中国电力

莫华, 朱法华, 王圣

2013, 46(8): 1-6. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.1.5

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“十一五”期间,中国电力装机容量从2005年年底的50 841万kW增长至2010年年底的96 219万kW,其中火电装机从38 413万kW增长至70 663万kW。电煤消费量从2005年的10.63亿t 增长至2010年的15.11亿t。2010年,我国火电行业烟尘排放量为218.4万t,SO₂排放量为984.4万t,NO_x排放量为954.2万t。研究表明：2010年我国PM₁₀排放总量3 797.3万t,PM_2.5排放总量为2 278.4万t。2010年火电行业排放的一次细颗粒物PM_2.5为100.8万t,火电行业排放的SO₂转化为二次细颗粒物PM_2.5为350万t,排放的NO_x转化为二次细颗粒物PM_2.5为265.5万t,排放的SO₃转化为二次细颗粒物PM_2.5为107.3万t,合计占PM_2.5排放总量的36.1%。为减少火电行业PM_2.5排放,建议加强环保设施的运行监管,同时出台经济政策引导企业主动减排,湿法脱硫后加装湿式电除尘器以有效减少PM_2.5的排放。

2013年中国电力供需形势分析预测

单葆国, 谭显东, 温权, 韩新阳

2013, 46(8): 7-10. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.7.3

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分析了2013年1—5月中国电力供需特点,对2013年全年中国电力需求、供应和供需平衡情况进行了预测,提出了保障电力供应等方面的措施建议。研究结果表明,2013年中国全社会用电量将达到5.23万亿~5.33万亿kW·h,同比增长5.5%~7.5%;净增发电装机约9 000万kW,年底总装机容量将达到12.4亿kW。全国电力供需总体平衡,分区域看,华北地区电力供需偏紧,华东、华中及南方地区电力供需平衡,西北、东北地区电力供应富余。

《微电网接入10 kV及以下配电网技术规范》广西地方标准研究

黄秀琼, 赵敏, 黄少伟, 沈沉, 陈卫东, 高立克

2013, 46(8): 11-15. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.11.4

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中国目前缺少专门的标准对微电网的规划建设进行有效指导。介绍了在借鉴国外IEEE1547系列标准的基础上,如何结合广西地区乃至中国的实际情况,制定广西地方标准DB45/T 864—2012《微电网接入10 kV及以下配电网技术规范》（以下简称《规范》）的主要工作。介绍了制标工作的总体流程,提出了《规范》的框架,完成了《规范》的制定,并对若干制定《规范》过程中遇到的技术问题进行了说明和探讨,以期对后续标准制定工作提供参考。

电池储能系统用于风电功率部分“削峰填谷”控制及容量配置

靳文涛, 李建林

2013, 46(8): 16-21. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.16.5

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为缩减风电输出功率小时级的峰谷差,减小风电功率间歇性、波动性对规模化风电并网带来的不利影响,基于风电功率短期预测技术的小时级风电功率输出指令,提出风电功率部分“削峰填谷”控制策略,利用电池储能系统（battery energy storage system,BESS）缩减小时级尺度的风电功率峰谷差,并在各时间窗口内将风储合成出力的风电功率波动限制在一定的带宽范围以内;提出基于正态分布的储能功率计算方法,基于电池储能系统优化控制策略,分析电池储能系统实现部分“削峰填谷”控制策略与储能容量之间的关系。仿真实验结果验证该控制策略下储能容量配置的正确性与可行性。

我国大规模储能技术发展预测及分析

严晓辉, 徐玉杰, 纪律, 陈海生, 谭春青

2013, 46(8): 22-29. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.22.7

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介绍了大规模储能技术发展和应用现状,并建立大规模储能技术发展需求预测模型,进行储能比例、价值规模和社会需求预测,其中价值规模包括工程和辅助服务2方面,社会需求包括环境和社会岗位2方面;最后基于大规模储能技术经济性分析提出其发展方案。分析结果表明：到2020年,我国大规模储能产业装机容量达到33.6~80 GW,储能比例为1.74%~4.13%,且工程和年辅助服务价值规模将分别达到147.8~1603.2亿美元和243.6亿~580亿美元,减排CO₂ 243.8亿~3619.2万t。

用于光伏发电系统的LLCL型滤波器混合阻尼控制策略

李嘉俊, 张建成, 李倩, 李凡

2013, 46(8): 30-34. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.30.4

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为使光伏系统并网电流谐波满足电力系统的要求,提出采用基于LLCL型滤波器的并网逆变器,并对其进行有源及无源相结合的混合阻尼控制。通过对混合阻尼参数的取值进行合理设计,使无源阻尼与有源阻尼的控制优势得以更好的结合与发挥。在Matlab/Simulink环境下对控制方案进行仿真,结果表明,混合阻尼控制方案下的LLCL型滤波器不但具有衰减开关频率次谐波和节省电网侧电感的优点,还具有较好的滤波能力,可以满足并网电流的谐波含量限制要求。

UPFC提高异步风电机组故障穿越能力的分析

饶成诚, 王海云, 吴寒, 郑鸿, 周静

2013, 46(8): 35-39. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.35.4

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针对并网风电场故障期间无功不足的问题,采用新型动态无功补偿装置是必然趋势。根据异步风力发电机模型、统一潮流控制器（UPFC）的工作原理与控制策略,建立了含UPFC装置的风电场并网系统仿真模型。仿真对比分析了异步风电场安装SVC和安装UPFC装置时发生短路故障后的故障穿越能力;分析了暂态过程风电机组超速的原因,并研究了异步风力电机组成的风电场故障前后电压、功率和转速变化情况。仿真结果表明,与SVC相比,新型无功补偿装置UPFC作为风电场无功电源,其响应速度更快,风电场暂态稳定性得到更好地改善。

基于动态规划的微网储能系统经济运行决策模型研究

王蕾, 李娜, 曾鸣

2013, 46(8): 40-42. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.40.2

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微网储能系统对于充分利用可再生能源、提高微网经济效益发挥着重要作用,为实现经济利润的最大化,需采取合理有效的储能策略。在考虑电价不确定性和波动性的基础上,建立决策过程的目标函数,并提出通过储能系统实现利润最大化的动态规划模型。研究结果表明,采用该模型能更好地推进储能技术发展,提供更大的利润空间。以一个微网储能系统为例,分析价格和储能策略对系统利润的影响,验证了所建立模型的可行性和合理性。

安阳市并网光伏系统案例经济和环境效益分析

刘振东, 张石定, 贾晗

2013, 46(8): 43-47. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.43.4

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以安阳市某中学20 kW准单晶并网光伏系统为例,利用效益分析模型,定量计算光伏发电的社会经济和环境效益。结果显示：在标准日辐射时数4.14 h、光伏组件5.5元/W、用户侧电价0.6元/（kW·h）和无税费情况下,光伏系统投资回收期为14年,能量回收期2.9年,可以安排1人就业;与煤电相比,每年污染减排496.39当量,PV发电环境成本为0.18分/（kW·h）,年投资报酬率为2%。PV的即时功率与太阳辐射量呈正比,与环境温度呈正比。系统功率与温度的相关系数r为0.46,属弱相关;系统功率与空气相对湿度的相关系数r为-0.38,属弱反相关。

基于钒电池储能系统的风电场并网功率平抑控制

刘向向, 王奔, 张翔, 马明智

2013, 46(8): 48-53. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.48.5

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为平抑风电场输出功率波动,选择在风电场并网母线位置配置钒电池储能系统。采用双向AC/DC变流器作为钒电池储能系统的功率调节器并推导出其在d-q坐标系下的暂态数学模型。针对此数学模型强耦合、非线性等不利于控制器设计的特点,采用状态反馈精确线性化方法,将其转化为线性形式,再采用变结构原理中的变指数趋近律方法设计系统的闭环控制器。仿真结果表明,当风速快速变化时,钒电池储能系统能够通过快速充放电平抑风电场输出波动;而且与PI控制相比,变结构控制可使系统的动态性能更好。此外,钒电池储能系统具有有功和无功功率可以独立调节的特点,可实现风电功率的解耦控制。

风电场发电量后评估的指标评估方法探讨

王蕊, 吉海生, 娄慧英, 朱瑞兆, 李鸿秀, 焦姣

2013, 46(8): 54-58. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.54.4

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风力发电机组的发电量指标是体现风电场运营的重要指标之一。对风电场项目后评价应集中于发电指标评价,由于发电量与风能资源联系紧密,而风能是随机变化、无法预估的,对发电量指标的评估有一定难度。针对此问题,提出对风电场实际运行期的发电量进行代表年分析订正的方法,对发电量进行评估。通过风电场实施前与风电场建成后的实际发电量对比,对风电场实际运行期的发电量进行代表年分析订正后,分析产生偏差的各种原因,最后根据风电场的实际参数,针对各种影响提出了调整建议,以使评估发电量更符合实际情况,为以后风电场可研设计提供参考。

多组乏锂电池并联运行在储能系统中的应用

林少伯, 韩民晓, 孙海, 罗超

2013, 46(8): 59-63. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.59.4

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从电动汽车上被替换的动力锂电池称作乏锂电池,在重新筛选分组之后可以继续用于具有平抑配网功率波动功能的储能系统中,但是这些电池容量衰减,内阻增大,充放电效率降低。通过对电池内阻特性以及锂电池的外特性的分析,提出了电压电流双环控制的多组乏锂电池并联运行的方法,提高储能系统配置容量和充放电效率,使乏锂电池在平抑功率波动上有更好的跟踪补偿精度。仿真和实验结果表明,多组乏锂电池并联运行可以提高乏锂电池充放电效率和功率平抑逆变器功率跟踪精度,验证了所提方法的可行性。

双馈风电机组的非线性变结构功率解耦控制

丁贵立, 王奔

2013, 46(8): 64-69. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.64.5

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双馈异步电机的传统矢量控制中,其转子侧的反电动势引起的电压交叉耦合补偿项会使控制器无法实现对系统有功无功的完全解耦控制,且传统矢量控制过于依赖电机参数,导致其控制性能对电机参数变动和外界扰动比较敏感。为此,采用精确线性化理论的解耦控制方法,以更准确地反映双馈异步电机的时变强耦合的高阶非线性系统特性;又考虑到双馈异步风力发电机组运行于风速不可控且随机性较强的环境中,而传统PI控制器的调节过程相对滞后且超调量较大,影响动态响应特性,所以采用动态响应特性较好且对外界干扰和参数摄动具鲁棒性的滑模变结构控制理论来设计控制器。仿真结果表明,所提解耦控制方法可以实现定子有功无功的完全解耦和鲁棒控制,且控制器有良好的动态调节性能。

从正极材料看锂离子电池在储能领域的应用

苏伟, 钟国彬, 魏增福

2013, 46(8): 70-73. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.70.3

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针对锂离子电池在电力储能中的应用,从电化学性能、安全性能以及价格等方面比较了岩盐结构LiCoO₂、尖晶石型LiMn₂O₄和橄榄石型LiFePO₄ 3类主要的锂离子电池正极材料,论述了它们各自的优点和不足之处。对不同正极材料的锂离子电池在储能领域存在的问题进行了分析,对各自的应用前景进行了展望,认为LiMn₂O₄和LiFePO₄分别适用于功率型应用和容量型应用。

基于随机生产模拟的风电场容量及电量效益

张秉良, 张博颐, 吴耀武, 李建祥, 孙勇

2013, 46(8): 74-79. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.74.5

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风电场对电力系统的贡献可概括为容量效益和电量效益2个部分。介绍了随机生产模拟的基本原理,将风电场按出力统计为一个等效多状态机组,并将其进行卷积以修正等效持续负荷曲线。提出了一种基于发电系统可靠性指标计算风电场容量效益的方法,基于随机生产模拟结果,考虑碳排放权交易,计算风电场的电量效益。以IEEE RTS-96测试系统和NREL风电数据为基础,计算风场的容量效益和电量效益,并对风电渗透率、风能状况、系统负荷、系统可靠性水平等影响因素进行了研究。

风光储智能应急电源系统研究

闫志勇, 胡怡刚, 李枝玖

2013, 46(8): 80-83. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.80.3

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应急电源系统（emergency power system,EPS）作为一种各类一级和特别重要负荷的交流应急电源得到广泛应用,风光互补发电系统是新能源利用的最佳匹配,其中,整合了储能系统的风光储联合发电系统具有极佳的应用前景。研制了一套风光储智能应急电源系统,利用静态开关（static transfer switch,STS）作为投切装置,进行以风光互补发电为平台的应急电源系统的研究,实现了储能系统的充放电控制及系统输出的智能判断和快速切换。

水电与风电联合运行分析

辛颂旭

2013, 46(8): 85-89. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.85.4

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在中国风电发展十分迅速、弃风问题严重的情况下,近期需要进一步挖掘现有系统的调节能力。其中,促进水电与风电联合运行是有效措施之一。介绍了风电在日内和日间的有功出力变化特点,从电量分布特征、调节速度等方面分析了水电与风电联合运行的基础,进而研究了水电与风电在日内和日间联合运行的原理,及其对促进风电消纳、提高火电效率的作用。通过具体算例,分析了在是否考虑水电风电联合运行2种情况下,系统在风电消纳、火电煤耗、火电启停费用、系统燃料总消耗等方面的差异,验证了水电与风电联合运行的效益。

1 000 MW机组工程总体设计优化

张熠, 蔡元宗, 施亚民

2013, 46(8): 90-94. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.90.4

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为提高机组运行经济性和节能减排,国电谏壁发电厂2×1 000 MW超超临界机组工程在设计过程中采取了大量的优化方案,对一些传统的设计理念和运行模式有所突破,值得其他工程参考和借鉴。主要的优化方案：① 在1 000 MW机组上采用国产化DCS设备;② 在电力建设中采用浮运钢壳沉井方案来施工循环水泵房;③ 在1 000 MW机组循环水泵系统采用单元制一机四泵配置;④ 总平面布置在1 000 MW机组中占地面积最小;⑤ 对新旧煤场进行优化整合、合理优化主厂房地基处理等。工程投产后,机组性能指标总体上处于国际先进水平,部分技术和指标达到了国际领先水平。

基于FCB试验的转子转动惯量计算

张乐天, 周斌, 曹超

2013, 46(8): 95-97. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.95.2

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汽轮机转子转动惯量测取,主要是通过甩负荷试验计算得来。现在很多电厂都要进行机组快速甩负荷（FCB）试验,鉴于FCB试验也有对汽轮机调节系统动态特性的考核作用,而FCB试验和常规甩负荷试验又都是破坏性试验,对汽轮机转子的寿命有一定影响,所以大多数电厂希望只进行FCB试验,并能达到常规甩负荷试验的目的。目前国内尚未有通过FCB试验进行转子转动惯量计算的方法,因此基于FCB试验的转子转动惯量的计算将非常有必要。介绍了常规甩负荷试验计算转子转动惯量的方法,提出了基于FCB试验计算转子转动惯量的方法,并将2种计算方法进行了对比。结果表明基于FCB试验计算与常规甩负荷试验的结果差值为1.29%,可以认为此种计算方法可以替代常规甩负荷试验。

600 MW超临界机组简化非线性模型研究

刘友宽, 刘长良, 赵永辉

2013, 46(8): 98-104. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.98.6

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目前,在国内对超临界机组模型的研究中大多将其简化为一个传递函数矩阵,不能观测机组内部其他参数的动态特性。通过采用机理分析和参数辨识相结合的方法,建立了600 MW超临界机组的简化非线性模型,利用某600 MW“W”火焰超临界直流锅炉机组负荷变动试验运行工况点的数据确定模型动静态参数。通过对Simulink仿真结果与实际运行数据对比表明,该模型能够很好地反映机组的非线性动态特性,可用于“W”火焰锅炉超临界机组协调控制策略研究及动态特性分析,通过修正参数也可以用于其他超临界机组相关方面的研究。

单元发电机组热网负荷逻辑研究与优化

郑伟, 赵猛

2013, 46(8): 105-107. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.105.2

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以某热电厂300 MW燃煤供热发电单元机组为例,首先介绍了单元机组的组成及热网系统的工作流程和主要监控参数。通过分析热网负荷逻辑中存在的测量供热蒸汽流量不准确的问题以及对单元机组协调控制系统的影响,给出了更改计算热网负荷逻辑的方案,并在新的计算逻辑中增加热负荷的变化率和大小值限制。修改完善后的热网负荷逻辑在实际运行当中效果良好,单元机组在热网系统投入运行后的整体性能同样稳定,达到了提高机组安全性和经济性的目的。

配电网间歇性电弧接地故障选线方法

张志霞, 张欣雨

2013, 46(8): 108-111. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.108.3

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配电网单相接地故障选线问题由来已久,现有的研究成果大多是针对单相永久性接地故障的。而在实际配电网中,不稳定电弧和间歇性电弧接地等非永久性接地故障也极易发生,且难于选线。发生非稳定电弧接地故障时会带来大量的高频分量,本文提出一种自适应陷波滤波器算法,用来提取线路谐波电流的5次谐波。该方法通过调节自身参数来自动跟踪信号的变化,从而实现了对5次谐波信号实时、准确的提取。仿真结果表明,该选线方法在发生非永久性接地故障时能正确地选出故障线路,其原理简单、可靠。

基于Hilbert-Huang变换和小波包能量谱的电压暂降源识别

祁博, 邹金慧, 范玉刚, 邵宗凯, 王晓东, 黄国勇

2013, 46(8): 112-117. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.112.5

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针对电压暂降源识别问题,提出一种基于Hilbert-Huang变换（HHT）和小波包能量谱的电压暂降源识别方法。首先对电压暂降信号经过经验模态分解（EMD）,得到一个固有模态函数（IMF）集合,然后将各IMF进行n层小波包分解并计算其小波包能量谱,得到Hilbert-Huang（HH）谱图。通过比较突变点、幅值、谐波等特征量,对电压暂降源进行识别。实验结果表明,该方法简洁可靠、识别准确性高、实用性强。

负荷用电结构变化对系统网损的影响分析

尚雷, 王金凤, 杨丽徙, 娄北, 时慧军, 杨金峰

2013, 46(8): 118-122. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.118.4

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为了能够定量分析不同类型负荷对网损的影响,评估负荷用电结构变化后网损的变化趋势,提出基于边际网损系数法和代表日负荷曲线的不同类型负荷的网损计算方法。利用最大负荷利用小时数定量分析得到不同类型负荷与网损率的关系。以某市系统为例检验负荷用电结构改变对线损的影响,计算结果与定量分析结论一致;并结合大用户接入系统方案的优化对网损进行分析,验证所提方法的可行性和正确性。

绝缘子盐密在线监测系统及其应用

骆东松, 黄靖梅

2013, 46(8): 123-127. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.123.4

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基于光纤传感器测量输变电设备外绝缘污秽度的可行性研究,引入了光波导中的光场分布理论。通过光谱数据分析算法,分析了石英玻璃作为光传感器的各种光能特性,建立了光通量的衰减与盐密间的数学模型,进而研制了基于光传感器的污秽在线监测系统,实现对绝缘子盐密的在线监测。该系统已在天水330 kV输电线路陇西1-2线瓷绝缘子和复合绝缘子测点挂网运行,并取得了良好的监测效果。试验结果表明,该系统能实时、准确地监测输变电设备的盐密值,掌握输变电设备的积污规律,进而指导生产部门对输变电设备的状态清扫,以避免过度检修和检修不足的状况。

参数辨识方法的三相不对称负载电能计量研究

仇淑敏, 杨浩, 殷家敏, 欧勇, 罗建

2013, 46(8): 128-132. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.128.4

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以三相四线制星形连接供电系统为例,分析了三相负载的不对称性对负载电能计量的影响。提出了三相负载虚拟中性点电压参数辨识的改进用户电能计量方法：在用户侧负载参数未知的情况下,利用同步采样三相电路公共连接点的实测电压、电流波形,采用参数辨识方法辨识负载虚拟中性点的电压,从而做到准确计量三相负载电能。通过Matlab仿真实例,将传统电能计量值和基于辨识方法的电能计量值分别与三相负载实际消耗的电能作比较,验证了该电能计量方法的准确性及合理性。

基于SBPF的链式STATCOM不对称控制策略

曹洋, 仇乐兵, 唐建宇, 林丽, 徐万良

2013, 46(8): 138-142. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.138.4

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系统电压不平衡时,链式静止同步补偿器（STATCOM）应保持稳定运行,以提高系统功率因数及电压稳定性。但传统功率解耦控制的链式STATCOM在系统电压不平衡条件下,其运行性能会严重恶化。为此,提出一种新的采用星形联接的链式STATCOM的控制策略,将选择性带通滤波器（SBPF）与功率解耦控制相结合,实现链式STATCOM的不平衡控制及快速响应性能。仿真结果显示,所提的控制算法能显著提高链式STATCOM在系统电压不平衡时的运行稳定性及补偿效果。

城市电动汽车充电站两步优化选址方法

高亚静, 郭艳东, 李天天

2013, 46(8): 143-147. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.143.4

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针对城市电动汽车充电站选址特点,提出了一种两步优化选址方法：① 在分析路段充电需求的基础上,利用免疫算法在规划区域大范围搜索寻优,获取候选的待建充电站路段;② 对于待建路段上的候选站址,考虑地理、配电网等因素,利用模糊层次分析法对影响因素进行量化,经综合评定后最终确定充电站的最优选址。

智能变电站高级应用实施方案研究

韩本帅, 石嫔, 孙中尉, 李艳丽, 束娜, 张航

2013, 46(8): 148-152. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.148.4

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变电站的高级应用功能可有效减少运行维护成本,提高设备的可靠性,增加设备寿命,提高系统运行的可靠性、稳定性和经济性,是智能变电站的重要特征。针对目前智能变电站中高级应用存在的问题以及高级应用功能的发展现状,提出了高级应用功能的分阶段实现方案及其实施目标,可为智能变电站高级应用的工程实施提供借鉴和参考。

智能变电站过程层网络数据流的分析与研究

徐春霞, 张艳霞, 葛跃田

2013, 46(8): 153-159. DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.8.153.6

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在分析智能变电站过程层网络主要数据SMV、GOOSE、PTP1588报文共网传输的可行性基础上,指出过程层组网最佳方案是星形拓扑;对比VLAN与GMRP 2种报文过滤技术,以IEC 61850标准中的D2-1典型变电站为例,提出了一套基于间隔的VLAN局域网逻辑结构划分方案,对其中存在的各种数据流流量、通信时延及时延抖动进行了详细说明和计算,最后利用OPNET仿真软件对共网传输时数据流时延进行仿真,论证了采用VLAN技术共网传输的可行性。

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