2014年, 第35卷, 第8期　
刊出日期：2014-08-01

  

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理论研究
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  一种基于直流电容取电的多电平变流器电容动态均压方法

  魏应冬，张春朋，于心宇，姜齐荣

  电力建设. 2014, 35(8): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.001

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  多电平变流器的电容电压不均问题影响装置容量利用率、稳定运行以及电能质量。提出一种基于直流电容取电的多电平变流器动态电阻均压装置及控制方法。该装置由低压金属氧化物半导体场效应管（metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET）与电阻串联构成动态均压电阻，通过宽范围电压输入型DC-DC电源从直流电容获取功率，并采用滞回比较、占空比控制等方法控制低压MOSFET的开通和关断，实现多电平变流器各电容电压的动态均衡控制。该装置增加的成本较低，控制方法较为简单，易于实现，适用于各种多电平变流器结构，通用性较强。基于PSCAD/EMTDC的仿真表明，提出的动态电阻均压装置和控制方法能够良好地实现多电平变流器直流电容的动态均压控制。
  
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  混合式高压直流断路器的控制策略与实验研究

  杜翼，江道灼，陈可，王玉芬，尹瑞，张弛

  电力建设. 2014, 35(8): 6-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.002

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  现有的高压直流断路器能够在几十ms内断开电路，但对于高压直流输电系统，远不能达到要求。基于半导体的高压直流断路器能克服动作速度上的问题，但需要大量电力电子开关器件串并联，有很高的技术难度，同时会产生大量损耗。为了克服上述缺点，采用一种混合式高压直流断路器的拓扑结构。首先介绍了断路器开通和关断的原理，接着提出一种故障预处理的控制策略，在故障发生时提前进行换流，从而缩短故障发生后线路开断的时间；最后利用PSCAD进行建模仿真，制作了单元样机进行降压实验。仿真和实验结果证明：在系统发生短路的情况下，混合式直流断路器能够快速开断短路电流，还可以在直流线路分断后为直流线路及负载中储存的能量提供释放回路。
  
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  输电网安全性需求评估指标集的构建

  黄文英，邓兆云，邓勇，何光宇，陈睿，刘铠诚

  电力建设. 2014, 35(8): 12-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.003

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  输电网的安全运行是输电网企业的主要需求，输电网运行的安全性事故将造成输电网企业经济和社会效益的严重损失。输电网企业期望输电网运行中能够经受可能的扰动，以保证电网和设备的正常运行，从而不中断输电服务。通过分析输电网利益相关者的需求满足程度，可以评估输电网运行的整体状态。基于输电网运行的随机特性，采用风险评估方法，构建安全性需求评估指标集，提出安全性风险评估指标的计算模型和方法。相比较传统电网安全性研究，引入情景分析方法，将在某种运行方式下输电网发生某种元件故障或不发生元件故障作为一个情景，综合考虑了多种随机因素，建立情景的概率模型；在特定情景下研究电网的各类安全问题，通过安全判据指标综合判断情景的安全性，进而采用最小控制代价衡量干扰对输电网运行造成的后果；通过抽样方法，得到各情景发生的概率和后果，计算风险价值、条件风险价值指标，以评估系统的安全风险。
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  输电网运行评估系统在福建电网的实现

  刘铠诚，何光宇，陈睿，黄文英，邓兆云，邓勇

  电力建设. 2014, 35(8): 18-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.004

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  为了将指标体系更好地应用于电网运行实践，基于先前提出的输电网运行评估指标体系，以福建电网这一实际电网为依托，从指标选取、硬件架构、软件架构3个方面，详细介绍福建电网在线运行分析与辅助决策系统的实现方法。首先结合福建电网的实际需求，从结果评估和原因评估2个方面，选取该系统中需要采用的指标；然后介绍系统服务器的构成及各自的职能分配、软件体系的构成以及各部分采用的关键技术；最后，选取系统实际运行中的2个典型越限场景，展示系统在电网出现事件时消除事件的过程，说明系统在评估电网运行状态、提供辅助决策这些方面，都是有效的、合理的，有助于指导电力系统的运行实践。
大电网技术专栏
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  不同接线模式下电网大停电风险研究

  刘自发，郭会萌，李梦渔

  电力建设. 2014, 35(8): 24-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.005

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  随着我国电网互联的不断加强，对大电网合理建设规模进行分析评价成为我国电力工业发展亟待解决的重要问题。通过计算不同规模下电网的大停电风险值变化，对电网合理建设规模进行分析评价。从大停电风险的角度出发构建电网合理建设规模风险评估指标体系，建立不同接线模式下大电网合理建设规模风险评价模型，对大电网建设的安全性进行风险评估，并以IEEE-14节点标准系统验证了模型的有效性。最后使用所建立的理论与模型对某大型同步输电网建设的合理规模进行了研究，从大停电风险方面论证了该输电网建设规模的合理性，研究表明该大型输电网的线路回数、输电线路长度均处于合理范围之内。此研究具有一定的工程实用价值。
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  大电网建设适应性评价内容与评价指标

  刘连光，陈艳伟，王智冬，马成廉

  电力建设. 2014, 35(8): 32-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.006

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  随着电力市场改革的深入和社会经济的发展，以及电网规模的不断增大，研究建立大电网建设适应性的评价理论与方法体系不仅是现实需求，而且对健全、完善电网规划评价理论和评价方法体系也具有重要意义。将国民经济适应性、能源结构适应性、电网结构适应性和技术发展适应性作为大电网建设适应性的评价内容，论述了构建评价内容的理论与实践依据，提出了电力平衡系数、容载比等18个评价指标，并给出了各指标的计算方法。
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  电容换相换流器（CCC）直流输电系统故障特性及恢复策略

  刘耀，谢晨曦，李新年，王晶芳，王华伟

  电力建设. 2014, 35(8): 38-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.007

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  研究了电容换相换流器（capacitor commutation converter，CCC）逆变侧的故障特性，以及避免逆变侧单相短路故障后发生后续持续故障的对策、原理及操作时序。借鉴交流系统高压线路串联补偿补技术原理，首次运用"可控旁通开关"思想，成功解决了CCC直流输电系统逆变侧发生故障后不易恢复的缺陷，并通过仿真验证了策略的可行性。研究结果对于进一步提高CCC直流输电系统的动态特性及CCC直流输电技术的进一步推广具有重要意义。
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  格式网与链状网汇集风电功率能力的比较

  刘连光，韩龙艳，蒋智化，刘自发

  电力建设. 2014, 35(8): 43-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.008

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  集中式风电场的风机台数多，风电功率大，为了提高风电场集电网的可靠性，提出采用10 kV或35 kV格式网建设风电场的集电网。建立格式网模式风电场集电网的拓扑结构、停运率评估模型，提出格式网和链状集电网的停运率指标，利用MATLAB/Simulink搭建格式网和链状集电网的停运率仿真模型，比较2种集电网电缆故障切除前后汇集母线的电压电流水平以及2种电网汇集风电功率的能力，对比实例中格式网和链状集电网的电缆投资和电量收益。结果表明：链状网等效电量不足期望值是格式网等效电量不足期望值的4.6倍，格式网集电网比链状集电网的总体收益高61.2万元，格式网汇集的风电功率大，有利于风电功率的送出，投资前景良好。
电力规划
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  电网规划与设计一体化平台

  苗培青，李越，黄伟，王钰

  电力建设. 2014, 35(8): 49-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.009

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  为实现电网规划与设计工作的高效性与科学性，通过建立统一的电网规划设计数据中心，充分利用已建成的用电信息管理系统和调度SCADA、生产PMIS、电网GIS数据，以CAD可视化技术为支撑，融合国网统一规划平台，整合现有电网仿真分析工具，研发一个将规划研究、工程可研、技术评价、经济分析高度融合的可视化、向导式的电网规划与设计一体化平台，实现网架自动规划、计划自动排序、标准设计套用的规划设计编制与评审系统，使电网规划设计高效化、科学化，提高规划与设计成果的统一管理和利用效率。
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  辽宁电网应用220/10 kV的直降供电模式

  宁辽逸，吴卓航，全成浩，沈方，刘剑，胡大龙，宋颖巍，刘岩

  电力建设. 2014, 35(8): 54-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.010

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  针对城市中心负荷密度较大地区的变电站以及线路走廊征地困难、用地成本高的问题，提出采取220/10 kV方案，减少电力设施建设用地，以节约建设成本。结合辽宁电网实际，构建了220/66/10 kV和220/10 kV两种电压序列的供电网络模型，并从建设规模、占地面积、单位负荷供电费用和10 kV线路末端电压偏差率等方面进行了技术经济对比分析。分析结果表明，在负荷密度大于15 MW/km2的城市负荷中心区采取220/10 kV直降方案供电能取得较好的技术经济效益。直降变电站选点还需综合考虑220 kV主变容量需求，220 kV电源进线容易，周边66 kV网架整理的意义不大，而10 kV网架整理的需求迫切等因素。
输配电技术
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  架空线路用货运索道承载索数值模拟分析

  钮永华，王志华，夏顺俊

  电力建设. 2014, 35(8): 62-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.011

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  架空输电线路施工专用货运索道多用于高山大岭、地形起伏较大的地区，因此索道架设时承载索的断面参数和张力复杂多变。计算索道承载索荷载后断面参数及张力的变化，该结果对提高货运索道的安全性和经济性具有重要意义。当承载索的跨距足够大时，将连续索道的承载索简化为多跨的悬链线方程组，并假定各索道支架处承载索支点摩阻系数为0，利用Excel的规划求解工具，将各跨水平张力和荷载点高程设置为可变单元格，以各跨支点处张力平衡、空载和荷载时线长平衡及荷载点处荷重与承载索张力的垂直分量平衡为约束条件，快速求解各未知量，从而得出索道承载索断面参数及张力的变化。该模型的计算结果与实测记录相吻合，适用于施工现场的实际应用。
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  1 000 kV交流特高压新型双柱换位塔

  潘少成，方晓明，刘照康，李增

  电力建设. 2014, 35(8): 67-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.012

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  1 000 kV特高压交流双回路输电线路的换位设计复杂，分析了三柱换位设计的优缺点，针对其占地多、跳线设计复杂、施工要求高的特点，研究了一种新型双柱换位塔。介绍了双柱换位塔的跳线布置方式、电磁环境、防雷水平以及跳线金具串的设计，并将其与三柱换位塔在走廊占地、塔重等方面进行综合经济指标比较，结果表明双柱换位塔更具优越性和实用性。
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  超高压同杆双回线中性点小电抗的精确计算方法

  张健康，林菁云，林军

  电力建设. 2014, 35(8): 72-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.013

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  为解决带并联电抗器和中性点电抗器的同杆双回长线路单相接地故障后的非全相运行潜供电流和恢复电压精确计算问题，采用特征模量分解法对同杆多回线间的零序参数解耦，提出基于同杆双回线实测参数（正/负序阻抗和电纳及零序的自阻抗、互阻抗、自电纳和互电纳）的同杆双回长线路非全相运行公式。结果显示，利用该公式计算的故障点潜供电流和恢复电压，为同杆双回线中性点电抗器的参数确定提供了可靠依据，具有一定的工程应用价值。
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  低压电力载波通信与电动机类家用电器电磁兼容性影响分析

  许中璞，王学伟1，李建岐，田海亭

  电力建设. 2014, 35(8): 77-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.014

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  为了解决家用电器受到低压电力载波通信影响的问题，通过机理分析和实验验证相结合的方法，开展了载波通信与电机类家用电器的电磁兼容性影响研究。首先分析建立了低压电力线载波通信信号发送与接收模型；其次建立了单相异步电机载波模型，并给出了载波对其的性能影响分析；接着给出了在实验室模拟低压电力线载波通信对电机类家用电器电磁兼容性影响的共模和差模试验系统与试验方法，并选取4种典型电机类家用电器进行实际测试分析。通过试验得出结论：当电机类家电接入线路时，高频载波信号会对线路电压、电流，输出功率，功率因数等参数造成一定影响，但这些影响并未导致电器性能降低或功能丧失。最后，给出了电机类家用电器对低压电力载波通信可靠性的影响分析。
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  输电线路架空地线节能接地技术

  彭向阳，毛先胤，胡卫，王宇，王建国

  电力建设. 2014, 35(8): 84-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.015

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  架空地线与导线之间存在电磁感应，由此带来架空地线电能损耗问题。对架空地线节能接地技术进行系统研究，提出架空地线感应电压的控制原则，区分单回、多回线路提出架空地线节能接地方式以及地线分段节距计算公式。提出地线绝缘子及间隙选型要求，给出标准大气压以及不同海拔、温度、湿度条件下间隙距离参数，对冰区绝缘子还提出了覆冰绝缘配置和直流融冰技术要求。提出多种光纤复合地线（optical fiber composite overhead ground wire，OPGW）节能接续方案，并介绍了OPGW常用金具。提出的架空地线节能接地技术已在广东电网冰区、非冰区线路中实际应用。
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  隧道敷设交流电缆线路的工频磁场特性

  刘英，李文沛，曹晓珑，韩晓鹏

  电力建设. 2014, 35(8): 91-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.016

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  城市地下电缆线路对环境及民众的电磁影响在近年引起广泛关注。利用二维有限元磁场分析方法，对典型电缆隧道建模，计算隧道内、外部环境中的工频磁场，研究其空间分布规律，并讨论相关因素的影响。研究发现，随着电缆回路数的增加、敷设密集程度加剧、负载电流增大，隧道内外部的工频磁场增加；与电缆线路之间的距离是决定工频磁场大小的关键要素；磁性支架中容易积聚较大的磁场，降低电缆的经济性及安全性。对几个实际电缆隧道中的工频磁场进行了现场测量，所得数据与仿真计算值吻合较好。计算和测量所涉及的电缆隧道在人行步道及地表所产生的工频磁场强度水平均在标准规定的曝露安全限值以内。
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  双平臂抱杆的非线性有限元静力分析

  徐城城，叶建云，周焕林

  电力建设. 2014, 35(8): 97-100. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.017

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  针对双平臂抱杆的强度和稳定性进行分析。根据抱杆的实际情况，充分考虑抱杆的运行参数，选取了典型工况，并综合考虑自重、吊重、风荷载及吊件偏斜的影响，运用非线性有限元方法对其进行静力分析。分析结果对施工方案的编制起到了指导性的作用，并针对计算结果超出控制范围的工况，给出了相应的解决措施。结论和建议可以为同类工程的设计和施工提供参考。
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  交直流输电线路热力融冰技术分析

  向往，谭艳军，陆佳政，化雨，文劲宇

  电力建设. 2014, 35(8): 101-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.018

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  针对输电线路覆冰严重影响电力传输可靠性的问题，对多种热力融冰技术进行了研究。阐述了热力融冰技术的基本原理，重点介绍了热力融冰技术中交流融冰和直流融冰的方法，以及国内各种交流融冰方案和直流融冰装置的研究进展。通过对比各种交流融冰方法的特点，以及应用于交流线路与直流线路的直流融冰装置的特点，划分了几种融冰方法各自的适用范围，并对未来直流融冰装置的发展进行了探讨与展望。
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  铝包钢芯高导电率铝绞线在输电线路中的应用

  叶鸿声，毛庆传，王彬

  电力建设. 2014, 35(8): 108-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.019

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  铝包钢线具备钢线的优越抗拉性能和铝的良好导电性能，耐腐蚀性能大大优于镀锌钢线，耐热性能良好。采用20.3%IACS的铝包钢线代替镀锌钢线作为加强芯，与高导电率铝线组成节能导线，比同规格的钢芯高导电率铝绞线机械性能有所提高，弧垂特性稍好，耐腐蚀性能明显提高，而电晕特性、电磁环境特性保持不变；尤其适用于沿海和重污秽地区，能够延长导线的使用寿命；应用于钢比为7%、9%、13%的导线时使电阻率分别下降1.2%、1.6%、2.3%以上。在500 kV线路典型算例中，导线费用增加部分约4年即可从降低的电能损耗中收回，此后每年能有很大的经济效益，值得推广。
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  特高压直流换流站培训模拟系统的研究与应用

  葛贤军，蒲天骄，徐正清，刘克文，崔爽

  电力建设. 2014, 35(8): 113-118. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.020

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  以±800 kV复奉直流特高压输电系统为原型，开发了首套特高压直流输电培训模拟系统（UHVDC TS）。使用该系统不仅对±800 kV换流站一二次设备、控保系统进行了完整仿真，而且对换流站的监控系统，以及所在的特高压交直流电网进行了详细仿真，实现了换流站设备、换流站监控系统和特高压交直流电网一体化联合仿真，可以对±800 kV特高压直流系统的运行进行全过程、全场景模拟，满足特高压直流运行相关人员的培训需要。该系统已成功投入运行，取得了良好的培训效果。
发电技术
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  风力发电机组旋转Fourier谱物理机制

  贺广零，佟辉

  电力建设. 2014, 35(8): 119-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.021

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  基于常规的紊流风速功率谱很难准确预测风力发电机组的极值荷载与疲劳荷载。为准确预测风电机组作用荷载，在明确叶片旋转效应物理机制的基础上，推导了样本互相关函数与Fourier互谱之间的关系，进而提出了旋转Fourier风速谱模型。为全面把握旋转Fourier谱的物理本质，探索了影响旋转Fourier谱的主要参数（包括计算半径、叶片旋转速度、平均风速、地面粗糙度等），并进行了相应的参数分析。研究表明，相比传统紊流风谱而言，旋转Fourier谱更具物理意义及工程价值。
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  基于相对主元分析的风电机组塔架振动状态监测与故障诊断

  周进，房宁，郭鹏

  电力建设. 2014, 35(8): 125-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.022

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  振动信号是风电机组数据采集与监控系统（supervisory control and data acquisition system, SCADA）中一类重要变量。以风电机组SCADA运行数据为基础，首先结合风机运行原理详细分析了导致塔架振动的主要因素。进而采用相对主元分析（relative principal component analysis，RPCA）和某风电机组2011年3~5月份的SCADA运行数据，建立了覆盖塔架正常工作状态的RPCA振动模型，计算得出监控统计量Hotelling T2（简称T2）和平方预测误差（squared prediction error,SPE）。采用塔架振动RPCA模型，准确检测出风电机组变桨系统故障，验证了所研究方法的有效性。
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  三相对称故障下双馈风力发电机控制策略

  徐明辉，李泽滔,陶金

  电力建设. 2014, 35(8): 130-133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.023

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  随着风力发电系统的日益普及，双馈风力发电机作为一种最常用的风力发电机，问题已逐渐凸显。由于风能不可控因素多，稳定性差，给电网控制带来了诸多不确定因素。为研究双馈风力发电系统在电网发生三相对称故障时的故障保护技术，首先采用数学分析的方法对双馈风机进行建模，分析了三相对称故障下风机的运行状态；随后搭建了Crowbar保护电路，利用电压跌落发生器模拟电压跌落，在实验平台进行试验；最后进行仿真验证。通过实验及仿真可以看出Crowbar电路对转子侧电流的突增有明显的抑制作用，采取增加Crowbar电路的方法来实现三相对称故障下的低电压穿越是可行的。
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  沼气与燃煤联合循环发电方式

  李建锋，冷杰，赵明，柴晓军，黄海涛

  电力建设. 2014, 35(8): 134-139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.024

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  总结了现有的几种生物质发电方式，并提出了生物质沼气化与燃煤联合循环发电的利用方式。采用联合发电方式，沼气发电容量可以根据电厂周围生物质资源的多少灵活选择，同时沼渣可以作为有机肥就地销售给当地农民。与纯燃生物质发电相比，该种发电方式效率较高；与混燃生物质发电相比，该种方式可以享受国家高额的电价补贴。因此，该种方式是综合优势较为明显的一种发电方式，同时，生物质发酵所产生的沼气还可以替代电厂的点火与助燃用油，进一步提高电厂的经济效益。
电力经济研究
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  电力稽查效益评价指标筛选方法

  张彩庆， 李祺

  电力建设. 2014, 35(8): 140-144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.025

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  对电力稽查工作的效益进行科学的评价有利于指导电力稽查工作的有效开展。依据电力稽查的基本工作程序和其对电力企业各方面产生的影响，初步建立了电力稽查效益的评价指标体系，包括经济效益和社会效益2个方面。其中经济效益又分为直接经济效益和间接经济效益，社会效益又包括促进地区经济发展、人民生活、社会稳定、保证用电秩序、环境效益等方面的贡献。将传统层次分析法（analytic hierarchy process，AHP） 法与区间估计相结合建立了定性分析与定量计算相结合的综合指标筛选模型，运用模型对建立的电力稽查效益评价指标体系进行了筛选。结果表明该模型具有较强的可操作性和较高的应用价值。
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  电网实物资产评价指标体系

  李培栋，洪梦琳，商桑

  电力建设. 2014, 35(8): 145-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7229.2014.08.026

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  规范电网实物资产管理，保持实物资产健康完整，优化实物资产配置，动态监控实物资产分布及运行状况，预测运维及技改投资规模是电网企业面临的重要课题。基于电网实物资产管理特点，结合资产全寿命周期管理理论与资产墙模型，针对资产管理策略中核心的资产评价问题，从规模结构分析、健康水平分析、利用效率分析、报废退役分析这4个维度构建电网实物资产评价指标体系。该研究结果可为持续深化资产全寿命管理，预测运维技改风险及实现电网经济、可靠运行提供参考。