庆祝我国电气工程高等教育一百周年 继续努力发展电工新技术
严陆光
(中国科学院电工研究所, 北京100080)
摘要: 1908年上海南洋公学设立了我国高等教育第一个“电气学科”，今年是100周年大庆，值得认真庆祝纪念。本文简单介绍了二十世纪下半叶以来电工新技术的进展、意义与重要性、其发展基础与需求，建议在新一代创新人才培养成长中，更加重视电工新技术的教育培养，用更大力量来继续努力发展电工新技术。
关键词：电气工程高等教育；百周年；电工新技术

同步发电机励磁绕组匝间短路的仿真研究

孙宇光，王祥珩，桂  林，王维俭
(清华大学电机工程与应用电子技术系，电力系统及发电设备控制与仿真国家重点实验室，
北京 100084)
摘要：转子绕组匝间短路故障会造成发电机励磁电流增大、输出无功减小、转子振动加剧等影响，如果不及早处理可能给机组的安全运行带来巨大威胁。近年来国内外研究主要通过实验检测及定性分析，由于不能准确计算故障电流等电气量，在实际应用中存在局限性。本文为多支路同步发电机励磁绕组匝间短路建立了改进的多回路数学模型，并提出了与励磁绕组有关的电感系数的计算方法，可以考虑气隙磁场畸变、定子绕组不平衡电流等因素的影响。针对1台4极凸极同步发电机，用该模型对不同匝数的励磁绕组匝间短路进行数字仿真，可得到短路后定、转子电流及有功功率、无功功率等。根据计算结果，本文提出励磁绕组匝间短路后定子同相不同分支之间出现分数次谐波环流、励磁电流出现基波及奇数次谐波的故障特征，并给出了物理解释，可以为转子匝间短路保护提供依据。
关键词：同步电机; 励磁绕组匝间短路; 改进的多回路模型

基于人工鱼群算法的输电网络规划
聂宏展 ，吕  盼 ，乔  怡 ，姚  松
（1. 东北电力大学电气工程学院, 吉林省 吉林市 132012；
2. 贵州大方发电集团公司, 贵州省 大方县 551600）
摘要：人工鱼群算法是一种基于动物自治体模型的优化算法。各人工鱼通过各种行为不断改变自身的位置，并将对应位置的食物浓度与公告板最优食物浓度比较，在经过一系列的反复搜索寻优过程后，可能包含最优解的最佳结果将最终被保留在公告板上。针对输电网络网架的扩展规划这样一个复杂的组合优化问题，建立相应的数学模型，首次尝试采用人工鱼群算法求解。该算法用于IEEE Garver-6系统和18节点系统的计算结果表明，人工鱼群算法用于电力系统输电网规划是可行的，有效的。
关键词：电力系统；电网规划；人工鱼群算法

基于短板效应的电能质量综合等级评价

陶  顺，肖湘宁
（电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室 (华北电力大学), 北京 102206）
摘要：为适应未来数字化社会电能质量的多层次需求和电力市场下的多层次交易，要求对电能质量进行科学等级评价。本文提出了依据电磁环境四种兼容水平的电能质量分类分级法；在此基础上，提出了具有有效激励机制的基于短板效应的综合等级评价方法。电能质量的等级评价结果可以作为用户选择供电服务的参考依据，有利于最终实现电能按质定价。
关键词：电能质量; 质量等级; 电磁兼容; 综合评价; 木桶原理

基于宽带检测的局放脉冲波形快速特征提取技术

司文荣，李军浩，黎大健，杨景刚，李彦明
(西安交通大学电气工程学院, 陕西 西安 710049)
摘要：根据电工设备绝缘存在多局放的工况，提出研制基于单个脉冲的局放宽带检测与模式识别在线监测系统。并指出研制该系统需要解决脉冲群快速分类这一关键技术，其由脉冲波形的快速特征提取以及基于波形特征的快速聚类分析组成。本文针对100Ms/S采样率获取的宽带脉冲波形-时间序列，提出分别使用幅值参数法、等效时频法和时频熵法对局放脉冲波形的特征参数进行提取。在对人工设置的多局放源产生的脉冲群数据进行波形特征提取后，使用模糊聚类对脉冲群波形特征提取结果进行了对比分析。结果表明：三种波形特征提取方法均能在一定程度上很好地分离干扰源而提取出局放数据。GIS母线尖刺缺陷的试验数据处理同样证实了该技术的有效性和可行性。这为研制基于单个脉冲的宽带局放检测与模式识别在线监测系统提供了实用的脉冲波形快速特征提取技术。
关键词：局部放电；宽带检测；脉冲波形；特征提取；在线监测

双模糊神经网络的滑模控制感应电动机伺服驱动研究

王瑞明1, 蒋静坪2
（1.嘉兴学院电气工程系，浙江 嘉兴 314001; 2.浙江大学电气工程学院，浙江 杭州 310027）
摘要: 根据感应电动机伺服驱动系统高性能的要求，设计了一种基于双模糊神经网络的滑模控制的感应电动机伺服驱动系统。控制策略具有设计过程简单、意义清晰、鲁棒性好等优点，对于参数未知、时变、负载扰动大的伺服系统，它是一种有效的实时控制策略。仿真和实验结果表明：该控制策略大大提高了系统的高速响应能力，鲁棒性强，系统具有较好的动、静态性能和抗干扰能力，是开发高精度、高性能交流伺服系统的一条有效途径。
关键词: 滑模控制器；感应电动机；伺服系统；双模糊神经网络

用于靶向热疗实验的交变磁场系统研制

武丹1,2, 于阳1, 马秋峰1,2, 赵武贻1,2, 胡丽丽1, 吕静1, 潘卫东1, 宋涛1
(1. 中国科学院电工研究所，北京 100080；2. 中国科学院研究生院，北京 100039）
摘要：本文构建了用于磁颗粒靶向热疗的实验平台并进行了磁小体加热实验。在分析实验要求的基础上，文中首先提出了高频磁场发生装置的设计方案，设计制作了C型磁体，搭建了频率和幅值可调的高频激励源。随后利用自制磁场测量探头对各频率点的磁场强度及其分布均匀性进行测量，对该实验平台的性能指标进行了初步评估。最后通过对含有趋磁细菌 AMB-1 的磁小体和磁流体进行加热实验，证明了磁小体具有较好的产热率和加热效果，为进一步的实验研究打下了基础。
关键词：磁颗粒；靶向热疗；串联谐振；比吸收率；磁小体

一种改善EMD端点效应的新方法及其在谐波分析中的应用

苏玉香，刘志刚，李科亮，霍柏超
（西南交通大学电气化自动化研究所，四川 成都 610031）
摘要：为了改善经验模态分解(EMD)过程中产生的端点效应，本文提出一种基于支持向量机和镜像延拓相结合的新方法对短时间序列进行延拓。首先应用支持向量机(SVM)对原始信号两端分别延拓一个极大值和一个极小值，再用带镜像延拓程序的EMD方法对延拓后的信号进行边分解边延拓，逐渐抛弃受“污染”的点，得到具有原始信号长度的固有模态函数(IMF)。本文将该方法应用于电力系统的谐波分析中，仿真结果表明该方法能有效抑制EMD方法的端点效应，可以得到效果更好的单分量谐波信号。
关键词：EMD；端点效应；支持向量回归机；镜像延拓；谐波分析

基于时频分析的电磁轨道发射电感梯度研究

孙立强1,2，袁伟群2 ，严  萍2
(1.中国科学院研究生院，北京 100084； 2. 中国科学院电工研究所, 北京 100080)
摘要:为研究电磁轨道发射试验过程的导轨电感梯度，本文首先利用Matlab时频工具箱对发射试验的电流信号进行处理，得到了发射过程中电流的时频曲线；同时通过Ansoft 建模仿真得到了不同频率下的导轨电感梯度值；进而得到实际发射过程中对应于不同时刻的导轨电感梯度值。结果表明在整个发射过程中，工作电流频率是在逐渐减小的，而导轨的电感梯度是在非线性增大；对比由此电感梯度与常值电感梯度（0.40μH/m）引起的推力表明：在发射的初期，二者大小非常接近，但在发射的后期（1.0ms以后）推力差异增大，常值时的推力值较前者偏小约4%。
关键词：电磁发射；脉冲功率；导轨；电感梯度；Matlab；时频分析

基于相量量测的电力系统谐波状态估计算法的研究

侯世英，汪  瑶，祝石厚，姚宗溥
（重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆 400030）
摘要: 基于相量量测单元的电力系统谐波状态估计技术，可选取电力网络的节点谐波电压为状态量，支路电流、节点注入电流和节点电压相量为量测量，从而使谐波状态方程成为线性方程，该文根据这个特点，再结合量测方案的不同情况，提出了在冗余量测和基本量测时，采用便于工程实际应用的乔累斯基算法来求解线性谐波状态方程，其计算量只是高斯消元法的一半，且不用考虑选主元，大大减少了计算的时间；在量测矩阵欠定时，采用奇异值分解算法，不仅可以为欠定的状态方程提供稳定的最小二乘解，而且该算法本身具有可观性分析的功能，不需要采用其它算法进行可观性分析，从而极大地简化了谐波状态估计分析的难度。最后通过仿真程序验证了这两种算法在谐波状态估计求解问题中的有效性和可靠性。
关键词：谐波状态估计; 奇异值分解法; 乔累斯基分解法

谐波分析的改进双峰谱线算法
盛占石，谭  斐，潘天红
(江苏大学电气信息工程学院, 江苏 镇江 212013)
摘要：加窗插值FFT是电力系统谐波分析常用算法，在此基础上的双峰谱线算法能够有效改善谐波数据准确度。但是该算法的分析精度很大程度上取决于信号频率校正系数 的计算精度，本文利用专用电能计量芯片ATT7022B准确测量出基波频率，在此基础上推导出 的简化算式，极大的降低了双峰谱线算法的计算量，并利用多项式逼近获得了幅值修正的计算公式，显着提高了谐波分析精度。最后通过仿真和实验结果验证了本文改进算法的有效性与易实现性。
关键词：ATT7022B；快速傅立叶变换；双峰谱线算法；Blackman窗

基于顺序形态学-dq变换的动态电能质量扰动检测算法

李  杨，黄  纯，石  佳
（湖南大学电气与信息工程学院, 湖南 长沙 410082）
摘要：介绍了基于形态学理论的顺序形态滤波原理，并结合改进的双dq变换提出了一种全新的动态电能质量扰动的检测方法。将顺序形态变换应用到一维电力信号处理中，选择合适的结构元素和百分位构造滤波器。电压信号分别进行正、负序的双dq变换和滤波处理后，可以准确地检测到动态电能质量扰动的各项特征值。仿真结果表明该方法具有良好的准确性和动态响应特性。
关键词：动态电能质量；双dq变换；顺序形态滤波器；ATP-EMTP

Lyapunov指数法在故障电弧早期探测中的应用

杨建红，张认成，房怀英（华侨大学机电及自动化学院，福建 泉州362021）
摘要：故障电弧产生的伴生信号主要有弧光、短路电流、弧声。实验研究表明，弧前声音信号能作为故障电弧的早期表征信息，对弧前声音混沌时间序列进行相位空间重构，基于模型LE法确定混沌检测系统内置信号阈值，基于lyapunov指数的故障电弧弧前声音信号混沌检测方法，能定量地识别湮没在复杂背景噪声中弧前声音信号。若最大lyapunov指数大于零，表明由弧前声音信息产生，以弧前声音信息为判据提出弧前预警算法。
关键词：故障电弧；lyapunov指数；弧声；混沌；阈值

用于人工心脏的经皮传能系统耦合特性及补偿的研究

陈海燕，高晓琳，杨庆新，李军博
（河北工业大学电磁场与电器可靠性省部共建国家重点实验室培育基地, 天津 300130）
摘要：最初的电动人工心脏固定在患者腹腔内，通过从胸部引出的导线与体外的电池组相连，这样极易造成致命感染。采用经皮传能系统为人工心脏供电，这个系统应用了无接触变压器技术，没有导线穿透皮肤，可以防止感染引起的并发症。本文首先介绍了经皮传能系统的构成及工作原理，并对不同形状铁芯、不同大小尺寸线圈的耦合性能进行了分析仿真，通过结果得到一种耦合系数较高、体积小，适于植入体内的线圈形式。最后从输出阻抗的角度研究验证了补偿的作用，本文的分析方法及结果将为人工心脏经皮传能系统线圈的优化设计提供理论依据。
关键词：人工心脏；无接触输电；经皮传能系统；耦合系数；补偿

基于负极性下局部放电测量的变压器油中气泡发展过程实验研究

李军浩, 司文荣, 毕海涛, 刘  炯, 李彦明
 (西安交通大学电气工程学院, 陕西 西安 710049)
摘要：油中局部放电表现为一系列离散的脉冲序列形式，脉冲序列中的首脉冲是液相中发生电荷注入产生的，随后的脉冲则是由于液相中电荷注入产生的气泡所引发的气泡放电导致。首脉冲与次脉冲的时间间隔代表了气泡形成时间，脉冲序列的持续时间代表了气泡的生长时间。本文采用宽频带局部放电脉冲测量系统和TECHIMP局放仪对25＃变压器油中由于电场集中效应引起的局部放电脉冲序列及相位谱图进行了测量，研究了油中气泡生长时间及气泡形成时间同外加电压的关系。
关键词：局部放电；油纸绝缘；油中气泡；宽频带测量系统；生长时间；形成时间

方波馈电的高压倍压整流电路打火机理分析

冯德仁1，郭  宏1，王相綦2，郝  浩2，洪义麟2，裴元吉2
(1. 安徽工业大学, 安徽 马鞍山 243002;
2. 中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230029)
摘要：高压倍压整流器常常应用于电子帘加速器等系统的加速级中，如果倍压整流系统的馈入电压采用方波通过脉冲变压器初步升压再进行倍压整流，方波中包含的某些频率成份可能与由变压器漏感和充电电容构成的串联谐振回路产生谐振，激起瞬间高压，从而产生打火现象或击穿二极管、电容等器件，文章分析了一种高压倍压整流器馈入为方波倍压整流时打火的机理，并介绍了用串联谐振升压变换器作为充电电压的方案。
关键词：傅立叶展开; 谐振; 倍压整流; 串联谐振

回旋波微波整流器实验测量及分析

陈绳乾，王秩雄，黄建仁，张正齐
（空军工程大学电讯工程学院，陕西 西安 710077）
摘要: 本文根据快回旋电子束波在谐振腔中共振吸收微波能量的原理，首次在我国自主研制成功回旋波整流器实验试品，输出功率接近3W，谐振腔、转换区和收集极的转换效率达到70%以上，工作性能稳定，负载过载时快速自我保护，并在过载消失时能快速自动恢复正常工作。通过本实验的测试，证实了回旋波整流器设计制造的技术可行性，摸清、掌握了其中的关键技术，为进一步研制出1kW量级的器件奠定了基础。
关键词: 回旋波微波整流器; 微波输电; 无线输电; 卫星太阳能电站

基于逻辑功能仿真的继电控制线路的竞争和冒险的检测方法

张颖瑶，耿英三，张国钢，邓永庆
（西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，陕西 西安 710049）
摘要：继电控制线路的故障检测在机电设备安全可靠运行中起着重要的作用。本文对继电元件按照功能进行了分类，建立了各自的仿真模型，并将整个控制线路抽象为网络拓扑图。在此基础上，提出了一种通过逻辑仿真的方法对电路中可能存在的竞争和冒险进行检测的算法。应用实例表明，此算法能有效地检测出继电线路中存在的竞争和冒险，从而避免了一些不合理的设计，提高了设计效率。
关键词：继电线路；仿真；竞争和冒险