电工电能新技术

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陈鹏伟，陶顺，杨洋，肖湘宁

电工电能新技术. 2016, 35(5): 1-7.

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电磁-机电混合仿真可同时实现对大规模电力系统的机电暂态仿真和局部网络的电磁暂态仿真，本文首先分析了混合仿真分割求解的信息量交互基本需求，分别从电磁侧与机电侧两个方面比较了各自边界条件的限制性，并就电磁侧电流源等值形式与功率源等值形式进行了适用性分析。最后，通过基于PSCAD+C的混合仿真平台验证了上述相应分析结论。

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基于改进雷达图法的光伏并网发电系统稳态电能质量综合评估

李国栋, 庞文杰, 葛磊蛟, 胡晓辉, 蒋菱

电工电能新技术. 2016, 35(5): 8-12.

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针对单项电能质量指标在反映光伏并网系统电能质量综合水平问题中存在的缺陷，本文提出一种改进雷达图法，用来判断光伏系统接入是否会对当地电网的电能质量造成影响。该方法避免了应用传统雷达图法可能引起的评估结果不唯一、指标信息共用等问题，首先考虑电能质量评估指标的权重值和指标测量值，然后利用线性加权的思想得到带权指标值，并依此来绘制得到雷达图，最后构造评价指标来反映评估结果，所得的结果具有唯一性。算例表明该方法在光伏发电系统稳态电能质量评估中的有效性。

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基于自适应FrFT域扩展Hurst指数的超/特高压输电线路单相瞬时故障全拍频检测

张宇辉，吴家明，武东斌，王劼妍

电工电能新技术. 2016, 35(5): 13-18.

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超高压输电线路拍频判据通常认为瞬时故障必伴随强拍频振荡，本文通过分析拍频振荡起振条件，发现线路在瞬时故障下可能发生弱拍频现象，导致传统拍频判据误判。针对这一问题，提出了基于自适应FrFT域扩展Hurst指数的单相瞬时故障全拍频检测方法，提取断开相电抗器电流的非线性特征作为特征量。首先，根据峰值扫描法快速确定最佳阶次FrFT域(u域)，通过FrFT域的能量聚集特性放大时域故障信号的非线性特征，利用扩展Hurst指数捕获该特征用于故障辨识。瞬时故障伴随强拍频现象时，该方法具有更优异的噪声免疫力，可直接用于对含噪信号的故障性质快速可靠识别；若伴随弱拍频现象时，该方法仍能保持高度的有效性。大量EMPT仿真证明了方法的有效性和可靠性。

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磁性材料三维磁特性传感信号检测技术中关键问题的研究与分析

薛刚，李永建，曹磊，张维强

电工电能新技术. 2016, 35(5): 19-22.

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精确模拟磁性材料实际工作状态下的磁特性对于提高电机、电力变压器等电工设备的性能和效率具有重要意义。为了全面解析磁材料磁特性，提出了三维磁特性测试方法，并针对三维磁特性传感信号的检测问题进行了深入研究。设计了新型三维B-H 传感线圈与传感箱并分析了三维传感线圈的校准标定等难点问题，讨论了测试过程LabVIEW运算中在三维激励条件下的积分漂移和采集中的杂波干扰等关键性问题，并提出解决方案。实验证明，所提出的解决方案是有效的，具有可行性。

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高速永磁电机流体场与温度场的计算分析

佟文明，程雪斌，舒圣浪

电工电能新技术. 2016, 35(5): 23-28.

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为了研究中小型高速永磁电机内部流体场与温度场分布规律，以一台15kW，30000r/min内置式高速永磁电机为例，基于计算流体力学和传热学理论建立了三维流体场与温度场的物理模型，应用有限体积法对流体场与温度场进行耦合计算，得到了电机内空气的流动特性与各部件的温度分布规律。针对高速电机运行时转子表面空气摩擦损耗大的问题，基于所建立的3D流体场模型，分析了转子转速、转子表面粗糙度对空气摩擦损耗的影响。研究结果表明，高速永磁电机端腔空气的流动性差，加之空气摩擦损耗的影响，导致转子温升较高，且转子转速、转子表面粗糙度对空气摩擦损耗有着重要影响。

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改进的内置式永磁同步电机转子位置检测

周帆，廖勇，李福，刘刃，李锐

电工电能新技术. 2016, 35(5): 29-35.

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在传统高频注入法永磁同步电机转子位置检测中，所使用的滤波器影响转子位置估算精度，注入高频电压信号会对电机电磁转矩控制产生影响，针对这些问题，提出了一种改进的高频注入转子位置检测方法，并研究由该方法带来的高频信号相位偏移问题。该方法采用将传统纯延时方法与带通滤波器法相结合的思路，通过延时增强了系统对高频信号观测的灵敏度，降低了所需要注入的高频电压信号幅值，减小了高频注入法对电机带来的转矩脉动，同时，通过对由延时与带通滤波器带来的相位延时进行实时补偿，从而改善转子位置估算的相位滞后问题。最后，通过仿真和实验验证了该方法的可行性和有效性。

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基于负载转矩观测器的PMSM抗负载扰动控制策略

荀倩, 王培良, 蔡志端, 李祖欣,吕帅帅

电工电能新技术. 2016, 35(5): 36-41.

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为提高永磁同步电机转速环的抗扰特性，本文提出一种基于转矩电流前馈补偿的永磁同步电机抗负载扰动控制策略，在转矩电流中加入负载转矩的补偿。为此，在降阶负载转矩观测器的基础上，提出一种改进型的观测器，在原有积分环节中加入比例环节对负载转矩进行实时观测，能有效提高负载转矩观测的收敛速度。仿真和实验结果表明负载转矩的观测具有一定的实时性，引入转矩电流的前馈补偿可以提高永磁同步电机转速环的鲁棒性。

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考虑变压器接线方式的电能质量监测装置优化配置方法

刘平，欧阳森，蔡东阳

电工电能新技术. 2016, 35(5): 42-47.

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当前电能质量监测装置配置过程尚未考虑变压器接线方式对电压暂降传播特性影响，针对这一缺陷，本文首次提出一种考虑变压器接线方式的电能质量监测装置的优化配置方法。首先深入分析系统中变压器不同接线方式对电压暂降传播特性的影响，建立与特定接线方式相对应的电压暂降幅值矩阵。然后，构建了各种类型短路故障下的电压暂降可观测矩阵，形成保证全网各节点电压暂降可观的约束条件，以监测装置数量最小为目标函数，建立了基于遗传算法的电能质量监测装置优化配置方法。最后，对IEEE-39节点进行仿真计算，验证了本文方法的有效性。

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单通道电火花震源及其放电实验研究

樊爱龙,,,孙鹞鸿,徐旭哲,严萍

电工电能新技术. 2016, 35(5): 48-54.

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本文介绍了一套单通道电火花震源系统，主要包括充电和放电两个单元。同时搭建了一个实验平台，由充电机、电火花震源、数字示波器、高压探头和罗氏线圈电流传感器等组成。在此基础上进行实验研究与总结，通过采用本文所述的单通道电火花震源进行放电实验，在不同电极材料、电压和电极间距条件下，对水中等离子体的电特性进行了分析。使用ORIGIN数据分析软件观察了等离子通道的电阻和放电功率在时间域的变化趋势。通过比较总结，得出了放电电流、放电电阻和放电效率等与控制条件之间的关系规律。本文所提及的系列实验为自封闭电极腔等离子体震源的设计提供了参考。

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品质因子可调小波变换在谐波/间谐波检测中的应用

张宇辉, 刘梦婕, 段伟润, 宋娜

电工电能新技术. 2016, 35(5): 55-60.

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为有效抑制多种噪声，将一种品质因子可调小波变换(TQWT)应用于谐波/间谐波检测中。首先利用谐波/间谐波信号与噪声信号品质因子的不同，从检测信号中分离出谐波/间谐波信号，然后根据奇异值差分谱进行模型定阶，采用总体最小二乘-旋转矢量不变技术(TLS-ESPRIT)实现谐波/间谐波信号参数的有效提取。分别针对数值仿真信号、实测电弧炉电流信号进行分析，结果表明：与总体经验模态分解相比，TQWT有效削弱了随机噪声和脉冲干扰，较好地保留了信号的主要特征；TQWT与TLS-ESPRIT算法相结合，提高了强噪声背景下谐波/间谐波参数的检测精度。

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基于引力模型的电动汽车充电站选址规划

程宏波, 肖永乐, 王勋, 伦利, 李明慧

电工电能新技术. 2016, 35(5): 61-66.

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作为电动汽车的配套设施，充电站的收益与服务的电动汽车的数量及其充电次数有关，而电动汽车的数量及充电次数会受到充电站使用便捷性的影响。为了解决此问题，本文分析了充电站等级、电动汽车规模以及距离之间的相互影响关系，得到了充电站与电动汽车之间的相互吸引模型，在考虑相互影响的基础上，得到电动汽车数量发展的引力模型函数；定义充电便捷性函数，得到了充电次数和便捷性之间的引力关系，在此基础上得到考虑未来发展的电动汽车充电站规划模型。最后，采用微分进化算法对建立的模型进行求解，针对某一具体算例进行了仿真分析，结果表明，本文选址规划符合实际，为充电站的选址规划提供了参考。

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基于模糊Petri网的GIS故障诊断与可靠性分析

王涛云, 马宏忠, 崔杨柳, 姜宁, 李凯, 许洪华

电工电能新技术. 2016, 35(5): 67-73.

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基于GIS故障的随机性、多样性和故障征兆的模糊性，本文提出模糊Petri网（FPN）的GIS故障建模及推理方法，其将Petri网理论与模糊推理规则有机结合在一起，具有快速准确的并行推理能力。结合大量的统计故障案例，建立较为全面的基于FPN的GIS系统故障诊断模型。当系统未发生故障时，利用历史故障数据和FPN的正向矩阵推理对GIS进行可靠性分析，并将FPN的分析结果与传统的故障树法进行对比分析，验证FPN可以快速、准确地计算出中间和目标库所的概率重要度，并对初始库所重要度进行分析；在已知故障现象的情况下，通过反向的模糊推理规则，找出故障原因。以GIS绝缘缺陷和机械故障为例，验证了GIS故障模型和FPN方法的正确性和快速性。

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互感器振动对GIS超声波局部放电检测的影响

凌卫家, 张浩, 管敏渊

电工电能新技术. 2016, 35(5): 74-81.

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超声波局部放电检测是气体绝缘组合电器(GIS)的重要带电检测方法，但是该方法易受到电气设备机械振动的影响。本文分析了互感器的铁心和绕组等部件的固有振动原理，指出了其主要振动分量为100Hz频率分量，将造成超声检测信号中出现100Hz频率成分，可能被误判为悬浮电位放电。运用希尔伯特-黄变换分析了机械振动引起的GIS超声实测信号，获取了该信号的时频特征；结合现场检测经验，指出了机械振动引起超声局部放电检测异常的综合诊断方法。根据以上分析，提出了使用GIS超声波局部放电检测提高工程安装质量、重视与初始检测结果比较、综合诊断GIS设备的机械振动等相应对策。

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2016年, 第35卷, 第5期　刊出日期：2016-05-23

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