将高斯混合模型与改进加权最小二乘法相结合，很好地拟合了短期风电功率预测误差的概率分布特性，避免了传统加权最小二乘估计中繁琐的迭代寻优过程，大大简化了电力系统概率潮流求解过程。以改进IEEEl4节点系统进行算例分析，验证了该方法的准确性和有效性。

基于风机主动控制的风电场低电压穿越能力深度挖掘研究4388-4398

摘要：该文基于具备低电压穿越能力的风机在部分电压扰动场景下仍无法成功穿越的场景分析，研究提出风电场内双馈风机可用无功与异步风机无功负荷的协调控制策略。该策略通过列写各风机的电压约束方程并在二维平面上求解可行域，得出最小脱刚台数下的无功增发与切机策略，实现多场景电压扰动下风电场低电压穿越能力的进一步挖掘提升，通过对实际风电场的仿真分析，验证了所提策略的有效性。

低电压穿越过程中DFIG型风电场同步稳定及无功电流控制方法4399-4407

摘要：电网故障持续过程中，低电压穿越导则要求风电场输出规定的无功电流以支撑电网电压恢复。目前电网运营商通常规定风电场配置一定容量的静态无功补偿装置（static synchronous compensator，STATCOM）来提供无功支撑，该文对配有STATCOM的风电场进行研究。为满足低压穿越要求，风电机组和STATCOM都需采用基于锁相环的电流矢量控制方法。但是在电网严重故障时，由于锁相环与风电场电流控制之间存在动态交互，风电场输出与电网存在同步失稳的风险。该文以双馈型发电机的（doubly fed induction generator，DFIG）风电场为例，分析了风电场的同步稳定机理和条件，得出实现风电场的同步稳定必须输出一定的有功电流。而STATCOM只能输出无功，因此需DFIG的协助才能实现同步稳定；同时受功率变流器输出能力的限制，DFIG无功输出能力减弱，需STATCOM协助才能满足并网导则的无功需求。基于此，提出一种DFIG和STATCOM的协同电流控制方法，根据电网传输线路阻抗角协调控制风电场输出电流的有功、无功分量，确保风电场同步于电网运行。最后通过仿真验证了理论分析和控制方法的有效性。

中国电机工程学报杂志发电

基于改进关联规则算法的燃煤电厂脱硫系统工况参数优化4408-4414

摘要：针对燃煤电厂脱硫系统运行不稳定、能耗物耗高等问题，将关联规则算法应用于工艺工况参数的优化，并在实施过程中根据应用特性对关联规则算法进行改进，通过增加剪枝条件、约束关联规则的前后项来减少候选项集与候选关联规则的规模，以达到减少空间占用，降低运算时间，提高分析效率的目的。试验结果表明，改进后关联规则算法的运算耗时较传统关联规则算法减少93．9％，优化工况所对应的SO2平均出口浓度较优化前降低31％。将优化工况库中的工况组合作为调整目标，能有效降低污染物排放水平，若同时从工况库中有针对性的选择操作策略，能在控制污染物出口浓度的前提下降低能耗物耗，节约污染物脱除成本，具有一定的实际应用价值。

细粉半焦预热燃烧过程中颗粒特性与氮元素释放关系实验研究4415-4421

摘要：对细粉半焦预热燃烧过程中氮元素的释放与颗粒特性的变化关系进行了实验研究，实验中预热温度为900℃，燃烧温度为1050℃。结果表明预热过程中，半焦颗粒比表面积和孔径与氮元素的释放有密切关系。一次风当量比如FB较大时，半焦颗粒的比表面积与孔径也较大，促进了氮元素的释放。燃烧过程中，在二次风与三次风之间区域，颗粒比表面积和含氮官能团峰值均迅速降低，表明颗粒在这段区域燃烧剧烈，同时氮元素大量释放，因此合理控制二次风与三次风之间区域的氮元素释放及转化可以有效的控制燃烧过程中NOx生成。实验结果表明增加二次风与三次风之间区域的还原强度，可以有效的降低燃烧过程中NOx生成，在保证二次风与三次风之间还原强度不变的条件下，三次风的配风对NOx的影响很小，因此二次风与三次风之间区域的氮元素释放对燃烧过程中NOx生成有重要影响。

600MW燃煤机组最优氧量与配风方式的联合优化4422-4429

摘要：氧量和配风方式是影响燃煤机组锅炉效率及NO。排放的重要因素，针对某600MW机组燃烧优化调整，建立了基于聚类分区的关联规则挖掘模型，并引用密度参数，选择大密度区域内的点作为初始聚类中心，提高了聚类的稳定性；同时建立了基于交叉验证法（cross validation，CV）的支持向量机（support vector machine，SVM）氧量软测量模型，减小了氧量测量不准对数据挖掘结果的影响。对历史运行数据进行挖掘，得到了不同工况下兼顾锅炉效率和N0。排放质量浓度的最优运行氧量值与二次风门配风方式，结果表明：寻优后的烟气含氧量低于实际运行值，周界风门和辅助风门呈束腰型分布，主要负荷段的选择性催化还原脱销装置fselective catalytic reduction，SCR）进口NOx质量浓度由220～420mg／m^3降为220～320mg／m^3，且保证锅炉效率不低r92．7％。

风力机叶片雨淞覆冰的三维数值模拟及试验研究4430-4436

摘要：风力机覆冰导致叶片的气动性能下降，造成风力机功率损失。为研究风机叶片的覆冰增长规律，该文建立了基于欧拉法及传热传质原理的风力机雨淞覆冰三维模型，并在人工气候室内对模型进行了试验验证。基于数值模型研究了温度对覆冰的影响以及覆冰对风力机空气动力特性的影响。研究表明，旋转风力机覆冰区域主要集中在叶片前缘，沿叶展方向覆冰呈线性增加，在叶尖处覆冰最厚；随着温度的降低，水滴冻结系数增加，叶片前缘积冰加剧，覆冰区域减小；覆冰造成阻力系数升高，升力系数下降，空气动力特性恶化。