电工电能新技术

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王宾，倪江，董新洲

电工电能新技术. 2014, 33(10): 1-6.

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行波相比于工频信号而言，具有不受系统振荡、过渡电阻、CT饱和、中性点运行方式等影响，在故障检测领域优势显著。但行波信号采样率往往达到工频信号采样率的500～1000倍左右，采样值直接应用于基于IEC61850协议的智能变电站过程层网络通信，不仅无法实现保护控制性能的提高，反而会引起通信阻塞。针对该问题，论文从行波信号故障特征有效表达的角度出发，提出了多间隔行波信息共享对过程层网络传输的通信要求，并结合行波选线在配电变电站中的应用需求，理论分析并仿真检验了数据通信实时性约束下行波暂态信号共享可用的最高频带，提出了两种不同的数据预处理及通信解决方案。研究成果有利于促进暂态行波技术在智能变电站中的推广应用。

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五桥臂电压源逆变器两永磁同步电机驱动的研究

耿强，张必军，史婷娜，谷鑫

电工电能新技术. 2014, 33(10): 7-11.

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以五桥臂电压源逆变器驱动两台三相永磁同步电机控制系统为研究对象，采用半周期调制策略实现两电机速度的独立控制。结合两电机的d、q轴数学模型，分别设计两电机的无差拍电流控制器。相比传统的PI控制器，无差拍控制器能将下一拍的输出值直接给定为控制量的参考值，从而缩短了系统动态过程的调节时间。仿真和实验结果验证了无差拍控制器的快速性和有效性。

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矿用电动轮自卸车制动时电机过流故障分析

陈冠华，袁立强，杨日龙，王文胜，等

电工电能新技术. 2014, 33(10): 12-15.

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巨型矿用电动轮自卸车在采矿业、大型工程建设行业发挥重要的作用。实际运行中发现其电力传动系统在自卸车高速运行状态下制动容易发生过流故障，由于系统硬件限制无法使用传统调试方法实时观察程序运行情况。本文提出一种基于逆向技术的过流故障分析方法，即利用逆变器输出实测电压推算得到控制程序中空间电压参考矢量幅值和相位的实时值，以用于故障分析。在本文的分析案例中，采用该方法发现了程序中空间电压参考矢量的瞬时频率突变是导致过流故障的直接原因，进一步分析发现转速采样信号受到了高频干扰致使空间电压参考矢量的瞬时频率突变，文中给出具体措施，有效地解决了过流故障问题。

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基于飞轮储能系统的直流UPS控制方法研究

刘文军，唐西胜，周龙，齐智平

电工电能新技术. 2014, 33(10): 16-22.

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飞轮储能系统将能量以机械能的形式储存在高速旋转的飞轮转子中。与传统化学电池相比，飞轮储能系统优势明显，已获得了广泛的应用。为了解决电网电压对称跌落所带来的直流负载端电压暂降问题，给出了基于飞轮储能系统的直流UPS系统电路拓扑及控制方法。在电网电压正常时，飞轮电机采用速度外环、电流内环的双闭环控制策略加速充电或恒速待机;在电网电压发生对称跌落时，飞轮电机采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略减速放电。提出了电流内环控制器的零极点对消降阶设计方案，采用对称优化函数等效法设计了速度外环及电压外环控制器参数，并对设计的控制器进行了稳定性分析。通过Matlab/Simulink仿真对该控制方法进行了验证。结果表明，该控制方法及所设计的控制器参数能准确控制飞轮电机运行模式，稳定直流负载端电压，保护直流负载不受电网电压跌落的影响。

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混合储能脉冲电源中电容重复利用方案设计及仿真

魏佩瑜，李海涛，张新慧，王钦冰，等

电工电能新技术. 2014, 33(10): 23-27.

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在基于超导电感-电容混合储能脉冲电源中，两个储能电感比值较大时转换电容的容量要求也较大，降低了超导储能的体积优势。针对这一问题，本文分析了转换电容对单模块电路工作特性的影响，提出了多模块超导电感-电容混合储能脉冲电源电路共用一个转换电容支路的设计思路，并以三模块为例对同时放电和延时放电模式进行了仿真验证。仿真结果表明：多模块超导电感-电容混合储能脉冲电源电路可以共用一个转换电容支路，两种放电模式对负载电流脉冲都进行了改进，但同时放电模式进一步降低了超导储能的优势，而延时放电模式可大幅提高超导储能的优势。

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基于空心螺线管互感耦合的能量传输效率研究

韩建辉，张威，赵立志

电工电能新技术. 2014, 33(10): 28-32.

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依据无线能量传输技术原理，研制了一套能量耦合传输系统，该系统采用空心螺线管组合作为能量耦合传输系统的核心部件（互感耦合器）。通过对36个自制互感耦合器的能量传输效率的实验测量，研究了不同规格与结构的空心螺线管组成的互感耦合器，在不同气隙下的能量传输效率的变化规律，以及互感耦合器原、副边采用电容补偿对能量传输效率的影响。这项研究是为了减小能量耦合传输系统的体积和重量、增强能量耦合传输系统的实用性所做的工作。本文对测量数据进行分析后，找到了一对能量传输效率较高的空心螺线管组合。由该空心螺线管组合构成的互感耦合器，通过对其原、副边进行电容补偿后，其能量传输效率在10mm气隙处达到了3374%，在20mm气隙处达到了1737%。使用其制作的能量传输系统，在外加+15V直流电压时，在20mm气隙处进行实测：系统输入功率约1634W，输出功率约达到284W。实际输出功率已经能够满足小功率用电设备需求。

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高频电子电路用圆形截面环形磁心中电磁场的分布

田莉，田铭兴

电工电能新技术. 2014, 33(10): 33-38.

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为了研究当线圈缠绕于高频电子电路用圆形截面环形磁心某一段,考虑漏磁时磁心内部电磁场的分布，根据磁通连续性原理及镜像法，将绕有一个线圈的环形磁心内电磁场的分布问题，转化为绕有无穷多个线圈的无限长直磁心在其中一段磁心内的电磁场分布问题。基于麦克斯韦方程组和叠加原理，推导了环形磁心内电场强度和磁场强度的单重级数式解析计算公式。基于电场强度的计算公式，得到了涡流损耗的计算公式，与基于线圈自阻抗得到的涡流损耗计算公式进行对比，二者的计算结果吻合良好，证明了本文分析方法及所得公式的正确性。电场强度和磁场强度的计算结果分析表明，本文结论也同样适用于磁心磁导率很高或线圈均匀密绕于磁心表面，即漏磁通很小可以忽略的情况。

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弓网系统中滑动电接触受流效率的研究

郭凤仪，张晓晓

电工电能新技术. 2014, 33(10): 39-43.

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利用自行设计的滑动电接触摩擦磨损实验机，在不同速度、电流、压力的条件下，对铜锡合金导线/浸铜碳滑板做摩擦磨损实验，结合实验数据绘出受流效率在不同条件下的曲线，并对影响受流效率的滑动速度、电流以及接触压力做出了理论分析。受流效率随着速度的增加逐渐降低，且在速度较小时，受流效率随接触压力增大的幅度较大。接触力在30～80N之间时，受流效率随电流增大而增大，而接触力在80～120N之间时，受流效率随电流增大而下降，总体趋势上受流效率随接触压力增大而增大。接触压力越大、给定电流越大，受流效率越高，而且当速度增大时，受流效率受电流的影响减小，此时速度为主要影响因素。

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高电压接触型光纤绝缘子的耐高压研究

王敏吉，李川，张旭，熊新，等

电工电能新技术. 2014, 33(10): 44-46.

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在污染条件和凝露情况下，安装在电气设备上的二次元件会因为工频过电压或雷电过电压造成电气事故。利用硅橡胶憎水性材料和一体成型的结构方式，研制了一种高电压接触型光纤绝缘子，其特征是在光纤外表面包裹单片或多片绝缘子的憎水材料封装体，光纤的顶端熔接光纤传感装置，尾部连接光纤连接头。光纤绝缘子的使用增加了结构的爬电距离。对该光纤绝缘子分别进行无污染、凝露、污染环境下的工频交流15kV耐高压的测试试验。试验表明，高电压接触型光纤绝缘子可使用于15kV的高压环境。

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电网电压不对称时双馈电机鲁棒控制器设计方法

龚文明，胡书举，黄伟煌，许洪华

电工电能新技术. 2014, 33(10): 47-51.

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介绍了一种基于H∞鲁棒控制理论的双馈电机（DFIG）电流控制器设计方法，可用于提高双馈风力发电机在电网电压不对称条件下的运行性能。首先从减小电流畸变或者抑制功率二倍工频脉动的角度出发，根据正负序分解理论得到了转子负序电流补偿控制策略；然后给出了双馈电机H∞电流控制器的设计过程，并详细分析了控制器性能的限制条件与相应权函数的选择方法。通过μ分析发现，与通常使用的PIR控制相比，本文所提H∞控制器具有受系统参数和运行状态变化影响小、鲁棒稳定性高的优点，并且能够更加有效地抑制定子固有振荡模态，减弱不对称电压跌落时的过渡过程。最后通过仿真验证了本文所提方法的有效性。

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智能用电网络的设计与初步实现

赵雪霖，何光宇，杨文轩，余捻宏，等

电工电能新技术. 2014, 33(10): 52-57.

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发展智能用电是建设智能电网的重要环节之一。本文综合以往智能用电、智能家居与自动需求响应的认识，提出了“智能用电网络”，给出其定义。智能用电网络是将用户侧的各种电器通过能量信息网关互连而形成的网络。它旨在建立基于物联网、互联网与智能电网技术的联系海量电力用户的大型用电网，不仅可以帮助用户节能，给电力用户提供智能友好的个性化、差异化服务，还可以引导电力用户灵活互动地参与协同需求响应，帮助电网实现优化运行。智能用电网络的硬件部分由智能插座、智能红外控制器、能量信息网关、云端服务器、移动终端等部分组成；软件部分基于Android平台进行开发。目前，该网络已在清华大学紫荆公寓投入试运行，运行结果表明本文方法的可行性与有效性。

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孤岛微网系统柴发配置分析

陈柔伊，董旭柱，黄邵远，李登武，等

电工电能新技术. 2014, 33(10): 58-63.

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微网技术是新能源及可再生能源并网发电规模化应用的有效途径，可在一定程度上解决孤立海岛或偏远地区的供电问题。利用柴油发电机作为孤岛型微网的主要能源支撑时，其型号选取、容量确定等因素均直接对系统的供电可靠性产生影响，并间接影响系统的经济性能。本文以某海岛孤岛型微网系统为例，提出了柴油发电机设备的优化配置方法。经研究分析表明，在兼顾考虑微网系统经济效益、可再生能源利用比例、污染物排放以及柴发寿命等因素的情况下，可得到具有最佳综合性能的柴发优化配置结果。

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实测过电压/雷电流信号小波去噪方案探究

申元，马仪，王磊，龙羿，等

电工电能新技术. 2014, 33(10): 64-69.

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现场监测设备所采集到的过电压/雷电流信号中，蕴含有非常丰富的故障类型信息。但是，现场记录到的实际波形不可避免存在大量白噪声干扰，其在各个频段都占据了部分能量。为了保证和提高监控设备对实测信号分类识别的准确性，需进行预处理以消除过电压/雷电流信号中对分类识别系统无用甚至是有干扰影响的噪声部分。本文将小波阈值去噪算法应用于过电压/雷电流信号领域，应用Matlab软件编写基于该方法的算法程序，并对加噪后的模拟信号进行去噪处理，然后通过评估系数反映各种情况下的去噪效果和还原效果，提出了适合110kV及35kV电压等级的过电压/雷电流信号最优去噪处理方案，并结合某地区35kV、110kV变电站及云南110kV输电线路实测波形证明其去噪效果的有效性。

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用于变电站噪声有源控制的一种算法研究

赵宏飞，马宏忠，陈楷，王春宁，等

电工电能新技术. 2014, 33(10): 70-75.

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随着城市中心变电站数量增多以及人们对居住环境要求的提升，噪声扰民以及居民投诉越来越多。首先研究变电站内变压器噪声的特点，发现变电站噪声能量较大的频率分量主要为500Hz以下的低频噪声，且为100Hz整倍数的频率，这些特征频率信号在一段时间内比较稳定，不会发生突变。针对传统变电站噪声无源控制方法的不足，本文结合自适应有源噪声控制技术，提出了一种改进的变步长LMS自适应滤波算法。通过仿真验证了改进算法的性能，并对实测数据进行处理，结果表明算法可以使变电站降噪达到满意的效果。本文重点是变电站噪声和改进变步长LMS自适应滤波算法研究。

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基于人因的电力企业安全生产态势评估模型

曲朝阳，刘姣，任有学，付浩

电工电能新技术. 2014, 33(10): 76-80.

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针对目前造成电力企业生产事故的主要原因人因隐患，提出了基于人因的电力企业安全生产态势评估模型，为电力企业的安全生产管理提供参考依据。采用数据统计和专家建议相结合的方法，设计具有评分标准的人因评价指标体系；以改进的模糊层次分析法为基础，建立模糊判断矩阵，分析各指标的权重系数；以结果集和隶属度函数为依据，对电力企业安全等级进行全面评估。通过对某电力企业实际数据的处理以及安全态势评估，验证了该模型的正确性。本模型适用于基于人因的电力企业安全生产态势评估，通过安全隶属度值，对企业安全度进行预测。

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2014年, 第33卷, 第10期　刊出日期：2014-10-20

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