2016年, 第35卷, 第7期 刊出日期:2016-07-23
  

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    论文报告
  • 张雪敏, 钟雨芯, 梅生伟, 夏德明, 王帅, 史锐
    电工电能新技术. 2016, 35(7): 1-7.
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    随着风电渗透率的提高,风电场的特性对电力系统的安全运行带来了显著的影响。研究如何在提高环保效益的同时降低连锁故障的风险变得非常迫切。本文提出了一种含风电场的连锁故障模型,该模型计及了风电场结构、风电出力随机性、风电机组虚拟惯量控制和短路故障后的风电机组脱网响应等风电特性,并设置了频率稳定控制、线路过流保护、低压减载,可从有功-频率与无功-电压两方面分析风电接入后对停电风险的影响。该研究将为风电场接入系统的规划和运行提供量化停电风险、预防控制效果的基础分析工具。仿真分析了风电场接入IEEE30节点系统的停电风险并讨论了风机虚拟惯量控制、无功补偿和线路建设对于降低停电风险的效用。
  • 马丽叶, 丁荣荣, 卢志刚, 李学平
    电工电能新技术. 2016, 35(7): 8-16.
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    实现配电网经济高效运行是电力系统的重要目标,因此合理有效地对其经济运行进行评价具有理论和实际意义。针对配电网经济运行综合评估中等级划分边界信息具有模糊性和随机性,综合可拓学中物元理论可融合定量与定性分析的特点和云模型处理双重不确定性的优势,提出一种基于可拓云模型的配电网经济运行综合评价模型。建立配电网经济运行各等级划分标准界限的可拓云模型,并计算分析待评物元与所建立的可拓云模型的关联度。同时,采用极大熵准则改进区间层次分析法确定各指标综合权重,最终得到待评物元的综合评判向量,确定配电网经济运行等级。在此基础上,提出一种指标值灵敏度分析方法,为决策者提供各评价指标的改善顺序。最后,运用所提出的评价分析方法进行了算例仿真,仿真结果验证了其有效性与实用性。
  • 陆亚南, 施泉生
    电工电能新技术. 2016, 35(7): 17-23.
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    分布式电源(DG)在配电网中的比重越来越大,当配电网上级发生故障时,可以将配电网与上级电网断开,利用配电网内部的分布式电源为配电网中重要负荷提供持续稳定供电。为了最大化利用DG资源,同时保障重要负荷优先供电,本文提出了基于改进二进制粒子群的配电网孤岛划分方案。本文以二进制粒子群作为主程序,并对粒子进行组合变异,为了克服粒子群的早熟问题,采用模拟退火算法对粒子群进行优化。本文采用广度优先搜索算法对孤岛进行功率连通性校验。对不满足连通性要求的孤岛进行调整,最后找出最优方案。最后,采用IEEE69节点配电系统进行算例验证,算例结果表明本文算法的优越性。
  • 许彬, 王平, 李子欣, 孙小平, 杨晓平
    电工电能新技术. 2016, 35(7): 24-30.
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    本文研究了现有的柔性直流输电系统中模块化多电平换流器的阀段运行试验方法。分析了死区效应产生的影响,并基于此给出了阀段的调制电压幅值和相位的计算方法。分析了运行试验回路中二倍频电流的成因,推导了其幅值大小的计算方法,提出了二倍频电流分量的控制方法并通过了试验验证。
  • 杨玉岗, 许静, 赵若冰
    电工电能新技术. 2016, 35(7): 31-35.
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    针对N相交错并联双向DC/DC变换器的提高轻载效率这一困难问题,提出了具有普遍适用性的功率损耗计算公式,目的是在轻载情况下减小功率损耗,提高效率。本文以交错并联Buck变换器为例,分析变换器的各部分损耗,得到变换器各部分损耗的推导公式,总结出各部分损耗与负载电流的关系;对N相交错并联Buck变换器在其全负载情况下的导通通道数进行最优化调整,从而得到使损耗达到最小化的条件,进而确定N相交错并联Buck变换器在通道控制下各切相点阈值电流的取值(最佳换相点),有效地提高了变换器的效率,扩宽了高效运行区间。
  • 佟文明, 舒圣浪, 朱高嘉, 程雪斌
    电工电能新技术. 2016, 35(7): 36-41.
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    有限公式法是一种直接从物理规律出发、借助定义在两嵌套网格几何元素上的全局变量构造离散方程的新型数值计算方法。在建立有限公式法温度场数学模型的基础上,本文讨论了基于映射网格的对流散热边界处理及其编程实现,并给出了有限公式法温度场模块化编程的基本思路。最后,以对一台20kW水冷永磁同步电机三维温度场的分析,研究了冷却水流速、冷却水温与电机温升分布的规律;并以电机温升试验值、同一网格下的有限元法计算值验证了所编制程序计算的准确性、可靠性。
  • 王翠,王喜莲
    电工电能新技术. 2016, 35(7): 42-49.
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    无轴承类电机转子的偏心运行是不可避免的,由有限元分析可知转子偏心对其径向受力影响较大,忽略转子偏心时的径向受力分析将很难实现转子的稳定悬浮运行。而目前有关无轴承类电机的径向力计算都没有考虑转子偏移量的影响,只是计算转子在中心位置时的受力情况。鉴于此,针对具有结构简单优势的单绕组无轴承开关磁阻电机(BSRM),本文提出了考虑转子偏移量的径向力数学模型,给出了绕组电流、电机结构参数、转子偏移量、转子旋转位置与径向力之间的数学关系。同时考虑到转子偏心对电磁转矩的影响较小,推导了忽略偏心影响的电磁转矩解析式。与有限元分析对比结果验证了本文径向力与转矩数学模型的正确性。最后,基于推导所得的数学模型对单绕组BSRM径向力与转矩控制进行了初步的动态仿真研究,进一步验证了数学模型的准确性与实用性。
  • 综述与述评
  • 甄子健
    电工电能新技术. 2016, 35(7): 50-54.
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    经过多年发展,日本的燃料电池汽车及加氢站基础设施的技术路线已逐步清晰,相对成熟,并将深刻影响世界燃料电池汽车技术路线和技术标准的发展。2015年初,日本丰田汽车公司成功上市世界首款燃料电池量产车型Mirai(未来),标志着日本燃料电池汽车已经系统解决了相关技术和制造成本难题,车辆氢安全以及加氢站安全的相关标准体系也已基本完备,进入了商业化阶段。下一步,日本政府和相关行业组织提出了到2025年使燃料电池汽车保有量达到20万辆的目标,并准备在2025~2030年期间构建起大规模的稳定氢供给系统,到2040年左右建立实现二氧化碳零排放的氢供给系统。政府的相关政策和战略导向,将进一步引导和推动燃料电池汽车及加氢基础设施的发展。
  • 行业动态
  • 电工电能新技术. 2016, 35(7): 54-54.
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    《电工电能新技术》编辑部
  • 新技术应用
  • 黄南天, 卢国波, 王玉强, 赵振峰, 李旭, 张卫辉
    电工电能新技术. 2016, 35(7): 55-61.
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    高效准确地分类电能质量扰动信号是处理电能质量问题的关键。为降低特征计算量,提高分类器分类效率,本文提出一种基于粒子群与极限学习机的电能质量特征选择与识别方法。首先,通过S变换对电能质量扰动信号进行重构与变换,并在此基础上提取特征;然后,以极限学习机的分类精度和选择特征个数作为适应度函数,通过粒子群算法在高维特征空间中寻优,剔除不相关和冗余的特征,保留对扰动识别有效果的特征,由此,确定最优分类子集;最后,使用最优特征子集构成极限学习机的输入向量,训练分类器,并采用优化后的分类器分类电能质量信号。仿真实验表明,新方法能够将维度为25的原始特征集合缩减到8维,且在不同噪声环境下保持综合分类准确率为99.33%。
  • 梁智敏, 高亮
    电工电能新技术. 2016, 35(7): 62-68.
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    旁路保护技术存在双馈风电机组失控的问题,因而发生故障时振荡较严重,但该保护在故障恢复退出运行后系统恢复平稳的速度却很快,转子串联定值电阻虽然解决了双馈风电机组的失控问题,但相对于串联动态电阻,后者在故障时的波动更加平稳。本文在分析了上述问题后,提出了综合转子串联动态电阻保护和旁路保护的新组合保护方案,该方案结合直流侧卸荷电路可以明显改善机组在故障时的转速稳定性和瞬态特性。在转子串联电阻理论分析的基础上,基于PSCAD/EMTDC对各种方案进行仿真研究,结果表明所提方案的各项性能优于传统方案,具有应用意义。
  • 邓宁峰, 周腊吾, 陈浩, 韩兵,田猛
    电工电能新技术. 2016, 35(7): 69-74.
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    运行在额定风速以上区间时,变速变桨风力发电机组采用恒功率变桨控制方式,由于额定风速至切出风速之间的风速变化范围大且迅速,使得功率波动较大且频繁,传统PID变桨控制器难以达到很好的控制效果。本文提出的蚁群PID变桨控制器,利用蚁群算法的寻优特性来优化PID参数,使得恒功率变桨控制系统更具自适应性和鲁棒性。分析了风机的恒功率变桨控制,然后给出了蚁群算法优化PID参数的策略以及具体实现步骤。仿真与实验结果验证了蚁群PID变桨控制器的良好动态性能,其有效地减缓了额定风速以上风机的功率波动。
  • 江燕兴, 潘逸菎, 窦伟
    电工电能新技术. 2016, 35(7): 75-80.
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    针对光伏并网系统中的传统锁相环在电网电压不平衡、频率扰动以及相位突变情况下存在的锁相性能下降的问题,提出了一种能快速、准确地提取电网电压相位的锁相环设计方案。该方案采用双二阶广义积分器环节,在准确获取电网电压正序分量的同时有效滤除负序分量,达到提高响应速度、降低稳态误差的目的。基于理论分析,搭建仿真模型对所提出的算法进行仿真研究并在100kW光伏并网逆变器上进行实验验证。仿真和实验结果表明,该锁相环能够在电网电压跌落、频率扰动以及相位突变等情况下快速准确地提供基波正序电压相位,有效提高了光伏并网系统的控制性能。