2014年, 第33卷, 第1期　刊出日期：2014-01-20

  

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  关于发展高温超导输电的建议

  严陆光，周孝信，甘子钊，周远，等

  电工电能新技术. 2014, 33(1): 1-9.

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  为解决我国日益突出的能源资源和负荷分布不均的矛盾，提高能源、环境和经济等综合利用效率，中国科学院学部于2011年12月设立了“高温超导输电”的咨询项目，力求前瞻思考和探讨高温超导输电的可行性并为国家发展此项前沿技术提供咨询意见。本项目在严陆光院士的主持下，组织20多位院士和专家，经过一年多的深入调研和研讨，形成了《关于发展高温超导输电的建议》咨询报告。报告分析了国内外高温超导输电技术发展和示范应用情况，认为高温超导输电具有大容量、低损耗、体积小、重量轻、系统可靠性高、节约资源、环境友好等优势，有望在我国未来电网发展中发挥重要作用。报告还针对我国相关技术和政策等方面的问题，提出了我国发展高温超导输电路线图和设立“高温超导输电”项目等政策建议。
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  基于DRTU的动态SCADA系统的构想与设计

  何光宇，程林，刘锋，沈沉，等

  电工电能新技术. 2014, 33(1): 10-15.

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  随着智能电网发展，快速变化的动态元件愈来愈多地被引入到电力系统中，对在线动态分析控制功能的要求也将日益迫切。为适应这一变化，本文提出将已有SCADA系统改造成动态SCADA（Dynamic SCADA，DySCADA）系统的构想，并详细讨论了DySCADA子站、主站的设计方案，指出DySCADA子站具有毫秒级动态、差分信息和事件驱动三大特性，而DySCADA系统则具有实时性与同步性佳、完整性好、自适应性强、可较好保护已有投资等优势，可为电网的动态分析与控制提供实时、同步、完整的动态数据。论文最后，还提出了DySCADA升级改造方案。基于以上设计开发的DRTU原型和DySCADA原型系统已于2012年6月起投入试运行，运行结果初步验证了本文设计的正确性与可行性。
论文报告
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  动态SCADA原型系统构建及其通信系统的实现方法

  叶键民，何光宇，梅生伟，于浩，等

  电工电能新技术. 2014, 33(1): 16-20.

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  智能配电网的建设，紧紧依赖于可靠的数据采集与监控系统的建立。在智能配电网的环境下，主站与子站间数据通信大幅增加，同时要求数据采集系统提供全面、实时的动态数据，而目前SCADA系统及PMU均无法满足此需求，为此提出一种将SCADA系统升级为动态SCADA的方法：通过引入新型采集终端动态RTU，从硬件和软件两个层面对SCADA系统进行改造，使其满足智能配电网动态信息采集的需求。在此基础上，搭建动态SCADA原型系统，详细研究其通信实现中存在的通信阻塞问题，提出非阻塞式IEC 104规约实现方法。最后在所搭建的动态SCADA原型系统中，对此方法进行压力测试，结果表明，该方法能够显著提高动态SCADA系统通信的可靠性。
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  电动出租车功率需求影响因素随机过程分析与建模

  张曦予，肖湘宁

  电工电能新技术. 2014, 33(1): 21-25.

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  电动出租车的充电功率需求将对电网产生一定影响。首先利用泊松过程得到充电开始时间的随机分布序列；其次利用初始SOC计算估算充电服务时间。然后利用充电开始时间、充电服务时间以及实测的充电功率曲线建立电动出租车功率需求模型。最后利用某重点示范电动出租车充电站的运行数据及充电开始时间和充电服务时间计算模型，得到电动出租车充电站一天内的充电功率曲线。建模的计算结果与实际充电站的功率曲线对比证明了模型的有效性。
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  基于最优加权Burg谱估计的间谐波智能分析方法

  陈国志，张健，丛贇，卢志飞，等

  电工电能新技术. 2014, 33(1): 26-29.

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  为改善Burg算法的频率分辨率和谱线分裂现象，提出一种最优加权Burg谱估计的间谐波智能分析方法。首先在平均频率误差方差最小意义下获得最优权函数，通过使加权的二阶前后向预测误差平均功率最小化来获得二阶滤波器系数，然后采用Levinson递推获得一阶反射系数，进而得到谐波和间谐波的个数及频率初值。同时，提出各间谐波频率学习率的自适应调整算法，最后应用改进的Adaline神经网络精确分析谐波和间谐波的频率、幅值和相位。仿真结果表明所提算法的谱估计性能优于传统的Burg算法，计算复杂度远低于特征空间法，具有分辨率高、精度高、鲁棒性强的优点。
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  不平衡系统下无功补偿的策略研究

  赵影，裴鹏鹏，杜乃成

  电工电能新技术. 2014, 33(1): 30-35.

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  本系统设计的是以三电平空间矢量控制方案建立调制数学模型并分析控制过程，以瞬时无功理论为基础对无功量进行提取，又讨论了负载在不平衡时的补偿，通过基于d-q坐标系的双序同步控制SVG的策略，分离出三相不对称的正负序分量，采用对正序和负序同步控制器分别对SVG的输出进行正序和负序分量闭环反馈控制，最终实现对无功功率的实时补偿和提高电网的功率因数，通过仿真验证了该理论的正确性，并且通过实验对其中阻感负载情况下的无功分量进行实时补偿，根据提取的无功量通过空间矢量调制，补偿到电网中使功率因数得到显著提升。
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  动态连续潮流与自适应混沌粒子群结合计算静态电压稳定裕度

  李娟，薄明明，赵迎春，宋彬彬，等

  电工电能新技术. 2014, 33(1): 36-41.

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  提出一种动态连续潮流（Dynamic Continuation Power Flow，DCPF）与自适应混沌粒子群优化算法（Adaptive Chaotic Particle Swarm Optimization，ACPSO）结合求取系统最大静态电压稳定裕度的方法。该方法以静态电压稳定裕度最大为目标函数，针对连续潮流在处理不平衡功率上存在不足，将动态潮流算法引入到连续潮流模型中，根据发电机和负荷的静态频率特性分配系统的不平衡功率，建立DCPF模型；用DCPF计算每一组控制变量对应的静态电压稳定裕度；用ACPSO进行最优控制变量组合的搜索，求取最大静态电压稳定裕度；ACPSO算法通过将混沌算法引入到粒子群优化中，克服单纯粒子群优化算法计算速度慢、有时易陷入局部最优解的缺点。算例验证了该算法的有效性。
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  基于单周期控制的快速响应PFC变换器研究

  黄超，林维明，张强

  电工电能新技术. 2014, 33(1): 42-46.

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  提出了一种基于负载电流前馈与单周期控制技术相结合的快速负载动态响应功率因数校正（PFC）变换器控制策略。负载电流信号与传统输出电压反馈信号相乘并作为单周期控制载波信号，保证了PFC变换器具有快速的负载瞬态响应。此外，论文设计了两种自适应输出电流纹波补偿方法，有效抵消了负载电流前馈引入的输出二次纹波，减少了稳态下输入电流畸变。最后，基于单相Boost PFC电路，通过仿真与实验验证了所提控制方法的优越性。
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  有源滤波器的改进开闭环迭代电流控制

  张莹，吴敬兵

  电工电能新技术. 2014, 33(1): 47-51.

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  开环迭代控制已被应用于滤波器系统，但在利用谐波电流误差信息方面存在着不足，影响了滤波器的性能。为了改善滤波器滤波效果，本文提出一种改进的开闭环迭代电流控制方法，增强了系统的稳定性，另外得到了该方法在滤波器中应用的收敛性条件分析。开闭环迭代电流控制器的当前输出信号由前一次迭代时的输出信号及电流误差和当前次迭代时电流误差信号组合而成，其充分利用了谐波电流误差信息，修正了开环迭代控制算法在滤波器中应用的不足。所提开闭环迭代控制器结构简单，采用了Hebb学习规则自适应调节控制器的参数，优化了控制器性能，系统具备较好的抑制电网谐波的能力，电流稳态控制误差较小。最后，仿真与实验结果验证了方法的可行性和有效性。
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  永磁同步电机永磁体涡流损耗的二维有限元估算

  梁斯庄，沈建新

  电工电能新技术. 2014, 33(1): 52-57.

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  二维有限元方法具有计算速度快，精度高，结果收敛快并且波动小的优点。永磁同步电机，特别是高速和大功率电机的永磁体涡流损耗不可忽略，而永磁体允许温升有限，高温容易引起退磁。在电机设计时考虑永磁体的温升十分重要。本文采用二维有限元方法来估算三维条件下的永磁体涡流损耗，并提出一种估算的方法。以普瑞斯04电动汽车电机为例，仿真结果表明此方法实用有效。
综述与述评
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  未来电网运行形态研究

  高海翔，王小宇，刘锋，沈沉，等

  电工电能新技术. 2014, 33(1): 58-65.

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  电网的运行形态指电网的运行和调度方式，它描述了电网中能量和信息的流动情况。未来电网运行形态的研究是对现阶段电网发展方向的一种预测，其结果将为电网规划设计、设备研发和标准制定提供战略参考。本文回顾了电网运行形态的发展历史，并在分析电网发展驱动因素的基础上，结合对未来电网在供应侧与需求侧重大结构变化的预测，设计了未来电网的运行形态。研究表明，需求侧的发展与变化将是未来电网运行和调度的重要特点，它使得未来电网中能量和信息的流动形式更为灵活同时也更为复杂。这样一种未来电网运行形态的实现，依赖于需求侧响应、微电网等关键技术的支撑。
新技术应用
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  基于快切技术的高压电源投切系统的研究

  周雪松，周金程，马幼捷，杨亚光，等

  电工电能新技术. 2014, 33(1): 66-70.

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  针对备自投装置已经不能很好地保证大型企业负荷供电的连续可靠性，为了更好地满足企业生产的要求，本文提出了应用快切技术的必要性，分析了负荷电动机冲击电流产生的机理。结合天津石化供电系统利用电力系统综合分析程序（PSASP）进行实例仿真，通过对仿真结果的对比分析充分说明了快切技术在电源切换和保证供电连续可靠性方面的优越性。
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  一种磷酸铁锂动力电池组主动均衡充电系统

  邱斌斌，刘和平，杨金林，胡勇，等

  电工电能新技术. 2014, 33(1): 71-75.

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  研究了一种电动汽车用磷酸铁锂动力电池组分布式主动均衡充电系统。该系统由单体电池管理模块和整车控制器组成。各模块之间通过CAN总线通信，单体电池管理模块与整车控制器之间通过CAN-USB总线适配器进行通信。电池组中各单体电池分别配备了单体电池管理模块，单体电池管理模块由单体电池检测单元和单体电池均衡充电单元构成，单体电池均衡充电单元采用反激变换器实现由电池组向单体电池荷电状态低的电池进行补充电，从而实现各单体电池荷电状态的基本一致，延长电动汽车续驶里程。最后对系统进行了48V/140Ah磷酸铁锂电池组在静置模式下的均衡实验。
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  新型FRP绝缘电杆结构优化设计

  龚靖，张恩铭，祁西汉，陈诚

  电工电能新技术. 2014, 33(1): 76-80.

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  为适应输电线路的发展，利用电绝缘复合材料对110kV电杆进行结构设计并作优化。针对材料本身的刚性不足变形较大的特点，提出了不同截面类型并作对比分析，选取了性能较好的适合FRP电杆的新型三角肋圆形截面。利用有限元Ansys软件对电杆进行三维实体建模，借鉴输电线路典型设计原则和钢管类设计条件，采用同结构、变尺寸的方法对模型施加荷载。参考输电设计规范，归纳分析出最优的结构形式及尺寸，电杆高为17m，直径为350mm，壁厚为10mm。为确保电杆运行可靠性，数值模拟了电杆在不同荷载工况下最大强度及变形，验证最大运行应力为109MPa，杆顶位移806cm。研究结果表明，这种分析方法设计出的电杆安全可靠，为复合材料电力应用提供理论支持。