2016年, 第35卷, 第2期　刊出日期：2016-02-15

  

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论文报告
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  一种快速矩阵束相量提取方法的研究

  杨洋，肖湘宁，陈鹏伟，房钊

  电工电能新技术. 2016, 35(2): 1-6.

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  电力系统的监控、保护及模态识别通常依赖于相量参数的准确程度，因而快速准确地提取各类相量十分重要。本文基于矩阵束算法，利用前后两个耦合时段的输入信号采样阵构成一个方阵，该方阵的特征值不仅表示前后两个时刻工频、谐波及其他各类分量的复幅值之比，也表示着各分量的极值点信息。通过求解该方阵的特征根，在已知初始相量前提下，即可得到所需各分量的相量值。为减少求解计算量，本文利用方阵的Krylov子空间来构造相量的最小多项式，快速求解代表特定分量的特征值。理论分析和仿真结果表明，本文提出的快速矩阵束相量提取方法，与传统矩阵束法相比，计算量显著减小且实现方式简单，不受非目标分量及频率偏移的影响，在较短数据窗内仍具有较高精度。该方法适用于工频信息的提取，也适用于各次谐波信息。
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  基于FFT和优化匹配追踪的谐波/间谐波检测

  陈雷，郑德忠，赵兴涛，廖文喆

  电工电能新技术. 2016, 35(2): 7-12.

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  谐波和间谐波干扰严重影响电力系统的正常运行，将快速傅里叶变换(FFT)和采用局部优化的匹配追踪算法相结合，并构造离散正弦字典，实现在含有噪声、基波频率偏移和频率相近的间谐波情况下的谐波和间谐波参数检测。采用循环迭代方法，按照能量大小，依次提取出谐波和间谐波扰动成分，每次迭代首先用FFT估计出当前频率参数，并搜索该频率下的相位，然后以该频率和相位作为初值，用Nelder-Mead算法获得优化后的频率和相位值，并通过MP算法提取出匹配信号表达式，进而获得幅值参数。仿真结果表明本文提出的算法计算复杂度低、物理意义清晰，具有较好的检测精度和抗噪性能。
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  一种基于复合控制的通用型有源电力滤波器

  李卫东，李达义，杨国庆，孙峰峰

  电工电能新技术. 2016, 35(2): 13-17.

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  为了同时适合电压型谐波源和电流型谐波源的滤波，同时具有传统有源滤波器的并联型结构，本文提出一种基于复合控制的通用型有源电力滤波器，其基本原理为：检测系统的谐波电流和谐波源两端的基波电压，将这两个信号进行放大和组合后作为参考信号，通过电力电子逆变器产生一个电压源，将该电压源与一个带有较小阻抗值的联接电抗相串联后并联在谐波源和电力系统两端。理论分析表明该有源电力滤波器对基波进行动态无功补偿，对谐波相当于串联一个谐波高阻抗和并联一个谐波低阻抗，兼具疏导和隔离谐波的作用，从而构成一种高性价比的有源电力滤波器。该滤波器结构简单，保护方便，滤波效果好，逆变器容量小，适合于两种类型的谐波源。实验结果证明了该原理的有效性。
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  基于风速相关性的风电场群汇聚效应分析

  黄大为，曹康洋永，张旭鹏

  电工电能新技术. 2016, 35(2): 18-23.

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  多个风电场汇聚后的输出功率特性具有明显的汇聚效应，这是处于不同位置风电场风能资源差异性的外在体现。本文运用Copula理论对地理位置相近地区风速的相关性进行量化分析，进行最优Copula函数类型选择以及参数的确定。通过对两两风电场风速相关性的量化分析，提出一种能够反映风电场群输出功率汇聚效应的Monte Carlo模拟方法。在已知风速历史数据的前提下，分析了场间风速含有相关性对风电场群汇集后输出功率特性的影响，从而为风电场群功率外送输电容量规划提供必要的参考。
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  基于Neo4j的电力大数据建模及分析

  马义松，武志刚

  电工电能新技术. 2016, 35(2): 24-30.

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  电力大数据的处理离不开大数据技术的支持，如何存储电力大数据并从中挖掘出有价值的信息来促进电网的发展是当前的研究热点。本文首先从数据存储方式和数据检索功能两方面对图数据库Neo4j进行详细介绍；然后提出基于Neo4j构建电网的全景数据库，根据电力网络拓扑建立设备映射表，将目前电网中分散、隔离的海量数据有序地整合起来，同时利用Neo4j自身封装的图论算法提出基于图论的电力数据聚类分析方法；最后基于Neo4j数据库分析了两个具体的算例，对Neo4j数据库的信息检索性能和数据聚类分析功能进行了测试。
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  故障电流限制器参数选择的解析法研究

  张玉红，张彦涛，李付强，秦晓辉，等

  电工电能新技术. 2016, 35(2): 31-37.

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  加装故障电流限制器是限制短路电流的实用有效手段。故障电流限制器电抗值选择的传统做法是采用多次试探法，即反复在电网中串联一定规格的电抗器，然后计算原网络中短路电流超标母线的短路电流。本文推导了母线短路电流、故障电流限制器安装支路短路电流与开路阻抗、连接线路阻抗及串联电抗值之间的函数关系解析式，提出了故障电流限制器的参数选择的解析法，例证了方法的可行性。所提方法有助于分析电网短路电流水平对于限流电抗的敏感度，便于选择故障电流限制器的合理装设地点。相对原试探法，该方法大大减少了计算时间，可直接应用于故障电流限制器的参数选择。
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  基于场景分析的含风电系统经济爬坡调度

  卢志刚，隋玉珊，何守龙，王荟敬，等

  电工电能新技术. 2016, 35(2): 38-43.

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  随着风电大规模并网，考虑风电不确定性及其对系统安全影响的电力系统调度成为目前研究的重点。本文定义了爬坡冗余度指标，该指标将风电不确定性以及风电曲线变化趋势对调度的影响计及到调度模型中，从而提高调度解对风电出力不确定性的前瞻爬坡响应能力。采用场景分析法来刻画风电的不确定性，并提出采用最近邻聚类的方法对场景进行削减，保证削减后场景的多样性和计算结果的精确性。最后，本文构建了以经济和爬坡冗余度为目标的调度模型，并通过IEEE-30节点系统验证了本文所提方法的有效性。
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  新型多相位多线圈激励感应加热电磁炉

  张思彦，陈为，林甲深

  电工电能新技术. 2016, 35(2): 44-47.

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  针对传统单线圈电磁炉加热过程中锅体温度难以均匀的问题，本文提出一种新型具有不同相位励磁的多线圈感应加热电磁炉，线圈间加载不同相位的电流，利用涡流邻近效应发热对温度的影响来提高锅具表面温度分布的均衡性，并且通过有限元法进行涡流场与温度场的双向耦合仿真。在保证锅具的涡流损耗和加热半径相同的情况下，分析比较了新型多相位多线圈电磁炉和传统单线圈电磁炉锅具表面涡流和温度分布，分析结果表明新型电磁炉能实现更均匀的温度分布，为多相位多线圈电磁炉的设计提供了理论依据。
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  一种高效的电力变压器绕组轴向固有振动频率计算模型

  李凯琪，郭健，刘军，张安红，等

  电工电能新技术. 2016, 35(2): 48-53.

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  在电力变压器设计过程中，绕组的固有振动频率是一个非常重要的性能参数。本文基于弹性动力学理论，根据绕组周向垫块弹性支撑等效原则，提出了一种高效的计算电力变压器绕组轴向固有振动频率的二维有限元模型，其固有振动频率的计算具有与三维模型一致的结果，但其计算效率得到大大的提高。同时研究表明，增加垫块的宽度和数量，以及增大预紧力都可以提高绕组轴向的固有振动频率，是避免绕组共振的一种有效应对方法。最后通过对固有振动频率计算的实例校核，验证了本文所提二维模型方法的有效性。
新技术应用
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  一种适合于储能PCS的PI与准PR控制策略研究

  李建林，徐少华，惠东

  电工电能新技术. 2016, 35(2): 54-61.

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  储能变流器（PCS）是储能系统的核心部件，主要运行模式有并网和离网两种。本文重点针对储能PCS在离网条件下所采用的定电压/频率控制策略进行研究，从储能PCS的拓扑结构入手，建立其数学模型，并制定相应的控制策略。根据控制器选择的不同，本文分别介绍了基于PI控制器以及准PR控制器的控制策略，画出了详细的控制框图。最后基于Matlab仿真模型，制定了两种不同运行工况，针对这两种工况对不同控制器条件下PCS的外输出特性进行对比分析，并得出相应的结论，为工程实践提供相应的理论支撑和指导经验。
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  电压越限概率指标及其在含风电场电网无功优化控制的应用

  原蔚鹏，王孟邻，张勇军，左郑敏，等

  电工电能新技术. 2016, 35(2): 62-67.

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  针对间歇性风电使得基于实时无功优化的电压控制效果劣化问题，提出一种含风电场的无功优化控制模型，用以应对风电功率不确定性对电压控制的影响。根据变速恒频风机有功出力的概率分布，联合风电出力变化与电压变化的关系提出电压越限概率指标及其表达式，基于电压越限概率建立无功优化控制模型。以国内某电网为例，分别应用传统无功优化控制模型和文中所提出的模型进行无功优化控制，并对比其优劣性。结果表明，所提模型不仅能够有效地控制电压，还能降低风电接入下节点电压发生越限的概率。
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  环网配电系统短路故障早期辨识研究

  张丽萍，陈俊杰，缪希仁，吴晓梅，等

  电工电能新技术. 2016, 35(2): 68-74.

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  短路故障早期发现，将有利于提高环网柜配电系统运行可靠性，为此，提出环网配电系统短路故障早期辨识方法研究。基于小波包细节分解算法，研究环网柜系统全相角范围的短路故障早期辨识方法；以三相短路故障为例，建立环网配电系统短路故障仿真模型，分析短路故障及其相关线路的早期故障信号特性，提出基于短路故障早期检测的环网柜故障线路判定方法。仿真实验验证了环网柜配电系统短路故障早期检测及其故障线路判别方法的有效性，为环网配电系统保护研究提供了有益的探索
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  用于磁性微机器人的外磁场调控系统设计与研制

  王馨，魏树峰，陈昌友，徐建省，等

  电工电能新技术. 2016, 35(2): 75-80.

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  随着微机器人的发展，磁性微机器人凭借其能源供给的优势得到广泛应用。由于研究对象不断向微细化发展，本文结合显微镜环境设计了一种用于磁性微机器人的外磁场调控系统。本系统主要由上位机、磁场控制模块和图像显示模块三部分构成。磁性微机器人是通过线圈装置产生的外磁场来控制的，本文设计的线圈装置能够在线圈中心40mm×30mm的平面区域产生0～1mT的沿水平方向的静磁场和频率为0～50Hz、幅值0～1mT的旋转磁场，能够实现对磁性微机器人直线运动和旋转运动的控制。本文使用BX53显微镜对磁性微机器人的运动进行放大，实现其运动的实时显示和追踪。本文还编写了一套控制软件来实现上述控制功能和实时显示功能。