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)外標準中關于電波混響室連續(xù)模式下電子設備輻射抗擾度測試實驗方法的缺失，建立一套科學合理、且具有良好重復性的連續(xù)攪拌模式下的抗擾度測試方法，利用現(xiàn)有的大型機械攪拌式混響室系統(tǒng)，在混響室快速校準的基礎上，以常用電子設備為研究對象，采用光纖傳輸寬帶場強探頭，以設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)進行頻率掃描，確定了電子系統(tǒng)的敏感頻點，并系統(tǒng)研究了混響室攪拌速度、場強探頭采樣速率、輻射場頻率等參數(shù)對電子設備抗擾度閾值的影響規(guī)律。實驗發(fā)現(xiàn)，場強探頭的采樣時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)果可以達到5倍以上的漲落，無法獲得測試的重復性。為獲得重復性好、反映設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)計平均時間的概念，即利用混響室內(nèi)部電磁環(huán)境的統(tǒng)計均勻特點，將場強計設置在 fast-mode模式，并對輸出值進行一定時間間隔內(nèi)的統(tǒng)計平均做為場強樣本，這個時間間隔既為統(tǒng)計平均時間。實驗中選取了1～10 s共10種統(tǒng)計平均時間參數(shù)、并選取1.5～10轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)的5中攪拌速度進行了試驗，結(jié)果表明，當統(tǒng)計平均時間大于4 s的時候，抗擾度閾值的標準偏差可以達到0.25 dB以下，因此，采用4 s左右的統(tǒng)計平均時間，在5中攪拌速度情況下都可以獲得重復性很好的抗擾度測試結(jié)果；于此同時，按照IEC61000-4-21標準規(guī)定的測試方法，對同樣的設備、在混響室的步進攪拌模式下的抗擾度也進行了系統(tǒng)試驗測試，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)計平均時間以后，連續(xù)攪拌模式下的抗擾度測試會遠優(yōu)于傳統(tǒng)標準化測試的步進攪拌模式測試結(jié)果，是一種值得推廣使用的標準化測試方法；實驗結(jié)果還表明，隨著混響室連續(xù)攪拌速率的增加，設備的抗擾度呈現(xiàn)逐步降低的趨勢，同時，連續(xù)攪拌模式下，設備的抗擾度一般均低于步進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，設備內(nèi)部會由于電場和磁場場強環(huán)境的連續(xù)變化，對電子器件工作點帶來變化，并因為回路感應電流的產(chǎn)生而隊設備工作穩(wěn)定性產(chǎn)生了影響。

來源出版物：高電壓技術, 2010, 36(12): 2954-2959

入選年份：2015

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

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償裝置，可以達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，建立了主動配電網(wǎng)有功無功多時段協(xié)調(diào)優(yōu)化運行的數(shù)學模型，然后利用二階錐松弛技術將原優(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，以此為基礎構(gòu)建了主動配電網(wǎng)的三相有功-無功多時段協(xié)調(diào)優(yōu)化運行模型。該模型把分布式電源的有功與無功出力、儲能裝置的出力和無功補償裝置的投退狀態(tài)作為決策變量，是一個大規(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)點法有效求解。結(jié)果：本文利用Matlab-YALMIP平臺開發(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)點系統(tǒng)為測試算例，利用NREL開發(fā)的Homer軟件輸出的光照強度，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對于原問題計算效果的改善。1）優(yōu)化前后網(wǎng)損降低效果明顯，在重負荷時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，這是因為此時負荷較輕，饋線末端電壓并未遠離配電根節(jié)點的電壓限值，且受制于電容器組（capacitor bank，CB）操作次數(shù)約束、儲能系統(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)設備并沒有大幅投入運行。2）給出的則是CB5的三相分時段優(yōu)化投切策略，可見CB的操作出現(xiàn)在負荷和PV光伏增加時，且嚴格符合本文設定的操作次數(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，在分布式電源裝機容量增加超過電網(wǎng)消納能力時，本文提出的有功-無功協(xié)調(diào)動態(tài)優(yōu)化方法依然可以協(xié)調(diào)優(yōu)化各有功無功調(diào)控設備消除過電壓，防止支路擁塞、并利用儲能削峰填谷，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量級左右，已經(jīng)小于實際的潮流方程收斂判據(jù)等要求，表明本文的松弛是嚴格而精確的。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機上由Bonmin運行5 h之后依然未能給出結(jié)果，在96斷面問題計算時甚至出現(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)的有功無功設備多時段協(xié)調(diào)優(yōu)化運行數(shù)學模型，然后利用二階錐凸松弛技術，將原模型變?yōu)橐粋€混合整數(shù)二階錐規(guī)劃問題?；贗EEE-33節(jié)點系統(tǒng)仿真算例表明本文構(gòu)建的有功-無功協(xié)調(diào)的動態(tài)調(diào)度模型，可以被高效求解，獲各時段優(yōu)化運行策略可以顯著提高電壓分布，降低分布式電源脫網(wǎng)風險。

來源出版物：中國電機工程學報, 2014, 34(16): 2575-2583

入選年份：2014

微電網(wǎng)孤島運行時的頻率控制策略

楊向真，蘇建徽，丁明，等

摘要：目的：儲能逆變器具有慣量小、輸出阻抗小、過載能力小等特點，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)電機具有自平衡能力、下垂特性和大轉(zhuǎn)動慣量等特點，便于多臺同步發(fā)電機的穩(wěn)定運行和負荷功率分配，如果能夠?qū)δ苣孀兤鞯臄?shù)學模型等效為同步發(fā)電機模型，并借鑒調(diào)速器和調(diào)頻器的原理設計逆變器和微電網(wǎng)的頻率控制策略，那么電力系統(tǒng)成熟的運行控制策略和理論分析方法也可以應用到微電網(wǎng)中，基于這種思想，本文提出了將儲能逆變器等效為虛擬同步發(fā)電機的方法和微電網(wǎng)集中頻率控制策略。方法：首先提出了一種新型儲能逆變器：虛擬同步發(fā)電機（VSG），即將同步發(fā)電機的機電暫態(tài)數(shù)學模型應用到逆變器的虛擬同步發(fā)電機算法中，有效模擬了同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子機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；然后設計了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；最后在Matlab/Simulink仿真平臺上驗證了提出的微電網(wǎng)頻率控制策略的有效性。結(jié)果：1）初始階段，3臺VSG的基點功率之和與負荷功率不平衡，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共同承擔計劃外功率，VSG3輸出功率逐步恢復到基點功率，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。

來源出版物：電網(wǎng)技術, 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確定位對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。通常，電力系統(tǒng)故障測距主要有2類方法：阻抗計算法和行波法。行波法與阻抗計算法相比有定位速度快，準確度高且不易受線路參數(shù)、系統(tǒng)運行方式、故障類型和故障阻抗等因素影響的優(yōu)點，但無論是單端測距還是雙端測距，它們的測距精度都會受到實際線路長度變化和設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，避免了波速度與實際波速度不同導致的誤差。方法：通過對電壓、電流突變量進行相模變換，采用二進小波變換求出模極大值；利用兩側(cè)的模極大值對應點確定行波到達母線的時刻，并且采用極性對照法很好地解決了故障點和相鄰母線反射波的識別問題，用初始行波與故障點反射行波到達兩端母線的時間之比計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測量母線的準確時間，并用極性對照法識別來自故障點或相鄰母線的反射波，用時間之比計算故障距離和線路全長之比，然后應用桿塔定位的方法找到故障點位置。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降低故障點反射波的幅值，但是500 kV線路發(fā)生故障的過渡電阻一般≤300 Ω，這時故障點的反射率最小也能達到 2/5，故障初始行波和故障點反射波到達母線的時刻仍能準確得到，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，且不受線路實際長度變化的影響，簡便易行，測距精度高，具有很高的實用性。

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

入選年份：2015

L CL型并網(wǎng)逆變器中重復控制方法研究

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網(wǎng)電流的質(zhì)量。進網(wǎng)電流中如果含有過多的諧波分量，就會對電網(wǎng)以及用電設備造成嚴重的危害。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頻率諧波。但是由于LCL濾波器的特性比較復雜，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)逆變器硬件相適應的高性能控制方法非常具有研究價值。方法：在LCL型并網(wǎng)逆變器建?；A上，對比討論兩種不同結(jié)構(gòu)的重復控制與 PI控制相結(jié)合的復合控制方法，對兩種方法的穩(wěn)定性、諧波抑制特性進行推導計算，并對兩種方法的優(yōu)缺點進行總結(jié)和比較。最后以一臺3.7 kVA的樣機驗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，所以補償函數(shù)的設計和實現(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。另一種方案的補償函數(shù)是由一組諧振濾波器組成，控制系統(tǒng)更為復雜，在實際應用中會有更高的實現(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，只要重復控制的補償函數(shù)設計得當，便可以獲得較好的諧波抑制特性。樣機實驗也證實了該理論分析的結(jié)果。結(jié)論：本文對比了兩種不同結(jié)構(gòu)的重復控制與PI控制相結(jié)合的復合控制方案，分別從系統(tǒng)穩(wěn)定性條件、補償函數(shù)設計方法、以及系統(tǒng)諧波抑制特性等方面對兩種控制方案進行了比較詳細的分析和計算，并對兩種控制方案的優(yōu)缺點進行了總結(jié)和比較。最后通過一臺3.7 kVA的樣機在電網(wǎng)電壓存在畸變的條件下對本文的理論分析和結(jié)論進行了實驗驗證。實驗結(jié)果表明，引入重復控制的復合控制方案可以確實有效地提高 LCL型并網(wǎng)逆變器對工頻諧波的抑制能力，獲得較好的進網(wǎng)電流波形。而重復控制與PI組成的結(jié)構(gòu)不同，也會造成控制系統(tǒng)復雜程度以及控制效果上的差異，使用時應根據(jù)實際需要進行選擇。

來源出版物：中國電機工程學報, 2010, 30(27): 69-75

入選年份：2015

永磁同步電機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：基于無傳感器技術的永磁同步電機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、易維護、體積小、成本低，能應用于一些特殊場合。無傳感器控制的核心是轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的估計，調(diào)速系統(tǒng)性能的好壞取決于狀態(tài)估計的精度和動態(tài)響應速度。目前，按照電機運行的適用范圍，無傳感器控制主要分 2種技術：1）利用電動機的空間凸極效應，該方法可應用于較寬速度范圍，且低速時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；2）狀態(tài)觀測器法，直接或間接地從電機反電動勢中提取位置信息，這類方法具有良好動態(tài)性能，適于表面式和內(nèi)埋式電機，但在低速特別是零速時轉(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，研究一種適于較低速場合的無傳感器控制算法是關鍵。目前提出的多種控制策略大多受電機參數(shù)的影響。本文為了實現(xiàn) PMSM 的無傳感器矢量控制，基于已有文獻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)的自適應律，提出轉(zhuǎn)子位置自適應控制的方法。方法：設計并實現(xiàn)了一種將反電勢估算值反饋引入到定子電流觀測計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)，設計了一個截止頻率可隨轉(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)的自適應算法，通過該系數(shù)的自適應調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)不同速度運行時轉(zhuǎn)子角度估算誤差的補償。引入鎖相環(huán)控制對永磁同步電機的轉(zhuǎn)速進行估算。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)并進行實驗測試。結(jié)果：1）設計并實現(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)的自適應算法。轉(zhuǎn)子位置估算不受到反電勢幅值的影響，電機可運行在更低速場合。2）設計了一個截止頻率可隨轉(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，達到更好的濾波效果。3）在分析PMSM數(shù)學模型和矢量控制方案的基礎上，引入鎖相環(huán)控制對PMSM的轉(zhuǎn)速進行估算，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）試驗驗證該新型滑模觀測器估算方法對估算轉(zhuǎn)子位置具有自適應調(diào)節(jié)作用，能夠在 PMSM 較低速運行時準確的估算出轉(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)，在高速領域變速運行，動態(tài)響應較好。在低速領域估算轉(zhuǎn)子位置能夠有效的跟蹤實際轉(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\行，且該算法具有較強的抗干擾能力。結(jié)論：經(jīng)試驗驗證，本文提出的該新型滑模觀測器估算方法能夠在PMSM較低速運行時準確的估算出轉(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、魯棒性強的特點，且該無傳感矢量控制算法簡單、易于實現(xiàn)。

來源出版物：中國電機工程學報, 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

束洪春，劉可真，朱盛強，等

摘要：目的：特高壓直流輸電線路所使用的行波保護和直流欠壓保護是以電壓變化率為動作判據(jù)，需要整定，當線路發(fā)生高阻接地故障時，保護容易拒動。此外，線路保護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；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、響應快速、具有絕對選擇性的特高壓直流線路暫態(tài)保護。方法：采用云廣±800 kV直流輸電工程參數(shù)，計及直流控制系統(tǒng)的響應作用和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安裝處暫態(tài)電壓的特征差異，提出了相應的識別判據(jù)，進而構(gòu)成保護方案，最后通過仿真驗證。結(jié)果：系統(tǒng)正常運行時，正、負極線極波為零；當極線發(fā)生故障時正極線極波與負極線的極波差異很大，對于正極線故障，正極線極波在遠大于0的范圍內(nèi)變化，負極線極波在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)造啟動判據(jù)。利用故障后 2T時窗內(nèi)的正、負極線極波積分絕對值之比能識別故障極線。高頻信號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，高頻信號經(jīng)過邊界后將發(fā)生嚴重衰減，保護安裝處獲得的小波能量較??；區(qū)內(nèi)故障時，保護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)、外故障識別判據(jù)。雷擊干擾時，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，且電壓波形不會過0。雷擊故障時，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，且不會過 0。利用對正極和負極暫態(tài)電壓分別與+800和－800 kV的相關系數(shù)，構(gòu)造雷擊干擾識別元件，實現(xiàn)短路故障與雷電干擾的辨識。最終構(gòu)成完整保護方案。結(jié)論：本文提出了UHVDC線路單端電氣量暫態(tài)保護方案，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)保護的啟動判據(jù)，毋需門檻值，毋需整定，耐高阻能力強，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)、外故障識別元件；3）利用兩極暫態(tài)電壓與+800和－800 kV的相關系數(shù)構(gòu)成短路故障與雷未故障的辨識；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、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，能夠在線路單端實現(xiàn)具有絕對選擇性的全線速動。

來源出版物：中國電機工程學報, 2010, 30(31): 108-117

入選年份：2015

微網(wǎng)運行控制的關鍵技術及其測試平臺

裴瑋，李澍森，李惠宇，等

摘要：目的：微網(wǎng)的運行控制是維持微網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的關鍵技術，其可分為局部的分布式電源控制和系統(tǒng)級的綜合運行控制兩部分，系統(tǒng)級的綜合運行控制主要負責提供系統(tǒng)運行的控制和協(xié)調(diào)，包括完成無縫切換、自動頻率控制、自動電壓控制、自動穩(wěn)定控制、黑啟動等，需要完善的平臺對復雜功能進行測試。本文分析了運行控制關鍵技術測試的需求，探討了微網(wǎng)運行控制平臺的設計和開發(fā)，并通過該平臺對電源控制和無縫切換控制等技術進行了實驗。方法：本文所研究的運行控制測試平臺采用的運行控制結(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準 TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議實現(xiàn)與本地微網(wǎng)監(jiān)控中心之間的通信，現(xiàn)場設備層的各個 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)實際硬件情況選擇485、CAN等總線方式。聯(lián)網(wǎng)運行時，頻率已基本被外部公共電網(wǎng)鎖定，運行控制主要集中于電壓控制。聯(lián)網(wǎng)時的運行狀態(tài)也包括穩(wěn)態(tài)、動態(tài)和暫態(tài)3方面。在穩(wěn)態(tài)和動態(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，將同步機并網(wǎng)類型劃分為自然支撐點、將異步類型風電設定為被動擾動源、將逆變并網(wǎng)型選擇為實時管理電源集。將最優(yōu)能量流優(yōu)化結(jié)果近似分解為無功優(yōu)化項和電壓支撐項，對優(yōu)化項根據(jù)實時網(wǎng)絡無功潮流測量數(shù)據(jù)更新，電壓支撐項則根據(jù)其發(fā)出的有功波動情況或是運行邊界而不停更新，以保證有功波動不影響節(jié)點電壓。當聯(lián)網(wǎng)運行發(fā)生故障時，為盡量延長DG極限切除時間并避免被切除，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，由運行控制切換控制器，并下達阻尼控制器限幅值；對穩(wěn)定型的分布式能源，如微型燃氣輪機等，可以直接下達有功指令至原動側(cè)；在一些含儲能單元等可采用原動側(cè)恒功率源型控制結(jié)構(gòu)的DG單元則采用調(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)運行模式及指令決定 SCR觸發(fā)控制，并相應需要各個主控的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)無縫切換技術的控制邏輯策略。結(jié)果：在考慮微網(wǎng)結(jié)構(gòu)的基礎上，微網(wǎng)運行控制技術測試平臺設計采用三母線和多路開關結(jié)構(gòu)，使實驗室能夠模擬多種結(jié)構(gòu)的微網(wǎng)，各個開關均可在線遠程控制，并可實現(xiàn)重構(gòu)控制。網(wǎng)絡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風力發(fā)電模擬裝置、30 kVA光伏模擬裝置、80 kVA儲能裝置以及Capstone C30微型燃氣輪機；負荷采用電阻、電機和非線性負荷的組合形式。通過該測試平臺對主控型分布式電源控制和無縫切換進行了實驗。通過主控型DG帶非線性和不平衡負載測試，運行控制平臺實現(xiàn)了即使在非線性負載下，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，驗證了運行控制平臺強制關斷策略下三相并網(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)入孤島運行模式。而三相負載電壓在時間上保持了不間斷，且其幅值只是在SCR關斷的時間內(nèi)有所降低，但很快又恢復正常，同時其相位與并網(wǎng)時保持一致，確保了重要敏感負荷的正常供電。結(jié)論：實時的、靈活的、智能的分布式電源控制和系統(tǒng)級的運行控制是微網(wǎng)安全穩(wěn)定運行必不可少的要素。本文對微網(wǎng)的電源技術和系統(tǒng)級控制技術進行了詳細的分析，提出了適用于即插即用的分布式電源并網(wǎng)接口，選擇集中式的運行控制體系，提出了聯(lián)網(wǎng)運行控制和無縫切換控制策略；設計并開發(fā)了微網(wǎng)運行控制平臺，并通過該平臺對電源控制和無縫切換控制等技術進行了實驗，表明該平臺能夠很好地完成微網(wǎng)運行控制相關技術的研究和測試工作。

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

入選年份：2015

微網(wǎng)實驗系統(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)境保護的雙重壓力下，分布式發(fā)電技術獲得了越來越多的重視與應用。將分布式電源以微網(wǎng)的形式接入大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，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)實驗系統(tǒng)進行了深入分析，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)實驗系統(tǒng)的建設提供有價值的參考信息。結(jié)果：按照微網(wǎng)實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征，可以從兩個角度對其進行分類。首先，按照母線的類型，微網(wǎng)實驗系統(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)可看作是一個通過電力電子逆變器接入交流母線的獨特電源。此外，按照系統(tǒng)中分布式電源的類型、數(shù)量和運行控制的復雜度，微網(wǎng)實驗系統(tǒng)可以分為簡單結(jié)構(gòu)微網(wǎng)和復雜結(jié)構(gòu)微網(wǎng)。目前實際中應用較多的為簡單結(jié)構(gòu)微網(wǎng)。復雜結(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)實驗系統(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)點電壓和頻率的就地信息進行控制，在實際中大多仍停留于實驗室研究階段。分層控制模式一般都設有中央控制器，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)實驗系統(tǒng)建設的主流結(jié)構(gòu)，但直流微網(wǎng)系統(tǒng)以其特有優(yōu)勢在微網(wǎng)實驗系統(tǒng)建設中也應得到重視，組建交直流混合微網(wǎng)實驗系統(tǒng)不失為發(fā)揮二者優(yōu)勢的一種可行選擇。2）實際微網(wǎng)建設中不應盲目追求大而全的復雜結(jié)構(gòu)微網(wǎng)，簡單結(jié)構(gòu)的微網(wǎng)系統(tǒng)亦應引起重視。中國存在眾多的獨立供電系統(tǒng)，如熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，獨立光伏、風力發(fā)電系統(tǒng)等，對其進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，提高用戶的供電可靠性。因此應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)可以實現(xiàn)電壓和頻率的無差控制，但對主控單元有很強的依賴性，主控單元的選擇至關重要：若微網(wǎng)中存在燃機等輸出穩(wěn)定且易于控制的分布式電源時，應優(yōu)選其作為主控單元，而光伏風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，則選擇儲能裝置為主控單元，但儲能裝置容量將限制其長時間孤島運行。對等控制微網(wǎng)具有冗余性，但沒有考慮系統(tǒng)電壓與頻率的恢復問題，屬于有差控制，魯棒性差，并且在控制和應用上尚存在若干關鍵技術問題亟待攻克，目前僅限于實驗研究階段。多代理分層控制微網(wǎng)目前多集中于協(xié)調(diào)市場交易、對能量進行管理等方面，可提供較高的供電質(zhì)量，是目前技術最成熟、同時也是應用最廣的一種微網(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，應綜合考慮供電質(zhì)量、系統(tǒng)可靠性、應用領域、微網(wǎng)優(yōu)化運行等因素，合理選擇控制模式。

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

入選年份：2015

智能電網(wǎng)的本質(zhì)動因和技術需求

姚建國，賴業(yè)寧

摘要：目的：由于能源特點、電網(wǎng)特質(zhì)以及社會需求的差異，各國對智能電網(wǎng)的定義不盡相同。如何正確認識智能電網(wǎng)，制定符合本國能源經(jīng)濟需要的電網(wǎng)發(fā)展路線，并明確具體的技術需求和突破點，是建設智能電網(wǎng)的關鍵。方法：智能化是電網(wǎng)發(fā)展的一個內(nèi)涵豐富且長遠的愿景，是電網(wǎng)發(fā)展的目標，是一個過程。因此，智能電網(wǎng)建設是一項長期的系統(tǒng)工程，不僅涉及技術問題，還需要全社會的參與。本文分析了智能電網(wǎng)的概念成因、發(fā)展需求及本質(zhì)動因。剖析了智能電網(wǎng)建設的相關技術需求和關鍵突破點，從本質(zhì)動因?qū)用鎸χ袊鴪詮娭悄茈娋W(wǎng)建設進行有益探索。結(jié)果：智能電網(wǎng)概念的提出，以及智能電網(wǎng)建設的不斷推進，都有著特殊的推動因素。本文基于社會經(jīng)濟發(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)建設的本質(zhì)動因歸納為 7個方面：1）社會經(jīng)濟發(fā)展與全球金融危機；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)濟性要求；5）高度信息化與自動化的調(diào)度需求；6）高質(zhì)量及多元化的用電需求；7）新技術和新設備的廣泛應用。智能電網(wǎng)建設的本質(zhì)動因直接驅(qū)動了其技術的需求和發(fā)展。1）安全可靠供電是電網(wǎng)運行的第一要義，對于智能電網(wǎng)更應如此，既要求物理結(jié)構(gòu)的可靠性，又要求支撐技術的先進性。因此，應采用新型先進的發(fā)輸變配電設備，構(gòu)建堅強可靠的網(wǎng)架；研究靈活交直流輸電技術，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、智能防災和應急技術，提高大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行水平及綜合防御能力。2）需要提高能源資源的利用效率：研究先進的發(fā)電和儲能技術、多能源聯(lián)合協(xié)調(diào)優(yōu)化技術；提高電網(wǎng)運行和輸送效率，降低電網(wǎng)全局損耗，研究電網(wǎng)優(yōu)化分析與運行技術，安排合理的運行方式；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。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、預測、分析、控制等相關技術；研究節(jié)能環(huán)保的優(yōu)化調(diào)度技術，促進綠色能源發(fā)展與利用；研究分布式電源接入技術和微電網(wǎng)技術、微透平技術，促進用戶側(cè)可再生能源的利用，提升用電可靠性。4）要實現(xiàn)電網(wǎng)的靈活互動，應促進電源、電網(wǎng)及用戶之間的協(xié)調(diào)互動運行。因此，需要研究機網(wǎng)協(xié)調(diào)運行控制技術，推進機網(wǎng)信息雙向?qū)崟r交互；推廣發(fā)電廠輔助服務考核技術，提高發(fā)電企業(yè)主動參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)的積極性；研究互動營銷和智能電表技術，提高電網(wǎng)與用戶間的互動水平和用戶服務質(zhì)量。5）信息和通信技術是堅強智能電網(wǎng)建設的支撐技術，是堅強智能電網(wǎng)各環(huán)節(jié)運行的重要基礎，是智能電網(wǎng)實現(xiàn)互動開放的載體。需要深入開展信息采集、傳輸、存儲、處理、集成及安全等多方面技術的研究；研究堅強智能電網(wǎng)的通信體系架構(gòu)，建立大容量、高速實時、具有時間同步和業(yè)務感知能力的下一代光傳輸網(wǎng)，滿足堅強智能電網(wǎng)對信息和通信技術的要求。結(jié)論：電網(wǎng)不僅是電能輸送的載體，更是實現(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)實現(xiàn)能源資源的優(yōu)化配置。具備堅強可靠、經(jīng)濟高效、清潔環(huán)保、靈活互動、友好開放等性能的堅強智能電網(wǎng)為實現(xiàn)這一目標提供了可行途徑。然而智能電網(wǎng)建設是一項長期而復雜的系統(tǒng)工程，需要全社會參與。因此，必須遵循可靠性原則，夯實電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，從全局角度實現(xiàn)電網(wǎng)安全性與經(jīng)濟性的高效優(yōu)化協(xié)調(diào)。必須以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，以各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎，利用先進的通信、信息和控制等技術，構(gòu)建以信息化、自動化、互動化為特征的堅強智能電網(wǎng)。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動化, 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)濟性之外，如何進一步關注電力系統(tǒng)運行中的CO2排放是一個值得研究的問題。本文深入分析了電力系統(tǒng)調(diào)度運行中的CO2排放特性，探索通過優(yōu)化運行實現(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等新的低碳要素，對低碳電力調(diào)度的內(nèi)涵進行深入剖析，定義了科學、高效的低碳電力調(diào)度方式；分析各類低碳電源的技術特性，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)關系及碳補集電廠的典型電碳運行空間；在考慮CO2排放的前提下，通過在傳統(tǒng)的調(diào)度決策模型中擴充模型的決策變量，增加目標函數(shù)的組成項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”相關程度較弱的因素，實施“組團式”歸并、可用發(fā)電容量中扣除檢修機組，以機組出力為決策目標，忽略系統(tǒng)的網(wǎng)絡約束，進行算例計算。結(jié)果：以我國某省電力系統(tǒng)的實際數(shù)據(jù)構(gòu)造算例，計算了三種典型場景的結(jié)果，分別是：第一，不設碳排放約束目標而應用低碳電力調(diào)度的基準場景；第二，在基準場景的基礎上，調(diào)高碳價至160元/t的高碳價場景；第三，在基準場景的基礎上，引入碳排放約束，在原有排放強度基礎上下調(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，60萬 kW燃煤裝機則需在負荷低谷時段壓負荷運行，其他容量等級火電均運行于最小出力水平，不可調(diào)節(jié)水電沒有出現(xiàn)棄水現(xiàn)象，運行于固定出力點；在第二種場景下，較高的碳價將促使電廠的碳捕集裝置運行于其最大水平上，以捕集盡可能多的CO2，并使得調(diào)度碳捕集電廠運行比調(diào)度 60萬 kW燃煤機組更為經(jīng)濟，60萬kW機組將參與調(diào)峰，而碳捕集電廠只在負荷低谷時段壓負荷運行；在第三種場景下，實施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行，并參與系統(tǒng)調(diào)峰。最后，給出了不同場景下碳補集電廠的運行情況分析，發(fā)現(xiàn)提高碳價與引入排放約束將對提高電廠的CO2捕集水平將起推動作用。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)度計劃決策帶來新的內(nèi)容與復雜度，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)的整體運行效益。因此，在調(diào)度決策中應同時兼顧電能生產(chǎn)與電力CO2排放，考慮兩者間的相互關系，實現(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)自動化, 2010, 34(12): 18-23

入選年份：2015

電動汽車電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

宋永華，陽岳希，胡澤春

摘要：目的：電動汽車采用電能取代汽油等化石燃料作為動力，是未來交通的清潔和低碳解決方案。電動汽車動力電池既是發(fā)展電動汽車的核心，也是電力工業(yè)與汽車行業(yè)的關鍵結(jié)合點。但應用在電動汽車上的電池技術主要是電化學儲能技術，即鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子等電池技術，分別在比能量、比功率、充電技術、使用壽命、安全性和成本等幾方面存在不足，制約了電動汽車的發(fā)展。近年來，電動汽車電池技術的研發(fā)受到了各國的重視，電池的多種性能得到了提升，推動了電動汽車的大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展。因此，研究電動汽車電池技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，可為電力行業(yè)積極應對未來電動汽車充電負荷對電網(wǎng)的影響并采取相應措施提供參考。方法：本文基于國內(nèi)外電動汽車電池技術相關的大量最新素材，首先結(jié)合電動汽車的發(fā)展歷史概述了車用動力電池的發(fā)展情況，隨后重點介紹了3類電動汽車動力電池（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)狀況和在電動汽車上的應用實例，并從電池化學性能（比能量、比功率、單體電壓、循環(huán)壽命、安全性、單位功率價格等）和商業(yè)化的電動汽車電池組性能（電池類型、容量、續(xù)航里程、質(zhì)量、充電時間等）兩個角度，從技術和經(jīng)濟層面進行了詳細的比較分析，同時介紹了幾種處于研發(fā)階段的電動汽車最新電池技術。最后根據(jù)我國國情，探討了電動汽車動力電池未來的發(fā)展方向和研究重點。結(jié)果：通過對鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池等 3類主要電動汽車動力電池的比較分析，對電動汽車電池的應用前景、未來發(fā)展趨勢和研發(fā)中的新電池技術進行了展望，認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，且鋰離子電池技術在安全性方面取得了突破性進展，若進一步克服成本方面的劣勢，將在不遠將來成為電動汽車的主流動力電池。此外，本文指出中國電力行業(yè)應關注電動汽車電池技術的發(fā)展，了解電池特性，分析電動汽車充電負荷對電網(wǎng)的影響并積極采取應對措施。結(jié)論：電動汽車動力電池作為車載儲能裝置，既要求有足夠的能量來滿足一定的駕駛時間和行駛里程，又要提供能達到車輛指定的加速性能所需要的最大功率。當目前市場上電池成本降低或處于實驗室研究階段的電池技術發(fā)展成熟后，汽車制造廠商必然會提高電動汽車電池組的容量、功率等以提升電動汽車的行駛里程和性能。電力行業(yè)應關注電動汽車電池的容量、功率和其他關鍵特性，不僅是要能接入可靠的充電設施和網(wǎng)絡，還需研究針對大規(guī)模電動汽車充電的有序控制，在滿足電池充電需求的同時降低其對電網(wǎng)的負面影響；此外，還應研究電動汽車回饋電網(wǎng)技術，利用電動汽車的電池儲能系統(tǒng)向電網(wǎng)提供支撐，以提高電網(wǎng)的運行效率和安全性。

來源出版物：電網(wǎng)技術, 2011, 35(4): 42742

入選年份：2015

風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)儲能容量對有功功率的影響及評價指標

李碧輝，申洪，湯涌，等

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

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

入選年份：2015

風電并網(wǎng)時基于需求側(cè)響應的輸電規(guī)劃模型

曾鳴，呂春泉，邱柳青，等

摘要：目的：作為傳統(tǒng)化石能源的重要補充，風能已成為當今能源可持續(xù)發(fā)展的重要方向，受到我國的高度關注。我國風能資源豐富地區(qū)普遍距離負荷中心較遠，大規(guī)模的風電容量無法就地消納，需要通過輸電網(wǎng)遠距離輸送到負荷中心。此時，堅強電網(wǎng)對風電的安全穩(wěn)定輸送起著重要作用，為了接納風力發(fā)電，需要重新規(guī)劃電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，進行必要的輸電線路擴容。從供應側(cè)看，大規(guī)模風能的并網(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)響應機制能促使用戶根據(jù)實時供用電情況改變電量消費行為，有利于提高電網(wǎng)運行的靈活性，是應對風電并網(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)響應機制，解決風電大規(guī)模并網(wǎng)問題。方法：首先，綜合考慮了風電機組出力的不確定性，假設風電機組的發(fā)電功率服從正態(tài)分布，建立風電機組發(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)響應機制，主要分析直接削減負荷的需求側(cè)響應策略，即在與電力用戶簽訂合同的前提下，在發(fā)生供電緊缺、輸電阻塞等情況時削減用戶負荷的策略，分別針對不同負荷等級制定提供相應的削減電量補償費用，建立了基于需求側(cè)響應機制的輸電規(guī)劃模型；然后，利用貪婪隨機自適應搜索過程（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)點和24節(jié)點系統(tǒng)計算得出規(guī)劃方案，對比分析有無引入需求側(cè)響應機制的輸電規(guī)劃結(jié)果，驗證基于需求側(cè)響應機制的輸電規(guī)劃模型對提高規(guī)劃經(jīng)濟性和改善風電并網(wǎng)輸電規(guī)劃效率的可行性。結(jié)果：Garver 6節(jié)點和IEEE 24節(jié)點系統(tǒng)引入需求側(cè)響應機制前后的輸電規(guī)劃對比結(jié)果如下：Garver 6節(jié)點系統(tǒng)考慮需求側(cè)響應機制的輸電規(guī)劃線路投資費用為0.1992億美元，較不可考慮需求側(cè)響應機制的規(guī)劃方案節(jié)約投資552萬美元；由于采取了負荷控制管理的需求側(cè)響應機制，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)響應機制的IEEE-24節(jié)點系統(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)響應機制的規(guī)劃方案，這主要是由于風電并網(wǎng)和需求側(cè)響應機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)響應機制增加的費用和部分線路增投的成本總和依然低于不考慮需求側(cè)響應機制的規(guī)劃方案，其中考慮需求側(cè)響應機制的輸電規(guī)劃線路投資費用為4.41億美元，較不可考慮需求側(cè)響應機制的規(guī)劃方案節(jié)約投資7900萬美元；實施需求側(cè)響應機制的費用較之多支出成本230萬美元，總體上節(jié)約了5600萬美元?？梢姡胄枨髠?cè)響應機制的規(guī)劃總成本低于沒有考慮需求側(cè)響應機制的規(guī)劃成本。因此，在輸電規(guī)劃中引入需求側(cè)響應機制，既可克服風電出力間歇性和波動性的問題，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)濟效益和社會效益。結(jié)論：隨著風電大規(guī)模并網(wǎng)，輸電規(guī)劃面臨著更大的不確定性。需求側(cè)響應機制能夠促使用戶根據(jù)實時供用電情況改變電量消費行為，如在風電供應過量時增加電力消費，在風電供應緊張時減少用電量等，這有利于提高電網(wǎng)運行的靈活性，是應對風電并網(wǎng)問題的有力手段，在輸電規(guī)劃中應充分考慮。此外，與一般的不考慮需求側(cè)響應機制的規(guī)劃模型相比，基于需求側(cè)響應機制的輸電規(guī)劃模型能夠全面權衡線路投資成本與需求側(cè)響應成本，在保證供電可靠性的前提下，消納風電容量，優(yōu)化輸電線路投資方案，提高輸電投資的經(jīng)濟性和可靠性。

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

入選年份：2015

交流電網(wǎng)強度對模塊化多電平換流器HVDC運行特性的影響

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)的強弱對電壓源型直流換流站運行特性的影響，擴展功率圓法在電壓源型換流器直流輸電技術的應用場景。揭示交流系統(tǒng)的相對強度影響電壓源型換流器運行特性的本質(zhì)原因，為電壓源換流站功率運行區(qū)間和聯(lián)結(jié)變閥側(cè)電壓的設計提供理論依據(jù)和工程實用方法。方法：在已有研究成果的基礎上，增加等值交流系統(tǒng)向換流站注入功率的數(shù)學模型，用圖示法（功率圓法）分析交流電網(wǎng)強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定值改變時系統(tǒng)的暫態(tài)特性。最后，通過PSCAD電磁暫態(tài)模型仿真驗證所得結(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)學關系納入換流站的功率圓圖中，應用圖解法分析了交流電網(wǎng)強度對 MMC-HVDC系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性的影響，同時分析了接入強、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定值改變時的暫態(tài)特性。深入地揭示了MMC換流器運行的本質(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：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)的強弱，以及控制方式對MMC-HVDC系統(tǒng)運行特性的影響。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)的強弱。3）換流器達到滿調(diào)制前，功率圓3能覆蓋整個功率圓2，換流器的電壓電流實現(xiàn)最佳配置，以此設計的聯(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度的交流系統(tǒng)的運行特性。交流系統(tǒng)的強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，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, 2011, 35(2): 17-24

入選年份：2015

風電功率波動的時空分布特性

崔楊，穆鋼，劉玉，等

摘要：目的：電網(wǎng)調(diào)度、規(guī)劃部門更關心數(shù)臺風電機組集聚后的風電場乃至風電場群輸出功率的波動特性對電網(wǎng)穩(wěn)定運行的影響，尤其關注風電功率分鐘級、小時級甚至更長時間尺度的波動特性，以及數(shù)百甚至上千km2巨型風電場群輸出功率的波動特性給電網(wǎng)的規(guī)劃、運行帶來多大程度的影響，這就需要對風電功率波動的時空分布特性進行定量分析。本文旨在基于較長歷史時期內(nèi)、較廣地理空間分布的風電場群實測數(shù)據(jù)，對單臺風電機組、單個風電場及風電場群輸出功率在不同時間、空間尺度下波動特性的分布特征進行量化分析，細致地量化評估風電接入點局部地區(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電功率波動給電網(wǎng)帶來的影響，進一步提高電網(wǎng)對風電的接納能力。方法：風電功率波動隨時間分布的特性指風電功率在不同時間尺度下的變化速率及幅度。風電功率波動的空間分布特性指由于受風電場（群）所占區(qū)域的地形地勢、風電機組排列方式以及接入相同并網(wǎng)點風電場數(shù)目、容量等因素影響，風電功率波動在不同空間尺度上形成的差異。本文基于較長歷史時期內(nèi)、較廣地理空間分布的風電場群實測數(shù)據(jù)，研究了風電功率波動的時空分布特性及其內(nèi)在趨勢性特征，以期最大限度的評估風電波動對電網(wǎng)造成的影響。結(jié)果：隨著時間尺度的增大，風電功率的相對可變性呈現(xiàn)上升的趨勢，風電輸出功率的時間分布具有一定的趨勢性。在較短時間尺度內(nèi)（數(shù)秒、數(shù)分鐘）風電功率的變化量通常較小，而較長時間尺度（數(shù)小時）內(nèi)的變化會較大。受空間分布各種因素的影響，單臺風電機組與單個風電場乃至與整個風電場群輸出功率的波動特性存在較大差異。風電功率的波動隨空間分布尺度的增大而趨于緩和，最大可能出力與裝機容量關系曲線呈現(xiàn)一定的“平緩效應”。結(jié)論：基于較長歷史時期內(nèi)、較廣地理空間分布的風電場群實測數(shù)據(jù)，對單臺風電機組、單個風電場及風電場群輸出功率的波動特性在不同時間、空間尺度下進行了量化分析對比，結(jié)論如下：1）隨著時間尺度的增大，風電功率的波動性呈現(xiàn)上升的趨勢。按12 s、15 min、1 h、6 h等不同時間尺度分析，單機、單場、風電場群輸出功率的平均值分別為0.0891 pu、0.0916 pu和0.1512 pu；功率標準差分別為0.0968、0.0797和0.0659 pu。2）隨著空間尺度的增大，風電場（群）最大輸出功率呈現(xiàn)下降的趨勢。實測數(shù)據(jù)分析表明，當風電裝機容量分別為30、120和770 MW時，風電場最大出力為0.99、0.89、0.71 pu。3）隨著風電場群空間分布廣度的增加，風電功率的波動隨風電規(guī)模的增大趨于緩和，出現(xiàn)“平緩效應”。

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

入選年份：2015

智能變電站中采樣值傳輸延時的處理

黃燦，肖馳夫，方毅，等

摘要：目的：智能變電站網(wǎng)絡通信的成功取決于收發(fā)報文的準確性和傳輸報文的實時性。為將模擬量采樣值（sampled analogue value，SAV）報文準確、實時地傳輸至智能電子設備，本文通過建立 SAV 報文傳輸?shù)臅r序模型，提出一種延時補償和延時測算相結(jié)合的方法改進報文通信的準確性與實時性，并通過仿真驗證方法的正確性。方法：在建立SAV報文傳輸時序模型的基礎上，提出一種采用合并單元相位校準補償傳輸延時以提高模擬采樣值時標的準確性，并通過測算以太網(wǎng)的最大傳輸延時驗證 SAV 報文的實時性的方法。利用公式推導和算例計算對方法進行了理論分析，并通過 OPNET modeler仿真驗證了理論分析的正確性。結(jié)果：GOOSE報文流量遠小于SAV報文流量，對網(wǎng)絡帶寬的影響基本可以忽略。模擬采樣值延時能夠為降低采樣值相位誤差、同步多路采樣值時序、測量報文傳輸實時性、實現(xiàn)過程層網(wǎng)絡配置提供重要依據(jù)。通過合理配置以太網(wǎng)交換機，將交換機的負荷控制在一定水平，網(wǎng)絡節(jié)點之間通過交換機實現(xiàn)邏輯上的點對點通信，一定程度上可避免信道沖突，提高t通信時延的確定性。結(jié)論：目前一般采用 VLAN組播技術或多個百兆甚至千兆的以太網(wǎng)交換機分擔數(shù)據(jù)流量的方法來解決變電站間隔層設備需處理大流量報文的問題，此時要求IED具有高速度的數(shù)據(jù)處理能力以實現(xiàn)SAV報文和GOOSE報文的編碼、解碼計算。另外，從報文的自身角度考慮，可借鑒幀聚合機制實現(xiàn)報文的壓縮，減少幀頭負載，有助于避免數(shù)據(jù)網(wǎng)絡阻塞、縮減數(shù)據(jù)傳輸延時，降低網(wǎng)絡數(shù)據(jù)吞吐量和提高網(wǎng)絡傳輸效率。工程中一般根據(jù)具體制造商的物理裝置和現(xiàn)場實際設備需求情況，通過計算IED端口的最大數(shù)據(jù)流量和報文的最大傳輸延時來設計以太網(wǎng)交換機的組網(wǎng)方式。研究采樣值的傳輸延時，有助于實現(xiàn)智能變電站網(wǎng)絡通信的準確性、實時性，亦可為工程中過程層網(wǎng)絡的可靠、經(jīng)濟配置提供參考。

來源出版物：電網(wǎng)技術, 2011, 35(1): 42865

入選年份：2015

基于實測信號的電力系統(tǒng)低頻振蕩模態(tài)辨識

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文獻所用數(shù)學方法及信號分析工具只能對某一局部發(fā)電機功角、發(fā)電機有功功率及聯(lián)絡線有功率等單一信號進行處理和分析，無法從全局角度對擾動后的振蕩現(xiàn)象進行分析，只能得到擾動后系統(tǒng)低頻振蕩的頻率及阻尼比，很難根據(jù)實測信號獲得系統(tǒng)的振型（即振蕩模態(tài)），無法分析發(fā)電機間的振蕩關系，難以應用于抑制低頻振蕩的實時控制中。而且上述方法還存在受噪聲信號影響較大，系統(tǒng)階數(shù)確定困難，容易出現(xiàn)偽模態(tài)和計算過程復雜、耗時長等缺點。本文結(jié)合經(jīng)驗模態(tài)分解（EMD）和隨機子空間辨識（SSI）算法，開展電力系統(tǒng)低頻振蕩問題的研究，能夠有效克服隨機子空間辨識算法在處理非線性非平穩(wěn)信號的局限性及其難以解決的定階問題。方法：首先利用經(jīng)驗模態(tài)分解對 WAMS量測數(shù)據(jù)中故障后發(fā)電機有功功率進行分解，然后將各發(fā)電機有功功率EMD結(jié)果中振蕩頻率相近的IMF分量作為隨機子空間辨識算法的輸入進行計算，既可得到系統(tǒng)狀態(tài)矩陣及觀測矩陣，進而根據(jù)狀態(tài)矩陣特征值計算結(jié)果及模態(tài)振型計算方法即可得到系統(tǒng)的振蕩模式及其相關振蕩參數(shù)?？刂浦行母鶕?jù)系統(tǒng)的振蕩模式及其相關振蕩參數(shù)采取有效的控制措施（如調(diào)整發(fā)電機出力、直流調(diào)制等）即可實現(xiàn)對低頻振蕩的控制。結(jié)果：以隨機產(chǎn)生2組數(shù)據(jù)作為輸入所得到的輸出采樣數(shù)據(jù)作為隨機子空間辨識算法的輸入即可計算得到系統(tǒng)狀態(tài)矩陣及觀測矩陣。辨識所得系統(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)響應數(shù)據(jù)（即輸出數(shù)據(jù)）作為輸入，利用隨機子空間算法所得系統(tǒng)與實際系統(tǒng)具有十分相近的幅頻特性及相頻特性。辨識結(jié)果與實際系統(tǒng)特征值計算對比結(jié)果中，辨識所得系統(tǒng)與實際系統(tǒng)的振蕩頻率及阻尼比計算結(jié)果十分接近，證明了辨識所得系統(tǒng)基本保持了原系統(tǒng)的動態(tài)特性。對于辨識得到的振蕩模式，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)實際運行過程中，在受到某一擾動后可能激發(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。不同的擾動所激發(fā)出的振蕩模式有所不同，且單一擾動很難激發(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。同時觀察擾動激發(fā)出的各振蕩模式所對應的阻尼比與小干擾穩(wěn)定分析所得到相應模式的阻尼比，不難發(fā)現(xiàn)對于相同的振蕩模式，不同擾動所導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)低頻振蕩阻尼比進行在線實時監(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)電機有功功率采樣信號進行 EMD分解，既解決了隨機子空間定階困難的問題，又可以避免隨機子空間算法在處理非線性、非平穩(wěn)信號過程中所產(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、定階簡單等優(yōu)勢。多機系統(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合振蕩模式，利用隨機子空間算法對 WAMS監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時分析可以為電力系統(tǒng)低頻振蕩在線辨識與控制提供有力的依據(jù)。

來源出版物：電網(wǎng)技術, 2011, 35(1): 59-65

入選年份：2015

雙饋感應風電機組異常脫網(wǎng)及其無功需求分析

崔楊，嚴干貴，孟磊，等

摘要：目的：巨型風電場群屢有發(fā)生的風電機群連鎖脫網(wǎng)事故，不僅給風電企業(yè)造成很大的困擾，也給電網(wǎng)的安全運行帶來威脅。雙饋感應風電機組是目前主流機組，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行條件的變化極為敏感，一旦發(fā)生風電功率波動、電網(wǎng)電壓跌落等擾動，很容易誘發(fā)風電機組中電力電子裝置的保護動作，導致機組異常停機，極大影響了風電機組的持續(xù)聯(lián)網(wǎng)運行能力。本文目的在于闡明雙饋風電機組異常脫網(wǎng)過程的特征，從機組運行特性出發(fā)，分析雙饋機組切入異步運行狀態(tài)吸收大量無功功率進而引起電壓下降是導致機組脫網(wǎng)的主要誘因，以便進一步深入研究風電機群連鎖脫網(wǎng)事故的抑制策略。方法：本文通過構(gòu)建相應模型分析了雙饋感應風電機組因撬棒保護動作導致的異常脫網(wǎng)過程，以及不同運行初始點脫網(wǎng)時機組對電網(wǎng)的無功需求、機組對電網(wǎng)的影響。首先研究了雙饋感應風電機組撬棒保護動作后機組脫網(wǎng)過程中定、轉(zhuǎn)子回路的開關動作特性。在此基礎上，以Gamesa-G58-850 kW雙饋風電機組為例，對撬棒保護動作前不同初始機端電壓及運行轉(zhuǎn)速時的脫網(wǎng)過程中機組的轉(zhuǎn)差-無功特性（s-Q特性）進行了定量分析。最后，基于我國東北某風電場的脫網(wǎng)事件實測數(shù)據(jù)，對本文建立模型以及脫網(wǎng)過程中機組的s-Q特性進行驗證，提出了風電場無功補償措施，如配置無功補償設備等。結(jié)果：不同轉(zhuǎn)差率對應不同的等值電路阻抗，當機組阻抗參數(shù)及脫網(wǎng)前機端電壓一定時，其吸收的最大無功與轉(zhuǎn)差率有關。由理論分析可知，只有當脫網(wǎng)前轉(zhuǎn)速為同步速時，雙饋感應風電機組不從電網(wǎng)吸收無功，在其他各轉(zhuǎn)速下停機均會吸收無功，且轉(zhuǎn)差率絕對值越大吸收的無功越多。實測脫網(wǎng)事故分析也證明，雙饋機組脫網(wǎng)存在瞬時大量的無功缺額，導致局部電壓降低，進而引起相鄰機組保護動作停機，且該過程將雪崩式發(fā)展，最終導致全場所有機組因電壓跌落而脫網(wǎng)。結(jié)論：由于定、轉(zhuǎn)子回路開關動作特性的差異，不論何種原因誘發(fā)的雙饋感應風電機組因 DFIG撬棒保護動作導致的異常脫網(wǎng)事故中，機組脫網(wǎng)前存在短時鼠籠異步運行狀態(tài)而吸收大量無功，導致局部電壓降低，進而引起相鄰機組低電壓保護動作停機，該過程可能為雪崩式發(fā)展，即使停機前電網(wǎng)電壓可能處于較高水平，最終仍會導致全場所有機組因電壓瞬時跌落而脫網(wǎng)。風電場無功補償配置應能快速響應電壓跌落，同時應改善已有風電機組無功控制策略，使非主動停機機組能夠在機端電壓跌落時持續(xù)聯(lián)網(wǎng)運行，對于無法更改控制策略的機組，應增加輔助設備使其在脫網(wǎng)過程中向電網(wǎng)吸收的無功功率達到最小。本文研究結(jié)論對改善風場無功控制、減小風電對電網(wǎng)電壓影響、提高風電機組聯(lián)網(wǎng)運行能力具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。

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

入選年份：2015

不同類型電動汽車充電機接入后電力系統(tǒng)的諧波分析

李娜，黃梅

摘要：目的：電動汽車的發(fā)展和普及離不開充電站的建設，而充電站中的充電機為非線性負荷，會對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，隨著國內(nèi)對電動汽車的大力推廣，電動汽車及其充電設備規(guī)?；尤耄锌赡苁沟秒妱悠嚦潆娫O施成為未來電網(wǎng)中比重較大的負荷之一。在電動汽車還未廣泛應用前，積極開展充電站的諧波特性研究，定量評估分析電動汽車充電站給電網(wǎng)帶來的諧波影響，從而提出消除諧波的防護措施顯得尤為重要。電動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)成的充電機接入系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波進行對比分析，為充電站的諧波治理和充電機選擇提供依據(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種充電機的仿真模型，分別對充電機接入電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的諧波進行仿真分析和比較，并對多臺充電機不同時投入電力系統(tǒng)情況下的諧波進行仿真分析。方法：首先分析了充電機諧波的主要來源以及國內(nèi)對于電動汽車充電站諧波問題的主要研究進展。提出國內(nèi)對于電動汽車充電站諧波問題的研究主要集中在不控整流充電機的研究上，缺少多臺充電機不同時投入電力系統(tǒng)情況下的諧波分析。在此基礎上使用PSCAD軟件設計了充電機諧波測量模型，建立了三相橋式不控整流充電機、十二脈波整流充電機、PWM 整流充電機的仿真模型，使用快速傅里葉變換法測量了諧波，并對數(shù)據(jù)進行了對比分析。該模型能夠為充電站選擇充電機提供依據(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整流充電機的仿真模型，改進了非線性連續(xù)變化電阻的仿真方法，使之能夠在一個充電周期內(nèi)連續(xù)仿真。該模型及諧波測量方法同樣也適用于多臺充電機組成充電站的諧波分析。研究發(fā)現(xiàn)不可控整流充電機產(chǎn)生的 5、7次諧波數(shù)值較高，十二脈波整流充電機能夠很好地抑制低次諧波，PWM 整流充電機各次諧波含量數(shù)值都很小，功率因數(shù)為1，但是控制系統(tǒng)復雜。3種充電機產(chǎn)生的諧波變化趨勢相同，都在充電機輸出功率最大的時刻達到諧波最大值。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的投入間隔對諧波起到一定的抑制作用。另外適當降低起始充電機臺數(shù)，加大充電時間間隔，能夠降低充電站峰值功率，因此可以通過控制充電機投入間隔釋放供電變壓器容量。結(jié)論：電動汽車是一種無污染、節(jié)約石油資源的新型汽車，可實現(xiàn)零排放，加大非石油資源的利用率。為滿足電動汽車電池充電或更換的需要必須建立電動車充電站，而充電站含有大量的非線性負荷－充電機，因此在建設充電站之前需要對充電站的諧波問題進行評估。如果能夠在充電站投入使用前測試，分析、計算充電站的諧波問題，那么對于電動汽車的推廣是有重要影響的。因此，研究電動汽車充電機（站）諧波等相關問題，為充電站的設計和建設提供理論與實踐的支持，是一項對于促進電動汽車產(chǎn)業(yè)化進一步發(fā)展有重要意義的工作，在技術、經(jīng)濟和社會效益等多方面都具有重大的意義。

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

入選年份：2015

采用回復電壓法分析油紙絕緣老化特征量

廖瑞金，孫會剛，袁泉，等

摘要：目的：回復電壓法是以介質(zhì)響應理論為基礎的電氣診斷方法，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：首先進行油紙絕緣材料預處理，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；然后將預處理后的油紙試品置于燒杯中密封，放入 110℃老化箱中進行加速熱老化實驗，按一定時間間隔進行取樣，測量絕緣紙聚合度，作為其老化程度的標準，對不同老化程度的絕緣紙試品進行回復電壓測量。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，充放電時間比tc/td為2。為排除水分對回復電壓曲線的影響，實驗分析了干燥前后聚合度與回復電壓各參數(shù)的關系。并提出新的可反映回復電壓曲線后期所包含信息的參數(shù)。結(jié)果：從回復電壓曲線可以看出，回復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，回復電壓最大值Umax增大，中心時間常數(shù)tdom下降，初始斜率Si增大；2）相同充電時間下，干燥后的試品 Umax，tdom均比干燥前的大，另外充電時間越長，初始斜率 Si越??；3）回復電壓各參數(shù)與絕緣紙聚合度均具有較好的線性關系，可分別用關系式Umax=aDp+b，tdom=mDp+n，Si=cDp+d對實驗數(shù)據(jù)點進行線性擬合，而且干燥后擬合線性優(yōu)度比干燥前更好；4）以上 3個參數(shù)通常在較快的時間內(nèi)就出現(xiàn)，不能反映回復電壓曲線后期所包含的信息。進入較長測量時間時，回復電壓變化很慢，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”來反應曲線末端的變化規(guī)律。在本實驗中選取測量時間為600 s時的回復電壓值電壓相對穩(wěn)定值Ur。Ur隨著絕緣紙聚合度的下降而增加。充電時間越短，Ur越小?？捎肬r=eDp+f對實驗數(shù)據(jù)點進行擬合，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℃下加速熱老化實驗，得到不同老化程度的試品，對進行回復電壓測量與分析，結(jié)果表明：回復電壓最大值、中心時間常數(shù)和初始斜率與老化有很好的相關性，初步研究表明可作為反應油紙絕緣老化的特征參量；提出一個新的參數(shù)電壓相對穩(wěn)定值，以反映回復電壓曲線后期所反映的老化信息，實驗表明其與絕緣紙聚合度有較好相關性，并與紙中水分含量有密切關系；水分對回復電壓曲線及其特征參量影響很大，將回復電壓特征參量用于老化診斷時必須考慮水分的權重影響。

來源出版物：高電壓技術, 2011, 37(1): 136-142

入選年份：2015

輸電線路綜合防雷措施技術經(jīng)濟性評估

趙淳，阮江軍，李曉嵐，等

摘要：目的：在實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行治理，而治理效果不顯著，大大浪費了人力、物力。防雷措施的技術經(jīng)濟性評估是提高輸電線路防雷改造投入產(chǎn)出比的基礎，本文根據(jù)初選—精選—優(yōu)化的評估流程，提出綜合考慮技術經(jīng)濟性指標的輸電線路防雷措施評估方法并應用至 220 kV典型線路改造。方法：利用改進層次分析（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經(jīng)濟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，計算桿塔繞擊防雷性能及繞擊入射點分布特征和反擊防雷性能，綜合考慮上述因素及計算結(jié)果初步篩選防雷改造措施的備選方案。然后，應用IAHP理論將最優(yōu)防雷措施作為目標層，將跳閘率降低效果、工程費用、改造目標、改造難易度、維護難易度、運行壽命作為準則層，將備選防雷措施作為措施層，包括降低桿塔接地電阻、減小保護角、架設耦合地線、加強絕緣水平、加裝保護間隙、安裝可控針、安裝防繞擊側(cè)針和安裝線路避雷器；確定準則層各元素對于目標層的權重向量、比較矩陣、防雷措施對工程費用的判斷矩陣、防雷措施對工程費用的判斷矩陣的擬優(yōu)一致矩陣及相應的特征向量，計算得到備選防雷措施對于目標層的權重向量，選出最佳措施。最后，對計算得出的防雷改造措施再次進行雷擊閃絡風險評估，得到防雷改造預期治理效果，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桿塔段為例進行防雷措施評估，雷擊計算得出#61、#64～#66、#68～#70共7基桿塔需要進行防雷改造，減小保護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。應用IAHP理論對7基桿塔的備選措施進行評估，得到各基桿塔備選措施對于目標層的權重向量并確定最優(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)措施進行預期治理效果評估，#68桿塔的反擊跳閘率仍未達標，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、工程費用、改造目標、改造難易度、維護難易度、運行壽命建立了綜合防雷措施技術經(jīng)濟性評估模型；將此模型應用至典型 220 kV線路防雷改造，經(jīng)迭代優(yōu)化后預期治理效果滿足運行要求。

來源出版物：高電壓技術, 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，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的新技術路線。自 2010年第一條模塊化多電平柔性直流輸電工程投運以來，憑借系統(tǒng)損耗低、無需配置濾波器和高度模塊化等技術優(yōu)勢，受到業(yè)界廣泛關注與認可，并已成為技術發(fā)展的主流技術路線?？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)字化實現(xiàn)的特點，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)制策略應用于模塊化多電平換流器的可行性，重點研究了多電平空間矢量脈寬調(diào)制的通用算法和詳細計算流程。方法：針對模塊化多電平換流器自身高度模塊化的特點，首先分析了其運行原理和空間電壓矢量狀態(tài)圖。通過定義正、負三角形，計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）的作用時間。在確定了電壓矢量的作用時間以后，如何合理選擇冗余矢量是決定SVPWM算法好壞的另一個關鍵問題。通過定義奇、偶冗余矢量，確定了正向三角形采用逆時針、反向三角形采用順時針的最優(yōu)矢量合成順序。在此基礎上，重點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間的最佳切換點。最后，在PSCAD/EMTDC仿真環(huán)境中對5、7和9電平MMC系統(tǒng)進行了仿真，驗證了所提出的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橋臂均由一系列功能和結(jié)構(gòu)相同的子模塊級聯(lián)而成。每個子模塊都具有一個獨立的直流源，控制其內(nèi)部兩個開關器件開通或關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1個電壓矢量。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間的最佳切換點，推導了多電平和2電平電壓矢量之間的作用時間轉(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域已取得廣泛應用。本文所提出的電壓矢量最有合成順序不僅使得 MMC換流器運行過程中開關次數(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, 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力發(fā)電的間斷性，微型燃氣輪機發(fā)電受冷、熱負荷的影響，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)電預測、實時功率平衡以及對重要負荷可靠供電。微網(wǎng)的動態(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)運行控制。微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)良好運行，必須有完善的控制策略支持。當微網(wǎng)運行方式變化時，通過其控制策略實現(xiàn)無縫切換。當負荷或網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，對微網(wǎng)中各分布式電源、儲能裝置及負荷實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，保持電壓頻率穩(wěn)定。方法：首先介紹實驗室微網(wǎng)的構(gòu)成，提出微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的主要功能、任務和工作流程。在滿足負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)濟調(diào)度和優(yōu)化運行。針對實驗室微網(wǎng)運行控制，采取中央控制器和局部控制器（分布式電源控制器和負荷控制器）相結(jié)合的控制策略。主配網(wǎng)正常運行時，微網(wǎng)并網(wǎng)運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，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)恢復正常運行后，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：對實驗室微網(wǎng)進行建模仿真，并網(wǎng)運行時，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行輸出；主配網(wǎng)發(fā)生故障時，通過檢測公共連接點電壓或頻率越限，微網(wǎng)斷開與主配網(wǎng)連接孤網(wǎng)運行，主控分布式電源切換為VF控制，可跟蹤負荷變化，保證微網(wǎng)電壓頻率穩(wěn)定性。主配網(wǎng)恢復正常運行后微網(wǎng)并網(wǎng)運行，主控分布式電源由VF控制切換為PQ控制，主配網(wǎng)恢復對微網(wǎng)供電，各電氣量恢復至孤網(wǎng)前水平。結(jié)論：為建設實驗室微網(wǎng)監(jiān)控平臺，本文提出了微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的構(gòu)成、任務和工作流程，其中的經(jīng)濟調(diào)度和優(yōu)化運行功能在綜合考慮各分布式電源的技術性能、負荷需求大小、環(huán)保、電價等因素基礎上，協(xié)調(diào)控制微網(wǎng)內(nèi)各發(fā)電單元、儲能單元出力以及微網(wǎng)與上級電網(wǎng)之間的功率交換，管理負荷需求，實現(xiàn)了微網(wǎng)運行總的經(jīng)濟成本最小。為實驗室微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制提出的中央控制與局部控制相結(jié)合的運行控制策略，經(jīng)仿真驗證表明：既能實現(xiàn)微網(wǎng)運行的靈活、無縫切換，又能在孤網(wǎng)運行時跟蹤負荷變化，保持系統(tǒng)穩(wěn)定性。

來源出版物：電網(wǎng)技術, 2011, 35(7): 24-28

入選年份：2015

包含電動汽車的風/光/儲微電網(wǎng)經(jīng)濟性分析

茆美琴，孫樹娟，蘇建徽

摘要：目的：電動汽車（Electric Vehicles，EVs）在接入微電網(wǎng)時具有雙重角色：充電時可看做負載；同時在電動汽車電池有足夠電量的情況下，可以作為儲能電源對微電網(wǎng)負載進行供電。本文針對電動汽車“源”與“荷”的雙重特性，即其能量的雙向流動性，提出了包含風、光、儲、電動汽車等的微電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度策略和模型，定量地分析電動汽車的加入對微電網(wǎng)經(jīng)濟性的影響。方法：在重點分析電動汽車能量需求特點的基礎上，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)運行時，為了保障微電網(wǎng)運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接入與斷開時間、接入費用和能量交易價格等內(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)議基礎上，本文提出了微網(wǎng)經(jīng)濟性分析模型。該模型以全年微網(wǎng)運行費用最小為目標函數(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，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)運行費用中主要考慮系統(tǒng)設備初始購買費用、設備維護費用、全年機組燃料消耗費用以及能量交易費用。采用粒子群優(yōu)化（Particle Swarm Optimization，PSO）算法對所提出的優(yōu)化模型進行求解。最后以風/光/儲微電網(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)濟性、發(fā)電與用電的動態(tài)匹配性以及微電網(wǎng)運行者和EVs車主之間的利益分配進行了具體分析。結(jié)果：1）經(jīng)濟性分析方面。該系統(tǒng)設備固定投資費用為 90061.38美元。（1）不加入EVs時，系統(tǒng)全年運行費用由燃料費用和電網(wǎng)交易費用構(gòu)成，為61677.7美元；（2）加入EVs時，系統(tǒng)全年運行費用為 58611.7美元。相比于沒有EVs加入的情況，在系統(tǒng)設備固定投資不變的條件下，系統(tǒng)全年的運行費用降低了 5.02%。2）發(fā)電與用電動態(tài)匹配性方面。系統(tǒng)負荷主要分為電和熱兩種類型負荷：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，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。3）微電網(wǎng)運行者與EVs車主之間利益分配方面。本算例中，微電網(wǎng)運行者和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)運行者不虧損條件下的接入費用取值范圍為[0，34.28美元/（kW·h）]。當能量交易價格為0.06美元/（kW·h）且沒有接入費用時，微電網(wǎng)運行者得到全部利潤；當沒有接入費用且能量交易價格與電網(wǎng)電價一致時，車主得到全部利潤。當接入費用為 6.49美元/（kW·h），能量交易價格為0.09美元/（kW·h）時，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)濟性的影響主要涉及兩方面：接入費用和交易電價。接入費用增加了系統(tǒng)部分固定投資費用，但是合理的交易電價可以減少系統(tǒng)全年的運行費用，雙方通過簽訂合同進行利益分配。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)全年總費用的影響以及車主全年的收入情況。微電網(wǎng)在高電價時使用EVs的電能來減小系統(tǒng)運行費用，車主通過從微電網(wǎng)運行者得到接入費用和向微電網(wǎng)賣電來補充部分購車費用。最終結(jié)果顯示 EVs的加入不僅減少了微電網(wǎng)中靜態(tài)儲能設備的投資和微電網(wǎng)系統(tǒng)全年運行費用，而且提高了系統(tǒng)供電、供熱可靠性，使車主在使用EVs的同時得到一定的補償。

來源出版物：電力系統(tǒng)自動化, 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；對于將光伏發(fā)電系統(tǒng)進行仿真分析的研究者，要選擇適合自己仿真內(nèi)容的模型。本文對整個光伏發(fā)電系統(tǒng)模型研究的現(xiàn)狀進行了綜述，為相關的研究提供了參考。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)潮流計算、暫態(tài)穩(wěn)定計算的模型，最后針對系統(tǒng)中的孤島保護模型進行了綜述。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)孤島保護的研究，根據(jù)保護原理的不同，介紹了兩類保護模型。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光伏電池出力不平均甚至出現(xiàn)雪崩擊穿時的光伏電池模型。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)生器進行控制，因此，MPPT和逆變器的控制既可以分開進行，也可以結(jié)合在一起給出一個控制信號。對整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的建?；旧鲜鞘紫冉⑾到y(tǒng)各個部分的狀態(tài)方程或者MATLAB的仿真模型，再將其組合起來得到整個系統(tǒng)的模型。對于孤島保護的建模研究更偏向于對于保護策略的驗證，其建模關鍵在于提出具體的保護策略。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)的模型研究可能會出現(xiàn)新的發(fā)展方向。在光伏電池方面，當多個光伏電池組成光伏陣列時，在考慮到可能出現(xiàn)的光照不均的情況下，如何對整個光伏陣列建立等值模型可能成為研究的方向。由于MPPT、逆變器和孤島保護的建模都是為了研究其控制或保護策略，因此其模型的發(fā)展方向決定于控制或保護新方法的研究。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，但這兩個量隨運行狀況的變化很大，難以找到合適的模型，因此這也是建模中的難點。對于整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的建模，為了適應未來大規(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)動態(tài)的響應的模型，從而推進光伏發(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, 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）因其較強的電化學活性和低溫特性在生物醫(yī)學、環(huán)境治理以及材料表面處理等領域具有廣泛的應用前景，近年來一直是低溫等離子體研究領域的一個熱點。而在實際應用中，射流長度在很大程度上影響和制約了APPJs的應用。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)地分析其作用機理，對于提高射流放電的可控性、增強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)合氣體動力學和靜電場仿真對實驗結(jié)果進行了分析與討論。結(jié)果：實驗結(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，當外施電壓增大到一定程度時會發(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時達到最大值。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狀態(tài)時達到最大；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, 2011, 37(6): 1432-1438

入選年份：2015

輸電線路覆冰關鍵影響因素分析

黃新波，歐陽麗莎，王婭娜，等

摘要：目的：輸電線路覆冰嚴重威脅著電力系統(tǒng)的安全運行，開展輸電線路覆冰機理的研究對于提高覆冰區(qū)線路運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、風速以及導線溫度之間的關系。并采用灰關聯(lián)分析法計算覆冰和環(huán)境參數(shù)、導線溫度之間的關聯(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、導線溫度以及導線拉力（導線拉力通過理論計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、風速以及導線溫度之間的關系；基于現(xiàn)場覆冰數(shù)據(jù)采用灰關聯(lián)分析法計算覆冰和環(huán)境參數(shù)、導線溫度之間的關聯(lián)系數(shù)，分析影響導線覆冰的主要因素，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，計算覆冰影響深度系數(shù)，從而得出覆冰的關鍵影響因素。結(jié)果：1）根據(jù)覆冰影響深度分析法步驟計算得知，220 kV銅黎線在選取的覆冰數(shù)據(jù)中，即最關鍵的影響因素為風速，其次為導線溫度和環(huán)境溫度，影響最小的為環(huán)境濕度。2）通過灰關聯(lián)分析法得出覆冰與環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境風速以及導線溫度的關聯(lián)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)在2009-01-01—2009-01-27期間貴州電網(wǎng)220 kV銅黎線路的覆冰關聯(lián)度最大的是環(huán)境風速，而環(huán)境溫度、導線溫度與覆冰厚度的關聯(lián)度值非常相近，關聯(lián)度最小的為相對濕度。3）覆冰影響深度分析法的計算結(jié)果相對于灰關聯(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）研究得出覆冰的關鍵影響因素是風速。即當具備了形成覆冰的溫度和水汽條件后，風速的大小和風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)境風速）和導線溫度等因素之間的關系，可作為覆冰分析的一個參考方法。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)為研究對象的灰關聯(lián)分析方法來計算覆冰與微氣象條件、導線溫度之間的關聯(lián)度，與覆冰影響深度分析法對比研究。3）在進一步對貴州電網(wǎng)線路覆冰進行全面和系統(tǒng)的狀態(tài)評估和處置決策等應用方面時，應著重考慮環(huán)境風速的影響，適當考慮溫度的影響（環(huán)境溫度與導線溫度）。

來源出版物：高電壓技術, 2011, 37(7): 1677-1682

入選年份：2015

永磁同步電機伺服系統(tǒng)抗擾動自適應控制

魯文其，胡育文，梁驕雁，等

摘要：目的：永磁同步電機具有體積小、效率高、電磁轉(zhuǎn)矩大、控制方便等優(yōu)點，故其成為伺服系統(tǒng)中執(zhí)行機構(gòu)的最佳選擇之一。在電機實際運行時，電機所帶的負載轉(zhuǎn)矩或者轉(zhuǎn)動慣量變化（視為擾動）都會對系統(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)的變化具有強魯棒性。因此，對于某些變慣量、變負荷場合應用的永磁同步電機伺服系統(tǒng)來說，抗擾性是衡量其伺服性能的重要指標之一。目前國內(nèi)外研究學者在抗擾動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伺服系統(tǒng)能夠滿足某些驅(qū)動場合時變慣量、時變負荷的工作特性，尋找一種簡單的抗干擾性能強的控制方法，使電機在系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量和負載轉(zhuǎn)矩改變時仍能保持良好的控制性能。方法：針對時變負荷，本文基于現(xiàn)有全維觀測器以及控制領域的降維觀測器思想，提出采用一個降維觀測器對負載力矩進行辨識，通過實驗對辨識的響應速度和精度進行分析。針對時變慣量，本文基于離散模型參考自適應理論，采用朗道離散時間遞推算法（以下簡稱朗道）對慣量進行實時辨識，對速度控制器的 PI 參數(shù)引入日本學者北森氏提出的部分模型匹配設計法進行調(diào)整。最后，用辨識得到的慣量值和負載力矩值分別進行控制器參數(shù)的調(diào)整和擾動補償，并對伺服系統(tǒng)的動態(tài)響應性能及抗擾動性能進行測試。結(jié)果：針對時變負荷本文提出采用一種簡單的降維觀測器對負載力矩進行辨識，并采用辨識得到的結(jié)果對交軸電流進行前饋補償。試驗結(jié)果顯示，該觀測器能夠準確的辨識負載力矩，反映負載力矩的動態(tài)變化，提出的負載力矩自適應控制方法改善了速度環(huán)的動態(tài)響應性能并提高了系統(tǒng)的魯棒性。針對時變慣量本文設計了基于朗道算法的慣量辨識方法，并用辨識值調(diào)整控制器參數(shù)。試驗結(jié)果顯示，基于朗道算法的慣量辨識方法在慣量突變過程辨識收斂時間最快可控制在 5 s左右，穩(wěn)態(tài)時辨識精度最好為0.2%。基于朗道辨識的自適應算法，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)，速度響應性能得到改善。結(jié)論：為了抑制負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作用的自適應轉(zhuǎn)矩控制方法，可應用在慣量變化較緩慢、負載阻力隨機變化的場合。

來源出版物：中國電機工程學報, 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)學模型

王姍姍，周孝信，湯廣福，等

摘要：目的：解析數(shù)學模型能夠直觀反映裝置運行規(guī)律，為裝置性能的研究、主電路參數(shù)設計及控制系統(tǒng)設計等提供研究基礎，本文的工作就是建立模塊化多電平換流器（modular multi-level converter，MMC）的時域解析數(shù)學模型，用于正確反映MMC各電氣量與主回路參數(shù)的關系。方法：本文將開關函數(shù)和瞬時功率理論結(jié)合，建立模塊化多電平換流器（modular multi-level converter，MMC）的時域解析數(shù)學模型。最后應用PSCAD電磁暫態(tài)仿真模型，對理論分析的結(jié)論和過電流的計算方法進行驗證。結(jié)果：MMC通過內(nèi)部電磁能量的實時交換實現(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。正常運行時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，這部分能量會引起子模塊直流電壓的波動。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)時換流器交流電壓及直流電壓中幾乎不含諧波。一個周期內(nèi)，橋臂上的所有子模塊都有機會投入，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，只取決于換流器的運行狀態(tài)。橋臂電壓中除直流偏置和基波分量外，還會有調(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，二次諧波呈負序，三次諧波呈零序。當系統(tǒng)只傳輸有功功率時，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的時域解析數(shù)學模型，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子模塊電容器電壓電流的時域解析表達式。該模型具有以下特點：1）直流分量、基頻分量及二倍頻分量的計算結(jié)果具有較高的模擬精度；2）顯函數(shù)的表達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)的計算及控制系統(tǒng)的設計。

來源出版物：中國電機工程學報, 2011, 31(24): 42743

入選年份：2015

基于互補PWM控制的Buck/Boost雙向變換器在超級電容器儲能中的應用

張國駒，唐西勝，周龍，等

摘要：目的：超級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，在制動能量回收、電動汽車、分布式發(fā)電系統(tǒng)等領域具有廣闊的應用前景。在微型電網(wǎng)中，作為快速儲能設備，超級電容器儲能可以對系統(tǒng)進行瞬時功率平衡控制，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。超級電容器通過Buck/Boost雙向變換器與PWM逆變器的母線相連，超級電容器位于Buck/Boost雙向變換器的低壓側(cè)，可以提高超級電容器的容量利用率。研究Buck/Boost雙向變換器應用于超級電容器儲能時的控制技術，以充分發(fā)揮超級電容器的快速響應的能力，滿足微網(wǎng)需求，是超級電容器儲能的關鍵技術之一。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）獨立PWM控制方法；2）互補PWM控制方法。在獨立PWM控制中，兩個開關管s1/d1和s2/d2不同時動作，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的平滑穩(wěn)定，避免瞬時沖擊，需要一個狀態(tài)邏輯單元來實現(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)的形式來實現(xiàn)。互補PWM控制的方法中兩個開關管 s1/d1和 s2/d2同時動作，該法使 Buck/Boost雙向變換器獲得軟開關環(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)響應更快。在微型電網(wǎng)中，超級電容器作為快速儲能，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PWM方法。此外，Buck/Boost雙向變換器以控制直流母線電壓為目標，采用功率前饋+雙閉環(huán)控制技術，可以消除負載電流和電源電壓對直流母線電壓波動的影響。當PWM 逆變器接在直流母線上時，負載電流是與開關頻率相關的脈沖波，不易直接測量，可以采用基于最小拍觀測器對負載電流進行虛擬測量。最后，通過PSIM仿真模型和10 kW，0.05 kWh的超級電容器組儲能實驗平臺來驗證所述控制方法有效性。結(jié)果：本文針對Buck/Boost雙向變換器在超級電容器儲能中的應用，提出了一種新型的控制方法。具體如下：1）提出超級電容器通過 Buck/Boost雙向變換器與脈寬調(diào)制逆變器相連的儲能主電路結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)功率的雙向調(diào)節(jié)并提高超級電容器利用率。2）為解決直流母線電壓易受PWM逆變器工作狀態(tài)切換而波動的問題，采用互補PWM控制技術，分析其特點及其在提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性與動態(tài)響應的優(yōu)勢；3）建立互補PWM控制的Buck/Boost雙向變換器的小信號模型，應用電壓電流雙閉環(huán)與功率前饋相結(jié)合的方法以抑制直流母線電壓波動；4）針對直流母線負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載電流進行虛擬測量。5）仿真和實驗證實了該方法的有效性。結(jié)論：本文提出了基于互補PWM控制的Buck/Boost雙向變換器，并將其應用于超級電容器儲能中，所得主要結(jié)論如下：1）在超級電容器儲能中，采用互補PWM控制技術，可以加快系統(tǒng)響應速度；2）提出了功率前饋+雙閉環(huán)控制技術，實現(xiàn)了對直流母線電壓波動的抑制；3）經(jīng)過仿真和實驗驗證，采用最小拍觀測器對不易直接測量的負載電流進行虛擬測量的方法簡單有效，易于實現(xiàn)。

來源出版物：中國電機工程學報, 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，滅菌技術是非常重要的關鍵技術之一，它與食品的保鮮、營養(yǎng)、品質(zhì)及風味密切相關。為了消除加熱殺菌的不利影響，開發(fā)和研究冷滅菌技術日益受到人們的重視。近年來，低溫等離子體技術已被用于對固態(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有差異。橙汁是目前世界上消費量最大的果汁，占世界果汁消費量的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驗時，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)計數(shù)法研究了不同處理時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計和分光光度計）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數(shù)都顯著的下降。金黃色葡萄球菌的個數(shù)在12 s內(nèi)，大腸桿菌的個數(shù)在10 s內(nèi)，白色念球菌的個數(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間以后，將其放入冰箱4℃冷藏后，每隔 4天取出一定量來計算其中微生物存活個數(shù)，發(fā)現(xiàn)其存活個數(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。等離子體處理時間為最長的20 s時，橙汁維生素C保留率仍然達到了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，本文認為等離子體中的帶電粒子和氧自由基（ROS）才可能是導致菌類滅活的主要因素。

來源出版物：高電壓技術, 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用于氣體絕緣組合電器（gas insulated switchgear，GIS）中。在長期運行過程中，GIS內(nèi)部絕緣缺陷處會發(fā)生局部放電（partial discharge，PD），導致 SF6發(fā)生分解反應，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特性，因此通常需要對碳納米管進行化學修飾來提高其對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行各種相互作用，打破原來的化學鍵并枝接新的官能團實現(xiàn)材料表面改性。文中通過控制處理時間實現(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。在改性試驗條件下測得相應的電壓電流波形、電壓瞬時功率波形和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條件下的表面處理效果。此外，試驗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的氣敏響應特性，測定了傳感器諸如電阻變化率、響應時間等性能指標，并比較分析了這幾種傳感器的性能及氣敏響應機理。結(jié)果：利用介質(zhì)阻擋放電等離子體改性裝置分別對預處理完的碳納米管樣品處理30、60和120 s，得到改性時間不同的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）氣敏特性實驗表明，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數(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的響應時間也有大幅度的提高，響應速度明顯變快。未經(jīng)處理的MWNTs的響應時間約為500 s，而改性的MWNTs的響應時間都在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C—O和—COO—，經(jīng)DBD處理60 s的MWNTs還引入了OH，這些基團可以與氣體發(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，而響應時間大幅度減少。2）DBD等離子體對MWNTs的改性效果與處理的時間有密切的聯(lián)系。3）DBD等離子體改性能夠在MWNTs表面加入含氧基團，改善MWNTs的氣敏性能。

來源出版物：高電壓技術, 2012, 38(1): 223-228

入選年份：2015

基于機會約束規(guī)劃的混合儲能優(yōu)化配置方法

謝石驍，楊莉，李麗娜

摘要：目的：風力和光伏發(fā)電的輸出功率具有不穩(wěn)定性和不可預測性，配置儲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。不同種類的儲能裝置特性以及適用范圍相差甚遠，近年來，微網(wǎng)中混合儲能系統(tǒng)的配置和控制策略引起了人們的關注。混合儲能系統(tǒng)通過采用小容量、長壽命、高功率比的儲能環(huán)節(jié)輔助大容量、相對循環(huán)次數(shù)受限、高相對能量比、低功率比的儲能環(huán)節(jié)（前者典型如飛輪、超級電容，后者典型如化學電池儲能），對微網(wǎng)功率波動按時間特性進行分類補償，以取得大幅度優(yōu)于單一儲能環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性能和經(jīng)濟性。方法：風速的隨機性和間歇性使風力發(fā)電機的輸出功率具有不確定性，不可避免會突然出現(xiàn)大幅度的功率波動，希望通過儲能裝置使風電輸出完全可控，既不經(jīng)濟也不現(xiàn)實。機會約束規(guī)劃的實質(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]到機會約束規(guī)劃和風力發(fā)電輸出特性，本文將機會約束規(guī)劃引入混合儲能系統(tǒng)優(yōu)化配置問題，以使容量配置更具實用性。結(jié)果：本文針對含風電、儲能電池系統(tǒng)、超級電容器的孤島系統(tǒng)，提出基于機會約束規(guī)劃的混合儲能配置模型，將混合儲能裝置與風力發(fā)電輸出進行協(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)，實現(xiàn)了系統(tǒng)性能和經(jīng)濟性之間的合理折中，并設計了按時間特性分類補償?shù)目刂撇呗?，以延長儲能設備壽命。結(jié)論：本文將機會約束規(guī)劃方法用于混合儲能系統(tǒng)容量配置問題，建立了相應的機會約束模型，并利用遺傳算法完成尋優(yōu)計算。與傳統(tǒng)規(guī)劃方法相比，本文方法可以適當處理風力發(fā)電出力隨機變化等不確定因素，對約束條件的處理更加靈活，從而將傳統(tǒng)剛性約束進行柔化，得到的置信區(qū)間與風電平滑效果關系曲線對實際容量配置更具實用性。本文按時間特性進行功率分配及模糊控制策略，能夠有效發(fā)揮儲能設備優(yōu)點，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)容有待于進一步研究。

來源出版物：電網(wǎng)技術, 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用。但在電力電纜的實際運行中，由于電纜中雜質(zhì)或缺陷等局部電場強度集中區(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，其設計運行溫度為 90℃，但實際運行溫度一般為 50～60℃，因此從電纜實際運行的角度來看，研究高溫（≥50℃）條件下XLPE電纜絕緣中電樹枝的引發(fā)、生長機理及其局部放電特性對于電纜設計、運行可靠性評估等方面更具實際價值。本文利用實時顯微數(shù)字攝像與局部放電連續(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110 kV級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。實驗結(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電樹枝的形態(tài)呈現(xiàn)出多樣性的特點，50°C下電樹枝生長統(tǒng)計結(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，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，同時高溫下XLPE彈性模量下降，擊穿場強降低，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, 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)，在進行其設計時需采用數(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，尚無法解決工程實際中遇到的土壤中存在分塊媒質(zhì)時的接地分析問題，因此需展開對實際既分層又分塊土壤模型中接地導體參數(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數(shù)值算法。該算法同時采用矩量法對接地導體泄露電流進行分析，同時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行計算，從而得到地下電場分布，進一步可推導出接地系統(tǒng)各電氣參數(shù)。該算法彌補了現(xiàn)有接地理論的缺陷，可對既分層又分塊的多媒質(zhì)土壤計算 b。該方法通過以下兩個模型對接地系統(tǒng)和土壤進行仿真。首先，將接地系統(tǒng)視為一個由多根接地導體首尾連接成的整體，當導體數(shù)量足夠多時，可對每根接地導體的模型進行仿真。其中導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產(chǎn)生電荷積累。其分界面可視為多個邊界元小塊的組合。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式后，根據(jù)接地導體之間的連接關系，可建立單根導體之間的等效電路，同時每根導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)學表達式解析。通過以上約束條件，建立方程組求解，即可得到接地導體泄露電流值和邊界單元電荷分布值，從而進一步推導出地下電場分布和接地系統(tǒng)參數(shù)。該算法的計算結(jié)果采用了與有限元法計算結(jié)果以及與文獻中算例計算結(jié)果同時進行比較的方法進行校核。首先計算了一根包裹于不同電阻率焦炭層并埋設與均勻土壤中的水平直線型直流接地極，在同樣條件下，兩者接地電阻計算結(jié)果差距為1.9%，軸向電流分布對比如圖4。其次計算了經(jīng)典文獻中包裹有焦炭層并埋設于分層土壤中的圓環(huán)形直流接地極模型。文獻中計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算得到接地電阻為0.1024 Ω。文獻中還提供了該接地極的實際測量接地電阻為 0.105 Ω。3個值非常接近。以上驗證結(jié)果顯示本文的接地算法可對既分層又分塊的多媒質(zhì)土壤模型進行分析。分析結(jié)果準確可靠，對于接地系統(tǒng)的設計具有極大的支撐和輔助作用。

來源出版物：高電壓技術, 2012, 38(3): 729-736

入選年份：2015

電動汽車充電站的最優(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)境保護關注程度的不斷提高，電動汽車的發(fā)展逐步受到重視。然而，電動汽車充電站的選址和定容不當，就有可能影響城市交通網(wǎng)絡的規(guī)劃布局、電動汽車用戶的出行便利進而電動汽車的廣泛應用，也可能導致電能損耗顯著增加、某些節(jié)點電壓明顯下降。這樣，電動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，充電站選址時需要充分考慮城市交通網(wǎng)絡布局約束。從電力網(wǎng)絡規(guī)劃的角度來看，作為中低壓配電系統(tǒng)的重要組成部分，充電站的選址應與配電系統(tǒng)的現(xiàn)狀、近遠期規(guī)劃、建設與改造等相融合，應盡可能接近負荷中心并滿足負荷平衡、電能質(zhì)量和供電可靠性等方面的要求。從電動汽車用戶的角度來講，充電站站址應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，還必須考慮地段的適應性和地價成本等因素。另外，根據(jù)相鄰兩個充電站之間的實際距離和每個充電站的服務半徑，對給定的初選站址進行篩選，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區(qū)域進行劃分，從而指導車主根據(jù)電池狀態(tài)選擇適當?shù)某潆娬具M行充電。因此，文中首先提出了能夠計及地理因素和服務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、運行和維護成本）和網(wǎng)損費用之和最小為目標，考慮了相關的約束條件，構(gòu)造了電動汽車充電站最優(yōu)規(guī)劃的數(shù)學模型，并采用改進的原對偶內(nèi)點法來求解。最后，用修改的 IEEE 123節(jié)點配電系統(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，改進的原對偶內(nèi)點法在不斷尋找充電站的優(yōu)化規(guī)劃方案期間，并未導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)點的電壓質(zhì)量有所改善，電壓波動幅度下降。結(jié)論：針對電動汽車充電站規(guī)劃問題，本文提出了一種將兩步篩選法和原對偶內(nèi)點法相結(jié)合的算法。首先采用了計及地理因素和充電站服務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，對傳統(tǒng)原對偶內(nèi)點法做了改進，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)量和負荷曲線均得到優(yōu)化，從而提高了系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。

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

入選年份：2015

編輯：張寧寧