電氣工程

王慶國，賈銳，程二威

電氣工程

混響室連續(xù)攪拌工作模式下的輻射抗擾度測試方法

王慶國，賈銳，程二威

為解決目前國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于電波混響室連續(xù)模式下電子設(shè)備輻射抗擾度測試實(shí)驗(yàn)方法的缺失，建立一套科學(xué)合理、且具有良好重復(fù)性的連續(xù)攪拌模式下的抗擾度測試方法，利用現(xiàn)有的大型機(jī)械攪拌式混響室系統(tǒng)，在混響室快速校準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，以常用電子設(shè)備為研究對象，采用光纖傳輸寬帶場強(qiáng)探頭，以設(shè)備輸出波形的變化作為干擾閾值判斷依據(jù)，在80 MHz～1 GHz頻段內(nèi)進(jìn)行頻率掃描，確定了電子系統(tǒng)的敏感頻點(diǎn)，并系統(tǒng)研究了混響室攪拌速度、場強(qiáng)探頭采樣速率、輻射場頻率等參數(shù)對電子設(shè)備抗擾度閾值的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，場強(qiáng)探頭的采樣時(shí)間以及攪拌速率對抗擾度閾值具有顯著影響，其抗擾度測試結(jié)果可以達(dá)到5倍以上的漲落，無法獲得測試的重復(fù)性。為獲得重復(fù)性好、反映設(shè)備抗干擾能力的干擾度測試結(jié)果，解決連續(xù)攪拌模式下場強(qiáng)探頭的無規(guī)則大幅度漲落帶來的無法讀數(shù)的難題，提出了一種統(tǒng)計(jì)平均時(shí)間的概念，即利用混響室內(nèi)部電磁環(huán)境的統(tǒng)計(jì)均勻特點(diǎn)，將場強(qiáng)計(jì)設(shè)置在 fast-mode模式，并對輸出值進(jìn)行一定時(shí)間間隔內(nèi)的統(tǒng)計(jì)平均做為場強(qiáng)樣本，這個(gè)時(shí)間間隔既為統(tǒng)計(jì)平均時(shí)間。實(shí)驗(yàn)中選取了1～10 s共10種統(tǒng)計(jì)平均時(shí)間參數(shù)、并選取1.5～10轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)的5中攪拌速度進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)統(tǒng)計(jì)平均時(shí)間大于4 s的時(shí)候，抗擾度閾值的標(biāo)準(zhǔn)偏差可以達(dá)到0.25 dB以下，因此，采用4 s左右的統(tǒng)計(jì)平均時(shí)間，在5中攪拌速度情況下都可以獲得重復(fù)性很好的抗擾度測試結(jié)果；于此同時(shí)，按照IEC61000-4-21標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試方法，對同樣的設(shè)備、在混響室的步進(jìn)攪拌模式下的抗擾度也進(jìn)行了系統(tǒng)試驗(yàn)測試，結(jié)果表明，得到的抗擾度在40～85 V/m的范圍內(nèi)漲落，變異系數(shù)可以達(dá)到100/100以上，測試結(jié)果可信度、可靠度難以保證。因此，采用一定統(tǒng)計(jì)平均時(shí)間以后，連續(xù)攪拌模式下的抗擾度測試會(huì)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化測試的步進(jìn)攪拌模式測試結(jié)果，是一種值得推廣使用的標(biāo)準(zhǔn)化測試方法；實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，隨著混響室連續(xù)攪拌速率的增加，設(shè)備的抗擾度呈現(xiàn)逐步降低的趨勢，同時(shí)，連續(xù)攪拌模式下，設(shè)備的抗擾度一般均低于步進(jìn)攪拌模式下的抗擾度數(shù)值，其主要原因在于連續(xù)攪拌模式下，設(shè)備內(nèi)部會(huì)由于電場和磁場場強(qiáng)環(huán)境的連續(xù)變化，對電子器件工作點(diǎn)帶來變化，并因?yàn)榛芈犯袘?yīng)電流的產(chǎn)生而隊(duì)設(shè)備工作穩(wěn)定性產(chǎn)生了影響。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2010, 36(12): 2954-2959

入選年份：2015

基于混合整數(shù)二階錐規(guī)劃的主動(dòng)配電網(wǎng)有功-無功協(xié)調(diào)多時(shí)段優(yōu)化運(yùn)行

劉一兵，吳文傳，張伯明，等

摘要：目的：隨著配電網(wǎng)中分布式電源滲透率的提高，其功率的波動(dòng)對于電網(wǎng)的電壓安全造成較大影響，并可能引起局部過壓從而導(dǎo)致分布式電源連鎖脫網(wǎng)。協(xié)調(diào)調(diào)度分布式電源的有功與無功功率以及無功補(bǔ)償裝置，可以達(dá)到提高分布式電源利用率、調(diào)節(jié)電壓水平、節(jié)能降損的目的。本文考慮配電網(wǎng)負(fù)荷和線路參數(shù)的三相不對稱特性，采用三相配電網(wǎng)模型，建立了主動(dòng)配電網(wǎng)有功無功多時(shí)段協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型，然后利用二階錐松弛技術(shù)將原優(yōu)化模型中的非凸約束松弛為二階錐約束，將原模型轉(zhuǎn)換為一個(gè)混合整數(shù)二階錐規(guī)劃模型，從而顯著提高問題的求解效率。方法：采用Distflow潮流方程描述輻射狀配電網(wǎng)的潮流約束，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了主動(dòng)配電網(wǎng)的三相有功-無功多時(shí)段協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行模型。該模型把分布式電源的有功與無功出力、儲(chǔ)能裝置的出力和無功補(bǔ)償裝置的投退狀態(tài)作為決策變量，是一個(gè)大規(guī)模非線性非凸混合整數(shù)規(guī)劃問題。為此，對模型中的非線性等式約束的潮流方程松弛為二階錐約束；最后得到的混合整數(shù)二階錐規(guī)劃模型可以采用內(nèi)點(diǎn)法有效求解。結(jié)果：本文利用Matlab-YALMIP平臺(tái)開發(fā)上述有功無功協(xié)調(diào)優(yōu)化程序，以修改后的IEEE-33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為測試算例，利用NREL開發(fā)的Homer軟件輸出的光照強(qiáng)度，分別采用MOSEK二次規(guī)劃算法包和Bonmin非線性混合整數(shù)規(guī)劃算法包對比分析凸松弛技術(shù)對于原問題計(jì)算效果的改善。1）優(yōu)化前后網(wǎng)損降低效果明顯，在重負(fù)荷時(shí)本文方法降損效果尤為突出，但在 00：0

0和24：00降損效果不明顯，這是因?yàn)榇藭r(shí)負(fù)荷較輕，饋線末端電壓并未遠(yuǎn)離配電根節(jié)點(diǎn)的電壓限值，且受制于電容器組（capacitor bank，CB）操作次數(shù)約束、儲(chǔ)能系統(tǒng)（energy storage system，ESS）的電量、充放電功率和效率限制，有功和無功調(diào)節(jié)設(shè)備并沒有大幅投入運(yùn)行。2）給出的則是CB5的三相分時(shí)段優(yōu)化投切策略，可見CB的操作出現(xiàn)在負(fù)荷和PV光伏增加時(shí)，且嚴(yán)格符合本文設(shè)定的操作次數(shù)限制。3）優(yōu)化調(diào)度前后的配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)的有功和無功交換功率曲線經(jīng)過優(yōu)化調(diào)度，在允許的功率交換區(qū)間內(nèi)，本文方法可以明顯減少 ADN從輸電網(wǎng)獲取的有功和無功功率，提高分布式電源的利用率。4）算例證明，在分布式電源裝機(jī)容量增加超過電網(wǎng)消納能力時(shí)，本文提出的有功-無功協(xié)調(diào)動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法依然可以協(xié)調(diào)優(yōu)化各有功無功調(diào)控設(shè)備消除過電壓，防止支路擁塞、并利用儲(chǔ)能削峰填谷，提高系統(tǒng)消納分布式電源的能力。5）本文凸松弛之后的支路電流幅值平方偏差矢量的最大值非常小，為10-7量級(jí)左右，已經(jīng)小于實(shí)際的潮流方程收斂判據(jù)等要求，表明本文的松弛是嚴(yán)格而精確的。6）求解效率方面，原始非凸非線性規(guī)劃問題的求解非常緩慢，24斷面問題在上述PC機(jī)上由Bonmin運(yùn)行5 h之后依然未能給出結(jié)果，在96斷面問題計(jì)算時(shí)甚至出現(xiàn)了內(nèi)存溢出問題。反觀本文MISOCP，由于潮流方程的凸化，原模型形式大為簡化，求解效率令人滿意。結(jié)論：本文基于Distflow潮流方程構(gòu)建三相配電網(wǎng)的有功無功設(shè)備多時(shí)段協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行數(shù)學(xué)模型，然后利用二階錐凸松弛技術(shù)，將原模型變?yōu)橐粋€(gè)混合整數(shù)二階錐規(guī)劃問題?；贗EEE-33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)仿真算例表明本文構(gòu)建的有功-無功協(xié)調(diào)的動(dòng)態(tài)調(diào)度模型，可以被高效求解，獲各時(shí)段優(yōu)化運(yùn)行策略可以顯著提高電壓分布，降低分布式電源脫網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

來源出版物：中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2014, 34(16): 2575-2583

入選年份：2014

微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)的頻率控制策略

楊向真，蘇建徽，丁明，等

摘要：目的：儲(chǔ)能逆變器具有慣量小、輸出阻抗小、過載能力小等特點(diǎn)，不利于多逆變器的并聯(lián)組網(wǎng)，且僅靠逆變器的本地控制無法保證微電網(wǎng)頻率的無差調(diào)節(jié)，而同步發(fā)電機(jī)具有自平衡能力、下垂特性和大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等特點(diǎn)，便于多臺(tái)同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和負(fù)荷功率分配，如果能夠?qū)?chǔ)能逆變器的數(shù)學(xué)模型等效為同步發(fā)電機(jī)模型，并借鑒調(diào)速器和調(diào)頻器的原理設(shè)計(jì)逆變器和微電網(wǎng)的頻率控制策略，那么電力系統(tǒng)成熟的運(yùn)行控制策略和理論分析方法也可以應(yīng)用到微電網(wǎng)中，基于這種思想，本文提出了將儲(chǔ)能逆變器等效為虛擬同步發(fā)電機(jī)的方法和微電網(wǎng)集中頻率控制策略。方法：首先提出了一種新型儲(chǔ)能逆變器：虛擬同步發(fā)電機(jī)（VSG），即將同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電暫態(tài)數(shù)學(xué)模型應(yīng)用到逆變器的虛擬同步發(fā)電機(jī)算法中，有效模擬了同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械特性和定子電氣特性；闡述了將電力系統(tǒng)頻率調(diào)整策略引入到微電網(wǎng)的可行性；然后設(shè)計(jì)了VSG的一次調(diào)頻器和電壓控制器，對比分析了分散式二次調(diào)頻和集中式二次調(diào)頻的優(yōu)缺點(diǎn)；最后在Matlab/Simulink仿真平臺(tái)上驗(yàn)證了提出的微電網(wǎng)頻率控制策略的有效性。結(jié)果：1）初始階段，3臺(tái)VSG的基點(diǎn)功率之和與負(fù)荷功率不平衡，一次調(diào)頻器快速調(diào)節(jié) VSG輸出功率來抑制系統(tǒng)頻率跌落，二次調(diào)頻使頻率逐步逼近50 Hz；2）負(fù)荷突變，一次調(diào)頻器快速增加逆變器輸出功率，頻率穩(wěn)定在49.86 Hz；3）3 s后，二次調(diào)頻起作用，調(diào)頻單元VSG1和VSG2共同承擔(dān)計(jì)劃外功率，VSG3輸出功率逐步恢復(fù)到基點(diǎn)功率，頻率也逐步回升到50 Hz。結(jié)論：1）VSG既能作為非調(diào)頻單元又能作為調(diào)頻單元，且角色可以相互替換，增加系統(tǒng)靈活性；2）一次調(diào)頻和二次調(diào)頻實(shí)現(xiàn)功能不同，不能相互替代；3）分散式二次調(diào)頻容易引起微電網(wǎng)振蕩，而集中式調(diào)頻實(shí)行統(tǒng)一管理和控制，避免了分散調(diào)頻的振蕩問題，也解決了單主從結(jié)構(gòu)微電網(wǎng)不易擴(kuò)容問題；4）VSG不能改變逆變器過流能力和抗沖擊能力差的缺點(diǎn)。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2010, 34(1): 164-168

入選年份：2015

基于小波變換的雙端行波測距新方法

鄭州，呂艷萍，王杰，等

摘要：目的：高壓輸電線路故障的準(zhǔn)確定位對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。通常，電力系統(tǒng)故障測距主要有2類方法：阻抗計(jì)算法和行波法。行波法與阻抗計(jì)算法相比有定位速度快，準(zhǔn)確度高且不易受線路參數(shù)、系統(tǒng)運(yùn)行方式、故障類型和故障阻抗等因素影響的優(yōu)點(diǎn)，但無論是單端測距還是雙端測距，它們的測距精度都會(huì)受到實(shí)際線路長度變化和設(shè)定行波波速誤差的影響。本文提出一種不受行波波速和線路長度變化影響的雙端測距新方法，避免了波速度與實(shí)際波速度不同導(dǎo)致的誤差。方法：通過對電壓、電流突變量進(jìn)行相模變換，采用二進(jìn)小波變換求出模極大值；利用兩側(cè)的模極大值對應(yīng)點(diǎn)確定行波到達(dá)母線的時(shí)刻，并且采用極性對照法很好地解決了故障點(diǎn)和相鄰母線反射波的識(shí)別問題，用初始行波與故障點(diǎn)反射行波到達(dá)兩端母線的時(shí)間之比計(jì)算故障距離與線路全長之比；最后采用桿塔定位的方法確定故障點(diǎn)位置。結(jié)果：利用突變量行波有效消除了故障波形中存在的周期性整次諧波的影響，采用小波變換模極大值確定出行波到達(dá)測量母線的準(zhǔn)確時(shí)間，并用極性對照法識(shí)別來自故障點(diǎn)或相鄰母線的反射波，用時(shí)間之比計(jì)算故障距離和線路全長之比，然后應(yīng)用桿塔定位的方法找到故障點(diǎn)位置。在不同故障距離和過渡電阻下的仿真測距結(jié)果可以看出：在不同的距離處，經(jīng)大小不同的過渡電阻發(fā)生故障，本文算法都有很高的測距精度。盡管過渡電阻的存在會(huì)降低故障點(diǎn)反射波的幅值，但是500 kV線路發(fā)生故障的過渡電阻一般≤300 Ω，這時(shí)故障點(diǎn)的反射率最小也能達(dá)到 2/5，故障初始行波和故障點(diǎn)反射波到達(dá)母線的時(shí)刻仍能準(zhǔn)確得到，所以一般情況下過渡電阻的大小不影響本文算法的測距精度。結(jié)論：該方法無需已知行波波速，消除了因波速誤差而造成的測距誤差，且不受線路實(shí)際長度變化的影響，簡便易行，測距精度高，具有很高的實(shí)用性。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2010, 34(1): 203-207

入選年份：2015

L CL型并網(wǎng)逆變器中重復(fù)控制方法研究

王斯然，呂征宇

摘要：目的：作為分布式發(fā)電系統(tǒng)中的核心組成部分之一，并網(wǎng)逆變器直接決定著進(jìn)網(wǎng)電流的質(zhì)量。進(jìn)網(wǎng)電流中如果含有過多的諧波分量，就會(huì)對電網(wǎng)以及用電設(shè)備造成嚴(yán)重的危害。在并網(wǎng)逆變器輸出濾波器中，LCL型并網(wǎng)逆變器具有在高頻段快速衰減的特性，可以以較小的硬件體積獲得足夠小的開關(guān)頻率諧波。但是由于LCL濾波器的特性比較復(fù)雜，針對LCL型并網(wǎng)逆變器的控制方法仍不很成熟。傳統(tǒng)的基于電網(wǎng)電壓定向的PI控制無法獲得令人滿意的效果。特別是在局部電網(wǎng)電壓中存在較多的諧波成分的情況下，電網(wǎng)電壓中的諧波分量會(huì)對逆變器的輸出電流產(chǎn)生非常大的影響。因此，能與并網(wǎng)逆變器硬件相適應(yīng)的高性能控制方法非常具有研究價(jià)值。方法：在LCL型并網(wǎng)逆變器建?；A(chǔ)上，對比討論兩種不同結(jié)構(gòu)的重復(fù)控制與 PI控制相結(jié)合的復(fù)合控制方法，對兩種方法的穩(wěn)定性、諧波抑制特性進(jìn)行推導(dǎo)計(jì)算，并對兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和比較。最后以一臺(tái)3.7 kVA的樣機(jī)驗(yàn)證文中所做的理論分析。結(jié)果：對于LCL型并網(wǎng)逆變器來說，重復(fù)控制與PI不同的集合方式在穩(wěn)定性以及諧波抑制效果上均存在一定的差異。其中一種方案的控制模型更接近零增益零相移的穩(wěn)定性要求，所以補(bǔ)償函數(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)均比較簡單，但其相對于原有PI系統(tǒng)諧波抑制特性的改善效果受到PI增益參數(shù)的制約，所以改善系統(tǒng)諧波抑制特性的能力也是有限的。另一種方案的補(bǔ)償函數(shù)是由一組諧振濾波器組成，控制系統(tǒng)更為復(fù)雜，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)有更高的實(shí)現(xiàn)難度，但其對于系統(tǒng)諧波抑制特性的改善效果并不受PI參數(shù)的影響，只要重復(fù)控制的補(bǔ)償函數(shù)設(shè)計(jì)得當(dāng)，便可以獲得較好的諧波抑制特性。樣機(jī)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了該理論分析的結(jié)果。結(jié)論：本文對比了兩種不同結(jié)構(gòu)的重復(fù)控制與PI控制相結(jié)合的復(fù)合控制方案，分別從系統(tǒng)穩(wěn)定性條件、補(bǔ)償函數(shù)設(shè)計(jì)方法、以及系統(tǒng)諧波抑制特性等方面對兩種控制方案進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析和計(jì)算，并對兩種控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)和比較。最后通過一臺(tái)3.7 kVA的樣機(jī)在電網(wǎng)電壓存在畸變的條件下對本文的理論分析和結(jié)論進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，引入重復(fù)控制的復(fù)合控制方案可以確實(shí)有效地提高 LCL型并網(wǎng)逆變器對工頻諧波的抑制能力，獲得較好的進(jìn)網(wǎng)電流波形。而重復(fù)控制與PI組成的結(jié)構(gòu)不同，也會(huì)造成控制系統(tǒng)復(fù)雜程度以及控制效果上的差異，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。

來源出版物：中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2010, 30(27): 69-75

入選年份：2015

永磁同步電機(jī)新型滑模觀測器無傳感器矢量控制調(diào)速系統(tǒng)

魯文其，胡育文，杜栩楊，等

摘要：目的：基于無傳感器技術(shù)的永磁同步電機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、易維護(hù)、體積小、成本低，能應(yīng)用于一些特殊場合。無傳感器控制的核心是轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的估計(jì)，調(diào)速系統(tǒng)性能的好壞取決于狀態(tài)估計(jì)的精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。目前，按照電機(jī)運(yùn)行的適用范圍，無傳感器控制主要分 2種技術(shù)：1）利用電動(dòng)機(jī)的空間凸極效應(yīng)，該方法可應(yīng)用于較寬速度范圍，且低速時(shí)也可得到較好的估算結(jié)果，但具有高頻噪聲的問題，只適于內(nèi)埋式電機(jī)；2）狀態(tài)觀測器法，直接或間接地從電機(jī)反電動(dòng)勢中提取位置信息，這類方法具有良好動(dòng)態(tài)性能，適于表面式和內(nèi)埋式電機(jī)，但在低速特別是零速時(shí)轉(zhuǎn)子位置估算困難，目前只適合于中高速場合。因此，針對表面式電機(jī)，研究一種適于較低速場合的無傳感器控制算法是關(guān)鍵。目前提出的多種控制策略大多受電機(jī)參數(shù)的影響。本文為了實(shí)現(xiàn) PMSM 的無傳感器矢量控制，基于已有文獻(xiàn)提出的新型滑模觀測器轉(zhuǎn)子位置估算思想，分析反電勢反饋增益系數(shù)的自適應(yīng)律，提出轉(zhuǎn)子位置自適應(yīng)控制的方法。方法：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種將反電勢估算值反饋引入到定子電流觀測計(jì)算中的新型滑模觀測器轉(zhuǎn)子位置估算方法。為了簡化調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一個(gè)截止頻率可隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化的低通濾波器?；趯π滦突Ｓ^測器算法穩(wěn)定性的分析，提出了反電勢反饋增益系數(shù)的自適應(yīng)算法，通過該系數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)不同速度運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子角度估算誤差的補(bǔ)償。引入鎖相環(huán)控制對永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行估算。建立基于新型滑模觀測器算法的無傳感器 PMSM矢量控制調(diào)速系統(tǒng)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。結(jié)果：1）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種新型滑模觀測器轉(zhuǎn)子位置估算方法，基于對新型滑模觀測器算法穩(wěn)定性的分析，提出了反饋增益系數(shù)的自適應(yīng)算法。轉(zhuǎn)子位置估算不受到反電勢幅值的影響，電機(jī)可運(yùn)行在更低速場合。2）設(shè)計(jì)了一個(gè)截止頻率可隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化的低通濾波器，簡化了調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的同時(shí)，達(dá)到更好的濾波效果。3）在分析PMSM數(shù)學(xué)模型和矢量控制方案的基礎(chǔ)上，引入鎖相環(huán)控制對PMSM的轉(zhuǎn)速進(jìn)行估算，建立基于新型滑模觀測器算法的無傳感器PMSM矢量控制調(diào)速系統(tǒng)。4）試驗(yàn)驗(yàn)證該新型滑模觀測器估算方法對估算轉(zhuǎn)子位置具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)作用，能夠在 PMSM 較低速運(yùn)行時(shí)準(zhǔn)確的估算出轉(zhuǎn)子位置和速度，基于該新型算法的無傳感器矢量控制調(diào)速系統(tǒng)，在高速領(lǐng)域變速運(yùn)行，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好。在低速領(lǐng)域估算轉(zhuǎn)子位置能夠有效的跟蹤實(shí)際轉(zhuǎn)子位置，在15 r/min以上的速度范圍內(nèi)無傳感器控制可以代替?zhèn)鞲衅骺刂七\(yùn)行，且該算法具有較強(qiáng)的抗干擾能力。結(jié)論：經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，本文提出的該新型滑模觀測器估算方法能夠在PMSM較低速運(yùn)行時(shí)準(zhǔn)確的估算出轉(zhuǎn)子位置和速度，無傳感器矢量控制調(diào)速系統(tǒng)具有調(diào)速范圍寬、魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)，且該無傳感矢量控制算法簡單、易于實(shí)現(xiàn)。

來源出版物：中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2010, 30(33): 78-83

入選年份：2015

±800 kV特高壓直流輸電線路單端電氣量暫態(tài)保護(hù)

束洪春，劉可真，朱盛強(qiáng)，等

摘要：目的：特高壓直流輸電線路所使用的行波保護(hù)和直流欠壓保護(hù)是以電壓變化率為動(dòng)作判據(jù)，需要整定，當(dāng)線路發(fā)生高阻接地故障時(shí)，保護(hù)容易拒動(dòng)。此外，線路保護(hù)的可靠性還受到下列因素的影響：1）雷電干擾和噪聲引起采樣值波動(dòng)；2）電壓行波傳變能力差；3）高阻故障、線路太長以及線路直流電暈使故障行波波頭不明顯。因此，亟待研究可靠、響應(yīng)快速、具有絕對選擇性的特高壓直流線路暫態(tài)保護(hù)。方法：采用云廣±800 kV直流輸電工程參數(shù)，計(jì)及直流控制系統(tǒng)的響應(yīng)作用和ZnO避雷器非線性伏安特性的影響，建立了包含CIGRE典型直流控制系統(tǒng)的±800 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真模型，進(jìn)行大量仿真。針對兩極線路間存在電磁耦合，對兩極線電壓進(jìn)行凱倫鮑爾極模變換。分析了故障極線與非故障極線、區(qū)內(nèi)與區(qū)外故障、雷擊故障與雷擊干擾等情況下保護(hù)安裝處暫態(tài)電壓的特征差異，提出了相應(yīng)的識(shí)別判據(jù)，進(jìn)而構(gòu)成保護(hù)方案，最后通過仿真驗(yàn)證。結(jié)果：系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，正、負(fù)極線極波為零；當(dāng)極線發(fā)生故障時(shí)正極線極波與負(fù)極線的極波差異很大，對于正極線故障，正極線極波在遠(yuǎn)大于0的范圍內(nèi)變化，負(fù)極線極波在0附近變化。故障極行波首波頭的小波變換模極大值隨著變換尺度的增加而增大。利用暫態(tài)電壓行波首波頭小波變換模極大值構(gòu)造啟動(dòng)判據(jù)。利用故障后 2T時(shí)窗內(nèi)的正、負(fù)極線極波積分絕對值之比能識(shí)別故障極線。高頻信號(hào)通過平波電抗器和直流濾波器構(gòu)成的物理邊界后明顯衰減：區(qū)外故障時(shí)，高頻信號(hào)經(jīng)過邊界后將發(fā)生嚴(yán)重衰減，保護(hù)安裝處獲得的小波能量較小；區(qū)內(nèi)故障時(shí)，保護(hù)安裝處獲得的線模電壓中高頻的小波能量不少于低頻的小波能量。利用高低頻能量比能構(gòu)成區(qū)內(nèi)、外故障識(shí)別判據(jù)。雷擊干擾時(shí)，雷電行波沒有入地通路，兩極電壓波形表現(xiàn)為圍繞原直流量值上下變化，并最終趨于原直流量值，且電壓波形不會(huì)過0。雷擊故障時(shí)，故障行波有入地通路，故障極電壓在原直流量值上變化顯著，且多次過 0，非故障極線電壓圍繞原直流量值變化較小，且不會(huì)過 0。利用對正極和負(fù)極暫態(tài)電壓分別與+800和－800 kV的相關(guān)系數(shù)，構(gòu)造雷擊干擾識(shí)別元件，實(shí)現(xiàn)短路故障與雷電干擾的辨識(shí)。最終構(gòu)成完整保護(hù)方案。結(jié)論：本文提出了UHVDC線路單端電氣量暫態(tài)保護(hù)方案，所得結(jié)論如下：1）利用故障暫態(tài)電壓模極大值幅值隨小波變換尺度的增加而增大的特性，構(gòu)成單端電氣量暫態(tài)保護(hù)的啟動(dòng)判據(jù)，毋需門檻值，毋需整定，耐高阻能力強(qiáng)，不受噪聲或脈沖干擾的影響，可靠性高；2）根據(jù)直流線路邊界元件對暫態(tài)電壓高頻分量的帶阻傳變特性，利用暫態(tài)電壓中高頻量小波能量和低頻量小波能量的比值，構(gòu)成區(qū)內(nèi)、外故障識(shí)別元件；3）利用兩極暫態(tài)電壓與+800和－800 kV的相關(guān)系數(shù)構(gòu)成短路故障與雷未故障的辨識(shí)；4）利用兩極線極波積分絕對值之比構(gòu)成單端電氣量暫態(tài)保護(hù)故障選極元件。仿真表明，本文所提方案不受控制系統(tǒng)響應(yīng)、邊界避雷器擊穿、雷擊干擾、過渡電阻和換流站故障等因素的影響，能夠在線路單端實(shí)現(xiàn)具有絕對選擇性的全線速動(dòng)。

來源出版物：中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2010, 30(31): 108-117

入選年份：2015

微網(wǎng)運(yùn)行控制的關(guān)鍵技術(shù)及其測試平臺(tái)

裴瑋，李澍森，李惠宇，等

摘要：目的：微網(wǎng)的運(yùn)行控制是維持微網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，其可分為局部的分布式電源控制和系統(tǒng)級(jí)的綜合運(yùn)行控制兩部分，系統(tǒng)級(jí)的綜合運(yùn)行控制主要負(fù)責(zé)提供系統(tǒng)運(yùn)行的控制和協(xié)調(diào)，包括完成無縫切換、自動(dòng)頻率控制、自動(dòng)電壓控制、自動(dòng)穩(wěn)定控制、黑啟動(dòng)等，需要完善的平臺(tái)對復(fù)雜功能進(jìn)行測試。本文分析了運(yùn)行控制關(guān)鍵技術(shù)測試的需求，探討了微網(wǎng)運(yùn)行控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)和開發(fā)，并通過該平臺(tái)對電源控制和無縫切換控制等技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。方法：本文所研究的運(yùn)行控制測試平臺(tái)采用的運(yùn)行控制結(jié)構(gòu)與體系為集中監(jiān)視和控制。嵌入式管理接口采用標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)與本地微網(wǎng)監(jiān)控中心之間的通信，現(xiàn)場設(shè)備層的各個(gè) DG控制器、接口測控單元與現(xiàn)場管理層之間的通信方式根據(jù)實(shí)際硬件情況選擇485、CAN等總線方式。聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，頻率已基本被外部公共電網(wǎng)鎖定，運(yùn)行控制主要集中于電壓控制。聯(lián)網(wǎng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)也包括穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)和暫態(tài)3方面。在穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)方面，將DG按無功調(diào)節(jié)能力劃分穩(wěn)態(tài)電壓管理集，將同步機(jī)并網(wǎng)類型劃分為自然支撐點(diǎn)、將異步類型風(fēng)電設(shè)定為被動(dòng)擾動(dòng)源、將逆變并網(wǎng)型選擇為實(shí)時(shí)管理電源集。將最優(yōu)能量流優(yōu)化結(jié)果近似分解為無功優(yōu)化項(xiàng)和電壓支撐項(xiàng)，對優(yōu)化項(xiàng)根據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)無功潮流測量數(shù)據(jù)更新，電壓支撐項(xiàng)則根據(jù)其發(fā)出的有功波動(dòng)情況或是運(yùn)行邊界而不停更新，以保證有功波動(dòng)不影響節(jié)點(diǎn)電壓。當(dāng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，為盡量延長DG極限切除時(shí)間并避免被切除，采用在可再生能源型DG控制中，附加阻尼控制器替代最大功率跟蹤器，由運(yùn)行控制切換控制器，并下達(dá)阻尼控制器限幅值；對穩(wěn)定型的分布式能源，如微型燃?xì)廨啓C(jī)等，可以直接下達(dá)有功指令至原動(dòng)側(cè)；在一些含儲(chǔ)能單元等可采用原動(dòng)側(cè)恒功率源型控制結(jié)構(gòu)的DG單元?jiǎng)t采用調(diào)整流側(cè)和逆變側(cè)的控制結(jié)構(gòu)，以維持無功平衡和電壓穩(wěn)定。無縫切換采用外部電網(wǎng)狀態(tài)和微網(wǎng)運(yùn)行模式及指令決定 SCR觸發(fā)控制，并相應(yīng)需要各個(gè)主控的DG切換其控制策略模式，它們之間存在多種不同的組合，根據(jù)SCR觸發(fā)控制不同組合，提出了微網(wǎng)無縫切換技術(shù)的控制邏輯策略。結(jié)果：在考慮微網(wǎng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，微網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)測試平臺(tái)設(shè)計(jì)采用三母線和多路開關(guān)結(jié)構(gòu)，使實(shí)驗(yàn)室能夠模擬多種結(jié)構(gòu)的微網(wǎng)，各個(gè)開關(guān)均可在線遠(yuǎn)程控制，并可實(shí)現(xiàn)重構(gòu)控制。網(wǎng)絡(luò)模擬采用可變電阻箱模擬線路，分為四檔，分別模擬0 m/50 m/100 m/200 m配電線路。DG包括15 kW風(fēng)力發(fā)電模擬裝置、30 kVA光伏模擬裝置、80 kVA儲(chǔ)能裝置以及Capstone C30微型燃?xì)廨啓C(jī)；負(fù)荷采用電阻、電機(jī)和非線性負(fù)荷的組合形式。通過該測試平臺(tái)對主控型分布式電源控制和無縫切換進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。通過主控型DG帶非線性和不平衡負(fù)載測試，運(yùn)行控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了即使在非線性負(fù)載下，通過控制DG輸出電壓波形依然呈現(xiàn)出較好的正弦特性。通過無縫切換，驗(yàn)證了運(yùn)行控制平臺(tái)強(qiáng)制關(guān)斷策略下三相并網(wǎng)電流在2 ms內(nèi)就全部降到零，分布式電源隨后立即轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行模式。而三相負(fù)載電壓在時(shí)間上保持了不間斷，且其幅值只是在SCR關(guān)斷的時(shí)間內(nèi)有所降低，但很快又恢復(fù)正常，同時(shí)其相位與并網(wǎng)時(shí)保持一致，確保了重要敏感負(fù)荷的正常供電。結(jié)論：實(shí)時(shí)的、靈活的、智能的分布式電源控制和系統(tǒng)級(jí)的運(yùn)行控制是微網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行必不可少的要素。本文對微網(wǎng)的電源技術(shù)和系統(tǒng)級(jí)控制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出了適用于即插即用的分布式電源并網(wǎng)接口，選擇集中式的運(yùn)行控制體系，提出了聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行控制和無縫切換控制策略；設(shè)計(jì)并開發(fā)了微網(wǎng)運(yùn)行控制平臺(tái)，并通過該平臺(tái)對電源控制和無縫切換控制等技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，表明該平臺(tái)能夠很好地完成微網(wǎng)運(yùn)行控制相關(guān)技術(shù)的研究和測試工作。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2010, 34(1): 94-98，111

入選年份：2015

微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征及控制模式分析

王成山，楊占剛，王守相，等

摘要：目的與方法：在能源需求和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力下，分布式發(fā)電技術(shù)獲得了越來越多的重視與應(yīng)用。將分布式電源以微網(wǎng)的形式接入大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，與大電網(wǎng)互為支撐，是發(fā)揮分布式發(fā)電系統(tǒng)效益的有效途徑。本文對國內(nèi)外微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了深入分析，通過對各種微網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征以及控制模式的比較，為國內(nèi)微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)提供有價(jià)值的參考信息。結(jié)果：按照微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征，可以從兩個(gè)角度對其進(jìn)行分類。首先，按照母線的類型，微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以分為直流微網(wǎng)、交流微網(wǎng)和交直流混合微網(wǎng)。交流微網(wǎng)是目前微網(wǎng)的主要形式，但直流微網(wǎng)在系統(tǒng)建設(shè)成本、控制難易程度和環(huán)流抑制等方面具有一定優(yōu)勢。從整體結(jié)構(gòu)分析，交直流混合微網(wǎng)仍可看作是交流微網(wǎng)，其中的直流微網(wǎng)可看作是一個(gè)通過電力電子逆變器接入交流母線的獨(dú)特電源。此外，按照系統(tǒng)中分布式電源的類型、數(shù)量和運(yùn)行控制的復(fù)雜度，微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以分為簡單結(jié)構(gòu)微網(wǎng)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)微網(wǎng)。目前實(shí)際中應(yīng)用較多的為簡單結(jié)構(gòu)微網(wǎng)。復(fù)雜結(jié)構(gòu)微網(wǎng)具有結(jié)構(gòu)上的靈活性，但對控制提出了相對較高的要求。微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的控制模式主要包括主從控制模式、對等控制模式和分層控制模式。主從控制模式中常見的主控制單元為儲(chǔ)能裝置或分布式電源，或二者的結(jié)合。對等控制模式中的各分布式電源均具有同等地位，根據(jù)接入系統(tǒng)點(diǎn)電壓和頻率的就地信息進(jìn)行控制，在實(shí)際中大多仍停留于實(shí)驗(yàn)室研究階段。分層控制模式一般都設(shè)有中央控制器，用于向微網(wǎng)中的分布式電源發(fā)出控制信息。結(jié)論：1）交流微網(wǎng)為目前微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)的主流結(jié)構(gòu)，但直流微網(wǎng)系統(tǒng)以其特有優(yōu)勢在微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)中也應(yīng)得到重視，組建交直流混合微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不失為發(fā)揮二者優(yōu)勢的一種可行選擇。2）實(shí)際微網(wǎng)建設(shè)中不應(yīng)盲目追求大而全的復(fù)雜結(jié)構(gòu)微網(wǎng)，簡單結(jié)構(gòu)的微網(wǎng)系統(tǒng)亦應(yīng)引起重視。中國存在眾多的獨(dú)立供電系統(tǒng)，如熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，獨(dú)立光伏、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等，對其進(jìn)行改造以組成簡單結(jié)構(gòu)微網(wǎng)，可以在保證能源有效利用的同時(shí)，提高用戶的供電可靠性。因此應(yīng)因地制宜地選擇合適的微網(wǎng)結(jié)構(gòu)。3）主從控制微網(wǎng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電壓和頻率的無差控制，但對主控單元有很強(qiáng)的依賴性，主控單元的選擇至關(guān)重要：若微網(wǎng)中存在燃機(jī)等輸出穩(wěn)定且易于控制的分布式電源時(shí)，應(yīng)優(yōu)選其作為主控單元，而光伏風(fēng)力等間歇性分布式電源作為從控單元；若微網(wǎng)中不含有可控分布式電源，則選擇儲(chǔ)能裝置為主控單元，但儲(chǔ)能裝置容量將限制其長時(shí)間孤島運(yùn)行。對等控制微網(wǎng)具有冗余性，但沒有考慮系統(tǒng)電壓與頻率的恢復(fù)問題，屬于有差控制，魯棒性差，并且在控制和應(yīng)用上尚存在若干關(guān)鍵技術(shù)問題亟待攻克，目前僅限于實(shí)驗(yàn)研究階段。多代理分層控制微網(wǎng)目前多集中于協(xié)調(diào)市場交易、對能量進(jìn)行管理等方面，可提供較高的供電質(zhì)量，是目前技術(shù)最成熟、同時(shí)也是應(yīng)用最廣的一種微網(wǎng)形式，對供電質(zhì)量要求較高的地區(qū)可優(yōu)先選用。因此，應(yīng)綜合考慮供電質(zhì)量、系統(tǒng)可靠性、應(yīng)用領(lǐng)域、微網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行等因素，合理選擇控制模式。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2010, 34(1): 99-105

入選年份：2015

智能電網(wǎng)的本質(zhì)動(dòng)因和技術(shù)需求

姚建國，賴業(yè)寧

摘要：目的：由于能源特點(diǎn)、電網(wǎng)特質(zhì)以及社會(huì)需求的差異，各國對智能電網(wǎng)的定義不盡相同。如何正確認(rèn)識(shí)智能電網(wǎng)，制定符合本國能源經(jīng)濟(jì)需要的電網(wǎng)發(fā)展路線，并明確具體的技術(shù)需求和突破點(diǎn)，是建設(shè)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵。方法：智能化是電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)內(nèi)涵豐富且長遠(yuǎn)的愿景，是電網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)，是一個(gè)過程。因此，智能電網(wǎng)建設(shè)是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)工程，不僅涉及技術(shù)問題，還需要全社會(huì)的參與。本文分析了智能電網(wǎng)的概念成因、發(fā)展需求及本質(zhì)動(dòng)因。剖析了智能電網(wǎng)建設(shè)的相關(guān)技術(shù)需求和關(guān)鍵突破點(diǎn)，從本質(zhì)動(dòng)因?qū)用鎸χ袊鴪?jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行有益探索。結(jié)果：智能電網(wǎng)概念的提出，以及智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷推進(jìn)，都有著特殊的推動(dòng)因素。本文基于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的階段性特征、能源可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求以及電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律，將智能電網(wǎng)建設(shè)的本質(zhì)動(dòng)因歸納為 7個(gè)方面：1）社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與全球金融危機(jī)；2）能源安全與環(huán)保約束；3）高度靈活可靠的電網(wǎng)安全性要求；4）清潔高效的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性要求；5）高度信息化與自動(dòng)化的調(diào)度需求；6）高質(zhì)量及多元化的用電需求；7）新技術(shù)和新設(shè)備的廣泛應(yīng)用。智能電網(wǎng)建設(shè)的本質(zhì)動(dòng)因直接驅(qū)動(dòng)了其技術(shù)的需求和發(fā)展。1）安全可靠供電是電網(wǎng)運(yùn)行的第一要義，對于智能電網(wǎng)更應(yīng)如此，既要求物理結(jié)構(gòu)的可靠性，又要求支撐技術(shù)的先進(jìn)性。因此，應(yīng)采用新型先進(jìn)的發(fā)輸變配電設(shè)備，構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)可靠的網(wǎng)架；研究靈活交直流輸電技術(shù)，提高電網(wǎng)輸送能力和控制靈活性；開展大電網(wǎng)安全穩(wěn)定、智能調(diào)度、狀態(tài)檢修、全壽命周期管理、智能防災(zāi)和應(yīng)急技術(shù)，提高大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平及綜合防御能力。2）需要提高能源資源的利用效率：研究先進(jìn)的發(fā)電和儲(chǔ)能技術(shù)、多能源聯(lián)合協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù)；提高電網(wǎng)運(yùn)行和輸送效率，降低電網(wǎng)全局損耗，研究電網(wǎng)優(yōu)化分析與運(yùn)行技術(shù)，安排合理的運(yùn)行方式；提高用戶側(cè)能源資源利用效率，研究需求側(cè)智能化管理技術(shù)。3）發(fā)展綠色電力能夠降低能源消耗和污染物排放，需要研究可再生能源并網(wǎng)、監(jiān)視、預(yù)測、分析、控制等相關(guān)技術(shù)；研究節(jié)能環(huán)保的優(yōu)化調(diào)度技術(shù)，促進(jìn)綠色能源發(fā)展與利用；研究分布式電源接入技術(shù)和微電網(wǎng)技術(shù)、微透平技術(shù)，促進(jìn)用戶側(cè)可再生能源的利用，提升用電可靠性。4）要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的靈活互動(dòng)，應(yīng)促進(jìn)電源、電網(wǎng)及用戶之間的協(xié)調(diào)互動(dòng)運(yùn)行。因此，需要研究機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行控制技術(shù)，推進(jìn)機(jī)網(wǎng)信息雙向?qū)崟r(shí)交互；推廣發(fā)電廠輔助服務(wù)考核技術(shù)，提高發(fā)電企業(yè)主動(dòng)參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)的積極性；研究互動(dòng)營銷和智能電表技術(shù)，提高電網(wǎng)與用戶間的互動(dòng)水平和用戶服務(wù)質(zhì)量。5）信息和通信技術(shù)是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的支撐技術(shù)，是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)各環(huán)節(jié)運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互動(dòng)開放的載體。需要深入開展信息采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、集成及安全等多方面技術(shù)的研究；研究堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的通信體系架構(gòu)，建立大容量、高速實(shí)時(shí)、具有時(shí)間同步和業(yè)務(wù)感知能力的下一代光傳輸網(wǎng)，滿足堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)對信息和通信技術(shù)的要求。結(jié)論：電網(wǎng)不僅是電能輸送的載體，更是實(shí)現(xiàn)能源資源優(yōu)化配置的載體。由于中國能源資源和電力需求的逆向分布，需要在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)能源資源的優(yōu)化配置。具備堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、靈活互動(dòng)、友好開放等性能的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供了可行途徑。然而智能電網(wǎng)建設(shè)是一項(xiàng)長期而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要全社會(huì)參與。因此，必須遵循可靠性原則，夯實(shí)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，從全局角度實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全性與經(jīng)濟(jì)性的高效優(yōu)化協(xié)調(diào)。必須以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，以各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的通信、信息和控制等技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2010, 34(2): 1-4

入選年份：2015

低碳電力調(diào)度方式及其決策模型

陳啟鑫，康重慶，夏清，等

摘要：目的：隨著低碳要素的引入，傳統(tǒng)的電力調(diào)度方法帶來新的問題與挑戰(zhàn)。在考慮安全性與經(jīng)濟(jì)性之外，如何進(jìn)一步關(guān)注電力系統(tǒng)運(yùn)行中的CO2排放是一個(gè)值得研究的問題。本文深入分析了電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行中的CO2排放特性，探索通過優(yōu)化運(yùn)行實(shí)現(xiàn)低碳調(diào)度的模式與方法。方法：本文基于傳統(tǒng)電力調(diào)度方式，考慮了碳交易與碳價(jià)等新的低碳要素，對低碳電力調(diào)度的內(nèi)涵進(jìn)行深入剖析，定義了科學(xué)、高效的低碳電力調(diào)度方式；分析各類低碳電源的技術(shù)特性，描述了近零碳排放電源、普通化石燃料類電源與碳捕集電廠三類不同電源類別的電碳調(diào)度特性，給出了普通化石燃料類電源的典型電碳特征函數(shù)關(guān)系及碳補(bǔ)集電廠的典型電碳運(yùn)行空間；在考慮CO2排放的前提下，通過在傳統(tǒng)的調(diào)度決策模型中擴(kuò)充模型的決策變量，增加目標(biāo)函數(shù)的組成項(xiàng)以及增加模型的約束條件，將碳排放引入到電力調(diào)度決策中，將CO2排放作為一類可調(diào)度資源，建立低碳電力調(diào)度決策模型，以協(xié)調(diào)電力調(diào)度中的“電平衡”與“碳平衡”；為更好反映低碳電力調(diào)度與傳統(tǒng)電力調(diào)度方式的差異，基于模型定義，簡化與“低碳”相關(guān)程度較弱的因素，實(shí)施“組團(tuán)式”歸并、可用發(fā)電容量中扣除檢修機(jī)組，以機(jī)組出力為決策目標(biāo)，忽略系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)約束，進(jìn)行算例計(jì)算。結(jié)果：以我國某省電力系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù)構(gòu)造算例，計(jì)算了三種典型場景的結(jié)果，分別是：第一，不設(shè)碳排放約束目標(biāo)而應(yīng)用低碳電力調(diào)度的基準(zhǔn)場景；第二，在基準(zhǔn)場景的基礎(chǔ)上，調(diào)高碳價(jià)至160元/t的高碳價(jià)場景；第三，在基準(zhǔn)場景的基礎(chǔ)上，引入碳排放約束，在原有排放強(qiáng)度基礎(chǔ)上下調(diào)10%的碳排放約束場景。在第一種場景下，可調(diào)節(jié)水電將作為主要的調(diào)峰電源，碳捕集電廠在發(fā)電序位上處于臨界位置，也將在調(diào)峰上有所貢獻(xiàn)，60萬 kW燃煤裝機(jī)則需在負(fù)荷低谷時(shí)段壓負(fù)荷運(yùn)行，其他容量等級(jí)火電均運(yùn)行于最小出力水平，不可調(diào)節(jié)水電沒有出現(xiàn)棄水現(xiàn)象，運(yùn)行于固定出力點(diǎn)；在第二種場景下，較高的碳價(jià)將促使電廠的碳捕集裝置運(yùn)行于其最大水平上，以捕集盡可能多的CO2，并使得調(diào)度碳捕集電廠運(yùn)行比調(diào)度 60萬 kW燃煤機(jī)組更為經(jīng)濟(jì)，60萬kW機(jī)組將參與調(diào)峰，而碳捕集電廠只在負(fù)荷低谷時(shí)段壓負(fù)荷運(yùn)行；在第三種場景下，實(shí)施CO2捕集將“無利可圖”，但為了滿足約束條件，碳捕集電廠不得不適度運(yùn)行，并參與系統(tǒng)調(diào)峰。最后，給出了不同場景下碳補(bǔ)集電廠的運(yùn)行情況分析，發(fā)現(xiàn)提高碳價(jià)與引入排放約束將對提高電廠的CO2捕集水平將起推動(dòng)作用。結(jié)論：本文在深入剖析低碳電力調(diào)度內(nèi)涵定義的基礎(chǔ)上，描述了不同類別電源的電碳調(diào)度特性，并建立了初步的低碳電力調(diào)度決策模型。以實(shí)際系統(tǒng)為背景的算例分析表明，低碳電源的引入將為傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的調(diào)度計(jì)劃決策帶來新的內(nèi)容與復(fù)雜度，而CO2排放將成為低碳電力調(diào)度方式下電力系統(tǒng)新的調(diào)度對象，也將影響電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行效益。因此，在調(diào)度決策中應(yīng)同時(shí)兼顧電能生產(chǎn)與電力CO2排放，考慮兩者間的相互關(guān)系，實(shí)現(xiàn)“電平衡”與“碳平衡”的協(xié)調(diào)與銜接。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2010, 34(12): 18-23

入選年份：2015

電動(dòng)汽車電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

宋永華，陽岳希，胡澤春

摘要：目的：電動(dòng)汽車采用電能取代汽油等化石燃料作為動(dòng)力，是未來交通的清潔和低碳解決方案。電動(dòng)汽車動(dòng)力電池既是發(fā)展電動(dòng)汽車的核心，也是電力工業(yè)與汽車行業(yè)的關(guān)鍵結(jié)合點(diǎn)。但應(yīng)用在電動(dòng)汽車上的電池技術(shù)主要是電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，即鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子等電池技術(shù)，分別在比能量、比功率、充電技術(shù)、使用壽命、安全性和成本等幾方面存在不足，制約了電動(dòng)汽車的發(fā)展。近年來，電動(dòng)汽車電池技術(shù)的研發(fā)受到了各國的重視，電池的多種性能得到了提升，推動(dòng)了電動(dòng)汽車的大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展。因此，研究電動(dòng)汽車電池技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，可為電力行業(yè)積極應(yīng)對未來電動(dòng)汽車充電負(fù)荷對電網(wǎng)的影響并采取相應(yīng)措施提供參考。方法：本文基于國內(nèi)外電動(dòng)汽車電池技術(shù)相關(guān)的大量最新素材，首先結(jié)合電動(dòng)汽車的發(fā)展歷史概述了車用動(dòng)力電池的發(fā)展情況，隨后重點(diǎn)介紹了3類電動(dòng)汽車動(dòng)力電池（鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池）在材料、結(jié)構(gòu)和性能方面的研發(fā)狀況和在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用實(shí)例，并從電池化學(xué)性能（比能量、比功率、單體電壓、循環(huán)壽命、安全性、單位功率價(jià)格等）和商業(yè)化的電動(dòng)汽車電池組性能（電池類型、容量、續(xù)航里程、質(zhì)量、充電時(shí)間等）兩個(gè)角度，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)層面進(jìn)行了詳細(xì)的比較分析，同時(shí)介紹了幾種處于研發(fā)階段的電動(dòng)汽車最新電池技術(shù)。最后根據(jù)我國國情，探討了電動(dòng)汽車動(dòng)力電池未來的發(fā)展方向和研究重點(diǎn)。結(jié)果：通過對鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池等 3類主要電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的比較分析，對電動(dòng)汽車電池的應(yīng)用前景、未來發(fā)展趨勢和研發(fā)中的新電池技術(shù)進(jìn)行了展望，認(rèn)為鋰離子電池的性能最好，同質(zhì)量的鋰離子電池其能量是鉛酸電池的4～6倍，是鎳氫電池的 2～3倍，且鋰離子電池技術(shù)在安全性方面取得了突破性進(jìn)展，若進(jìn)一步克服成本方面的劣勢，將在不遠(yuǎn)將來成為電動(dòng)汽車的主流動(dòng)力電池。此外，本文指出中國電力行業(yè)應(yīng)關(guān)注電動(dòng)汽車電池技術(shù)的發(fā)展，了解電池特性，分析電動(dòng)汽車充電負(fù)荷對電網(wǎng)的影響并積極采取應(yīng)對措施。結(jié)論：電動(dòng)汽車動(dòng)力電池作為車載儲(chǔ)能裝置，既要求有足夠的能量來滿足一定的駕駛時(shí)間和行駛里程，又要提供能達(dá)到車輛指定的加速性能所需要的最大功率。當(dāng)目前市場上電池成本降低或處于實(shí)驗(yàn)室研究階段的電池技術(shù)發(fā)展成熟后，汽車制造廠商必然會(huì)提高電動(dòng)汽車電池組的容量、功率等以提升電動(dòng)汽車的行駛里程和性能。電力行業(yè)應(yīng)關(guān)注電動(dòng)汽車電池的容量、功率和其他關(guān)鍵特性，不僅是要能接入可靠的充電設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)，還需研究針對大規(guī)模電動(dòng)汽車充電的有序控制，在滿足電池充電需求的同時(shí)降低其對電網(wǎng)的負(fù)面影響；此外，還應(yīng)研究電動(dòng)汽車回饋電網(wǎng)技術(shù)，利用電動(dòng)汽車的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)向電網(wǎng)提供支撐，以提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率和安全性。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2011, 35(4): 42742

入選年份：2015

風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能容量對有功功率的影響及評價(jià)指標(biāo)

李碧輝，申洪，湯涌，等

摘要：目的：近年來，隨著風(fēng)電的大規(guī)模開發(fā)，其功率波動(dòng)對系統(tǒng)的沖擊越來越突出，嚴(yán)重時(shí)威脅到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，將儲(chǔ)能應(yīng)用于間歇式電源以平抑功率波動(dòng)是一種理想的解決方案。而風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)是一種新型發(fā)電單元，利用風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的互補(bǔ)性及儲(chǔ)能元件平抑功率波動(dòng)的特性，可使聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的總輸出有功功率保持相對平穩(wěn)，減小功率波動(dòng)，提高電能質(zhì)量，降低對電網(wǎng)的沖擊。目前實(shí)際應(yīng)用中，缺乏衡量風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率波動(dòng)的指標(biāo)，同時(shí)也較少對風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)供電可靠性等特性進(jìn)行評價(jià)，本文針對這個(gè)問題進(jìn)行了研究。方法：風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電以及儲(chǔ)能的技術(shù)特性、容量配置及控制策略對聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)總有功功率特性有重要影響。本文分析了風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、數(shù)學(xué)模型和技術(shù)特點(diǎn)，提出了一種儲(chǔ)能單元充放電優(yōu)化模型，該模型以有功功率波動(dòng)最小為目標(biāo)函數(shù)，其約束條件考慮了每個(gè)步長的儲(chǔ)能初始容量和儲(chǔ)能充放電控制策略。根據(jù)該模型，提出了衡量風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率波動(dòng)的3個(gè)指標(biāo)，并結(jié)合評價(jià)風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)供電可靠性指標(biāo)，綜合評價(jià)總輸出功率特性，通過Matlab編程進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)算，分析有功功率特性隨儲(chǔ)能容量配置方案的變化趨勢及各指標(biāo)的意義。風(fēng)力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電均為不可控元件，其功率的數(shù)學(xué)模型可以看作是隨機(jī)分布的時(shí)間序列，用PWG（t）和PPV（t）分別表示t時(shí)刻風(fēng)力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電的有功功率。本文風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型以風(fēng)力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電有功功率時(shí)間序列為基礎(chǔ)，為使總有功功率輸出保持恒定，對儲(chǔ)能元件按照一定的控制策略進(jìn)行充放電。因此，風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型本質(zhì)上是儲(chǔ)能元件的控制模型。結(jié)果：本文提出了衡量風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)總輸出有功功率波動(dòng)的3個(gè)指標(biāo)α、β、γ，引入常用的供電可靠性指標(biāo)ηLPSP和ηEXC間接衡量總輸出有功功率波動(dòng)。α、β、γ主要針對風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)的外特性和對并網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊性，ηLPSP和ηEXC主要針對風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)電源，偏向于評價(jià)供電可靠性。當(dāng)衡量系統(tǒng)有功功率特性時(shí)，應(yīng)將5項(xiàng)指標(biāo)綜合考慮。對于某地區(qū)的風(fēng)光儲(chǔ)配比，首先對1組風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的功率預(yù)測值計(jì)算不同儲(chǔ)能容量下的α、β、γ、ηLPSP和ηEXC，通過綜合考慮這5種指標(biāo)得到最優(yōu)容量。然后，大量選取n組風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的預(yù)測值，重復(fù)計(jì)算，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)概念，最后得到有功功率波動(dòng)最小的最優(yōu)容量概率分布，這可以為風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)中儲(chǔ)能容量的選取提供指導(dǎo)。結(jié)論：本文研究儲(chǔ)能容量及其控制策略對有功功率波動(dòng)的影響，提出衡量風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率波動(dòng)的有功功率偏差率 α、部分有功功率偏差率β及峰谷斜率總和3個(gè)指標(biāo)，并結(jié)合部分文獻(xiàn)常用的評價(jià)風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)供電可靠值ηLPSP、能量浪費(fèi)率ηEXE，利用5個(gè)指標(biāo)綜合衡量總輸出功率特性。最后針對實(shí)例計(jì)算，分析不同指標(biāo)隨容量變化的趨勢及優(yōu)缺點(diǎn)，據(jù)此確定儲(chǔ)能最優(yōu)容量的方法。本文主要研究了孤網(wǎng)系統(tǒng)中風(fēng)光儲(chǔ)容量配比對平抑總輸出功率波動(dòng)的影響，今后將重點(diǎn)研究風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)并入大電網(wǎng)后，風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)儲(chǔ)能容量配置對有功功率特性的影響以及5項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的指導(dǎo)作用。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2011, 35(4): 123-128

入選年份：2015

風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)基于需求側(cè)響應(yīng)的輸電規(guī)劃模型

曾鳴，呂春泉，邱柳青，等

摘要：目的：作為傳統(tǒng)化石能源的重要補(bǔ)充，風(fēng)能已成為當(dāng)今能源可持續(xù)發(fā)展的重要方向，受到我國的高度關(guān)注。我國風(fēng)能資源豐富地區(qū)普遍距離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，大規(guī)模的風(fēng)電容量無法就地消納，需要通過輸電網(wǎng)遠(yuǎn)距離輸送到負(fù)荷中心。此時(shí)，堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)對風(fēng)電的安全穩(wěn)定輸送起著重要作用，為了接納風(fēng)力發(fā)電，需要重新規(guī)劃電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行必要的輸電線路擴(kuò)容。從供應(yīng)側(cè)看，大規(guī)模風(fēng)能的并網(wǎng)發(fā)電給傳統(tǒng)的輸電規(guī)劃帶來新的挑戰(zhàn)和問題；從需求側(cè)看，不斷發(fā)展和成熟的需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制能促使用戶根據(jù)實(shí)時(shí)供用電情況改變電量消費(fèi)行為，有利于提高電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性，是應(yīng)對風(fēng)電并網(wǎng)不確定性問題的有效手段。為此，本文主要分析如何在輸電規(guī)劃中考慮需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制，解決風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)問題。方法：首先，綜合考慮了風(fēng)電機(jī)組出力的不確定性，假設(shè)風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電功率服從正態(tài)分布，建立風(fēng)電機(jī)組發(fā)電功率的估算模型；其次，在輸電規(guī)劃一般模型中，引入需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制，主要分析直接削減負(fù)荷的需求側(cè)響應(yīng)策略，即在與電力用戶簽訂合同的前提下，在發(fā)生供電緊缺、輸電阻塞等情況時(shí)削減用戶負(fù)荷的策略，分別針對不同負(fù)荷等級(jí)制定提供相應(yīng)的削減電量補(bǔ)償費(fèi)用，建立了基于需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的輸電規(guī)劃模型；然后，利用貪婪隨機(jī)自適應(yīng)搜索過程（greedy randomized adaptive search procedure，GRASP）求解所建立的輸電規(guī)劃模型；最后，根據(jù)IEEE Garver 6節(jié)點(diǎn)和24節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)計(jì)算得出規(guī)劃方案，對比分析有無引入需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的輸電規(guī)劃結(jié)果，驗(yàn)證基于需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的輸電規(guī)劃模型對提高規(guī)劃經(jīng)濟(jì)性和改善風(fēng)電并網(wǎng)輸電規(guī)劃效率的可行性。結(jié)果：Garver 6節(jié)點(diǎn)和IEEE 24節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)引入需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制前后的輸電規(guī)劃對比結(jié)果如下：Garver 6節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)考慮需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的輸電規(guī)劃線路投資費(fèi)用為0.1992億美元，較不可考慮需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的規(guī)劃方案節(jié)約投資552萬美元；由于采取了負(fù)荷控制管理的需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制，較之多支出成本79.6萬美元，總體來看，節(jié)約了462.4萬美元。在引入需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的IEEE-24節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)輸電規(guī)劃方案中，線路3-24、4-9、9-11、10-12、11-13和15-16明顯節(jié)約了輸電容量的擴(kuò)容需求，減少了投資成本；但線路10-11、14-16、15-24和16-17的規(guī)劃容量卻大于沒有需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的規(guī)劃方案，這主要是由于風(fēng)電并網(wǎng)和需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制可避免容量約束性的影響。為保證系統(tǒng)的可靠性，需要在這些線路上增投容量?？傮w看來，引入需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制增加的費(fèi)用和部分線路增投的成本總和依然低于不考慮需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的規(guī)劃方案，其中考慮需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的輸電規(guī)劃線路投資費(fèi)用為4.41億美元，較不可考慮需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的規(guī)劃方案節(jié)約投資7900萬美元；實(shí)施需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的費(fèi)用較之多支出成本230萬美元，總體上節(jié)約了5600萬美元。可見，引入需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的規(guī)劃總成本低于沒有考慮需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的規(guī)劃成本。因此，在輸電規(guī)劃中引入需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制，既可克服風(fēng)電出力間歇性和波動(dòng)性的問題，又能替代部分輸電線路容量，降低投資成本，提高輸電規(guī)劃的整體經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。結(jié)論：隨著風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)，輸電規(guī)劃面臨著更大的不確定性。需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制能夠促使用戶根據(jù)實(shí)時(shí)供用電情況改變電量消費(fèi)行為，如在風(fēng)電供應(yīng)過量時(shí)增加電力消費(fèi)，在風(fēng)電供應(yīng)緊張時(shí)減少用電量等，這有利于提高電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性，是應(yīng)對風(fēng)電并網(wǎng)問題的有力手段，在輸電規(guī)劃中應(yīng)充分考慮。此外，與一般的不考慮需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的規(guī)劃模型相比，基于需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制的輸電規(guī)劃模型能夠全面權(quán)衡線路投資成本與需求側(cè)響應(yīng)成本，在保證供電可靠性的前提下，消納風(fēng)電容量，優(yōu)化輸電線路投資方案，提高輸電投資的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2011, 35(4): 129-134

入選年份：2015

交流電網(wǎng)強(qiáng)度對模塊化多電平換流器HVDC運(yùn)行特性的影響

王姍姍，周孝信，湯廣福，等

摘要：目的：提供一種直觀方法反映交流系統(tǒng)的強(qiáng)弱對電壓源型直流換流站運(yùn)行特性的影響，擴(kuò)展功率圓法在電壓源型換流器直流輸電技術(shù)的應(yīng)用場景。揭示交流系統(tǒng)的相對強(qiáng)度影響電壓源型換流器運(yùn)行特性的本質(zhì)原因，為電壓源換流站功率運(yùn)行區(qū)間和聯(lián)結(jié)變閥側(cè)電壓的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和工程實(shí)用方法。方法：在已有研究成果的基礎(chǔ)上，增加等值交流系統(tǒng)向換流站注入功率的數(shù)學(xué)模型，用圖示法（功率圓法）分析交流電網(wǎng)強(qiáng)度對模塊化多電平換流器直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性的影響，及采用不同控制方式控制對象設(shè)定值改變時(shí)系統(tǒng)的暫態(tài)特性。最后，通過PSCAD電磁暫態(tài)模型仿真驗(yàn)證所得結(jié)論的正確性。結(jié)果：本文將交流系統(tǒng)與換流站交換功率的數(shù)學(xué)關(guān)系納入換流站的功率圓圖中，應(yīng)用圖解法分析了交流電網(wǎng)強(qiáng)度對 MMC-HVDC系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性的影響，同時(shí)分析了接入強(qiáng)、弱交流電網(wǎng)的直流系統(tǒng)在不同控制方式下控制對象設(shè)定值改變時(shí)的暫態(tài)特性。深入地揭示了MMC換流器運(yùn)行的本質(zhì)原理，為聯(lián)接變壓器閥側(cè)電壓的選取提供了理論基礎(chǔ)：1）功率圓的大小及其相對位置可以直觀地反映交流電網(wǎng)的強(qiáng)弱，以及控制方式對MMC-HVDC系統(tǒng)運(yùn)行特性的影響。2）MMC-HVDC接入交流系統(tǒng)的等值短路阻抗XS與本系統(tǒng)的等值電抗X的相對大小反映了交流系統(tǒng)相對于直流系統(tǒng)的強(qiáng)弱。3）換流器達(dá)到滿調(diào)制前，功率圓3能覆蓋整個(gè)功率圓2，換流器的電壓電流實(shí)現(xiàn)最佳配置，以此設(shè)計(jì)的聯(lián)接變閥側(cè)電壓是最優(yōu)的。結(jié)論：提出功率圓法可以用來直觀地分析電壓源換流器接入不同強(qiáng)度的交流系統(tǒng)的運(yùn)行特性。交流系統(tǒng)的強(qiáng)弱直接反映在交流系統(tǒng)的等值短路阻抗XS與換流器的等值電抗X的相對大小中。交流系統(tǒng)的強(qiáng)弱只影響到換流器的無功輸出能力，接入的交流系統(tǒng)越弱換流器的無功輸出能力越強(qiáng)，更能發(fā)揮其對交流系統(tǒng)的電壓支撐作用。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2011, 35(2): 17-24

入選年份：2015

風(fēng)電功率波動(dòng)的時(shí)空分布特性

崔楊，穆鋼，劉玉，等

摘要：目的：電網(wǎng)調(diào)度、規(guī)劃部門更關(guān)心數(shù)臺(tái)風(fēng)電機(jī)組集聚后的風(fēng)電場乃至風(fēng)電場群輸出功率的波動(dòng)特性對電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響，尤其關(guān)注風(fēng)電功率分鐘級(jí)、小時(shí)級(jí)甚至更長時(shí)間尺度的波動(dòng)特性，以及數(shù)百甚至上千km2巨型風(fēng)電場群輸出功率的波動(dòng)特性給電網(wǎng)的規(guī)劃、運(yùn)行帶來多大程度的影響，這就需要對風(fēng)電功率波動(dòng)的時(shí)空分布特性進(jìn)行定量分析。本文旨在基于較長歷史時(shí)期內(nèi)、較廣地理空間分布的風(fēng)電場群實(shí)測數(shù)據(jù)，對單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組、單個(gè)風(fēng)電場及風(fēng)電場群輸出功率在不同時(shí)間、空間尺度下波動(dòng)特性的分布特征進(jìn)行量化分析，細(xì)致地量化評估風(fēng)電接入點(diǎn)局部地區(qū)電壓水平、全網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量安排、系統(tǒng)調(diào)頻等方面影響，能夠最大限度地把握風(fēng)電功率波動(dòng)給電網(wǎng)帶來的影響，進(jìn)一步提高電網(wǎng)對風(fēng)電的接納能力。方法：風(fēng)電功率波動(dòng)隨時(shí)間分布的特性指風(fēng)電功率在不同時(shí)間尺度下的變化速率及幅度。風(fēng)電功率波動(dòng)的空間分布特性指由于受風(fēng)電場（群）所占區(qū)域的地形地勢、風(fēng)電機(jī)組排列方式以及接入相同并網(wǎng)點(diǎn)風(fēng)電場數(shù)目、容量等因素影響，風(fēng)電功率波動(dòng)在不同空間尺度上形成的差異。本文基于較長歷史時(shí)期內(nèi)、較廣地理空間分布的風(fēng)電場群實(shí)測數(shù)據(jù)，研究了風(fēng)電功率波動(dòng)的時(shí)空分布特性及其內(nèi)在趨勢性特征，以期最大限度的評估風(fēng)電波動(dòng)對電網(wǎng)造成的影響。結(jié)果：隨著時(shí)間尺度的增大，風(fēng)電功率的相對可變性呈現(xiàn)上升的趨勢，風(fēng)電輸出功率的時(shí)間分布具有一定的趨勢性。在較短時(shí)間尺度內(nèi)（數(shù)秒、數(shù)分鐘）風(fēng)電功率的變化量通常較小，而較長時(shí)間尺度（數(shù)小時(shí)）內(nèi)的變化會(huì)較大。受空間分布各種因素的影響，單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組與單個(gè)風(fēng)電場乃至與整個(gè)風(fēng)電場群輸出功率的波動(dòng)特性存在較大差異。風(fēng)電功率的波動(dòng)隨空間分布尺度的增大而趨于緩和，最大可能出力與裝機(jī)容量關(guān)系曲線呈現(xiàn)一定的“平緩效應(yīng)”。結(jié)論：基于較長歷史時(shí)期內(nèi)、較廣地理空間分布的風(fēng)電場群實(shí)測數(shù)據(jù)，對單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組、單個(gè)風(fēng)電場及風(fēng)電場群輸出功率的波動(dòng)特性在不同時(shí)間、空間尺度下進(jìn)行了量化分析對比，結(jié)論如下：1）隨著時(shí)間尺度的增大，風(fēng)電功率的波動(dòng)性呈現(xiàn)上升的趨勢。按12 s、15 min、1 h、6 h等不同時(shí)間尺度分析，單機(jī)、單場、風(fēng)電場群輸出功率的平均值分別為0.0891 pu、0.0916 pu和0.1512 pu；功率標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.0968、0.0797和0.0659 pu。2）隨著空間尺度的增大，風(fēng)電場（群）最大輸出功率呈現(xiàn)下降的趨勢。實(shí)測數(shù)據(jù)分析表明，當(dāng)風(fēng)電裝機(jī)容量分別為30、120和770 MW時(shí)，風(fēng)電場最大出力為0.99、0.89、0.71 pu。3）隨著風(fēng)電場群空間分布廣度的增加，風(fēng)電功率的波動(dòng)隨風(fēng)電規(guī)模的增大趨于緩和，出現(xiàn)“平緩效應(yīng)”。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2011, 35(2): 110-114

入選年份：2015

智能變電站中采樣值傳輸延時(shí)的處理

黃燦，肖馳夫，方毅，等

摘要：目的：智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信的成功取決于收發(fā)報(bào)文的準(zhǔn)確性和傳輸報(bào)文的實(shí)時(shí)性。為將模擬量采樣值（sampled analogue value，SAV）報(bào)文準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地傳輸至智能電子設(shè)備，本文通過建立 SAV 報(bào)文傳輸?shù)臅r(shí)序模型，提出一種延時(shí)補(bǔ)償和延時(shí)測算相結(jié)合的方法改進(jìn)報(bào)文通信的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性，并通過仿真驗(yàn)證方法的正確性。方法：在建立SAV報(bào)文傳輸時(shí)序模型的基礎(chǔ)上，提出一種采用合并單元相位校準(zhǔn)補(bǔ)償傳輸延時(shí)以提高模擬采樣值時(shí)標(biāo)的準(zhǔn)確性，并通過測算以太網(wǎng)的最大傳輸延時(shí)驗(yàn)證 SAV 報(bào)文的實(shí)時(shí)性的方法。利用公式推導(dǎo)和算例計(jì)算對方法進(jìn)行了理論分析，并通過 OPNET modeler仿真驗(yàn)證了理論分析的正確性。結(jié)果：GOOSE報(bào)文流量遠(yuǎn)小于SAV報(bào)文流量，對網(wǎng)絡(luò)帶寬的影響基本可以忽略。模擬采樣值延時(shí)能夠?yàn)榻档筒蓸又迪辔徽`差、同步多路采樣值時(shí)序、測量報(bào)文傳輸實(shí)時(shí)性、實(shí)現(xiàn)過程層網(wǎng)絡(luò)配置提供重要依據(jù)。通過合理配置以太網(wǎng)交換機(jī)，將交換機(jī)的負(fù)荷控制在一定水平，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間通過交換機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯上的點(diǎn)對點(diǎn)通信，一定程度上可避免信道沖突，提高t通信時(shí)延的確定性。結(jié)論：目前一般采用 VLAN組播技術(shù)或多個(gè)百兆甚至千兆的以太網(wǎng)交換機(jī)分擔(dān)數(shù)據(jù)流量的方法來解決變電站間隔層設(shè)備需處理大流量報(bào)文的問題，此時(shí)要求IED具有高速度的數(shù)據(jù)處理能力以實(shí)現(xiàn)SAV報(bào)文和GOOSE報(bào)文的編碼、解碼計(jì)算。另外，從報(bào)文的自身角度考慮，可借鑒幀聚合機(jī)制實(shí)現(xiàn)報(bào)文的壓縮，減少幀頭負(fù)載，有助于避免數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)阻塞、縮減數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)，降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐量和提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。工程中一般根據(jù)具體制造商的物理裝置和現(xiàn)場實(shí)際設(shè)備需求情況，通過計(jì)算IED端口的最大數(shù)據(jù)流量和報(bào)文的最大傳輸延時(shí)來設(shè)計(jì)以太網(wǎng)交換機(jī)的組網(wǎng)方式。研究采樣值的傳輸延時(shí)，有助于實(shí)現(xiàn)智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性，亦可為工程中過程層網(wǎng)絡(luò)的可靠、經(jīng)濟(jì)配置提供參考。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2011, 35(1): 42865

入選年份：2015

基于實(shí)測信號(hào)的電力系統(tǒng)低頻振蕩模態(tài)辨識(shí)

蔡國偉，楊德友，張俊豐，等

摘要：目的：現(xiàn)有基于量測信息的低頻振蕩分析相關(guān)文獻(xiàn)所用數(shù)學(xué)方法及信號(hào)分析工具只能對某一局部發(fā)電機(jī)功角、發(fā)電機(jī)有功功率及聯(lián)絡(luò)線有功率等單一信號(hào)進(jìn)行處理和分析，無法從全局角度對擾動(dòng)后的振蕩現(xiàn)象進(jìn)行分析，只能得到擾動(dòng)后系統(tǒng)低頻振蕩的頻率及阻尼比，很難根據(jù)實(shí)測信號(hào)獲得系統(tǒng)的振型（即振蕩模態(tài)），無法分析發(fā)電機(jī)間的振蕩關(guān)系，難以應(yīng)用于抑制低頻振蕩的實(shí)時(shí)控制中。而且上述方法還存在受噪聲信號(hào)影響較大，系統(tǒng)階數(shù)確定困難，容易出現(xiàn)偽模態(tài)和計(jì)算過程復(fù)雜、耗時(shí)長等缺點(diǎn)。本文結(jié)合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）和隨機(jī)子空間辨識(shí)（SSI）算法，開展電力系統(tǒng)低頻振蕩問題的研究，能夠有效克服隨機(jī)子空間辨識(shí)算法在處理非線性非平穩(wěn)信號(hào)的局限性及其難以解決的定階問題。方法：首先利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解對 WAMS量測數(shù)據(jù)中故障后發(fā)電機(jī)有功功率進(jìn)行分解，然后將各發(fā)電機(jī)有功功率EMD結(jié)果中振蕩頻率相近的IMF分量作為隨機(jī)子空間辨識(shí)算法的輸入進(jìn)行計(jì)算，既可得到系統(tǒng)狀態(tài)矩陣及觀測矩陣，進(jìn)而根據(jù)狀態(tài)矩陣特征值計(jì)算結(jié)果及模態(tài)振型計(jì)算方法即可得到系統(tǒng)的振蕩模式及其相關(guān)振蕩參數(shù)?？刂浦行母鶕?jù)系統(tǒng)的振蕩模式及其相關(guān)振蕩參數(shù)采取有效的控制措施（如調(diào)整發(fā)電機(jī)出力、直流調(diào)制等）即可實(shí)現(xiàn)對低頻振蕩的控制。結(jié)果：以隨機(jī)產(chǎn)生2組數(shù)據(jù)作為輸入所得到的輸出采樣數(shù)據(jù)作為隨機(jī)子空間辨識(shí)算法的輸入即可計(jì)算得到系統(tǒng)狀態(tài)矩陣及觀測矩陣。辨識(shí)所得系統(tǒng)與原系統(tǒng)的幅頻特性及相頻特性對比結(jié)果可以看出，僅以系統(tǒng)響應(yīng)數(shù)據(jù)（即輸出數(shù)據(jù)）作為輸入，利用隨機(jī)子空間算法所得系統(tǒng)與實(shí)際系統(tǒng)具有十分相近的幅頻特性及相頻特性。辨識(shí)結(jié)果與實(shí)際系統(tǒng)特征值計(jì)算對比結(jié)果中，辨識(shí)所得系統(tǒng)與實(shí)際系統(tǒng)的振蕩頻率及阻尼比計(jì)算結(jié)果十分接近，證明了辨識(shí)所得系統(tǒng)基本保持了原系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。對于辨識(shí)得到的振蕩模式，小干擾穩(wěn)定分析結(jié)果中同樣存在，且所表現(xiàn)出的振蕩模式與小干擾穩(wěn)定分析所得到的振蕩模式相同，但振蕩頻率和阻尼與小干擾穩(wěn)定分析結(jié)果略有不同?？梢钥闯?，系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，在受到某一擾動(dòng)后可能激發(fā)出的振蕩模態(tài)參數(shù)與理論值存在一定的差異，因此，相對于靜態(tài)離線分析，實(shí)施在線監(jiān)測更有利于電力系統(tǒng)低頻振蕩的有效控制。不同的擾動(dòng)所激發(fā)出的振蕩模式有所不同，且單一擾動(dòng)很難激發(fā)出小干擾穩(wěn)定分析所得到的所有模式，但所得模式多包含在小干擾穩(wěn)定分析結(jié)果中。同時(shí)觀察擾動(dòng)激發(fā)出的各振蕩模式所對應(yīng)的阻尼比與小干擾穩(wěn)定分析所得到相應(yīng)模式的阻尼比，不難發(fā)現(xiàn)對于相同的振蕩模式，不同擾動(dòng)所導(dǎo)致的阻尼也不盡相同，且不同于小干擾穩(wěn)定分析所得到的阻尼比。由此可見對電力系統(tǒng)低頻振蕩阻尼比進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測對于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制尤為重要。結(jié)論：對低頻振蕩過程中發(fā)電機(jī)有功功率采樣信號(hào)進(jìn)行 EMD分解，既解決了隨機(jī)子空間定階困難的問題，又可以避免隨機(jī)子空間算法在處理非線性、非平穩(wěn)信號(hào)過程中所產(chǎn)生的虛假模態(tài)。與傳統(tǒng)算法相比，本文提出的算法具有抗噪能力強(qiáng)、定階簡單等優(yōu)勢。多機(jī)系統(tǒng)仿真分析結(jié)果表明，系統(tǒng)受擾后的振蕩表現(xiàn)為多種模式共同作用的復(fù)合振蕩模式，利用隨機(jī)子空間算法對 WAMS監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析可以為電力系統(tǒng)低頻振蕩在線辨識(shí)與控制提供有力的依據(jù)。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2011, 35(1): 59-65

入選年份：2015

雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組異常脫網(wǎng)及其無功需求分析

崔楊，嚴(yán)干貴，孟磊，等

摘要：目的：巨型風(fēng)電場群屢有發(fā)生的風(fēng)電機(jī)群連鎖脫網(wǎng)事故，不僅給風(fēng)電企業(yè)造成很大的困擾，也給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來威脅。雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組是目前主流機(jī)組，其轉(zhuǎn)子側(cè)配置的電力電子四象限功率變流器對外部運(yùn)行條件的變化極為敏感，一旦發(fā)生風(fēng)電功率波動(dòng)、電網(wǎng)電壓跌落等擾動(dòng)，很容易誘發(fā)風(fēng)電機(jī)組中電力電子裝置的保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致機(jī)組異常停機(jī)，極大影響了風(fēng)電機(jī)組的持續(xù)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行能力。本文目的在于闡明雙饋風(fēng)電機(jī)組異常脫網(wǎng)過程的特征，從機(jī)組運(yùn)行特性出發(fā)，分析雙饋機(jī)組切入異步運(yùn)行狀態(tài)吸收大量無功功率進(jìn)而引起電壓下降是導(dǎo)致機(jī)組脫網(wǎng)的主要誘因，以便進(jìn)一步深入研究風(fēng)電機(jī)群連鎖脫網(wǎng)事故的抑制策略。方法：本文通過構(gòu)建相應(yīng)模型分析了雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組因撬棒保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致的異常脫網(wǎng)過程，以及不同運(yùn)行初始點(diǎn)脫網(wǎng)時(shí)機(jī)組對電網(wǎng)的無功需求、機(jī)組對電網(wǎng)的影響。首先研究了雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組撬棒保護(hù)動(dòng)作后機(jī)組脫網(wǎng)過程中定、轉(zhuǎn)子回路的開關(guān)動(dòng)作特性。在此基礎(chǔ)上，以Gamesa-G58-850 kW雙饋風(fēng)電機(jī)組為例，對撬棒保護(hù)動(dòng)作前不同初始機(jī)端電壓及運(yùn)行轉(zhuǎn)速時(shí)的脫網(wǎng)過程中機(jī)組的轉(zhuǎn)差-無功特性（s-Q特性）進(jìn)行了定量分析。最后，基于我國東北某風(fēng)電場的脫網(wǎng)事件實(shí)測數(shù)據(jù)，對本文建立模型以及脫網(wǎng)過程中機(jī)組的s-Q特性進(jìn)行驗(yàn)證，提出了風(fēng)電場無功補(bǔ)償措施，如配置無功補(bǔ)償設(shè)備等。結(jié)果：不同轉(zhuǎn)差率對應(yīng)不同的等值電路阻抗，當(dāng)機(jī)組阻抗參數(shù)及脫網(wǎng)前機(jī)端電壓一定時(shí)，其吸收的最大無功與轉(zhuǎn)差率有關(guān)。由理論分析可知，只有當(dāng)脫網(wǎng)前轉(zhuǎn)速為同步速時(shí)，雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組不從電網(wǎng)吸收無功，在其他各轉(zhuǎn)速下停機(jī)均會(huì)吸收無功，且轉(zhuǎn)差率絕對值越大吸收的無功越多。實(shí)測脫網(wǎng)事故分析也證明，雙饋機(jī)組脫網(wǎng)存在瞬時(shí)大量的無功缺額，導(dǎo)致局部電壓降低，進(jìn)而引起相鄰機(jī)組保護(hù)動(dòng)作停機(jī)，且該過程將雪崩式發(fā)展，最終導(dǎo)致全場所有機(jī)組因電壓跌落而脫網(wǎng)。結(jié)論：由于定、轉(zhuǎn)子回路開關(guān)動(dòng)作特性的差異，不論何種原因誘發(fā)的雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組因 DFIG撬棒保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致的異常脫網(wǎng)事故中，機(jī)組脫網(wǎng)前存在短時(shí)鼠籠異步運(yùn)行狀態(tài)而吸收大量無功，導(dǎo)致局部電壓降低，進(jìn)而引起相鄰機(jī)組低電壓保護(hù)動(dòng)作停機(jī)，該過程可能為雪崩式發(fā)展，即使停機(jī)前電網(wǎng)電壓可能處于較高水平，最終仍會(huì)導(dǎo)致全場所有機(jī)組因電壓瞬時(shí)跌落而脫網(wǎng)。風(fēng)電場無功補(bǔ)償配置應(yīng)能快速響應(yīng)電壓跌落，同時(shí)應(yīng)改善已有風(fēng)電機(jī)組無功控制策略，使非主動(dòng)停機(jī)機(jī)組能夠在機(jī)端電壓跌落時(shí)持續(xù)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，對于無法更改控制策略的機(jī)組，應(yīng)增加輔助設(shè)備使其在脫網(wǎng)過程中向電網(wǎng)吸收的無功功率達(dá)到最小。本文研究結(jié)論對改善風(fēng)場無功控制、減小風(fēng)電對電網(wǎng)電壓影響、提高風(fēng)電機(jī)組聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行能力具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2011, 35(1): 158-163

入選年份：2015

不同類型電動(dòng)汽車充電機(jī)接入后電力系統(tǒng)的諧波分析

李娜，黃梅

摘要：目的：電動(dòng)汽車的發(fā)展和普及離不開充電站的建設(shè)，而充電站中的充電機(jī)為非線性負(fù)荷，會(huì)對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，隨著國內(nèi)對電動(dòng)汽車的大力推廣，電動(dòng)汽車及其充電設(shè)備規(guī)?；尤?，有可能使得電動(dòng)汽車充電設(shè)施成為未來電網(wǎng)中比重較大的負(fù)荷之一。在電動(dòng)汽車還未廣泛應(yīng)用前，積極開展充電站的諧波特性研究，定量評估分析電動(dòng)汽車充電站給電網(wǎng)帶來的諧波影響，從而提出消除諧波的防護(hù)措施顯得尤為重要。電動(dòng)汽車充電站接入電力系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波主要來自充電機(jī)的整流裝置，因此有必要對由不同整流裝置構(gòu)成的充電機(jī)接入系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波進(jìn)行對比分析，為充電站的諧波治理和充電機(jī)選擇提供依據(jù)。本文針對集中式、采用常規(guī)充電方式的大型充電站，利用電磁暫態(tài)仿真工具PSCAD/EMTDC搭建3種充電機(jī)的仿真模型，分別對充電機(jī)接入電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的諧波進(jìn)行仿真分析和比較，并對多臺(tái)充電機(jī)不同時(shí)投入電力系統(tǒng)情況下的諧波進(jìn)行仿真分析。方法：首先分析了充電機(jī)諧波的主要來源以及國內(nèi)對于電動(dòng)汽車充電站諧波問題的主要研究進(jìn)展。提出國內(nèi)對于電動(dòng)汽車充電站諧波問題的研究主要集中在不控整流充電機(jī)的研究上，缺少多臺(tái)充電機(jī)不同時(shí)投入電力系統(tǒng)情況下的諧波分析。在此基礎(chǔ)上使用PSCAD軟件設(shè)計(jì)了充電機(jī)諧波測量模型，建立了三相橋式不控整流充電機(jī)、十二脈波整流充電機(jī)、PWM 整流充電機(jī)的仿真模型，使用快速傅里葉變換法測量了諧波，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析。該模型能夠?yàn)槌潆娬具x擇充電機(jī)提供依據(jù)。該方法可用于集中式、采用常規(guī)充電方式的大型充電站接入系統(tǒng)的諧波分析。結(jié)果：本文利用電磁暫態(tài)仿真工具PSCAD/EMTDC搭建不控整流、十二脈波和PWM整流充電機(jī)的仿真模型，改進(jìn)了非線性連續(xù)變化電阻的仿真方法，使之能夠在一個(gè)充電周期內(nèi)連續(xù)仿真。該模型及諧波測量方法同樣也適用于多臺(tái)充電機(jī)組成充電站的諧波分析。研究發(fā)現(xiàn)不可控整流充電機(jī)產(chǎn)生的 5、7次諧波數(shù)值較高，十二脈波整流充電機(jī)能夠很好地抑制低次諧波，PWM 整流充電機(jī)各次諧波含量數(shù)值都很小，功率因數(shù)為1，但是控制系統(tǒng)復(fù)雜。3種充電機(jī)產(chǎn)生的諧波變化趨勢相同，都在充電機(jī)輸出功率最大的時(shí)刻達(dá)到諧波最大值。而對于集中式、采用常規(guī)充電方式的大型充電站接入系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波污染，除了考慮加裝諧波治理裝置以外，還可以通過控制充電機(jī)的投入間隔對諧波起到一定的抑制作用。另外適當(dāng)降低起始充電機(jī)臺(tái)數(shù)，加大充電時(shí)間間隔，能夠降低充電站峰值功率，因此可以通過控制充電機(jī)投入間隔釋放供電變壓器容量。結(jié)論：電動(dòng)汽車是一種無污染、節(jié)約石油資源的新型汽車，可實(shí)現(xiàn)零排放，加大非石油資源的利用率。為滿足電動(dòng)汽車電池充電或更換的需要必須建立電動(dòng)車充電站，而充電站含有大量的非線性負(fù)荷－充電機(jī)，因此在建設(shè)充電站之前需要對充電站的諧波問題進(jìn)行評估。如果能夠在充電站投入使用前測試，分析、計(jì)算充電站的諧波問題，那么對于電動(dòng)汽車的推廣是有重要影響的。因此，研究電動(dòng)汽車充電機(jī)（站）諧波等相關(guān)問題，為充電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)提供理論與實(shí)踐的支持，是一項(xiàng)對于促進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化進(jìn)一步發(fā)展有重要意義的工作，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益等多方面都具有重大的意義。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2011, 35(1): 170-174

入選年份：2015

采用回復(fù)電壓法分析油紙絕緣老化特征量

廖瑞金，孫會(huì)剛，袁泉，等

摘要：目的：回復(fù)電壓法是以介質(zhì)響應(yīng)理論為基礎(chǔ)的電氣診斷方法，為將該方法用于電力變壓器絕緣老化狀態(tài)的無損診斷，提供介電特征參量支持，研究不同老化程度油紙絕緣回復(fù)電壓各參數(shù)的變化規(guī)律，以及水分對參數(shù)變化的影響。方法：首先進(jìn)行油紙絕緣材料預(yù)處理，將厚度為 1.0 mm，直徑 120 mm的牛皮絕緣紙置于90℃、真空度 50 Pa的真空箱中干燥 48 h；然后在40℃，50 Pa條件下真空浸油24 h；然后將預(yù)處理后的油紙?jiān)嚻分糜跓忻芊?，放?110℃老化箱中進(jìn)行加速熱老化實(shí)驗(yàn)，按一定時(shí)間間隔進(jìn)行取樣，測量絕緣紙聚合度，作為其老化程度的標(biāo)準(zhǔn)，對不同老化程度的絕緣紙?jiān)嚻愤M(jìn)行回復(fù)電壓測量。RVM測量所用裝置為內(nèi)徑Φ150 mm，高11 mm，采用聚四氟乙烯密封的容器，選取充電電壓為500 V，充放電時(shí)間比tc/td為2。為排除水分對回復(fù)電壓曲線的影響，實(shí)驗(yàn)分析了干燥前后聚合度與回復(fù)電壓各參數(shù)的關(guān)系。并提出新的可反映回復(fù)電壓曲線后期所包含信息的參數(shù)。結(jié)果：從回復(fù)電壓曲線可以看出，回復(fù)電壓先迅速上升到最大值后再下降，下降到一定程度后趨于穩(wěn)定，各參數(shù)的變化規(guī)律為：1）隨著絕緣紙聚合度的下降，回復(fù)電壓最大值Umax增大，中心時(shí)間常數(shù)tdom下降，初始斜率Si增大；2）相同充電時(shí)間下，干燥后的試品 Umax，tdom均比干燥前的大，另外充電時(shí)間越長，初始斜率 Si越??；3）回復(fù)電壓各參數(shù)與絕緣紙聚合度均具有較好的線性關(guān)系，可分別用關(guān)系式Umax=aDp+b，tdom=mDp+n，Si=cDp+d對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行線性擬合，而且干燥后擬合線性優(yōu)度比干燥前更好；4）以上 3個(gè)參數(shù)通常在較快的時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)，不能反映回復(fù)電壓曲線后期所包含的信息。進(jìn)入較長測量時(shí)間時(shí)，回復(fù)電壓變化很慢，基本趨于穩(wěn)定，故可提取此趨于穩(wěn)定的值—“電壓相對穩(wěn)定值”來反應(yīng)曲線末端的變化規(guī)律。在本實(shí)驗(yàn)中選取測量時(shí)間為600 s時(shí)的回復(fù)電壓值電壓相對穩(wěn)定值Ur。Ur隨著絕緣紙聚合度的下降而增加。充電時(shí)間越短，Ur越小。可用Ur=eDp+f對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合，干燥后比干燥前擬合線性優(yōu)度更好。在相同的充電時(shí)間下，干燥后試品Ur比干燥前更大，擬合方程斜率更大，在老化后期該特性更為顯著。結(jié)論：通過110℃下加速熱老化實(shí)驗(yàn)，得到不同老化程度的試品，對進(jìn)行回復(fù)電壓測量與分析，結(jié)果表明：回復(fù)電壓最大值、中心時(shí)間常數(shù)和初始斜率與老化有很好的相關(guān)性，初步研究表明可作為反應(yīng)油紙絕緣老化的特征參量；提出一個(gè)新的參數(shù)電壓相對穩(wěn)定值，以反映回復(fù)電壓曲線后期所反映的老化信息，實(shí)驗(yàn)表明其與絕緣紙聚合度有較好相關(guān)性，并與紙中水分含量有密切關(guān)系；水分對回復(fù)電壓曲線及其特征參量影響很大，將回復(fù)電壓特征參量用于老化診斷時(shí)必須考慮水分的權(quán)重影響。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2011, 37(1): 136-142

入選年份：2015

輸電線路綜合防雷措施技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評估

趙淳，阮江軍，李曉嵐，等

摘要：目的：在實(shí)際工程中仍在采用粗放式的防雷改造管理方式，無差別地選擇單一防雷措施進(jìn)行治理，而治理效果不顯著，大大浪費(fèi)了人力、物力。防雷措施的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評估是提高輸電線路防雷改造投入產(chǎn)出比的基礎(chǔ)，本文根據(jù)初選—精選—優(yōu)化的評估流程，提出綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的輸電線路防雷措施評估方法并應(yīng)用至 220 kV典型線路改造。方法：利用改進(jìn)層次分析（Improved Analytic Hierarchy Process，IAHP）理論，采用初選—精選—優(yōu)化的流程，評估各種防雷措施的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性并最終確定輸電線路防雷改造方案。首先，依據(jù)桿塔地形地貌、結(jié)構(gòu)特征、絕緣配置、已安裝防雷措施，計(jì)算桿塔繞擊防雷性能及繞擊入射點(diǎn)分布特征和反擊防雷性能，綜合考慮上述因素及計(jì)算結(jié)果初步篩選防雷改造措施的備選方案。然后，應(yīng)用IAHP理論將最優(yōu)防雷措施作為目標(biāo)層，將跳閘率降低效果、工程費(fèi)用、改造目標(biāo)、改造難易度、維護(hù)難易度、運(yùn)行壽命作為準(zhǔn)則層，將備選防雷措施作為措施層，包括降低桿塔接地電阻、減小保護(hù)角、架設(shè)耦合地線、加強(qiáng)絕緣水平、加裝保護(hù)間隙、安裝可控針、安裝防繞擊側(cè)針和安裝線路避雷器；確定準(zhǔn)則層各元素對于目標(biāo)層的權(quán)重向量、比較矩陣、防雷措施對工程費(fèi)用的判斷矩陣、防雷措施對工程費(fèi)用的判斷矩陣的擬優(yōu)一致矩陣及相應(yīng)的特征向量，計(jì)算得到備選防雷措施對于目標(biāo)層的權(quán)重向量，選出最佳措施。最后，對計(jì)算得出的防雷改造措施再次進(jìn)行雷擊閃絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)評估，得到防雷改造預(yù)期治理效果，采用迭代方法更新治理效果更佳的措施直至評估結(jié)果滿足要求。結(jié)果：以某典型 220 kV單回線路的#61～#70桿塔段為例進(jìn)行防雷措施評估，雷擊計(jì)算得出#61、#64～#66、#68～#70共7基桿塔需要進(jìn)行防雷改造，減小保護(hù)角需要改變塔頭尺寸因而不宜采用，而本線路雷擊跳閘率很高且過往的雷擊重合成功率僅在70%左右，因此加裝保護(hù)間隙也不采用，再結(jié)合桿塔絕緣配置情況和地形為這7基桿塔分別篩選出備選措施。應(yīng)用IAHP理論對7基桿塔的備選措施進(jìn)行評估，得到各基桿塔備選措施對于目標(biāo)層的權(quán)重向量并確定最優(yōu)措施。其中，降低桿塔接地電阻為降低3 Ω接地電阻，加強(qiáng)絕緣水平為每串絕緣子增加兩片絕緣子，安裝線路避雷器為直線塔安裝兩邊相，轉(zhuǎn)角塔安裝上相和邊坡外側(cè)的邊相。對上述最優(yōu)措施進(jìn)行預(yù)期治理效果評估，#68桿塔的反擊跳閘率仍未達(dá)標(biāo)，原措施為安裝2支線路避雷器，現(xiàn)優(yōu)化為三相全部安裝避雷器。經(jīng)優(yōu)化后，#61～#70桿塔段滿足運(yùn)行要求。結(jié)論：根據(jù)桿塔地形地貌特征、結(jié)構(gòu)特征、絕緣配置、已安裝防雷措施、跳閘率、繞擊入射點(diǎn)位置分布初選部分防雷措施作為備選方案；基于 IAHP理論，綜合考慮跳閘率降低效果、工程費(fèi)用、改造目標(biāo)、改造難易度、維護(hù)難易度、運(yùn)行壽命建立了綜合防雷措施技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評估模型；將此模型應(yīng)用至典型 220 kV線路防雷改造，經(jīng)迭代優(yōu)化后預(yù)期治理效果滿足運(yùn)行要求。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2011, 37(2): 290-297

入選年份：2015

新型模塊化多電平換流器空間矢量脈寬調(diào)制的通用算法

李強(qiáng)，賀之淵，湯廣福，等

摘要：目的：模塊化多電平換流器是柔性直流輸電技術(shù)的新技術(shù)路線。自 2010年第一條模塊化多電平柔性直流輸電工程投運(yùn)以來，憑借系統(tǒng)損耗低、無需配置濾波器和高度模塊化等技術(shù)優(yōu)勢，受到業(yè)界廣泛關(guān)注與認(rèn)可，并已成為技術(shù)發(fā)展的主流技術(shù)路線?？臻g矢量脈寬調(diào)制策略具有直流電壓利用率高、輸出諧波小和易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，采用空間矢量脈寬調(diào)制策略可有效改善換流器性能和效率。本文分析了空間矢量脈寬調(diào)制策略應(yīng)用于模塊化多電平換流器的可行性，重點(diǎn)研究了多電平空間矢量脈寬調(diào)制的通用算法和詳細(xì)計(jì)算流程。方法：針對模塊化多電平換流器自身高度模塊化的特點(diǎn)，首先分析了其運(yùn)行原理和空間電壓矢量狀態(tài)圖。通過定義正、負(fù)三角形，計(jì)算了合成參考電壓所處的三角形及最近三矢量合成方式（nearest three vector，NTC）的作用時(shí)間。在確定了電壓矢量的作用時(shí)間以后，如何合理選擇冗余矢量是決定SVPWM算法好壞的另一個(gè)關(guān)鍵問題。通過定義奇、偶冗余矢量，確定了正向三角形采用逆時(shí)針、反向三角形采用順時(shí)針的最優(yōu)矢量合成順序。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了參考電壓矢量的軌跡曲線，提出了廣義零矢量作用時(shí)間的最佳切換點(diǎn)。最后，在PSCAD/EMTDC仿真環(huán)境中對5、7和9電平MMC系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了所提出的SVPWM通用算法的正確性和性能。結(jié)果：模塊化多電平換流器的每個(gè)橋臂均由一系列功能和結(jié)構(gòu)相同的子模塊級(jí)聯(lián)而成。每個(gè)子模塊都具有一個(gè)獨(dú)立的直流源，控制其內(nèi)部兩個(gè)開關(guān)器件開通或關(guān)斷可以輸出不同的電平。將換流器橋臂上所有的子模塊按照一定的“規(guī)則”獨(dú)立投切，即可合成期望的交流輸出電壓。對于橋臂串聯(lián)數(shù)為n的換流器來說，三相六個(gè)橋臂共有（2n+1）3種電平輸出狀態(tài)，而每種電平輸出狀態(tài)對應(yīng)1個(gè)電壓矢量。本文分析了模塊化多電平換流器的空間矢量狀態(tài)，確定了冗余電壓矢量的選擇方法、最優(yōu)合成順序和廣義零矢量作用時(shí)間的最佳切換點(diǎn)，推導(dǎo)了多電平和2電平電壓矢量之間的作用時(shí)間轉(zhuǎn)換矩陣，最終提出了多電平空間矢量脈寬調(diào)制的通用算法，從而生成換流器調(diào)控指令。結(jié)論：模塊化多電平換流器性能優(yōu)異，在中高壓電能變換和高壓直流輸電領(lǐng)域已取得廣泛應(yīng)用。本文所提出的電壓矢量最有合成順序不僅使得 MMC換流器運(yùn)行過程中開關(guān)次數(shù)低，也使得MMC換流器輸出電壓波形畸變率小，多電平SVPWM是MMC換流器適用的一種調(diào)制方案。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2011, 35(5): 59-64

入選年份：2015

微網(wǎng)的能量管理及其控制策略

張建華，蘇玲，陳勇，等

摘要：目的：將分布式電源以微網(wǎng)形式接入大電網(wǎng)，能夠系統(tǒng)、高效管理分布式電源，提升能源利用效率，提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量等。為實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)勢，微網(wǎng)必須具有良好的能量管理系統(tǒng)和靈活的控制策略。分布式電源與傳統(tǒng)電源有很大不同，如受氣候影響光伏和風(fēng)力發(fā)電的間斷性，微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電受冷、熱負(fù)荷的影響，部分分布式電源通過逆變器接入電網(wǎng)，較小的慣量可能對電壓和頻率造成不利影響等。隨著分布式電源滲透率增加，微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)除具備傳統(tǒng)電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)基本功能外，還需要包括可再生能源發(fā)電預(yù)測、實(shí)時(shí)功率平衡以及對重要負(fù)荷可靠供電。微網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性和能量管理問題，使傳統(tǒng)控制策略已經(jīng)不適用于微網(wǎng)運(yùn)行控制。微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)良好運(yùn)行，必須有完善的控制策略支持。當(dāng)微網(wǎng)運(yùn)行方式變化時(shí)，通過其控制策略實(shí)現(xiàn)無縫切換。當(dāng)負(fù)荷或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，對微網(wǎng)中各分布式電源、儲(chǔ)能裝置及負(fù)荷實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，保持電壓頻率穩(wěn)定。方法：首先介紹實(shí)驗(yàn)室微網(wǎng)的構(gòu)成，提出微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的主要功能、任務(wù)和工作流程。在滿足負(fù)荷功率需求和保證電能質(zhì)量的前提下，能量管理系統(tǒng)還考慮了微網(wǎng)在各種狀況和約束下的經(jīng)濟(jì)調(diào)度和優(yōu)化運(yùn)行。針對實(shí)驗(yàn)室微網(wǎng)運(yùn)行控制，采取中央控制器和局部控制器（分布式電源控制器和負(fù)荷控制器）相結(jié)合的控制策略。主配網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，微網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行各分布式電源采取有功無功控制（PQ控制）；配網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，微網(wǎng)快速與主配網(wǎng)斷開，主分布式電源切換為有功電壓控制（VF控制），其余分布式電源仍采用PQ控制；主配網(wǎng)恢復(fù)正常運(yùn)行后，微網(wǎng)重新與主配網(wǎng)并網(wǎng)，主分布式電源轉(zhuǎn)換為PQ控制。結(jié)果：對實(shí)驗(yàn)室微網(wǎng)進(jìn)行建模仿真，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，所有分布式電源可按能量管理系統(tǒng)指定的有功和無功功率進(jìn)行輸出；主配網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，通過檢測公共連接點(diǎn)電壓或頻率越限，微網(wǎng)斷開與主配網(wǎng)連接孤網(wǎng)運(yùn)行，主控分布式電源切換為VF控制，可跟蹤負(fù)荷變化，保證微網(wǎng)電壓頻率穩(wěn)定性。主配網(wǎng)恢復(fù)正常運(yùn)行后微網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，主控分布式電源由VF控制切換為PQ控制，主配網(wǎng)恢復(fù)對微網(wǎng)供電，各電氣量恢復(fù)至孤網(wǎng)前水平。結(jié)論：為建設(shè)實(shí)驗(yàn)室微網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)，本文提出了微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的構(gòu)成、任務(wù)和工作流程，其中的經(jīng)濟(jì)調(diào)度和優(yōu)化運(yùn)行功能在綜合考慮各分布式電源的技術(shù)性能、負(fù)荷需求大小、環(huán)保、電價(jià)等因素基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)控制微網(wǎng)內(nèi)各發(fā)電單元、儲(chǔ)能單元出力以及微網(wǎng)與上級(jí)電網(wǎng)之間的功率交換，管理負(fù)荷需求，實(shí)現(xiàn)了微網(wǎng)運(yùn)行總的經(jīng)濟(jì)成本最小。為實(shí)驗(yàn)室微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制提出的中央控制與局部控制相結(jié)合的運(yùn)行控制策略，經(jīng)仿真驗(yàn)證表明：既能實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)運(yùn)行的靈活、無縫切換，又能在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)跟蹤負(fù)荷變化，保持系統(tǒng)穩(wěn)定性。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2011, 35(7): 24-28

入選年份：2015

包含電動(dòng)汽車的風(fēng)/光/儲(chǔ)微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性分析

茆美琴，孫樹娟，蘇建徽

摘要：目的：電動(dòng)汽車（Electric Vehicles，EVs）在接入微電網(wǎng)時(shí)具有雙重角色：充電時(shí)可看做負(fù)載；同時(shí)在電動(dòng)汽車電池有足夠電量的情況下，可以作為儲(chǔ)能電源對微電網(wǎng)負(fù)載進(jìn)行供電。本文針對電動(dòng)汽車“源”與“荷”的雙重特性，即其能量的雙向流動(dòng)性，提出了包含風(fēng)、光、儲(chǔ)、電動(dòng)汽車等的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略和模型，定量地分析電動(dòng)汽車的加入對微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性的影響。方法：在重點(diǎn)分析電動(dòng)汽車能量需求特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了包含EVs的多能源微電網(wǎng)各分布式單元模型。EVs參與微電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，為了保障微電網(wǎng)運(yùn)行者與汽車所有者之間所得利益的合理分配，需制定主要含EVs接入與斷開時(shí)間、接入費(fèi)用和能量交易價(jià)格等內(nèi)容的協(xié)議。在所建立的微電網(wǎng)分布式單元模型以及 EVs參與微電網(wǎng)能量調(diào)度的協(xié)議基礎(chǔ)上，本文提出了微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性分析模型。該模型以全年微網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，以功率供給虧欠率（Loss of Power Supply Probability，LPSP）作為系統(tǒng)供電可靠性評估指標(biāo)，以系統(tǒng)電功率和熱能平衡，發(fā)電單元輸出功率上、下限，蓄電池和EV蓄電池充放電上、下限為約束。微網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用中主要考慮系統(tǒng)設(shè)備初始購買費(fèi)用、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用、全年機(jī)組燃料消耗費(fèi)用以及能量交易費(fèi)用。采用粒子群優(yōu)化（Particle Swarm Optimization，PSO）算法對所提出的優(yōu)化模型進(jìn)行求解。最后以風(fēng)/光/儲(chǔ)微電網(wǎng)向某地區(qū)辦公樓提供電、熱、冷為例，借助于所建立的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性分析模型，對微電網(wǎng)在未加入EVs和加入EVs條件下的經(jīng)濟(jì)性、發(fā)電與用電的動(dòng)態(tài)匹配性以及微電網(wǎng)運(yùn)行者和EVs車主之間的利益分配進(jìn)行了具體分析。結(jié)果：1）經(jīng)濟(jì)性分析方面。該系統(tǒng)設(shè)備固定投資費(fèi)用為 90061.38美元。（1）不加入EVs時(shí)，系統(tǒng)全年運(yùn)行費(fèi)用由燃料費(fèi)用和電網(wǎng)交易費(fèi)用構(gòu)成，為61677.7美元；（2）加入EVs時(shí)，系統(tǒng)全年運(yùn)行費(fèi)用為 58611.7美元。相比于沒有EVs加入的情況，在系統(tǒng)設(shè)備固定投資不變的條件下，系統(tǒng)全年的運(yùn)行費(fèi)用降低了 5.02%。2）發(fā)電與用電動(dòng)態(tài)匹配性方面。系統(tǒng)負(fù)荷主要分為電和熱兩種類型負(fù)荷：電能需求包括普通用電和制冷用電；熱能需求包括室內(nèi)取暖和熱水。在沒有EVs參與時(shí)，若優(yōu)先滿足熱平衡，則系統(tǒng)供 電可靠性下降；若優(yōu)先滿足電平衡，則系統(tǒng)產(chǎn)熱有剩余；在加入EVs后，系統(tǒng)供電可靠性提高且沒有多余能量浪費(fèi)。3）微電網(wǎng)運(yùn)行者與EVs車主之間利益分配方面。本算例中，微電網(wǎng)運(yùn)行者和EVs共同創(chuàng)造的利潤為4113.6美元。相比于直接從電網(wǎng)購電，在保證微電網(wǎng)運(yùn)行者不虧損條件下的接入費(fèi)用取值范圍為[0，34.28美元/（kW·h）]。當(dāng)能量交易價(jià)格為0.06美元/（kW·h）且沒有接入費(fèi)用時(shí)，微電網(wǎng)運(yùn)行者得到全部利潤；當(dāng)沒有接入費(fèi)用且能量交易價(jià)格與電網(wǎng)電價(jià)一致時(shí)，車主得到全部利潤。當(dāng)接入費(fèi)用為 6.49美元/（kW·h），能量交易價(jià)格為0.09美元/（kW·h）時(shí)，合同雙方平分共同創(chuàng)造的利潤。結(jié)論：微電網(wǎng)中加入EVs對微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性的影響主要涉及兩方面：接入費(fèi)用和交易電價(jià)。接入費(fèi)用增加了系統(tǒng)部分固定投資費(fèi)用，但是合理的交易電價(jià)可以減少系統(tǒng)全年的運(yùn)行費(fèi)用，雙方通過簽訂合同進(jìn)行利益分配。在研究案例中，利用PSO算法優(yōu)化分析 EVs加入前后對微電網(wǎng)全年總費(fèi)用的影響以及車主全年的收入情況。微電網(wǎng)在高電價(jià)時(shí)使用EVs的電能來減小系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，車主通過從微電網(wǎng)運(yùn)行者得到接入費(fèi)用和向微電網(wǎng)賣電來補(bǔ)充部分購車費(fèi)用。最終結(jié)果顯示 EVs的加入不僅減少了微電網(wǎng)中靜態(tài)儲(chǔ)能設(shè)備的投資和微電網(wǎng)系統(tǒng)全年運(yùn)行費(fèi)用，而且提高了系統(tǒng)供電、供熱可靠性，使車主在使用EVs的同時(shí)得到一定的補(bǔ)償。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2011, 35(14): 30-35

入選年份：2015

光伏發(fā)電系統(tǒng)模型綜述

劉東冉，陳樹勇，馬敏，等

摘要：目的：當(dāng)前研究光伏發(fā)電系統(tǒng)模型的文章眾多。對于開發(fā)新的光伏發(fā)電系統(tǒng)模型的研究者，需要了解目前光伏發(fā)電模型的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展方向及研究難點(diǎn)；對于將光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析的研究者，要選擇適合自己仿真內(nèi)容的模型。本文對整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)模型研究的現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，為相關(guān)的研究提供了參考。方法：本文綜述并分析了光伏陣列、光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器及MPPT控制部分的模型，并給出了光伏發(fā)電系統(tǒng)潮流計(jì)算、暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算的模型，最后針對系統(tǒng)中的孤島保護(hù)模型進(jìn)行了綜述。其中光伏陣列給出了基本U-I特性模型、簡化工程用模型及考慮雪崩效應(yīng)的模型；對光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器及MPPT控制部分，分析了逆變器的結(jié)構(gòu)，按控制的方式介紹了多種逆變器控制模型，并按MPPT的追蹤方法不同，介紹了兩類MPPT模型。之后，對于光伏發(fā)電系統(tǒng)孤島保護(hù)的研究，根據(jù)保護(hù)原理的不同，介紹了兩類保護(hù)模型。結(jié)果：通過對光伏發(fā)電系統(tǒng)各部分模型的對比，得到了以下結(jié)果。單個(gè)光伏電池的建模已基本成熟，新的研究集中在光照不均勻情況下各個(gè)光伏電池出力不平均甚至出現(xiàn)雪崩擊穿時(shí)的光伏電池模型。MPPT控制以程序的形式存在于控制模塊中，逆變器控制方式通常是以控制框圖的形式給出，而二者在結(jié)構(gòu)上都是對電力電子元件的PWM發(fā)生器進(jìn)行控制，因此，MPPT和逆變器的控制既可以分開進(jìn)行，也可以結(jié)合在一起給出一個(gè)控制信號(hào)。對整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的建模基本上是首先建立系統(tǒng)各個(gè)部分的狀態(tài)方程或者M(jìn)ATLAB的仿真模型，再將其組合起來得到整個(gè)系統(tǒng)的模型。對于孤島保護(hù)的建模研究更偏向于對于保護(hù)策略的驗(yàn)證，其建模關(guān)鍵在于提出具體的保護(hù)策略。結(jié)論：隨著新能源不斷的開發(fā)利用，光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，未來對于光伏發(fā)電系統(tǒng)的模型研究可能會(huì)出現(xiàn)新的發(fā)展方向。在光伏電池方面，當(dāng)多個(gè)光伏電池組成光伏陣列時(shí)，在考慮到可能出現(xiàn)的光照不均的情況下，如何對整個(gè)光伏陣列建立等值模型可能成為研究的方向。由于MPPT、逆變器和孤島保護(hù)的建模都是為了研究其控制或保護(hù)策略，因此其模型的發(fā)展方向決定于控制或保護(hù)新方法的研究。逆變器的能量損耗和諧波也是光伏發(fā)電系統(tǒng)不可忽視的問題，但這兩個(gè)量隨運(yùn)行狀況的變化很大，難以找到合適的模型，因此這也是建模中的難點(diǎn)。對于整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的建模，為了適應(yīng)未來大規(guī)模光伏電站和分布式光伏電源接入系統(tǒng)的趨勢，對光伏發(fā)電系統(tǒng)建立適合并網(wǎng)分析，能夠準(zhǔn)確模擬不同類型的光伏發(fā)電系統(tǒng)，能夠正確反映其對天氣、電網(wǎng)動(dòng)態(tài)的響應(yīng)的模型，從而推進(jìn)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后對電力系統(tǒng)影響的研究，必將成為光伏發(fā)電系統(tǒng)模型研究的趨勢。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2011, 35(8): 47-52

入選年份：2015

大氣壓氬氣等離子體射流長度的影響因素

張冠軍，詹江楊，邵先軍，等

摘要：目的：大氣壓下射流等離子體（APPJs）因其較強(qiáng)的電化學(xué)活性和低溫特性在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境治理以及材料表面處理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，近年來一直是低溫等離子體研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。而在實(shí)際應(yīng)用中，射流長度在很大程度上影響和制約了APPJs的應(yīng)用。因此，研究影響大氣壓下射流等離子體放電長度的不同因素，并系統(tǒng)地分析其作用機(jī)理，對于提高射流放電的可控性、增強(qiáng)適用性具有重要的意義。方法：采用氬氣作為射流等離子體的工作氣體，以中頻正弦高壓電源提供驅(qū)動(dòng)電壓，系統(tǒng)研究了外表面雙電極、外表面單電極和中心電極等3種不同結(jié)構(gòu)射流等離子體的放電特性，以及氣流速率、外施電壓和電極結(jié)構(gòu)等對射流長度的影響，并結(jié)合氣體動(dòng)力學(xué)和靜電場仿真對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析與討論。結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1）雙電極和中心電極結(jié)構(gòu)的射流較為平直，放電較為穩(wěn)定；單電極結(jié)構(gòu)的射流受周圍物體的影響較大，當(dāng)外施電壓增大到一定程度時(shí)會(huì)發(fā)生回流放電現(xiàn)象。2）隨著氣流速率的增加，射流長度隨氣流速率的增加先增大后減小，并在雷諾數(shù)為2000～3000時(shí)達(dá)到最大值。3）對于雙電極結(jié)構(gòu)，隨著放電電壓的升高，射流長度略有增加；單電極射流結(jié)構(gòu)下電壓對射流長度的影響不大，沒有明顯的規(guī)律；中心電極結(jié)構(gòu)下射流長度隨著放電電壓的增加而明顯增加。4）同一氣流速率下，單電極結(jié)構(gòu)的射流長度稍大于雙電極結(jié)構(gòu)，而中心電極結(jié)構(gòu)的射流長度較短；隨著射流管內(nèi)徑的增大，不同氣流速率下，雙電極和單電極結(jié)構(gòu)的射流長度最大值呈現(xiàn)先增加而后趨于飽和的現(xiàn)象，而中心電極結(jié)構(gòu)的射流長度最大值則略有減小。5）三種電極結(jié)構(gòu)中，中心電極結(jié)構(gòu)的放電最為穩(wěn)定，雙電極次之，單電極最差。結(jié)論：APPJs射流長度受氣流速率、外施電壓和電極結(jié)構(gòu)的影響。隨著氣體速率的增加，APPJs射流長度呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，并在氣流速率處于臨界流動(dòng)狀態(tài)時(shí)達(dá)到最大；雙電極和單電極結(jié)構(gòu)的電場以軸向分量為主，放電類似于流注放電，射流長度較長，且隨電壓的增加而增加；中心電極結(jié)構(gòu)的電場集中于中心電極尖端，放電起始于電暈放電，射流長度較短，且受電壓影響不大。通過合理選擇氣流速率、外施電壓、電極結(jié)構(gòu)和電極尺寸可有效提高APPJs的射流長度。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2011, 37(6): 1432-1438

入選年份：2015

輸電線路覆冰關(guān)鍵影響因素分析

黃新波，歐陽麗莎，王婭娜，等

摘要：目的：輸電線路覆冰嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，開展輸電線路覆冰機(jī)理的研究對于提高覆冰區(qū)線路運(yùn)行的可靠性具有重要意義。本文首次提出覆冰影響深度分析法，定義了公式和分析步驟，利用該方法基于貴州電網(wǎng) 220 kV銅黎線現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析了覆冰與環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、風(fēng)速以及導(dǎo)線溫度之間的關(guān)系。并采用灰關(guān)聯(lián)分析法計(jì)算覆冰和環(huán)境參數(shù)、導(dǎo)線溫度之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)。方法：通過輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)獲取2009-01-01—2009-01-27期間220 kV 銅黎線微氣象信息、導(dǎo)線溫度以及導(dǎo)線拉力（導(dǎo)線拉力通過理論計(jì)算公式換算為覆冰厚度）等覆冰數(shù)據(jù)，分析該線路覆冰與環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、風(fēng)速以及導(dǎo)線溫度之間的關(guān)系；基于現(xiàn)場覆冰數(shù)據(jù)采用灰關(guān)聯(lián)分析法計(jì)算覆冰和環(huán)境參數(shù)、導(dǎo)線溫度之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)，分析影響導(dǎo)線覆冰的主要因素，并提出覆冰影響深度分析法，定義覆冰影響深度系數(shù)公式，計(jì)算覆冰影響深度系數(shù)，從而得出覆冰的關(guān)鍵影響因素。結(jié)果：1）根據(jù)覆冰影響深度分析法步驟計(jì)算得知，220 kV銅黎線在選取的覆冰數(shù)據(jù)中，即最關(guān)鍵的影響因素為風(fēng)速，其次為導(dǎo)線溫度和環(huán)境溫度，影響最小的為環(huán)境濕度。2）通過灰關(guān)聯(lián)分析法得出覆冰與環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境風(fēng)速以及導(dǎo)線溫度的關(guān)聯(lián)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)在2009-01-01—2009-01-27期間貴州電網(wǎng)220 kV銅黎線路的覆冰關(guān)聯(lián)度最大的是環(huán)境風(fēng)速，而環(huán)境溫度、導(dǎo)線溫度與覆冰厚度的關(guān)聯(lián)度值非常相近，關(guān)聯(lián)度最小的為相對濕度。3）覆冰影響深度分析法的計(jì)算結(jié)果相對于灰關(guān)聯(lián)分析法而言誤差較大。雖然兩種分析方法都存在誤差，并且不能絕對消除誤差，但可從誤差根源入手，來減小誤差。4）研究得出覆冰的關(guān)鍵影響因素是風(fēng)速。即當(dāng)具備了形成覆冰的溫度和水汽條件后，風(fēng)速的大小和風(fēng)向是決定覆冰大小最重要的參數(shù)。結(jié)論：1）本文提出覆冰影響深度分析法，定義了公式、建立了分析步驟，確定了輸電線路覆冰與微氣象條件（環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境風(fēng)速）和導(dǎo)線溫度等因素之間的關(guān)系，可作為覆冰分析的一個(gè)參考方法。2）覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到的歷史數(shù)據(jù)有限且由于傳感器本身精度問題等不確定性原因?qū)е赂脖鶖?shù)據(jù)不夠完整準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)灰度較大，因此文中采用以小樣本、貧信息下不確定性系統(tǒng)為研究對象的灰關(guān)聯(lián)分析方法來計(jì)算覆冰與微氣象條件、導(dǎo)線溫度之間的關(guān)聯(lián)度，與覆冰影響深度分析法對比研究。3）在進(jìn)一步對貴州電網(wǎng)線路覆冰進(jìn)行全面和系統(tǒng)的狀態(tài)評估和處置決策等應(yīng)用方面時(shí)，應(yīng)著重考慮環(huán)境風(fēng)速的影響，適當(dāng)考慮溫度的影響（環(huán)境溫度與導(dǎo)線溫度）。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2011, 37(7): 1677-1682

入選年份：2015

永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)抗擾動(dòng)自適應(yīng)控制

魯文其，胡育文，梁驕雁，等

摘要：目的：永磁同步電機(jī)具有體積小、效率高、電磁轉(zhuǎn)矩大、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，故其成為伺服系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最佳選擇之一。在電機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，電機(jī)所帶的負(fù)載轉(zhuǎn)矩或者轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化（視為擾動(dòng)）都會(huì)對系統(tǒng)期望的伺服性能造成不良的影響。高性能的伺服系統(tǒng)要求伺服電機(jī)的輸出無超調(diào)又快速地跟蹤輸入指令，且穩(wěn)態(tài)無靜差，對系統(tǒng)參數(shù)的變化具有強(qiáng)魯棒性。因此，對于某些變慣量、變負(fù)荷場合應(yīng)用的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)來說，抗擾性是衡量其伺服性能的重要指標(biāo)之一。目前國內(nèi)外研究學(xué)者在抗擾動(dòng)方面提出了多種方法，但現(xiàn)有方法都存在一些問題，本文為使永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)能夠滿足某些驅(qū)動(dòng)場合時(shí)變慣量、時(shí)變負(fù)荷的工作特性，尋找一種簡單的抗干擾性能強(qiáng)的控制方法，使電機(jī)在系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載轉(zhuǎn)矩改變時(shí)仍能保持良好的控制性能。方法：針對時(shí)變負(fù)荷，本文基于現(xiàn)有全維觀測器以及控制領(lǐng)域的降維觀測器思想，提出采用一個(gè)降維觀測器對負(fù)載力矩進(jìn)行辨識(shí)，通過實(shí)驗(yàn)對辨識(shí)的響應(yīng)速度和精度進(jìn)行分析。針對時(shí)變慣量，本文基于離散模型參考自適應(yīng)理論，采用朗道離散時(shí)間遞推算法（以下簡稱朗道）對慣量進(jìn)行實(shí)時(shí)辨識(shí)，對速度控制器的 PI 參數(shù)引入日本學(xué)者北森氏提出的部分模型匹配設(shè)計(jì)法進(jìn)行調(diào)整。最后，用辨識(shí)得到的慣量值和負(fù)載力矩值分別進(jìn)行控制器參數(shù)的調(diào)整和擾動(dòng)補(bǔ)償，并對伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能及抗擾動(dòng)性能進(jìn)行測試。結(jié)果：針對時(shí)變負(fù)荷本文提出采用一種簡單的降維觀測器對負(fù)載力矩進(jìn)行辨識(shí)，并采用辨識(shí)得到的結(jié)果對交軸電流進(jìn)行前饋補(bǔ)償。試驗(yàn)結(jié)果顯示，該觀測器能夠準(zhǔn)確的辨識(shí)負(fù)載力矩，反映負(fù)載力矩的動(dòng)態(tài)變化，提出的負(fù)載力矩自適應(yīng)控制方法改善了速度環(huán)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能并提高了系統(tǒng)的魯棒性。針對時(shí)變慣量本文設(shè)計(jì)了基于朗道算法的慣量辨識(shí)方法，并用辨識(shí)值調(diào)整控制器參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，基于朗道算法的慣量辨識(shí)方法在慣量突變過程辨識(shí)收斂時(shí)間最快可控制在 5 s左右，穩(wěn)態(tài)時(shí)辨識(shí)精度最好為0.2%?；诶实辣孀R(shí)的自適應(yīng)算法，具有控制器參數(shù)自調(diào)整功能，相比無參數(shù)自調(diào)整的系統(tǒng)，速度響應(yīng)性能得到改善。結(jié)論：為了抑制負(fù)載力矩和慣量變化對PMSM伺服系統(tǒng)性能的影響，著眼于速度伺服系統(tǒng)，提出了一種具有抗擾動(dòng)作用的自適應(yīng)轉(zhuǎn)矩控制方法，可應(yīng)用在慣量變化較緩慢、負(fù)載阻力隨機(jī)變化的場合。

來源出版物：中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2011, 31(3): 75-81

入選年份：2015

模塊化多電平電壓源換流器的數(shù)學(xué)模型

王姍姍，周孝信，湯廣福，等

摘要：目的：解析數(shù)學(xué)模型能夠直觀反映裝置運(yùn)行規(guī)律，為裝置性能的研究、主電路參數(shù)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等提供研究基礎(chǔ)，本文的工作就是建立模塊化多電平換流器（modular multi-level converter，MMC）的時(shí)域解析數(shù)學(xué)模型，用于正確反映MMC各電氣量與主回路參數(shù)的關(guān)系。方法：本文將開關(guān)函數(shù)和瞬時(shí)功率理論結(jié)合，建立模塊化多電平換流器（modular multi-level converter，MMC）的時(shí)域解析數(shù)學(xué)模型。最后應(yīng)用PSCAD電磁暫態(tài)仿真模型，對理論分析的結(jié)論和過電流的計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果：MMC通過內(nèi)部電磁能量的實(shí)時(shí)交換實(shí)現(xiàn)能量的傳遞，MMC橋臂的充電功率中包含有功功率和無功功率兩部分。正常運(yùn)行時(shí)輸入換流器的有功功率等于輸出換流器的有功功率，橋臂子模塊電容的直流電壓保持恒定，無功功率部分在一個(gè)工頻周期內(nèi)對橋臂電容充電的能量等于對橋臂電容放電的能量，這部分能量會(huì)引起子模塊直流電壓的波動(dòng)。由于橋臂中串聯(lián)有電抗器，為了維持直流電壓，橋臂電抗器中會(huì)感生出與橋臂交流諧波電壓方向相反、大小相等的電壓，將橋臂電壓中的諧波電壓抵消，因而穩(wěn)態(tài)時(shí)換流器交流電壓及直流電壓中幾乎不含諧波。一個(gè)周期內(nèi)，橋臂上的所有子模塊都有機(jī)會(huì)投入，子模塊電容電壓除直流分量外，還含有基頻和二倍頻的波動(dòng)分量；子模塊電容電壓的交流分量與電容值成反比，與輸電功率成正比；子模塊電容電流不含直流分量，只有基頻和二倍頻的交流量；子模塊電容電流與子模塊電容值無關(guān)，只取決于換流器的運(yùn)行狀態(tài)。橋臂電壓中除直流偏置和基波分量外，還會(huì)有調(diào)制引起的與子模塊電容值成反比的基波、二次諧波、三次諧波和直流偏置。其中基波在三相間呈正序，二次諧波呈負(fù)序，三次諧波呈零序。當(dāng)系統(tǒng)只傳輸有功功率時(shí)，直流偏置為零，這種由調(diào)制引起的直流偏置通常很小，不超過直流電壓的 5%，可以忽略。結(jié)論：本文建立了MMC的時(shí)域解析數(shù)學(xué)模型，給出了換流器交直流輸出電壓、橋臂電流電壓、橋臂子模塊電容電壓總和以及單個(gè)子模塊電容器電壓電流的時(shí)域解析表達(dá)式。該模型具有以下特點(diǎn)：1）直流分量、基頻分量及二倍頻分量的計(jì)算結(jié)果具有較高的模擬精度；2）顯函數(shù)的表達(dá)式可以直觀地反映電氣量的波形特征和影響因素；3）分析該模型很容易理解MMC的物理本質(zhì)；4）可以方便地用于系統(tǒng)特性的研究、主電路參數(shù)的計(jì)算及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

來源出版物：中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2011, 31(24): 42743

入選年份：2015

基于互補(bǔ)PWM控制的Buck/Boost雙向變換器在超級(jí)電容器儲(chǔ)能中的應(yīng)用

張國駒，唐西勝，周龍，等

摘要：目的：超級(jí)電容器具有功率密度大、循環(huán)壽命長、充放電速度快等優(yōu)點(diǎn)，在制動(dòng)能量回收、電動(dòng)汽車、分布式發(fā)電系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在微型電網(wǎng)中，作為快速儲(chǔ)能設(shè)備，超級(jí)電容器儲(chǔ)能可以對系統(tǒng)進(jìn)行瞬時(shí)功率平衡控制，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。超級(jí)電容器通過Buck/Boost雙向變換器與PWM逆變器的母線相連，超級(jí)電容器位于Buck/Boost雙向變換器的低壓側(cè)，可以提高超級(jí)電容器的容量利用率。研究Buck/Boost雙向變換器應(yīng)用于超級(jí)電容器儲(chǔ)能時(shí)的控制技術(shù)，以充分發(fā)揮超級(jí)電容器的快速響應(yīng)的能力，滿足微網(wǎng)需求，是超級(jí)電容器儲(chǔ)能的關(guān)鍵技術(shù)之一。方法：Buck/Boost雙向變換器體積小，器件數(shù)量少，工作效率較高。該變換器有兩種PWM控制方法：1）獨(dú)立PWM控制方法；2）互補(bǔ)PWM控制方法。在獨(dú)立PWM控制中，兩個(gè)開關(guān)管s1/d1和s2/d2不同時(shí)動(dòng)作，可以等效為單向Buck電路和單向Boost電路的反并聯(lián)組合，為了保證雙向功率流動(dòng)的平滑穩(wěn)定，避免瞬時(shí)沖擊，需要一個(gè)狀態(tài)邏輯單元來實(shí)現(xiàn)Buck和Boost狀態(tài)的平穩(wěn)切換，這種狀態(tài)邏輯單元一般采用滯環(huán)的形式來實(shí)現(xiàn)。互補(bǔ)PWM控制的方法中兩個(gè)開關(guān)管 s1/d1和 s2/d2同時(shí)動(dòng)作，該法使 Buck/Boost雙向變換器獲得軟開關(guān)環(huán)境，不需要狀態(tài)邏輯單元就可以獲得雙向狀態(tài)切換，系統(tǒng)響應(yīng)更快。在微型電網(wǎng)中，超級(jí)電容器作為快速儲(chǔ)能，需要迅速且頻繁的吸收/發(fā)出有功功率，其雙向狀態(tài)切換頻繁，更適合采用互補(bǔ)PWM方法。此外，Buck/Boost雙向變換器以控制直流母線電壓為目標(biāo)，采用功率前饋+雙閉環(huán)控制技術(shù)，可以消除負(fù)載電流和電源電壓對直流母線電壓波動(dòng)的影響。當(dāng)PWM 逆變器接在直流母線上時(shí)，負(fù)載電流是與開關(guān)頻率相關(guān)的脈沖波，不易直接測量，可以采用基于最小拍觀測器對負(fù)載電流進(jìn)行虛擬測量。最后，通過PSIM仿真模型和10 kW，0.05 kWh的超級(jí)電容器組儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來驗(yàn)證所述控制方法有效性。結(jié)果：本文針對Buck/Boost雙向變換器在超級(jí)電容器儲(chǔ)能中的應(yīng)用，提出了一種新型的控制方法。具體如下：1）提出超級(jí)電容器通過 Buck/Boost雙向變換器與脈寬調(diào)制逆變器相連的儲(chǔ)能主電路結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)功率的雙向調(diào)節(jié)并提高超級(jí)電容器利用率。2）為解決直流母線電壓易受PWM逆變器工作狀態(tài)切換而波動(dòng)的問題，采用互補(bǔ)PWM控制技術(shù)，分析其特點(diǎn)及其在提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的優(yōu)勢；3）建立互補(bǔ)PWM控制的Buck/Boost雙向變換器的小信號(hào)模型，應(yīng)用電壓電流雙閉環(huán)與功率前饋相結(jié)合的方法以抑制直流母線電壓波動(dòng)；4）針對直流母線負(fù)載電流不易測量的問題，提出采用最小拍觀測器的方法對負(fù)載電流進(jìn)行虛擬測量。5）仿真和實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該方法的有效性。結(jié)論：本文提出了基于互補(bǔ)PWM控制的Buck/Boost雙向變換器，并將其應(yīng)用于超級(jí)電容器儲(chǔ)能中，所得主要結(jié)論如下：1）在超級(jí)電容器儲(chǔ)能中，采用互補(bǔ)PWM控制技術(shù)，可以加快系統(tǒng)響應(yīng)速度；2）提出了功率前饋+雙閉環(huán)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對直流母線電壓波動(dòng)的抑制；3）經(jīng)過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用最小拍觀測器對不易直接測量的負(fù)載電流進(jìn)行虛擬測量的方法簡單有效，易于實(shí)現(xiàn)。

來源出版物：中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2011, 31(6): 15-21

入選年份：2015

介質(zhì)阻擋放電對橙汁滅菌及其品質(zhì)的影響

李婭西，邵先軍，彭兆裕，等

摘要：目的：在食品加工中，滅菌技術(shù)是非常重要的關(guān)鍵技術(shù)之一，它與食品的保鮮、營養(yǎng)、品質(zhì)及風(fēng)味密切相關(guān)。為了消除加熱殺菌的不利影響，開發(fā)和研究冷滅菌技術(shù)日益受到人們的重視。近年來，低溫等離子體技術(shù)已被用于對固態(tài)和液態(tài)食品的消毒滅菌，滅菌效果良好。由于不同方法產(chǎn)生的低溫等離子體的性質(zhì)完全不同，因而對微生物的殺滅效果就會(huì)有差異。橙汁是目前世界上消費(fèi)量最大的果汁，占世界果汁消費(fèi)量的50%。因此，研究低溫等離子體對橙汁的滅菌效果、營養(yǎng)和理化性質(zhì)以及貨架期微生物的影響具有重要意義。方法：本文利用介質(zhì)阻擋放電（DBD）方法在空氣中產(chǎn)生低溫等離子體，選取3種具有代表作用的微生物（革蘭氏陽性的金黃色葡萄球菌、革蘭氏陰性的大腸桿菌和典型真菌的代表白色念球菌）作為研究對象。利用低溫等離子體對橙汁中微生物滅活實(shí)驗(yàn)時(shí)，將鮮榨橙汁在 115℃下高壓滅菌20 min，然后將金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念球菌接種到橙汁中，采用活菌培養(yǎng)計(jì)數(shù)法研究了不同處理時(shí)間下低溫等離子體對摻入橙汁中微生物的滅活效果。此外，還研究了低溫等離子對橙汁貨架期的影響，并且利用一系列生物醫(yī)學(xué)檢測手段和儀器（2，4二硝基苯肼比色法、氫氧化鈉滴定法、數(shù)字阿貝折射儀、pH計(jì)和分光光度計(jì)）對經(jīng)低溫等離子體的處理前后的橙汁維生素C的含量、總酸、oBrix、pH值和濁度進(jìn)行了測量，考察了 pH值對微生物的滅活效果。結(jié)果：隨著等離子體處理時(shí)間的延長，金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念球菌的存活個(gè)數(shù)都顯著的下降。金黃色葡萄球菌的個(gè)數(shù)在12 s內(nèi)，大腸桿菌的個(gè)數(shù)在10 s內(nèi)，白色念球菌的個(gè)數(shù)在25 s內(nèi)，幾乎被全部殺滅。無菌瓶中鮮榨橙汁在經(jīng)等離子體處理不同時(shí)間以后，將其放入冰箱4℃冷藏后，每隔 4天取出一定量來計(jì)算其中微生物存活個(gè)數(shù)，發(fā)現(xiàn)其存活個(gè)數(shù)及增殖率與未經(jīng)等離子體處理相比顯著降低。隨著低溫等離子體處理時(shí)間的延長，橙汁中維生素 C含量略微逐漸降低但降低的含量并不顯著。等離子體處理時(shí)間為最長的20 s時(shí)，橙汁維生素C保留率仍然達(dá)到了91.88%。由此可知，采用低溫等離子體殺菌的橙汁中維生素C的損失量很小。隨著低溫等離子體處理時(shí)間的延長，橙汁的總酸和濁度逐漸增大，而pH值和oBrix則逐漸減小。但無論是總酸、oBrix、pH值還是濁度，它們增加或降低的幅度都很小。也就是說，低溫等離子體的處理對橙汁中總酸、oBrix、pH值和濁度的含量幾乎沒有影響。結(jié)論：1）平行平板電極 DBD產(chǎn)生的低溫等離子體可以快速并且有效地殺滅摻入橙汁中的金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念球菌。2）平行平板電極DBD產(chǎn)生的低溫等離子體可以有效地延長橙汁的貨架期。3）平行平板電極 DBD產(chǎn)生的低溫等離子體對橙汁的營養(yǎng)及理化性質(zhì)影響甚微。4）pH值在等離子體菌類滅活中不起主要作用，本文認(rèn)為等離子體中的帶電粒子和氧自由基（ROS）才可能是導(dǎo)致菌類滅活的主要因素。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2012, 38(1): 211-216

入選年份：2015

大氣壓介質(zhì)阻擋放電對多壁碳納米管表面改性及其氣敏特性

王曉靜，張曉星，孫才新，等

摘要：目的：六氟化硫氣體（SF6）由于具有優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能而被廣泛地應(yīng)用于氣體絕緣組合電器（gas insulated switchgear，GIS）中。在長期運(yùn)行過程中，GIS內(nèi)部絕緣缺陷處會(huì)發(fā)生局部放電（partial discharge，PD），導(dǎo)致 SF6發(fā)生分解反應(yīng)，生成多種氣體組分。檢測和分析SF6分解特征組分的種類和濃度對GIS的狀態(tài)評估及故障診斷具有重要意義。本文的研究基于SF6分解組分檢測的氣體傳感器法。碳納米管的氣敏傳感器由于具有靈敏度高、工作溫度低及尺寸小等優(yōu)點(diǎn)而適合用于SF6分解組分的在線監(jiān)測，但本征碳納米管自身結(jié)構(gòu)受到限制，只對少數(shù)幾種氣體（NO2）NH3等）具有較好的氣敏響應(yīng)特性，因此通常需要對碳納米管進(jìn)行化學(xué)修飾來提高其對SF6分解組分的氣敏特性。方法：本文利用等離子體表面改性的方法對碳納米管進(jìn)行修飾，搭建了介質(zhì)阻擋放電等離子體發(fā)生裝置，并利用該裝置產(chǎn)生的空氣等離子體對本征碳納米管進(jìn)行表面改性。等離子體中存在的大量高活性粒子能與材料表面進(jìn)行各種相互作用，打破原來的化學(xué)鍵并枝接新的官能團(tuán)實(shí)現(xiàn)材料表面改性。文中通過控制處理時(shí)間實(shí)現(xiàn)不同的改性效果，制備了基于本征及改性碳納米管的氣敏傳感器。在改性試驗(yàn)條件下測得相應(yīng)的電壓電流波形、電壓瞬時(shí)功率波形和Lissajous圖形，并通過電子掃描顯微鏡和傅里葉紅外光譜分析觀察不同處理?xiàng)l件下的表面處理效果。此外，試驗(yàn)研究了這幾種傳感器對SF6在局放下的重要特征分解組分H2S的氣敏響應(yīng)特性，測定了傳感器諸如電阻變化率、響應(yīng)時(shí)間等性能指標(biāo)，并比較分析了這幾種傳感器的性能及氣敏響應(yīng)機(jī)理。結(jié)果：利用介質(zhì)阻擋放電等離子體改性裝置分別對預(yù)處理完的碳納米管樣品處理30、60和120 s，得到改性時(shí)間不同的3種改性碳納米管，繼而制備了不同種類的碳納米管傳感器。1）氣敏特性實(shí)驗(yàn)表明，未經(jīng)處理和經(jīng)DBD等離子體改性30、60、120 s后的碳納米管傳感器對體積分?jǐn)?shù)為50×10-6的H2S氣體的阻值變化率分別約為3.2%、3.6%、8.8%和5.6%，這說明經(jīng)DBD等離子體改性后MWNTs對H2S的靈敏度都有提高。其中經(jīng)30 s處理的MWNTs對H2S的靈敏度略有提高，而經(jīng)60 s和120 s處理的MWNTs對H2S的靈敏度有大幅度提高，分別是改性前MWNTs的2.75倍和1.75倍，處理時(shí)間為60 s的MWNTs對H2S的靈敏度比處理120 s的還要高。此外改性后的MWNTs比未處理的MWNTs對H2S的響應(yīng)時(shí)間也有大幅度的提高，響應(yīng)速度明顯變快。未經(jīng)處理的MWNTs的響應(yīng)時(shí)間約為500 s，而改性的MWNTs的響應(yīng)時(shí)間都在50 s。2）電子掃描顯微鏡和傅里葉紅外光譜分析表明，改性后的MWNTs表面引入了一定數(shù)量的含氧基團(tuán)C—O和—COO—，經(jīng)DBD處理60 s的MWNTs還引入了OH，這些基團(tuán)可以與氣體發(fā)生作用，從而成為氣體的吸附中心。結(jié)論：1）與未改性的MWNTs相比，改性后的MWNTs對H2S氣體的靈敏度提高，而響應(yīng)時(shí)間大幅度減少。2）DBD等離子體對MWNTs的改性效果與處理的時(shí)間有密切的聯(lián)系。3）DBD等離子體改性能夠在MWNTs表面加入含氧基團(tuán)，改善MWNTs的氣敏性能。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2012, 38(1): 223-228

入選年份：2015

基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的混合儲(chǔ)能優(yōu)化配置方法

謝石驍，楊莉，李麗娜

摘要：目的：風(fēng)力和光伏發(fā)電的輸出功率具有不穩(wěn)定性和不可預(yù)測性，配置儲(chǔ)能裝置能夠有效提高不穩(wěn)定可再生能源發(fā)電的可控性及可調(diào)度性。不同種類的儲(chǔ)能裝置特性以及適用范圍相差甚遠(yuǎn)，近年來，微網(wǎng)中混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置和控制策略引起了人們的關(guān)注?；旌蟽?chǔ)能系統(tǒng)通過采用小容量、長壽命、高功率比的儲(chǔ)能環(huán)節(jié)輔助大容量、相對循環(huán)次數(shù)受限、高相對能量比、低功率比的儲(chǔ)能環(huán)節(jié)（前者典型如飛輪、超級(jí)電容，后者典型如化學(xué)電池儲(chǔ)能），對微網(wǎng)功率波動(dòng)按時(shí)間特性進(jìn)行分類補(bǔ)償，以取得大幅度優(yōu)于單一儲(chǔ)能環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性能和經(jīng)濟(jì)性。方法：風(fēng)速的隨機(jī)性和間歇性使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率具有不確定性，不可避免會(huì)突然出現(xiàn)大幅度的功率波動(dòng)，希望通過儲(chǔ)能裝置使風(fēng)電輸出完全可控，既不經(jīng)濟(jì)也不現(xiàn)實(shí)。機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的實(shí)質(zhì)是在一定程度上考慮不確定因素，將傳統(tǒng)優(yōu)化中完全滿足的約束條件軟化為滿足約束條件的概率高于某一置信水平?？紤]到機(jī)會(huì)約束規(guī)劃和風(fēng)力發(fā)電輸出特性，本文將機(jī)會(huì)約束規(guī)劃引入混合儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置問題，以使容量配置更具實(shí)用性。結(jié)果：本文針對含風(fēng)電、儲(chǔ)能電池系統(tǒng)、超級(jí)電容器的孤島系統(tǒng)，提出基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的混合儲(chǔ)能配置模型，將混合儲(chǔ)能裝置與風(fēng)力發(fā)電輸出進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，使系統(tǒng)輸出以某一置信水平處于一定范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性能和經(jīng)濟(jì)性之間的合理折中，并設(shè)計(jì)了按時(shí)間特性分類補(bǔ)償?shù)目刂撇呗?，以延長儲(chǔ)能設(shè)備壽命。結(jié)論：本文將機(jī)會(huì)約束規(guī)劃方法用于混合儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置問題，建立了相應(yīng)的機(jī)會(huì)約束模型，并利用遺傳算法完成尋優(yōu)計(jì)算。與傳統(tǒng)規(guī)劃方法相比，本文方法可以適當(dāng)處理風(fēng)力發(fā)電出力隨機(jī)變化等不確定因素，對約束條件的處理更加靈活，從而將傳統(tǒng)剛性約束進(jìn)行柔化，得到的置信區(qū)間與風(fēng)電平滑效果關(guān)系曲線對實(shí)際容量配置更具實(shí)用性。本文按時(shí)間特性進(jìn)行功率分配及模糊控制策略，能夠有效發(fā)揮儲(chǔ)能設(shè)備優(yōu)點(diǎn)，延長使用壽命，但文中未考慮其他發(fā)電單元及模糊控制策略的優(yōu)化，該方面內(nèi)容有待于進(jìn)一步研究。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2012, 36(5): 79-84

入選年份：2015

高溫下110 kV交聯(lián)聚乙烯電纜電樹枝生長及局部放電特性

陳向榮，徐陽，王猛，等

摘要：隨著我國城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展，高壓及超高壓XLPE電纜在城市電網(wǎng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。但在電力電纜的實(shí)際運(yùn)行中，由于電纜中雜質(zhì)或缺陷等局部電場強(qiáng)度集中區(qū)域的存在有引發(fā)電樹的可能，而電樹枝化已成為電纜絕緣失效的重要因素。此外，對于電力電纜而言，其設(shè)計(jì)運(yùn)行溫度為 90℃，但實(shí)際運(yùn)行溫度一般為 50～60℃，因此從電纜實(shí)際運(yùn)行的角度來看，研究高溫（≥50℃）條件下XLPE電纜絕緣中電樹枝的引發(fā)、生長機(jī)理及其局部放電特性對于電纜設(shè)計(jì)、運(yùn)行可靠性評估等方面更具實(shí)際價(jià)值。本文利用實(shí)時(shí)顯微數(shù)字?jǐn)z像與局部放電連續(xù)測量系統(tǒng)，采用典型針-板電極結(jié)構(gòu)，研究了高溫下不同外施工頻電壓作用時(shí)110 kV級(jí)XLPE電纜絕緣中典型電樹枝的形態(tài)特征、引發(fā)、生長規(guī)律及其局部放電特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度對XLPE電纜絕緣中典型電樹枝的形態(tài)、引發(fā)與生長時(shí)間具有非常重要的影響。在高溫下，不同外施工頻電壓作用時(shí)電樹枝的形態(tài)呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)，50°C下電樹枝生長統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示，9 kV下電樹枝為枝狀和枝-松枝狀，11 kV和13 kV下為枝狀，15 kV下為枝狀和叢狀；70°C下電樹枝生長統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示，不同外施電壓下的電樹枝均為枝狀，電樹枝分形維數(shù)介于1.44～1.49之間；90°C下電樹枝生長統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示，9 kV下電樹枝為滯長型和枝狀，分形維數(shù)較高，分別為 1.53和 1.58，11，13和15 kV下為枝狀，電樹枝分形維數(shù)介于1.4～1.49之間。研究發(fā)現(xiàn)高溫下電樹枝引發(fā)時(shí)間隨外施電壓升高而減小，而且在同一外施電壓下，電樹枝引發(fā)時(shí)間隨溫度升高而減小，這是由于在高溫下XLPE電纜絕緣中片晶熔化，無定形相增加，介質(zhì)中自由體積擴(kuò)大，從而更有利于電樹枝引發(fā)；在低電壓（9 kV）下，電樹枝生長過程中由于通道電導(dǎo)率增加，抑制了通道內(nèi)局部放電的發(fā)展，局部放電作用減小，電樹枝生長速度減慢，分形維數(shù)較高，而11 kV以上電壓作用時(shí)，電樹枝在局部放電的連續(xù)作用下呈枝狀向?qū)γ骐姌O快速生長，同時(shí)高溫下XLPE彈性模量下降，擊穿場強(qiáng)降低，局部放電作用加劇，電樹枝生長明顯加速，電樹枝分形維數(shù)較低。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2012, 38(3): 645-654

入選年份：2015

結(jié)合矩量法和邊界元法的綜合接地算法研究

陳凡，饒紅，李巖，等

摘要：作為電力系統(tǒng)重要組成部分的接地系統(tǒng)，在進(jìn)行其設(shè)計(jì)時(shí)需采用數(shù)值接地算法以校核其性能參數(shù)能否滿足要求。傳統(tǒng)的數(shù)值接地算法基于均勻和分層土壤模型，尚無法解決工程實(shí)際中遇到的土壤中存在分塊媒質(zhì)時(shí)的接地分析問題，因此需展開對實(shí)際既分層又分塊土壤模型中接地導(dǎo)體參數(shù)數(shù)值分析方法的研究。本文結(jié)合矩量法和邊界元法提供了一種綜合接地?cái)?shù)值算法。該算法同時(shí)采用矩量法對接地導(dǎo)體泄露電流進(jìn)行分析，同時(shí)采用邊界元法對土壤中不同電阻率媒質(zhì)表面電荷分布情況進(jìn)行計(jì)算，從而得到地下電場分布，進(jìn)一步可推導(dǎo)出接地系統(tǒng)各電氣參數(shù)。該算法彌補(bǔ)了現(xiàn)有接地理論的缺陷，可對既分層又分塊的多媒質(zhì)土壤計(jì)算 b。該方法通過以下兩個(gè)模型對接地系統(tǒng)和土壤進(jìn)行仿真。首先，將接地系統(tǒng)視為一個(gè)由多根接地導(dǎo)體首尾連接成的整體，當(dāng)導(dǎo)體數(shù)量足夠多時(shí)，可對每根接地導(dǎo)體的模型進(jìn)行仿真。其中導(dǎo)體中心泄露電流值為所需求解的一組未知量。其次，對于土壤不同電阻率媒質(zhì)，在泄露電流作用下會(huì)產(chǎn)生電荷積累。其分界面可視為多個(gè)邊界元小塊的組合。每塊邊界元上的電荷值即為另一組未知量。在建立了未知量表達(dá)式后，根據(jù)接地導(dǎo)體之間的連接關(guān)系，可建立單根導(dǎo)體之間的等效電路，同時(shí)每根導(dǎo)體以及每塊邊界元對不同媒質(zhì)分界面上的電場作用也可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式解析。通過以上約束條件，建立方程組求解，即可得到接地導(dǎo)體泄露電流值和邊界單元電荷分布值，從而進(jìn)一步推導(dǎo)出地下電場分布和接地系統(tǒng)參數(shù)。該算法的計(jì)算結(jié)果采用了與有限元法計(jì)算結(jié)果以及與文獻(xiàn)中算例計(jì)算結(jié)果同時(shí)進(jìn)行比較的方法進(jìn)行校核。首先計(jì)算了一根包裹于不同電阻率焦炭層并埋設(shè)與均勻土壤中的水平直線型直流接地極，在同樣條件下，兩者接地電阻計(jì)算結(jié)果差距為1.9%，軸向電流分布對比如圖4。其次計(jì)算了經(jīng)典文獻(xiàn)中包裹有焦炭層并埋設(shè)于分層土壤中的圓環(huán)形直流接地極模型。文獻(xiàn)中計(jì)算得到的接地電阻為 0.104 Ω。用矩量法—邊界元法在同樣土壤模型下計(jì)算得到接地電阻為0.1024 Ω。文獻(xiàn)中還提供了該接地極的實(shí)際測量接地電阻為 0.105 Ω。3個(gè)值非常接近。以上驗(yàn)證結(jié)果顯示本文的接地算法可對既分層又分塊的多媒質(zhì)土壤模型進(jìn)行分析。分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠，對于接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有極大的支撐和輔助作用。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2012, 38(3): 729-736

入選年份：2015

電動(dòng)汽車充電站的最優(yōu)選址和定容

劉志鵬，文福拴，薛禹勝，等

摘要：目的：隨著化石能源的日趨枯竭和公眾對環(huán)境保護(hù)關(guān)注程度的不斷提高，電動(dòng)汽車的發(fā)展逐步受到重視。然而，電動(dòng)汽車充電站的選址和定容不當(dāng)，就有可能影響城市交通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃布局、電動(dòng)汽車用戶的出行便利進(jìn)而電動(dòng)汽車的廣泛應(yīng)用，也可能導(dǎo)致電能損耗顯著增加、某些節(jié)點(diǎn)電壓明顯下降。這樣，電動(dòng)汽車充電站的選址和定容就非常重要。方法：從城市規(guī)劃角度來講，充電站選址時(shí)需要充分考慮城市交通網(wǎng)絡(luò)布局約束。從電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的角度來看，作為中低壓配電系統(tǒng)的重要組成部分，充電站的選址應(yīng)與配電系統(tǒng)的現(xiàn)狀、近遠(yuǎn)期規(guī)劃、建設(shè)與改造等相融合，應(yīng)盡可能接近負(fù)荷中心并滿足負(fù)荷平衡、電能質(zhì)量和供電可靠性等方面的要求。從電動(dòng)汽車用戶的角度來講，充電站站址應(yīng)選擇在充電需求比較集中和方便的場所。此外，在選擇充電站候選站址時(shí)，還必須考慮地段的適應(yīng)性和地價(jià)成本等因素。另外，根據(jù)相鄰兩個(gè)充電站之間的實(shí)際距離和每個(gè)充電站的服務(wù)半徑，對給定的初選站址進(jìn)行篩選，從而確定合理的充電站站址規(guī)劃方案。最后，根據(jù)地理信息系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的伏羅諾伊（Voronoi）圖，也稱為泰森（Thiessen）多邊形，對充電站的充電服務(wù)區(qū)域進(jìn)行劃分，從而指導(dǎo)車主根據(jù)電池狀態(tài)選擇適當(dāng)?shù)某潆娬具M(jìn)行充電。因此，文中首先提出了能夠計(jì)及地理因素和服務(wù)半徑的兩步篩選法來確定充電站的候選站址。其次，以規(guī)劃期內(nèi)充電站的總成本（包括投資、運(yùn)行和維護(hù)成本）和網(wǎng)損費(fèi)用之和最小為目標(biāo)，考慮了相關(guān)的約束條件，構(gòu)造了電動(dòng)汽車充電站最優(yōu)規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型，并采用改進(jìn)的原對偶內(nèi)點(diǎn)法來求解。最后，用修改的 IEEE 123節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)來說明所發(fā)展的模型與算法的基本特征。結(jié)果：以IEEE 123節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)為例來說明所提出的模型與方法的可行性與有效性。在迭代求解過程中，改進(jìn)的原對偶內(nèi)點(diǎn)法在不斷尋找充電站的優(yōu)化規(guī)劃方案期間，并未導(dǎo)致電能損耗大量增加，反而使得網(wǎng)損率小幅下降。在接入如此規(guī)劃的充電站后，該配電系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的電壓質(zhì)量有所改善，電壓波動(dòng)幅度下降。結(jié)論：針對電動(dòng)汽車充電站規(guī)劃問題，本文提出了一種將兩步篩選法和原對偶內(nèi)點(diǎn)法相結(jié)合的算法。首先采用了計(jì)及地理因素和充電站服務(wù)半徑的兩步篩選法來確定充電站候選站址；然后針對所研究問題的特點(diǎn)，對傳統(tǒng)原對偶內(nèi)點(diǎn)法做了改進(jìn)，通過充分利用該問題的稀疏結(jié)構(gòu)來明顯提高求解速度。算例結(jié)果表明，所提出的方法可以得到合理的充電站規(guī)劃方案，電壓質(zhì)量和負(fù)荷曲線均得到優(yōu)化，從而提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2012, 36(3): 54-59

入選年份：2015

編輯：張寧寧