多端柔性直流输电系统直流故障保护策略
罗永捷^１，２， 李耀华^１， 李子欣^１， 王　平^１
（１． 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室， 中国科学院电工研究所， 北京１００１９０；
２． 中国科学院大学， 北京１０００４９）
摘要： 直流故障保护是多端柔性直流输电系统的一个关键性问题。本文在全桥型模块化多电平换
流器的基础上，提出适用于多端直流输电系统的换流器级和系统级直流故障保护策略。根据全桥
型模块拓扑特性，换流阀闭锁实现故障电流快速清除；然后换流器等效为双星型级联Ｈ 桥ＳＴＡＴ⁃
ＣＯＭ 并联运行，为故障清除和隔离开关动作隔离故障点提供条件；最后转换换流器运行模式完成
多端柔性直流输电系统的快速恢复。在ＰＳＣＡＤ／ ＥＭＴＤＣ 中搭建了三端柔性直流输电系统仿真模
型，分析了直流故障和系统重新启动的运行特性，仿真结果证明了控制策略的有效性。
关键词： 多端柔性直流输电； 直流故障； 全桥型模块化多电平换流器； 短时闭锁； ＳＴＡＴＣＯＭ 并联
运行

光伏系统直流故障电弧识别方法研究
林方圆， 苏建徽， 赖纪东
（合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心， 安徽合肥２３０００９）
摘要： 故障电弧已成为引起光伏产品发生火灾的最常见原因，研究光伏系统中直流故障电弧特性
及检测方法对保障光伏系统运行的安全性和可靠性有重要意义。本文设计了光伏系统直流故障电
弧测试系统，在光伏电池板不同的工作点下，采集不同电极间隙，不同位置处发生电弧时的电弧电
压、电流信号，在研究电弧特性基础上，提取有利于故障电弧模式识别的电流信号的时频特征，通过
ＢＰ 神经网络进行故障电弧的检测。理论分析和实验结果表明了该方法的可行性和有效性。
关键词： 光伏系统； 直流电弧检测； 电弧特性； ＢＰ 神经网络

基于Ｚ 源逆变器的直驱永磁风力发电并网控制
张　阳， 黄守道
（湖南大学电气与信息工程学院， 湖南长沙４１００８２）
摘要： 将Ｚ 源逆变器应用于永磁直驱风力发电系统中。该逆变器能实现升降压变换的功能，同时
不需要死区时间。本文以电压源型Ｚ 源逆变器为例，分析了基于Ｚ 源逆变器的永磁直驱风力发电
系统并网的工作原理，针对其独特的阻抗网络和直通调制手段，采用改进升压控制方法，提出了一
种基于Ｚ 源逆变器的直驱永磁风力发电并网控制策略。仿真结果表明，该控制策略具有良好的动
态性能，提高了系统稳定性。
关键词： Ｚ 源逆变器； 永磁直驱风力发电机； 直通； 并网

基于电压空间矢量的ＳＴＡＴＣＯＭ 直接电流控制新方法
史丽萍， 李佳佳， 马艳红， 蔡儒军， 刘　鹏， 罗　朋， 谢钊文
（中国矿业大学信息与电气工程学院， 江苏徐州２２１００８）
摘要： 为使ＳＴＡＴＣＯＭ 在低开关频率下仍具有较高的补偿精度和较快的响应速度，本文分析了低压
ＳＴＡＴＣＯＭ 电压空间矢量调制的基本原理和等效误差电压的约束条件，提出一种改进的双闭环控制
策略。电流环采用基于电压空间矢量的双滞环控制方法，滞环外环作用于暂态，以提高ＳＴＡＴＣＯＭ
的补偿精度和响应速度，滞环内环作用于稳态，以降低开关器件的开关频率；主控制器采用对系统
参数变化不敏感的内模控制器，进一步提高ＳＴＡＴＣＯＭ 的补偿精度。实验结果表明，该方法在系统
稳态时能准确跟踪指令电流的变化，不会造成跟踪松弛，开关频率低；在暂态时，能快速响应系统负
载的变化，补偿精度高。
关键词： 低压ＳＴＡＴＣＯＭ； 内模控制器； 双滞环电流控制； 电压空间矢量

双永磁同步电机五桥臂变换器模型预测控制
谷　鑫， 姜　勃， 耿　强， 刘　涛
（天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室， 天津３００３８７）
摘要： 基于五桥臂逆变器供电的两台三相永磁同步电机系统，提出了一种基于模型预测方式的控
制策略。在空间矢量脉宽调制的基础上，分析了五桥臂双电机控制数学模型；利用所建立的数学模
型，本文提出的模型预测控制策略能够筛选出合适的空间电压矢量，在保证两电机速度独立控制的
同时，缩短系统动态调节时间。仿真和实验结果验证了该控制策略的可行性和有效性。
关键词： 五桥臂电压源逆变器； 永磁同步电机； 模型预测控制； 空间矢量

三相三线电路中的多端电路瞬时功率理论推导
杨秀川^１， 田铭兴^２
（１． 国网宁夏电力公司培训中心， 宁夏银川７５０００１；
２． 兰州交通大学自动化与电气工程学院， 甘肃兰州７３００７０）
摘要： 针对在电压电流畸变情况下基于相电压定义的传统功率理论已失去其有效性的问题，提出
了多端电路的理念。将三相三线制电路作为三端电路处理，给出了端电压和端电流的定义。并且
利用瞬时端电压和瞬时端电流定义了瞬时有功和无功功率。文中分别在电压电流均正弦对称、电
压正弦对称电流畸变不对称以及电压电流均畸变不对称三种情况下推导了在三端电路中瞬时有功
功率和瞬时无功功率的表达式，该表达式与基于瞬时功率理论推导得出的表达式一致。据此给出
了三端电路中瞬时有功功率和瞬时无功功率的定义。
关键词： 多端电路； 三端电路； 畸变不对称； 瞬时功率

基于谐波阻抗特征函数的分布式发电孤岛识别方法研究
戴云霞^１， 苏建徽^１， 刘　宁^１， 张军军^２
（１． 合肥工业大学电气与自动化工程学院， 安徽合肥２３０００９；
２． 中国电力科学研究院， 江苏南京２１０００３）
摘要： 研究一种新的分布式发电系统被动式孤岛检测方法，其主要用于检测功率平衡状态下发生
的孤岛，并由此提出虚实阻抗概念，在非孤岛并网运行条件下，因电网电压的存在，基于并网电流和
电压值获得的阻抗数值实际是一种虚阻抗；孤岛发生时，获得的阻抗数值才是实际阻抗值。利用孤
岛发生时虚实阻抗的变化和电网系统的谐波失真，构建一种谐波阻抗特征函数用于特征量提取，并
借助ＢＰ 神经网络进行孤岛检测。理论与实验表明，根据特征函数选取的特征量孤岛前后区别明
显，有助于孤岛检测，证明了该孤岛检测方法具有可行性和有效性。
关键词： 分布式发电系统； 孤岛检测； 特征函数； ＢＰ 神经网络

基于ＡＴＰ 的输电线路下方长导体感应电压研究
甘　艳^１， 李慧慧^２， 周涛涛^２， 安晨帆^２， 杜志叶^２， 阮江军^２
（１． 华中电网有限公司， 湖北武汉４３００７７； ２． 武汉大学电气工程学院， 湖北武汉４３００７２）
摘要： 输电线路下方导体的感应电压和积蓄的能量一直是电磁环境研究的重点。本文利用电磁暂
态软件ＥＭＴＰ⁃ＡＴＰ 分析了某５００ｋＶ 输电线路下方近地面悬浮长导体的感应电压，并结合Ａｎｓｙｓ 静
电场计算的结果论证了长导体的感应电压仍然是静电感应电压。基于建立的ＡＴＰ 模型，在工频电
磁场满足设计要求的条件下，对不同布置的长导体静电感应能量进行计算，表明距地面高０􀆰 ５ｍ、长
２０ｍ 的导体的静电能量可达０􀆰 ２ｍＪ，可以令人产生电击感；而对于距地面高０􀆰 ５ｍ、长１ｍ 的导体，其
积蓄的静电能量同样不能忽视。因此，在输电线路下方使用金属工具工作人员一定要做好防电击
措施。
关键词： 输电线路； ＡＴＰ； 长导体； 静电感应； 暂态能量

弓网电弧实验系统与辐射噪声实验研究
郭凤仪， 张艳立， 王智勇， 王宝巍， 王喜利， 张建飞
（辽宁工程技术大学电气与控制工程学院， 辽宁葫芦岛１２５１０５）
摘要： 近年来随着电力机车运行速度的不断提高，弓网电弧现象越来越严重，已成为电力机车安全
运行的隐患。为深入研究弓网电弧的形成机理和抑制方法，设计了一套弓网电弧电磁噪声实验系
统，该系统实现了屏蔽环境下弓网电弧的模拟。利用该系统，通过控制接触压力、电流和运行速度
三个条件进行了弓网电弧辐射电磁噪声的测量实验。结果表明，弓网系统电磁噪声干扰频段主要
在频率３０ ～５００ＭＨｚ 内，其中干扰强烈频段在３０ ～６０ＭＨｚ 内。电流越大，辐射噪声幅值越大，干扰
频率带宽越宽。随着压力的逐渐增大，辐射噪声幅值先减小后增大，干扰频率带宽先变窄后变宽。
关键词： 弓网电弧； 电磁噪声； 辐射噪声； 滑动电接触

基于Ｎｕｔａｌｌ 窗的时移综合相位差谐波分析法
刘海升^１， 陈文礼^２， 付志红^１， 张淮清^１
（１． 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆大学， 重庆４０００４４；
２． 国网重庆市电力公司电力科学研究院， 重庆４０１１２３）
摘要： 快速傅里叶变换（ＦＦＴ）是谐波分析的主要方法，在稳态谐波信号分析中广泛采用的交流采
样技术，由于采样器件的有限性，实际工程中很难做到完全同步采样和整周期截断。为消除采样过
程中同步采样误差产生的频谱泄漏，提出了一种基于Ｎｕｔａｌｌ 窗结合综合相位差校正信号谐波分析
法，对传统的相位差频谱校正方法进行了改进。采用Ｎｕｔａｌｌ 窗对谐波信号进行加权，通过时移和加
可变长度的窗进行两次ＦＦＴ 分析，并利用离散频谱对应的峰值谱线相位差求得频率和相位校正
量，推导出基波及各次谐波参量的计算公式。仿真实例表明，提出的改进综合相位差校正算法可有
效提高谐波分析精度，基波幅值的测量误差小于０􀆰 ００００１％，基波相位误差小于０􀆰 ０１°，２ ～２１ 次谐
波电压测量误差小于０􀆰 ０１％，谐波相位测量误差小于０􀆰 ０９°，为高精度谐波检测提供了可能。
关键词： 谐波分析； 频谱泄漏； 快速傅里叶变换； 相位差

电动汽车用锂离子电池热特性和热模型研究
雷治国^１， 张承宁^２， 雷学国^３， 李军求^２
（１． 福建农林大学机电工程学院， 福建福州３５０００２； ２． 北京理工大学电动车辆国家工程实验室，
北京１０００８１； ３． 福建万润新能源科技有限公司， 福建福州３５０１００）
摘要： 动力电池组的性能和使用寿命很大程度上决定了电动汽车的性能和成本，而电池组的性能
和使用寿命又受到电池生热的影响。本文以３５Ａ·ｈ＠３􀆰 ７Ｖ 方形锰酸锂电池为研究对象，对常温下
电池的充放电生热特性和低温放电的生热特性进行实验研究，并基于Ｂｅｒｎａｒｄｉ 生热率建立了动力
电池生热模型。研究结果表明，随着放电电流增大，电池温度快速提高，并且低温环境下可以利用
电池放电生热改善电池性能；基于Ｂｅｒｎａｒｄｉ 生热率的动力电池生热模型能够较好模拟电池放电生
热，这为后续动力电池组热管理系统研究提供了参考。
关键词： 电动汽车； 锂离子电池； 热特性； 热模型

一种提高输电线路空气间隙绝缘强度方法的研究
霍　锋^１， 李晓彬^２， 张　虎^２， 徐　涛^１， 叶奇明^１， 马业明^１， 熊紫腾^２
（１． 中国电力科学研究院， 湖北武汉４３００７４； ２． 武汉大学电气工程学院， 湖北武汉４３００７２）
摘要： 为有效提高输电线路空气间隙绝缘强度，降低线路风偏闪络故障率，本文首先采用典型棒⁃
板电极，开展了绝缘屏障条件下的间隙击穿试验，提出了加装绝缘屏障提高间隙击穿电压的基本方
法，然后基于该方法，结合杆塔间隙试验数据，提出了特高压交流输电线路杆塔空气间隙的绝缘屏
障参数。研究表明，在零电位电极处安装绝缘屏障，能够阻碍放电通道的形成，并增加间隙放电通
道长度，可提高间隙的击穿电压；特高压杆塔应用绝缘屏障，可以提高杆塔间隙绝缘强度，减小塔头
设计，是一种具有实用价值的输电线路优化设计和运维技术。
关键词： 输电线路； 空气间隙； 绝缘强度； 绝缘屏障； 风偏闪络