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中国电机工程学报 2018年第23期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志科学基础知识及研究方法

如何理解工程电介质中极化与电导两个基本物理过程及其测量的科学原理与方法6769-6789

摘要：对法拉第提出的电介质是一种具有极化(储存电能)与仅能通过微弱电流的物质的原始定义做了新的合理诠释,提出按束缚能划分参加电介质极化与电导两个基本物理过程的基本物理单元,指出极化与电导的共存性。特别是介绍了复合电介质中具有分形时间与分形逾渗结构,以及空间电荷相关的基础物理知识。提出空间电荷注入由浅至深陷阱的俘获截面判据以及电介质中类氢原子的陷阱模型。描述低电场下电介质极化与电导的时域–频域响应,补充了与强低频弥散密切相关的分形时间与分形结构的普适响应。通过分析空间电荷极化与电导的相关研究方法,提出强电场下几种典型的电子电导相关性及其区分方法:等温衰减、热激电流与时域–频域谱在t/τp~1时三者之间的等效性;M. W微纳界面极化电子隧穿的尺度判据;SCLC(j-Vn)图形法分析陷阱深度与密度的相关特性;脉冲电声法仅是一种测量技术,而不是一种具有科学原理的测量方法;直流法的共性与互通性。针对科学研究方法的重要性,提出图形法、矩(重心)法、理解公式法,以及三种具体的研究方法。

特约主编寄语6790-6790

摘要：随着分布式电源快速发展、直流负荷不断增加、储能应用日益广泛,传统交流配用电系统中交直流能量变换损耗高、配用电变换灵活性差、配用电环节匹配性低的问题日益凸显;此外,随着用户对电能质量及供电可靠性等要求不断提高,传统交流配用电系统面临新的挑战。直流配用电系统因具有功率调配灵活、效率高、供电容量大、电能质量好、可提供无功补偿等优点,适于分布式电源、储能装置和直流负荷灵活接入,是配用电系统的重要发展方向。

中国电机工程学报杂志直流配用电技术

直流配用电关键技术研究与应用展望6791-6801

摘要：直流配用电系统可提供安全、灵活、高效的供电服务,具有巨大的发展前景。该文对直流配用电关键技术研究和应用进行展望。首先,通过梳理典型应用场景,对直流配用电的应用现状进行了概述。在此基础上,从系统规划与评价、控制和保护、关键设备3个方面对直流配用电系统的关键技术瓶颈和未来的研究方向进行分析和展望。最后,对国内外典型的直流配用电示范系统进行介绍,重点讨论我国正在建设的珠海唐家湾直流配用电示范工程。随着电网、设备商、用户等全产业链的共同参与和努力,直流配用电的推广和应用值得期待。

直流配用电系统关键技术及应用示范综述6802-6813

摘要：构建高效、低耗、可靠的多电压等级直流配用电系统是实现直流型源、荷灵活接入和高效匹配的重要途径。随着电力电子技术的发展,直流配用电技术及经济优势逐渐显著。从电压等级序列及供用电模式、直流配用电系统接线及接地方式、直流配用电系统关键装备、系统运行控制、系统保护方法和示范应用6个方面介绍了国内外直流配用电研究的最新进展,对当前理论及应用的不足进行了论述。最后,对直流配用电系统未来研究的重点方向进行了展望。

光伏接入直流配电网时的功率振荡分析6814-6824

摘要：直流配电网能够以较高的效率集成光伏发电系统。然而,随着直流配电网中光伏渗透率的不断提高,系统较容易产生功率振荡现象,近来已经成为一个热点问题。对于光伏发电系统而言,系统中存在着一些关键的非线性环节,因此现有的纯线性系统分析方法并不能很好的去解释功率振荡机制。基于此,该文提出使用描述函数法分析系统中非线性环节的影响。首先,建立包含所有环节的完整光伏发电系统频域模型。然后,基于此模型,采用描述函数法分析了系统的稳定性,相应的振荡频率和幅值可以准确的计算出来。同时,对相关的影响因素进行定量分析,发现与交流网不同,直流配电网的网络阻抗有利于抑制系统功率振荡。最后,通过硬件在环实验验证相关的理论的正确性。

环状柔直配网线路的单端量保护原理6825-6836

摘要：直流线路故障的快速、可靠识别是多端柔性直流配网发展面临的技术难点之一。针对模块化多电平换流器、电压源换流器共存的环状直流配网的中压直流线路,提出利用附加电感电压的故障识别方法。首先,提出基于模量网络的故障后线路附加电感电压初始值计算方法。其次,利用线路附加电感电压初始值在区内、外故障时的差异,实现故障的快速识别;并利用故障极和非故障极上电感电压初始值的差异进行选极。该方案采用单端电气量快速、准确识别故障,无需通信,可靠性高。最后,在PSCAD/ETMDC平台搭建仿真模型,验证所提计算方法的正确性和保护方案的可行性。

基于一致性理论的直流微电网混合储能协同控制策略6837-6846

摘要：储能系统在直流微电网内部功率平衡和安全稳定运行中发挥了重要作用。受到当前技术限制,蓄电池–超级电容器组成的混合储能系统更能经济有效地满足微电网对功率型和能量型储能的需求。基于一致性理论的分布式控制方法有效解决了下垂控制带来的电压偏差和分配精度问题,然而目前的研究大多针对于多组单一种类储能系统,未能考虑不同类储能间的功率分配问题。该文基于一致性理论提出一种多组混合储能控制策略,通过设置母线电压和超级电容器端电压控制环实现功率在不同类储能间的分频分配,并有效提升直流母线电压水平。同时,借助于一致性控制算法对超级电容器间功率和蓄电池间功率进行合理分配。理论分析结果证明所提控制策略的稳定性和有效性。在PSCAD/EMTDC平台中的仿真结果表明,所提的混合储能控制策略能够实现储能组内和组间的协调控制。

直流配电网电能质量指标定义及关联性分析6847-6860

摘要：直流配电网以供电能力强、可控性好、高效可靠和适应可再生能源接入等优势,已成为未来配电系统的发展方向。直流电能质量是规划、设计、运行和控制的核心问题之一,而源荷波动性、扰动多样性和功率变换设备敏感性使其呈现新的特点。该文首先分析交直流电能质量的差异,对比交流电能质量体系,依据国内外相关文献及标准,对直流谐波、电压波动与闪变、电压暂降、电压不平衡、电压偏差等进行定义,从而构建直流电能质量指标体系。由于直流电压的零频特性及直流配电网特殊结构,不同的直流电能质量现象之间存在明显的关联性,该文对谐波与波动、偏差与稳态不平衡、暂降与暂态不平衡间的关联性进行分析,指出其在直流电能质量评估、指标限值制定等方面的重要作用。选取直流配电网典型案例,分析不同工况下各个电能质量现象的产生机理,依据指标定义推导指标与相关参数的定量关系,通过Matlab/Simulink搭建模型,对产生机理及指标关联性进行验证。

环网式直流微网短路故障下断路器与限流器优化配置方法6861-6872

摘要：短路故障保护是环网式直流微网(DCmicro-grid,DCMG)安全、可靠运行的保障,故障限流器(faultcurrentlimiter,FCL)限流后使用断路器(circuit breaker,CB)切断故障线路是一种高效、可靠的DCMG短路故障保护方法。环网式DCMG拓扑结构复杂、支路之间存在强耦合,增加了环网式DCMG中CB和FCL优化配置的难度。该文通过建立短路故障下DCMG简化模型和短路故障后各时刻流过CB电流的解析表达式,以CB分断电流能力、FCL限流电感值整体最优为目标,以CB短路分断能力为约束条件,构建CB与FCL的优化配置模型,并通过改进快速非支配排序遗传算法(non-dominatedsortinggeneticalgorithm-II,NSGA-II)实现CB与FCL的优化配置。最后,对11节点DCMG模型中CB与FCL优化配置进行求解,并与非支配排序遗传算法(non-dominatedsortinggeneticalgorithm,NSGA)进行对比。结果表明,该文提出的基于改进NSGA-II算法的环网式DCMG中CB与FCL优化配置方法能够快速得到可靠性高、成本低的CB与FCL优化配置方案,具有较好的适用性,能够满足DCMG规划要求。

背靠背低压直流配电装备及其直流电压控制策略6873-6881

摘要：直流配电网是未来城市配电网建设的趋势之一,其中两端供电直流配电网具有较高供电可靠性。该文提出一种背靠背低压直流配电装备的方案,该装备集成两变换器,具有较高功率密度。针对该装备控制的核心问题--直流电压稳定,从直流母线功率和能量平衡角度出发,利用小信号建模分析其直流电压不稳定机理,即直流电压波动由两变换器网侧电压、电流和直流负荷电流扰动引起;提出一种电流环引入多扰动量的直流电压稳定控制策略,实现低压直流配电装备在功率变化、电网电压及负荷扰动下的直流电压稳定控制。通过Matlab/Simulink仿真及样机实验验证所提直流电压稳定控制策略的有效性,将为低压直流用电设备提供稳定可靠的供电电压。

中国电机工程学报杂志国家重点研发计划

用于系统直流电压控制尺度暂态过程研究的电压源型并网变换器幅相运动方程建模与特性分析6882-6892

摘要：随着电压源型并网变换器(voltage source converters,VSCs)的大量使用,新型储能元件--直流电容在现代电力系统中已广泛分布。装备各直流电容在系统暂态过程中的能量积累与能量交换,可能引发系统出现与直流电容状态量(即直流电压)动态尺度相近的暂态稳定问题(文中称作直流电压控制尺度暂态稳定问题)。关于此,目前的文献在装备层面针对VSC直流电压的暂态行为及其控制优化进行了一些分析,但缺乏对多台VSC装备并入系统后因相互作用所引发的系统层面直流电压控制尺度暂态问题的研究。而认识VSC并网装备直流电压控制尺度下的暂态特性是研究现代电力系统相应尺度暂态过程及稳定性的基础。该文基于VSC完整矢量控制策略(包括直流电压、锁相及端电压控制等),应用幅相运动方程的建模方法建立适用于VSC直流电压控制尺度暂态特性分析的暂态模型。该模型为如何描述VSC并网装备相对电网的暂态特性提供了一种新的视角,使电气工程师可以像理解熟悉的同步机一样去理解VSC并网装备。最后,在Matlab/Simulink中验证了所建模型的正确性,并基于该模型分析了VSC对不同功率扰动的开环暂态响应特性及其与同步机暂态响应规律的异同。

基于虚拟阻抗滑模控制的MMC环流抑制策略6893-6904

摘要：模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的环流,增加了器件的额定容量和系统损耗,进而增大了系统成本。该文在对比各类环流抑制方法基础上,对MMC环流抑制机理进行归纳分析,为增强对环流二倍频的抑制效果,满足系统快速性、抗干扰性要求,提出一种基于虚拟阻抗滑模控制(virtual impedance sliding mode control,VI—SMC)的MMC环流抑制策略。通过建模分析和解耦控制,结合普通环流抑制策略和通用环流抑制策略,进行不同环流抑制模型下的对比研究。结果表明,VI-SMC环流抑制策略能显著降低环流二倍频分量,提高系统鲁棒性,有利于系统稳定、可靠、快速响应运行。

基于运行模式和动态混合度的燃料电池混合动力有轨电车等效氢耗最小化能量管理方法研究6905-6914

摘要：清洁环保的燃料电池混合动力有轨电车近年来受到极大关注,其高效的能量管理方法对混合动力系统性能起到至关重要的作用。传统等效氢耗最小化方法的荷电状态(state of charge,SOC)平衡系数通常采用恒定值,而有轨电车在大功率峰值需求和减速制动过程中,恒定的SOC平衡系数不能满足瞬时等效氢耗最小的指标要求,并且在未知有轨电车工况条件下最优SOC平衡系数无法确定。针对上述问题,建立基于燃料电池/锂电池的混合动力有轨电车动力系统模型,并通过分析SOC平衡系数与氢耗特性,提出一种基于运行模式和动态混合度的等效氢耗最小化能量管理控制方法。该方法通过划分有轨电车运行模式,分析不同运行模式下SOC平衡系数与瞬时氢耗的关系,在此基础上提出基于运行模式和动态混合度的等效氢耗瞬时优化方法。结合有轨电车典型工况,搭建RT-LAB实时仿真平台,开展有轨电车能量管理系统实时仿真,并与传统等效氢耗最小化方法进行对比分析。结果表明,所提出的能量管理方法能够根据有轨电车工况的实时变化而自动分配需求功率,并在不同初始SOC的情况下,满足等效氢耗量最小的性能指标要求,提高整车燃料经济性。

一种新型电容换相混合式直流限流器6915-6923

摘要：采用半桥型模块化多电平换流器的直流电网面临直流故障清除难题,高压直流断路器面临切除时间和切除容量的矛盾。为此,该文提出一种适用于抑制直流侧故障电流的混合式故障限流器(hybrid FCL)拓扑,并提出限流效果评价指标。具体而言,该限流器在稳态时负载电流通过低损耗支路通流,故障后通过负载转换开关使故障电流通过限流支路。限流支路是由晶闸管、换相电容和限流电感组成的H桥电路,其目的在于使用半控型电力电子器件节约投资,利用电容充放电来实现特定桥臂的导通和关断,最终使限流电感串联进入放电回路达到限流目的。对所提限流器工作原理、控制模式、电气应力和工程设计进行详细研究和仿真验证,表明所提出拓扑具备良好的工程应用前景。

中国电机工程学报杂志行业信息

《中国电机工程学报》再创佳绩6892-6892

摘要：2018年11月1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、中国卓越科技论文产出状况报告,以及《2018年版中国科技期刊引证报告(核心版)》等。

2018年度中国电力科学技术奖获奖项目和获奖人名单7098-7112

摘要：根据《中国电力科学技术奖励办法》的规定,经中国电力科学技术奖评审委员会评审,奖励委员会审核批准,决定对2018年度中国电力技术发明奖授奖项目10项,其中:一等奖1项,二等奖3项,三等奖6项;中国电力科学技术进步奖授奖项目124项,其中:一等奖13项,二等奖39项,三等奖72项;中国电力科学技术人物奖授奖人110名,其中:中国电力科学技术杰出贡献奖10名,中国电力优秀科技工作者奖50名,中国电力优秀青年科技人才奖50名,现予公布(名单详见附件)。

中国电机工程学报杂志智能电网

含压缩空气储能的冷热电联供微网优化运行策略6924-6936

摘要：新能源冷热电联供微网对实现可再生能源高效利用和节能减排具有重要意义。然而,高比例可再生能源渗透、多种能量流相互耦合,使其协调控制极其困难。该文以提高能源利用率与能量梯级利用为目标,设计一种含压缩空气储能的新型冷热电联供微网结构;考虑其多种能量流与多品位热源并存的特点,从流程设计的角度,优化了压缩空气储能在冷热电联供微网中的工作模式;分析了不同工作模式下,系统的输出能量与?损;以此为基础,提出一种综合环境效益、能源节约率以及安全性的系统运行多目标优化模型,从而在不同工况下得到冷热电联供微网最优工作模式与各主动设备的出力规划。算例结果显示,优化后的运行策略节能效果明显;同时,模式细化与温度匹配有效增强了系统能量梯级利用。

基于完全信息序贯博弈模型的大型变压器柔性保护策略6937-6946

摘要：枢纽变压器的突然退运会导致电网潮流大量转移,并最终导致连锁故障大停电。为此,提出一种平稳退运变压器的柔性保护策略。建立以博弈论为理论基础的序贯模型,从攻击和防御2个角度研究变压器退运后电力系统的脆弱性和防御控制方法。从攻击方角度,根据变压器在线监测理论,建立变压器和支路停运模型,并制定造成系统损失最大的攻击策略;从防御方角度,利用自组织临界理论对电网实时运行状态进行辨识,提出灵敏度控制与后备保护自适应相配合的柔性保护控制方法。结合风险理论,计算不同控制策略下的收益函数。仿真结果表明,与传统的防御策略相比,变压器柔性保护策略具有更好的可靠性和经济性。