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  • 创刊时间:1982年
  • 原刊名:《江苏电机工程》

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  • 电力工程技术
  • 2019年 第38卷 第4期
  • 出刊日期:2019-07-28

《电力工程技术》创刊于1982年,电气工程类科技核心期刊,双月刊,全国公开发行,CN 32-1866/TM,ISSN 2096-3203,期刊内容覆盖电力系统发、输、变、配、用、调全领域。期刊办刊宗旨:跟踪电力工程技术热点问题和技术发展,刊载新技术在电力工程中的应用研究、电力工程领域创新性学术及技术成果,服务电力科技创新,传播电力工程领域新理论、新技术、新方法,搭建电力工程技术交流平台,促进电力工程技术水平的提升。

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2019年第38卷第4期

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    交直流混合主动配电网规划与运行关键技术专题
  • 基于MMC的中压直流配电网极间短路故障保护策略
    吕家乐,吴在军,窦晓波,陈庆,杨景刚,肖小龙
    近年来基于MMC的直流配电网得到快速发展,但因其直流线路极间短路电流上升速度快,电力电子器件耐流能力差等原因,直流侧故障保护成为了亟需解决的问题。针对这一问题,考虑半桥型和全桥型MMC两种不同的拓扑结构,分别分析中压直流线路极间短路情况下的故障特性并推导了故障电压电流的解析表达式。对于半桥型MMC提出一种桥臂限流模块和直流断路器配合的保护策略,解决了故障电流衰减缓慢和稳态电流过大的问题,降低了对直流断路器开断能力的要求。利用全桥型MMC子模块的故障电流自清除能力,提出一种改进的基于换流器解锁的快速恢复保护策略,减少瞬时性故障的系统停运时间。最后结合实际工程参数,在PSCAD/EMTDC仿真平台验证了保护策略的有效性和实用性。#$NL关键词:直流配电网; 模块化多电平换流器; 直流极间短路; 故障特性; 保护策略#$NL中图分类号:TM726
    2019  .  38(4):    2-9    [摘要](185)    [PDF](226)
  • 交直流配电网的交换功率灵活性提升方法研究
    程亮,黄河,朱磊,孙琦润,吴志,韩俊
    分布式电源的大规模接入增加了配电网运行的不确定性,主动配电网要求网络具有较强的可观可控性,交直流混合配电网运行方式更加灵活可靠,是未来配电网的发展趋势。本文考虑主动配电网的网络重构、DG无功补偿等措施,建立基于二阶锥规划的交直流配电网与主网交换功率评估模型,求解配电网与主网的交换功率灵活性范围,该范围可为配电网和主网的运行调度提供一定的技术参考。94节点算例验证了模型的有效性,结果表明交直流混合配电网相比传统交流配电网,与主网的交换功率灵活性范围更大,同时VSC容量、DG出力水平等因素与该灵活性范围相关。
    2019  .  38(4):    10-17    [摘要](133)    [PDF](133)
  • 基于PSO-SVM的直流配电网电能质量扰动辨识
    吴建章,沙浩源,张宸宇,叶昱媛,佘昌佳,郑建勇
    直流配电网是未来配电系统发展趋势,为更好地实现直流电能质量问题的针对性治理改善,推动直流配用电技术的深入发展,需要提出一种适用于直流电能质量扰动特征的辨识方法。本文剖析了直流配电网中4类电能质量问题的形成机理和扰动特征,并针对各类问题的特点提出了5种特征指标,以此作为辨识直流电能质量问题的特征要素。采用k-means聚类分析的方法对所提特征集的类内聚集性和类间分离性进行了验证。最后利用PSO-SVM分类器实现了直流电能质量事件的准确辨识。仿真算例验证了所提方法的准确性与有效性。
    2019  .  38(4):    18-25    [摘要](142)    [PDF](133)
  • 交直流混合配电网分布式无功电压互动控制策略
    耿少博,顾乔根,常风然,孙利强,王强,张海宁
    交直流混合配电网的无功电压控制是保证其高效可靠运行所需解决的关键问题。为此,提出一种基于有限时间控制的分布式无功电压互动控制策略,在无集中控制器的架构下实现交流子网与直流子网间的无功电压互动支撑。该方法构建了分布式去中心化协同控制架构,利用有限时间控制实现多逆变器间的分布式一致性协同,同时保障无功功率增量的精确均分,避免多个下垂控制逆变器间的无功环流问题,进一步提高电压质量。相对于传统的一致性策略,所提出的策略收敛速度更快,且可适应系统各种扰动。为了验证该控制策略的控制效果,在PSCAD/EMTDC中建立了交直流混合配电网仿真模型,在多种工况下验证了系统分布式互动支撑及无功均分策略的有效性和适应性。
    2019  .  38(4):    26-33    [摘要](108)    [PDF](142)
  • 面向主动配电网的统一电能质量控制器补偿策略研究
    张少凡,高 强,华煌圣,李妍红,祁忠
    在主动配电网充分发挥多种清洁能源优势的同时,也不得不面对电能质量问题日益突出的困境。统一电能质量控制器可综合治理主动配电网中的电压质量和电流质量问题,是解决该问题的重要突破口。本文首先对UPQC系统进行解耦控制,将dq坐标下的数学模型转换到αβ坐标系下实现全解耦,得到了串联侧和并联侧变流器的传递函数,然后分别设计了串联侧和并联侧的控制器,最后建立了UPQC系统整体的仿真模型。通过仿真验证了在电压跌落/暂升、负载电流畸变和无功电流、及综合电能质量存在的情况下,本文所设计的控制器具有较好的补偿效果。
    2019  .  38(4):    34-41    [摘要](121)    [PDF](125)
  • 主动配电网自动电压控制系统架构设计
    邹大云,陈根军,徐晓亮,赵月辉
    针对配电网中引入大量分布式电源后造成的电压控制问题,提出了基于配电自动化系统的主动配电网自动电压控制系统架构。以馈线实时拓扑连接为基础,提出以无功可调设备为控制对象的自治控制区域划分方法。然后,设计了以自治控制区域作为控制单元的电压无功控制策略,并给出了主动配电网自动电压控制系统的整体流程。最后,结合实际案例证明了本文设计方法的有效性。
    2019  .  38(4):    42-47    [摘要](109)    [PDF](112)
  • 考虑电能替代负荷接入的配电网鲁棒重构优化
    杨烁,杨卫红,刘艳茹,王云飞,侯佳,姜世公
    为治理大气污染、保护环境,涵盖电采暖和电动汽车的电能替代负荷,将越来越多的接入配电网中,配电网的供电能力受到显著影响,传统配电网运行优化方法需要改进。本文基于电采暖、电动汽车负荷的出力模型,采用拉丁超立方抽样、Cholesky分解和同步回代削减相结合的方法实现概率多场景的快速生成。基于生成的概率多场景,将鲁棒优化和随机规划方法相结合,采用场景分析方法,在满足鲁棒约束条件下,以网络损耗和负载均衡度为优化目标,建立考虑电能替代接入的配电网鲁棒重构优化模型。采用蚁群算法对模型进行求解。最后通过算例验证了本文重构方法能够有效提升含大规模电能替代负荷配电网的供电能力。
    2019  .  38(4):    48-55    [摘要](99)    [PDF](109)
  • 专论与综述
  • 张北柔直电网金属回线故障监测研究
    陈玉林,张建锋,虞晓阳,张杰,朱红星
    ±500kV张北柔直电网金属回线正常时无压,且存在单回、双回同杆并架两种线路形式,在单、双回线连接处波阻抗不连续问题,常规方法难以满足金属回线故障监测的需求。本文分析了张北柔直电网金属回线的波阻抗及行波折反射特点,提出了基于差模时域反射法的故障监测系统方案和波形比较分析方法,通过施加差模量脉冲信号实现故障监测,通过波形比较法消除线路波阻抗不连续引起的行波反射,并突显故障点特征。仿真和现场试验表明,该系统及方法可以适应张北柔直电网金属回线的工况,可以克服线路波阻抗不连续的问题,故障监测具有较高的可靠性和灵敏度,测距精度优于300m。
    2019  .  38(4):    56-61    [摘要](99)    [PDF](104)
  • 电力无线专网频谱监测系统规划及评估方法研究
    姚继明,张浩,韦磊,郭经红
    电力无线专网频谱监测系统对保障电力无线专网的服务质量和提高专网管理水平具有重要意义,科学合理的规划部署和成效评估有利于降低系统建设成本并提高系统监测性能。文章面向电力无线专网应用场景,考虑业务分布特征和监测需求,设计了基于电力业务分布特征的监测系统规划流程,综合考虑监测能力、建设成本、使用效率等因素,构建多维度的规划成效评估指标体系,提出基于复合权重的部署成效评估计算方法并进行仿真。仿真结果表明,所提评估方法可综合评估不同规划算法在系统部署中的适配性,有利于形成科学的部署方案,促进频谱监测资源的最优化利用,指导频谱监测系统建设。
    2019  .  38(4):    62-67    [摘要](79)    [PDF](110)
  • 规模化储能系统参与电网调频的控制策略研究
    于昌海,吴继平,杨海晶,李朝晖,滕贤亮,涂孟夫
    储能技术的快速发展为电网提供了新型的优质调频资源。本文针对储能资源响应速度快、跟踪精度高、调节方向易改变及有限的容量等特点展开了其参与电网调频的控制策略研究:首先,建立了区域电网AGC及包含储能SOC的储能系统仿真模型;然后,综合考虑储能资源与常规电源的发电特性,提出了计及储能SOC的快慢速调频资源协调控制策略;最后,搭建了四种不同的仿真场景,通过仿真试验对本文提出的控制策略的有效性进行了验证。#$NL关键词:储能系统; 仿真模型; 自动发电控制; 调频#$NL中图分类号:TM712
    2019  .  38(4):    68-73    [摘要](91)    [PDF](98)
  • 电网运行与控制
  • 暂态零序电流波形差异的单相接地故障选线
    梁睿,叶开,彭楠,陈轩,滕松
    配电网结构日趋复杂,系统发生单相接地故障的概率较高。本文在选定频段(Selected Frequency Band,SFB)内配电网零序电流分布特征研究的基础上,提出了基于暂态零序电流波形差异的配电网单相接地故障选线新方法。该方法利用小波包变换引入基于SFB的馈线零序电流特征分量的概念,定义符号化处理后的各馈线零序电流特征分量的互差绝对值之和为馈线零序电流波形差异系数,并根据故障馈线零序电流波形差异系数最大的特点进行选线,凸显了故障馈线与健全馈线之间的差异。PSCAD仿真表明本文所提出方法选线准确率和可靠性高,不受故障电阻、故障距离、中性点接地方式、电弧和噪声的影响。
    2019  .  38(4):    74-79    [摘要](147)    [PDF](120)
  • 基于RetinaNet和类别平衡采样方法的销钉缺陷检测
    王凯,王健,刘刚,周文青,陈佳
    传统的无人机巡检航拍图中的电力连接金具销钉缺陷的检测依赖人工进行标注,针对此问题,借助端对端的深度学习缺陷检测算法RetinaNet自动提取正常、缺陷样本特征,实现销钉缺陷的自动标注。考虑到现实情况中缺陷类别样本数量远少于正常类别样本数量,首先分析了缺陷数据不足引起的类别失衡对识别结果的影响,实验结果表明这种情况下训练好的模型将会更加的倾向于数量占优的正常类,使得大量缺陷样本被错误的识别为正常类,于是,提出一种改进的训练策略,保证每个类别参与训练的机会均衡。实验结果表明,所提的方法在维持销钉正常类的高识别率前提下,明显提高了缺陷类别的识别率,其中销钉松动类的平均准确率增加幅度超过了10%,缺失类别的平均准确率提高了8%,与原始缺陷检测算法相比具有很大的优势。
    2019  .  38(4):    80-85    [摘要](85)    [PDF](88)
  • 考虑动态增容效应的陆上风电场送出线路截面优化方法
    张成炜,林瑞宗,张宁宇
    现有风电场架空导线截面优化设计通常以典型环境参数为依据,未考虑风速等气象条件的动态变化,仍有进一步挖掘输电能力潜力的空间。为了进一步优化导线截面,本文基于Morgan公式,建立数学模型表征陆上风电场架空送出线路导线截面优化设计过程,提出一种适用于送出线路导线截面设计的优化方法,该方法综合考虑线路动态增容效应和风电场出力特性的匹配,根据地区历史气象数据等信息,选择送出线路导线截面,完成优化设计。最后,通过算例分析验证了本文所提出的陆上风电场送出线路导线优化设计方法,结果表明,所提出的方法能够在满足风电送出需求的基础上有效降低导线截面积,节省导线材料,提高陆上风电场电气设计的经济性。
    2019  .  38(4):    86-91    [摘要](89)    [PDF](117)
  • 实时电价下源网荷各侧收益的优化研究
    苑吉河,冯德伦,张曦,杨阳,朱金龙
    基于用户在峰谷分时电价中的响应机制和价格弹性理论,用户会随着电价的变化从而调整自身的用电量,因此通过电价变化引导用户主动地调整用电计划,从而达到缩小负荷曲线峰谷差,降低“源”“网”“荷”各侧成本以及增加收益的目的。本文采用模糊聚类算法对日负荷进行峰平谷分类,根据各小时的峰平谷隶属度建立实时电价模型,并且依据新电改之后相关政策对电源侧和电网侧的收益建立数学模型,以电源侧和电网侧收益最大、峰谷差最小为目标函数,以及负荷侧用户用电成本不上涨为约束条件的“源”、“网”、“荷”各侧收益为优化模型,采用粒子群算法进行求解,并在MATLAB仿真平台上验证了模型的缩小峰谷差和增加收益的有效性。
    2019  .  38(4):    92-98    [摘要](76)    [PDF](110)
  • 按串集成的分布式快速断路器失灵及死区保护系统
    朱晓彤,戴光武,赵青春,刘奎,徐晓春,谢华
    针对超高压交直流混联系统中交流系统断路器失灵及死区故障时间较长,导致直流连续多次换相失败的问题,分析了现有3/2接线交流系统断路器失灵及死区故障隔离时间的组成及其可优化环节,研究了断路器失灵及死区保护优化技术,提出了一种按串集成的分布式快速断路器失灵及死区保护系统。通过优化断路器失灵及死区保护逻辑,同时简化回路、缩短远方跳闸命令的传输时间并改进远方跳闸保护的逻辑,合理缩减了多环节的冗余延时,将断路器失灵及死区故障的隔离时间缩短至200ms以内。仿真和试验结果表明了理论分析的正确性以及优化策略的有效性。
    2019  .  38(4):    99-105    [摘要](95)    [PDF](118)
  • 改进的零注入约束双线性WLAV状态估计
    胥峥,周洪益,沈甜甜,钱嫱,卫志农
    实际电网中存在许多注入功率严格为零的零注入节点,零注入节点的注入功率量测为绝对准确的量测量,但这些量测并没有得到充分利用。在状态估计中,通过注入功率为零的节点建立功率约束方程对双线性抗差状态估计第一步线性过程的结果进行修正,既能提高估计精度,又不会增加系数矩阵的阶数,改进后的算法仍然拥有较高的计算效率。基于国内某实际省网以及选取的IEEE标准系统的仿真结果验证了该方法对有效提高计算精度和计算效率方面有很大的优势。
    2019  .  38(4):    106-111    [摘要](76)    [PDF](93)
  • 基于谐波电压补偿的混合直流连续换相失败抑制策略
    何晓峰,李成翔,夏成军,程韧俐,姚文峰,黄东启
    针对混合直流发生连续换相失败的现象,首先对直流的换相过程和连续换相失败机理进行了分析,确定了该试验工况下谐波是直流在故障恢复期间发生连续换相失败的原因之一,接着基于含MMC-HVDC的多馈入直流输电系统仿真模型提出抑制直流连续换相失败的策略,通过对LCC-HVDC恢复期间逆变侧换流母线谐波电压的检测,在MMC-HVDC逆变侧的无功功率控制环节附加上谐波电压补偿分量,可提高恢复期间MMC-HVDC对交流系统的无功功率支撑,减少谐波的影响,从而抑制连续换相失败的发生,最后基于PSCAD/EMTDC平台仿真验证了该换相失败抑制策略的有效性。
    2019  .  38(4):    112-117    [摘要](87)    [PDF](102)
  • 基于CVaR分析的新能源配电网电压风险评估模型
    吴帆,邬智江,吴杰康,唐惠玲,陈灵敏
    在传统配电网运行风险评估理论的基础上,结合DG、EV和负荷概率模型,将传统风险评估理论的事故风险评估替换为CVaR模型。提出了考虑电动汽车和负荷不确定性的事故冲击和损失计算方法。建立了电压波动的CVaR风险指标。以IEEE33系统为计算实例,计算了正常运行和预期故障线路两种情况下的电压波动的CVaR风险值,验证了该方法的可行性和适用性。#$NL关键词:新能源配电网;电压风险评估;CVaR分析;分布式电源;电动汽车;储能#$NL中图分类号:TM7
    2019  .  38(4):    131-137    [摘要](87)    [PDF](90)
  • 智能配网与微网
  • 基于负荷矩模型的油田配电网电压暂降源定位方法
    孙东,仉志华,邹 兵,李 炜,赵一龙
    随着油田敏感负荷的大量使用,电压暂降问题日益突出;近年来,油田配电网推进信息化建设,为实现电压暂降源区段定位提供了数据支撑。本文基于干线式配电网结构特点与负荷矩模型,以负荷矩近似相等为出发点,建立电压监测值与线路电气距离之间的约束关系,构建了适用于干线式网络负荷分布特征的信息监测点确定方法,并通过距离系数与电压损失之间的线性关系表征线路的稳态电压分布情况,利用电压增量与监测点间电气距离之间的关系进行电压暂降源区段定位。仿真结果证明了该方法的有效性
    2019  .  38(4):    118-123    [摘要](68)    [PDF](92)
  • 基于互近似熵的电压暂降波形匹配方法
    李丹奇,史明明,袁晓冬,郑建勇,叶昱媛,谈永伟
    随着越来越多对电压暂降敏感的设备广泛接入电网,因电压暂降干扰带来的直接及间接经济损失日趋严重,这对供电质量提出了更高要求,准确识别暂降源是治理电压暂降问题中必不可少的步骤。本文分析了各类短路故障引起的电压暂降类型及其经变压器传变后暂降波形的变化情况,并根据理论分析建立各类暂降的标准样本波形。提出了一种基于互近似熵原理的电压暂降源辨识方法,通过计算实测波形与样本波形之间的互近似熵,直接进行相似度匹配,实现故障暂降类别的准确识别。并利用电网实测数据对该方法进行验证,结果表明该方法与实际工程相贴合,具有很强的实用性。
    2019  .  38(4):    124-130    [摘要](101)    [PDF](108)
  • 高电压技术
  • 复合绝缘子界面缺陷对电场分布特性影响的仿真研究
    江渺,李黎,华奎,卢明,王燕
    复合绝缘子的芯棒与护套粘接界面常常出现缺陷,畸变周围电场,影响绝缘子的电气和机械性能。为了研究不同缺陷形态下的绝缘子电场特性,本文以110kV复合绝缘子为考察对象,应用有限元分析软件COMSOL搭建了绝缘子三维模型,对电场分布进行了仿真计算,研究了界面出现气隙、水汽等缺陷对局部电场及绝缘子整体轴向电场分布特性的影响。结果表明:气隙处电场强度相比正常情况下显著增大,场强最大值与气隙跨度和厚度正相关,与气隙长度负相关,并基于气隙等效弧柱体模型给出了理论分析,修正了等效圆柱模型的不足;水分渗入能降低气隙场强,但同时严重畸变绝缘子轴向电场;护套受潮增重会使场强线性增加,超过一定程度会引发电晕放电,导致沿面闪络等事故。
    2019  .  38(4):    138-144    [摘要](97)    [PDF](105)
  • 基于有限元法的换流阀水路系统电场分析
    吕茵,王慧泉,周文青,梁伟炜,胡传良,刘刚
    在高压直流输电工程中,换流站阀塔内冷水系统会出现漏水的故障问题,严重影响特高压直流输电的稳定性。为了分析该类漏水故障问题,本文从阀塔内冷水回路场强因素考虑,采用有限元仿真和实验的方法,搭建了仿真所需的阀塔内冷水回路三维模型和水路局部模型,根据阀塔运行条件对内冷水系统作了电场仿真分析;同时本文设计了验证性实验进行探究;仿真结果表明:内冷水系统回路的冷却水管表面场强部分大于空气击穿场强,等电位线会影响冷却水管周围电场;实验证实在一定条件下等电位线与冷却水管间会有明显放电现象。研究内容为阀塔漏水事故原因分析提供了参考依据。
    2019  .  38(4):    145-151    [摘要](88)    [PDF](99)
  • 基于尺度-能量熵特征对的特高频局部放电辨识方法
    罗沙,田宇,李宾宾,胡勇,李庆民
    对气体绝缘组合电器(GIS)进行局部放电(PD)检测,可以发现GIS内部早期绝缘缺陷和隐患,并预防绝缘事故发生。本文采用复小波分解(CWT)对(GIS)内部特高频(UHF)PD信号进行多尺度分解,分析了复小波能量熵(CWT-EE)随CWT尺度的变化规律,发现UHF PD信号信息主要分布在能量熵变化梯度较大的尺度下。为此,本文提取CWT-EE及其对应尺度,构建尺度-能量熵(SP-EE)特征对,既保留了PD信号能量特征信息,又保留了UHF PD信号小波尺度信息。最后,采用支持向量机(SVM)进行UHF PD类型辨识,结果表明:SP-EE特征对不但可以有效识别GIS内部4种典型绝缘缺陷,而且有效降低UHF PD信号分解层数和PD特征维数。
    2019  .  38(4):    152-158    [摘要](101)    [PDF](94)
  • 技术探讨
  • 一种高可靠性智能型避雷器在线监测系统的设计
    李海涛,鞠平,须 雷,马宏忠,李力,吴峰,李九虎
    金属氧化物避雷器监测系统在智能变电站中得到越来越多的应用,但在工程运行中也存在一些问题,如运行不可靠、监测数据不准确、集成度差和系统故障率偏高等。为了解决上述问题,本文对智能型金属氧化物避雷器在线监测系统进行了改进设计,从系统整体构架、传感器设计、安装方式、在线监测智能电子设备(Intelligent Electronic Device,IED)设计等方面开展工作,提供了一种测量精度高、计算灵活、适应性及可扩展能力强的高可靠性避雷器在线监测系统方案,并全面支持基于光纤链路的GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)、SMV(Sampled Value)以及站控层MMS(Manufacturing Message Specification)通讯,可更好地满足智能变电站现场应用要求。
    2019  .  38(4):    159-164    [摘要](88)    [PDF](119)
  • 能量回馈单元中双载波SVPWM环流抑制研究
    吕广强,顾 星
    变频器能量回馈装置可实现将电机再生制动的能量从变频器的直流母线回馈到交流电网中,但是由于能量回馈装置与变频器的二极管整流桥并联这一特殊结构,使得能量回馈装置运行时容易使系统内部产生环流,导致变流器损耗增加,降低系统效率。通过对环流产生时的等效电路进行分析,得出环流大小主要与零开关矢量有关,进而提出一种双载波空间电压矢量控制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)方法,通过该方法来改变逆变器的开关状态,使得逆变器不输出零矢量来抑制环流。该方法不需要增加额外硬件成本,同时具有响应快、环流抑制效果明显等特点。仿真和实验表明了该方法的有效性。#$NL关键词: 能量回馈; 双载波SVPWM; 变频器; 环流;零矢量
    2019  .  38(4):    165-170    [摘要](90)    [PDF](75)
  • 考虑故障切除时间的暂态扭矩放大风险评估方法
    程欣
    由于电力系统具有许多不确定因素,利用确定性方法无法准确对发电机轴系遭受暂态扭矩放大风险进行评估的问题,本文提出了一种暂态扭矩放大的风险评估方法。该方法考虑了故障切除时间对暂态扭矩的影响,并引入概率配点法求解暂态扭矩的概率密度函数。同时定义了发生暂态扭矩放大的严重程度函数。在此基础上,本文定义了发电机轴系受损的研究区域,缩小了风险评估的范围,从而更加全面准确地得出发电机轴系遭受暂态扭矩放大的风险评估结果,对轴系的潜在风险有了更直观的掌握。最后,文章通过新英格兰和纽约16 机68 节点系统的算例说明了该评估策略的有效性和实用性。#$NL关键词:暂态扭矩放大; 概率配点法; 风险评估#$NL中图分类号:TM71
    2019  .  38(4):    171-176    [摘要](86)    [PDF](83)

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