电力系统及其自动化学报

学术论文

  • 基于自动微分技术的VSC-HVDC潮流计算

    季聪;卫志农;孙国强;韦延方;

    基于电压源换流器的高压直流输电VSC-HVDC(voltage source converter based high voltage directcurren)t的引入使得潮流计算的变量增加,提高了潮流编程的复杂度。文中在含VSC-HVDC交直流系统的潮流算法基础上,结合自动微分AD(automatic differentiation)技术讨论了一种应用AD技术的交直流系统潮流计算方法。该算法利用AD自动生成潮流方程的雅克比矩阵,与传统的手工推导微分解析表达式再编写相应的微分代码方法相比,减少了手写代码量,显著提高了程序的开发效率。结合多个IEEE标准算例进行了仿真,分别对运行时间和收敛效果进行了比较,验证了算法的有效性。

    2013年02期 v.25;No.115 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 563K]
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  • 储能系统在风电场闪变抑制中的应用

    江海敏;袁越;张新松;傅质馨;

    并网风功率中含有的波动分量有可能会导致风电并网点的电压闪变。当风电接入低压配电网时,传统的基于无功补偿的闪变抑制方案具有一定的局限性。提出基于储能技术的风功率波动平抑方案,该方案采用超级电容器为储能元件,功率调节系统采用电压源型变流器VSC(voltage source converte)r级联双向DC/DC变换器结构。将低通滤波器滤过的风功率作为控制目标,建立储能系统的控制策略,实现对有功功率的追踪。以考虑塔影效应和风剪切的风速模型作为输入,仿真比较了风电场采用储能调节有功功率前后的功率波动和闪变值。仿真结果验证了方案的正确性和控制策略的有效性。

    2013年02期 v.25;No.115 7-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 852K]
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  • 电网故障恢复的发展、现状及展望

    张旭;程雪婷;赵冬梅;张东英;刘燕华;

    电网发生故障后,如何快速准确地恢复非故障停电区的供电,对于满足用户的供电需求,减少停电损失具有重要意义。回顾了国内外故障恢复的发展历程,概述了故障恢复的相关数学模型及恢复过程中需要满足的约束条件。总结综述了当前常用的故障恢复方法,如数学优化方法、专家系统、模糊算法、人工神经网络、智能优化算法、Petri网技术、多智能体技术以及混合优化算法等,分析了各个方法的应用特点及存在的问题。最后结合电网的最新发展趋势分析了故障恢复有待深入研究的问题。

    2013年02期 v.25;No.115 13-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 431K]
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  • 基于观测器的风力发电系统滑模变结构控制

    徐红;刘东乐;

    为了改进风力发电系统浆距角的控制性能,文中采用带观测器的滑模控制理论设计出了一种新型滑模控制器。该控制首先建立系统的数学模型,然后设计了常规滑模变结构控制器。为了减小控制抖振,设计基于观测器的滑模控制器,该控制包含两个观测器,其中一个用于估计风速波动信号的干扰,另一个用于观测当风速波动时引起的风轮转子转速波动干扰。该控制器与传统滑模控制器相比,不仅减小了系统的控制抖振,还使风力机在高于额定风速阶段的桨距角控制更具有稳定性能。最后通过仿真研究,证明了该设计方案的合理性和控制器的鲁棒性。

    2013年02期 v.25;No.115 20-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 755K]
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  • 基于GIS的电力通信线路管理系统开发与应用

    陈海宏;张静;万书亭;

    为了满足电力通信线路管理的要求,开发了基于GIS的电力通信线路管理系统。首先给出了电力通信线路管理系统的系统结构、开发工具和数据应用;然后分析了系统的相应功能及其实现技术;最后阐述了最优路径规划算法在电力通信线路中的应用。重点描述了A*算法的基本思想和最优路径的编程实现。在工程应用中,本系统提高了电力通信光纤的管理、规划和故障及时抢修的能力。

    2013年02期 v.25;No.115 26-30+64页 [查看摘要][在线阅读][下载 648K]
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  • 遗传灾变算法在配电网络重构中的应用

    刘斌;雷霞;孔祥清;刘庆伟;刘秋榕;

    将灾变算法与遗传算法相结合,提出了应用于配电网络重构的遗传灾变算法。针对配电网的结构特征,采用基于邻接矩阵的供电孤岛验算方法,排除遗传操作后产生的不可行解,通过精英保留和动态控制变异算子,有效地解决了传统遗传算法的早熟收敛问题。应用所提出的算法对IEEE33节点系统和69节点系统进行了网络重构,并与传统遗传算法进行了比较,重构结果显示了遗传灾变算法的正确性、可行性和寻优突出性。

    2013年02期 v.25;No.115 31-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 476K]
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  • 基于矩阵束算法的次同步阻尼控制器设计

    陈德伟;李兴源;

    附加次同步阻尼控制器SSDC(sub-synchronous damping controlle)r是解决由直流输电引起次同步振荡的一种有效措施。振荡模态参数的提取对于SSDC的设计有重要作用。传统的Prony法在运算效率和抗噪声能力方面都比较差,文中发展了电力系统模态辨识的一种新方法-矩阵束算法MP(matrix pencil algorithm),并将其用于交直流混合输电系统的次同步振荡模态分析,在此基础上结合极点配置方法设计出抑制次同步振荡的附加直流阻尼控制器。PSCAD仿真结果验证了该阻尼控制器的有效性。

    2013年02期 v.25;No.115 36-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 747K]
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  • 应用信息熵原理的多路径负荷预测协同方法

    肖峻;张璇;张婷;林立鹏;

    将最大信息熵原理应用于多路径负荷预测中,提出了一种对含不确定信息的多路径负荷预测结果的协同方法。该方法将负荷预测结果的期望、二阶中心矩作为约束信息,利用最大信息熵原理得到预测结果的概率分布函数,并应用概率论自动得到综合两条预测路径的高、中、低方案;其次通过两两组合融合直至每组原始数据至少使用一次,不同组合方式结果的信息熵不同,选取信息熵最大的一组为最终预测方案。算例表明,应用上述方法所得预测结果的信息熵总是大于原始预测结果的信息熵,熵的提高验证了该方法在负荷预测信息融合中的有效性。

    2013年02期 v.25;No.115 42-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
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  • 桥式传感器电路在油中溶解气体监测中的应用

    周利军;杜培东;吴广宁;刘君;赵赢峰;朱毅刚;李国良;

    变压器绝缘油中溶解气体的成分及浓度分析可对变压器绝缘性能、故障类型预定做出有效判别。该文从传感器技术方面优化设计了绝缘油中溶解气体含量在线监测系统,首次提出传感器采集桥式分压电路,用副传感器补偿传统采集电路所具有的非线性误差,以改善传感器的响应特性,提高了系统的工作性能,已投入现场运行。色谱测试数据分析结果表明,该系统能够很好地反映变压器的绝缘性能状况,实现提前预警,具有工程应用价值。

    2013年02期 v.25;No.115 48-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 772K]
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  • 自并励发电机后备保护改进方案

    刘振武;魏建忠;高仕斌;

    随着电网规模的扩大,大型发电机组普遍采用自并励励磁系统,但由于短路电流衰减易造成后备保护拒动,基于理论分析,通过推导短路电流方程并计算,总结外部短路电流与外接电抗的关系即自并励发电机在不同位置发生三相和两相短路故障下的短路电流变化趋势,得出三相短路及近端两相短路时短路电流均衰减,但三相短路电流衰减会使后备保护拒动的结论,结合工程实际在现有保护基础上给出了两种分别加设低压保持元件和出口解锁的低压记忆回路的改进后备保护方案。

    2013年02期 v.25;No.115 53-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 552K]
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  • 基于前景理论的电动汽车多模式充电行为分析

    冯艾;刘继春;吴磊;党小强;

    引入前景理论对电动汽车低谷时段是否选择充电这个决策行为进行了理论建模,基于此定义了电动汽车充电行为临界决策点;并基于临界决策点分析了电动汽车低谷充电模式:受控制充电模式和不受控制充电模式。算例基于前景理论的方法求解了电动汽车临界决策点,说明了此方法的可行性,并在此基础上分析了影响决策行为的几个因素。基于临界决策点分别在两种充电模式下求解出电动汽车的充电功率曲线,并对功率曲线的特点进行了分析。

    2013年02期 v.25;No.115 58-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 626K]
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  • 采用BBPSO优化SVM的电机定子故障诊断

    王攀攀;史丽萍;杨晓冬;张涛;

    为了准确识别感应电机定子匝间短路故障,该文提出一种基于骨干微粒群算法优化支持向量机的故障诊断方法,并给出了可行的诊断步骤。该方法首先利用小波包频带能量分解技术,将定子电流信号的各频率分量分解到不同频带,形成感应电机运行状态的特征向量,并以此作为支持向量机的输入向量。采用支持向量机进行分类,并利用无需设置控制参数的骨干微粒群算法和交叉检验优化模型参数,避免了参数选择的盲目性。最后试验结果表明,该方法诊断感应电机定子匝间短路故障能取得良好的效果。

    2013年02期 v.25;No.115 65-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 610K]
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  • 数字化变电站过程层通信网络实时性仿真分析

    宋园果;舒勤;贺含峰;

    阐述了基于IEC 61850的数字化变电站的三层结构和关键功能技术。对数字化变电站过程层数据信息进行了分析,并对基于IEC 61850-9-2的SV报文及GOOSE报文进行流量大小分析,结合某数字化变电站工程采用OPNET仿真软件对变电站过程层IED设备的端到端延时进行了仿真,并以间隔为单位采用VLAN技术进行了对比分析。结果表明,交换式以太网完全能满足过程层的网络通信,而且采用VLAN技术可以提高网络通信的实时性。

    2013年02期 v.25;No.115 71-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 804K]
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  • 变压器绕组短路振动信号的高低频能量分析

    王春宁;张赢;陈楷;马宏忠;

    该文对变压器振动情况进行理论分析,设置绕组短路故障,在正常和故障两种状态下进行多次实验,测量正常和故障两种状态下的振动信号。提出一种基于小波-高低频包络谱能量分布提取振动信号特征并确定绕组匝间短路故障阈值的新方法。首先应用小波变换对振动信号进行降噪处理,然后与希尔伯特变换结合,提取振动信号的低频和高频包络,最后对包络信号进行谱分析和能量特征提取,比较正常运行状态和短路故障状态下的能量分布。通过实验得到了故障阈值,表明能量法可用于故障的监测和诊断。

    2013年02期 v.25;No.115 77-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 848K]
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  • 同步发电机模型在MMC并网控制中的应用

    刘喜梅;陈朋;张群;赵倩;

    为了实现模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converte)r快速、平滑并网,该文将同步发电机模型与同步发电机准同步并网原理应用于MMC并网控制。先对同步发电机进行建模,根据MMC的原理及其控制原则确定控制策略,并结合同步发电机模型设计控制器控制MMC输送到电网的功率,实现功率跟踪;引入同步发电机准同步并网原理,根据锁相环PLL(phase locked loop)检测到的电网电压与MMC输出电压的相位信息自动搜寻最佳合闸时间,控制MMC在最佳时刻平滑并入电网,实现友好并网。MATLAB/Simulink仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。

    2013年02期 v.25;No.115 83-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 852K]
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  • 三相四开关结构的容错型有源电力滤波器

    李刚;樊晓平;彭劲杰;

    提出了一种基于三相四开关结构容错型有源电力滤波器,并提出其控制方法。首先给出了容错型有源电力滤波器的结构和运行模式。逆变器某相故障时,逆变器的容错结构为三相四开关型逆变器,即以两个电容组成的桥臂代替故障相,并分析了其工作原理。提出了稳定直流侧总电压和两个电容电压平衡的方法。仿真结果表明,三相四开关结构容错型有源电力滤波器在正常工作状态和故障状态都能较好地抑制谐波,直流侧电压保持稳定,系统可靠性高。

    2013年02期 v.25;No.115 88-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 799K]
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  • 模糊聚类法在继电保护状态检修中的应用

    吕文超;吕飞鹏;张新峰;

    针对继电保护设备周期检修的弊端,在深入研究输变电设备状态检修的基础上,提出基于数据采集与监视控制(SCADA)系统对继电保护主要设备实施状态检修的应用尝试。采用在线、离线检测技术相结合,运用模糊数学方法处理数据,建立设备状态信息数据库,形成设备生命全过程管理,实现对故障设备重点检修,可有效减少检修停电和盲目检修。以许继公司生产的WXH-820系列微机线路保护测控装置为例进行分析,证明该方法能有效提高继电保护设备可靠性。

    2013年02期 v.25;No.115 93-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 456K]
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  • 基于换相电流时间面积的换相失败判别方法

    李思思;白仕雄;丁志林;王渝红;李兴源;魏巍;何鹏飞;

    换相失败是高压直流输电逆变器最常见的故障之一。文中通过对换相过程的机理分析,用换相电流时间面积这一概念从能量的角度揭示换相过程的物理含义,提出一种可以判别直流系统是否发生换相失败的指标———换相电流时间面积,并给出相应的判据条件。直流控制方式、控制参数以及故障严重程度的不同,换相电流时间面积也不同。应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件,在CIGRE高压直流输电系统标准模型中进行仿真,并与熄弧角判据进行对比验证,仿真结果证明了理论分析和判据的正确性。

    2013年02期 v.25;No.115 98-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 593K]
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  • 变压器谐波模型的研究与评价

    方少麟;李建华;黄莹;邱伟;桑天松;

    目前在谐波分析与计算中,有多种变压器模型供选择,但各种模型适应于哪种情况,且哪种模型更为准确,并没有公认的结论。文中根据变压器谐波有功损耗与谐波有效电阻之间的对应关系,同时考虑到绕组导线内涡流的去磁效应对漏抗的影响,提出一种建立变压器谐波模型的方法。以此为参考模型,对常用的六种变压器谐波模型进行理论分析,并对两类变压器实例进行计算,验证目前常用变压器谐波模型的适用性,并根据计算结果推荐模型5和模型6作为谐波分析与计算时的变压器模型。

    2013年02期 v.25;No.115 103-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 801K]
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  • 基于混合储能的微电网功率控制策略

    吴雨;潘文霞;冯蒙霜;包抒一;

    微电网中间歇式微电源输出功率较大的不确定和波动,给微电网孤网运行时的电能质量和并网运行时的功率可调度控制带来了巨大的挑战。采用单一的储能系统平滑功率波动,不仅无法很好解决上述两种问题,且不利于延长储能元件的寿命。文中利用超级电容的高功率密度、快速充放和蓄电池适于平抑长周期功率波动的特点,提出了基于超级电容和蓄电池组成的混合储能系统及相应的控制策略,微电网孤网运行时采用超级电容平滑波动频率较高的功率,并网运行时结合蓄电池平抑频率较低的功率,通过两者的共同作用提高了微电网孤网运行的电能质量与并网运行的可调度性,同时避免了蓄电池频繁充放电。在PSCAD/EMTDC中建立微电网仿真模型,验证了所提出的混合储能结构及其控制策略的可行性。

    2013年02期 v.25;No.115 109-114+158页 [查看摘要][在线阅读][下载 1178K]
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  • 独立微网系统优化规划设计方法综述

    乔蕾;段绍辉;汪伟;刘海;

    为提高独立微网系统的供电可靠性,可再生能源利用率,减少投资运行成本,介绍了独立微网系统的特点和优化规划的设计方法。指出独立微网系统优化规划设计中需要考虑的问题,包括独特的运行控制目标、灵活多变的分布式发电组合方案和运行策略以及不同用户对供电可靠性指标的要求等。重点讨论了独立微网系统的运行控制和高级能量管理策略、优化规划数学模型和求解方法、可靠性评估方法和改进措施等,并归纳了研究中的局限性。最后提出了独立微网系统优化规划设计研究中亟需解决的问题。

    2013年02期 v.25;No.115 115-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 474K]
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  • VSC-HVDC输电系统的无源性控制器设计

    李升来;王奔;刘向向;侯荣均;

    为了提高VSC-HVDC的控制性能,采用无源性理论,应用双闭环控制策略设计其控制器。首先建立基于dq坐标系下VSC-HVDC暂态数学模型的Euler-Lagrange模型,采用能量成型的方法,设计无源控制器,实现交流侧电流的快速跟踪和直流侧电压恒定,并且达到有功和无功功率独立控制的目的。最后建立基于Maltlab的仿真模型进行仿真分析,结果表明所设计的控制器具有良好的暂态控制性能和较强的鲁棒性。

    2013年02期 v.25;No.115 124-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 983K]
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  • 20kV线路经济供电半径

    李敏;冯宇;程杰;

    为研究220/110/20/0.4 kV和220/20/0.4 kV供电方案20 kV电缆线路和架空线路的经济供电半径,本文运用净现值法,在全面考虑电网建设综合投资、电网公司营业收入情况、运行费用等因素的条件下,科学合理的建立了经济计算模型,并运用罚函数法编制程序进行优化求解和数值拟合的方法求出了220/110/20/0.4 kV和220/20/0.4 kV供电方案下20 kV电缆线路和架空线路的经济供电半径和负荷密度的关系式。

    2013年02期 v.25;No.115 130-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 595K]
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  • 基于讨价还价博弈的中长期购电计划制定方法

    王一;龚媛;王程;梅生伟;陈亮;

    随着节能发电调度模式在我国的推行,经济性与节能性成为电网在制定中长期发电计划时需要同时考虑的重要因素。这两个目标相互联系但又并非完全一致。该文在考虑公平性原则的基础上,给出了以电网中长期购电经济性最优及煤耗最优为目标的优化模型。针对这一双目标规划问题,引入博弈论的思想,将各优化目标视为博弈者,从而将不同目标之间的协调过程建模为一个讨价还价的博弈过程。在Nash公理的基础上,通过求解讨价还价型博弈问题,使经济性和节能性目标在竞争、合作意义上实现最优。算例研究表明,该方法具有理论意义与实用性,对中长期购电决策的制定有着重要的参考价值。

    2013年02期 v.25;No.115 136-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 952K]
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  • 抽水蓄能机组背靠背启动过程中机组励磁配合

    王干军;赵兵;

    在背靠背启动过程中,机组的励磁配合是需要解决的一个关键问题。该文根据同步电机的状态方程,建立了抽水蓄能机组背靠背启动的数学模型。基于上述模型,对包括正常启动和启动过程中电动机突然灭磁和制动等工况下抽水蓄能机组的背靠背启动过程进行仿真研究。基于分析背靠背启动的仿真结果,发现背靠背启动中两机励磁系统配合存在的问题,并提出相应的解决方案。通过在LCU与保护回路之间增加逻辑控制的硬接线回路保证两机同时灭磁,解决了两机灭磁次序问题。

    2013年02期 v.25;No.115 143-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 915K]
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  • 小世界网络下电网连锁故障预测

    潘一飞;李华强;贺含峰;王伊渺;廖苑晰;李扬;

    电网连锁故障可能导致大规模停电等严重后果,小世界网络是复杂网络理论中重要网络模型之一。该文首先提出了基于小世界网络构建合理的拓扑模型,建立预测连锁故障优先级的方法。其次,构造了建立在物理特性、电气参数、功率损耗等因素基础上的加权电气介数,结合完整的支路静态能量函数模型,建立了映射潮流变化的能量指标。再次,提出了反映电网发生故障后小世界网络模型的状态和结构变化的综合性裕度指标预测连锁故障。最后,将该算法在IEEE-57母线系统中进行算例分析,仿真结果表明所提预测方法能够快速、准确地搜索出较严重的连锁故障模式集,验证了该方法的合理性、有效性。

    2013年02期 v.25;No.115 148-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 509K]
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  • 并网型异步风电机组的低电压穿越性能分析

    杨志越;李凤婷;

    为了分析并网型异步风电机组低电压穿越的性能,文中给出了异步风电机组和无功补偿装置(STATCOM)的模型,建立了风电场仿真系统模型,分别仿真了采取改善措施(在汇流母线处加装STATCOM)前后两种并网型异步风电机组低电压穿越的性能并进行了对比分析。得出结论:鼠笼式异步风电机组低电压穿越能力较弱,双馈式异步风电机组低电压穿越性能优越;采取一定改善措施后可以明显提高两种机组的低电压穿越性能,尤其是对鼠笼式异步风电机组改善最为明显。

    2013年02期 v.25;No.115 154-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 938K]
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  • 小波包原理小电流接地选线装置的研发与应用

    李也白;唐克义;张霄霄;尹凯;刘浩;

    配电网中的单相接地是经常发生的一类故障,该文通过设计研究并安装使用一款新型小电流接地选线装置以排查此类故障。装置采用小波包原理,使用先进精简指令集处理器与数字信号处理芯片的双处理芯片加复杂可编程逻辑器件结构,达到高效与可靠性的结合。装置具有不受故障时刻影响、抗过渡电阻能力强、不受补偿度影响的优点,能实现无死区的故障选线,为小电流接地故障提供优质解决方案。所研发装置现场运行实践证明:选线原理优越,选线准确性得到了验证。

    2013年02期 v.25;No.115 159-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 426K]
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  • 电网规划管理信息系统数据库的研究与实现

    杜旭;申刚;刘中胜;刘玮;徐英虎;

    针对电网规划涉及的基础数据等一系列困难,结合电力信息系统的现状,应用系统学的分析方法和系统集成思路,研究并提出了电网规划基础数据库的设计思路,以及各类规划相关数据在系统中的信息流转流程。应用上述成果,完成了电网规划信息系统数据库的搭建和高级功能的研发。实际应用表明,文中研究成果能够有效整合现有数据资源,保证规划基础数据的正确性和时效性,强力支撑规划高级功能的应用。

    2013年02期 v.25;No.115 163-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 460K]
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  • 中国高等学校电力系统及其自动化专业第29届学术年会会议及征文通知

    <正>中国高等学校电力系统及其自动化专业第29届学术年会定于2013年11月7日至10日在湖北宜昌召开,由三峡大学承办。国内外知名学者、院士将就电力系统最新热点、最新理论与技术进行大会主题报告和分会专题交流。诚邀全国各高等学校、科研院所、电力公司、电网公司、发电厂、制造商、设计院及政府等相关部门的专家、学者、工程技术人员和有关领导光临宜昌!

    2013年02期 v.25;No.115 167页 [查看摘要][在线阅读][下载 266K]
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