抢鲜看｜《电工技术学报》2023年第5期目次及摘要
《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊，报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国内领先水平的学术及科研成果。中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任，兼《学报》主编。
“新能源电力系统装备绝缘介电性能测试与表征”专题（Ⅱ）
特约主编寄语
- 特约主编：李庆民；陈向荣；李进；王威望
服务于国家“碳达峰·碳中和”双碳战略目标，未来电力系统将呈现规模化新能源分布式接入、多态能源互济与互通以及多电压等级交直流互联等独有特征，这对能源路由器、交直流输电管道等新能源电力系统装备提出了更高电压等级、大容量化和紧凑型的发展要求。
与传统直流和工频环境下的运行装备相比，新能源电力系统装备的大规模电力电子拓扑使其绝缘系统面临更加复杂的类正弦、方波和脉冲等复杂电应力条件，导致绝缘容易出现快速劣化和老化问题，直接制约装备的安全可靠工作。因此，准确测试和表征复杂应力下新能源电力系统装备绝缘的介电性能就成为保障其长期稳定运行的关键基础。
当前，复杂应力下的装备绝缘评估与表征技术尚处于发展阶段，仍面临诸多难题和重大挑战。现有研究多关注常规电应力下的绝缘性能变化，尚缺乏精确的测试手段展现复杂应力下介电性能的演化规律；复杂应力下装备绝缘性能在微-介-宏观层面的演化机理仍不清晰；缺乏复杂应力下装备绝缘的状态评估、故障预警和寿命预测等表征方法和技术；尚需针对复杂应力运行工况发展高介电性能改性绝缘材料与增强绝缘结构等。
因而，为进一步加强该领域的学术交流，《电工技术学报》组织了“新能源电力系统装备绝缘介电性能测试与表征”专题，旨在活跃和推进我国在该领域的科学研究，由华北电力大学李庆民教授和浙江大学陈向荣教授、天津大学李进副教授、西安交通大学王威望副教授一起担任该专题的特约主编。
专题征稿得到了国内外专家学者的大力响应，经过同行专家评审，共录用16篇学术论文，分2期刊出：
(Ⅰ)先进输变电装备绝缘介电性能演化与高精度测试评估：本期内容涉及到高频电应力下聚酰亚胺局部放电温-频特性研究，电压稳定剂对交联聚乙烯电树枝化及局部放电特性的影响，光电子学空间电荷测量方法弹光传感器设计，电机绝缘剩余寿命预测模型，电力电子器件封装绝缘应力波检测与分析，油纸绝缘扩展德拜模型参数辨识，油纸绝缘介电响应特性与受潮评估，GIS/GIL内线形微粒飞萤运动物理机制与临界起始判据等方面；
(Ⅱ)新能源电力装备绝缘材料改性设计与增强技术：本期内容涉及到环氧复合绝缘表面电荷高频消散特性，直流电缆附件用非线性电导材料参数优化，温度和掺杂含量对有机硅弹体纳米复合材料绝缘性能的影响，交联度对交联聚乙烯纳米复合材料拉伸性能和介电性能的影响，玻璃纤维增强环氧复合材料电树枝生长特性，高频电应力下聚酰亚胺沿面放电演化特性等方面。第(Ⅰ)部分已在2023第3期刊出，本期刊出第(Ⅱ)部分。
在本专题的筹备和执行过程中，衷心感谢作者、同行审稿专家、读者等对本专题的大力支持，特别感谢《电工技术学报》编辑部的全力支持。希望本专题的推出，能够为关心和从事相关研究的各方面专家学者提供有益参考，并籍此与同行们一起加强交流，共同探讨，有所进展，以推动新能源电力系统装备绝缘领域基础理论创新和应用技术发展。
多巴胺接枝的纳米氮化硼改性环氧树脂绝缘表面电荷高频消散特性
- 作者：李志辉；解曾祺；李庆民；董紫薇；王忠东
摘要：环氧树脂（EP）常用作高频变压器的主绝缘材料,因长期受高频重复电应力作用,导致表面积累的电荷密度增加,容易诱发绝缘失效。纳米改性是提升复合绝缘界面电荷消散特性的重要手段。该文采用多巴胺接枝的纳米氮化硼（h-BN）改性制备了环氧树脂复合材料,重点考察绝缘表面电荷的高频消散特性。受耗散时间、高频致热效应及深陷阱能级的影响,高频下的绝缘表面电荷不易消散,而引入多巴胺接枝的BN可有效提升环氧树脂复合绝缘的电荷消散速率。
具体结果表明,掺杂质量分数为10%时,电荷消散速率达到最大值62.15%,相较于纯EP提高了19.41%,与此同时高频沿面闪络电压比纯EP提高了14.73%。其提升机理主要缘于两个方面：一是BN表面接枝的氨基增强了填料与基体的相容性,形成的三维交联网络拓宽了电荷消散路径;二是材料表层浅陷阱密度的提高,使得载流子易通过隧穿效应参与到电导过程,提高了载流子迁移率;此二者协同作用有效提高了表面电荷的高频消散速率。上述研究结果为高频变压器主绝缘系统优化设计提供了基础依据。
SiC掺杂对直流电缆附件用硅橡胶材料非线性电导特性的优化研究
- 作者：伍珈乐；熊沛琪；邢泽西；龚阳智；卞星明
摘要：电气设备部件的性能提升不仅要依靠传统几何方法来改善绝缘结构,更要侧重于对绝缘材料自身性能的优化。该文通过实验研究了碳化硅（SiC）/硅橡胶复合材料的直流电导特性和直流击穿特性。随着温度升高,SiC晶格散射会阻碍载流子迁移,宏观上表现为电导特性非线性系数降低,而更多高能载流子的出现则会使非线性区阈值场强减小。
随着SiC体积分数及粒径的增加,复合材料直流击穿场强虽有一定程度降低,但整体仍满足运行设计要求。在兼顾关键位置电场分布、损耗功率及局部温升的条件下,该文通过仿真探究了非线性电导特性参数的合理范围,所制备的掺杂10%体积分数SiC/硅橡胶复合材料作为应力锥增强绝缘参与电场调控,可有效改善电缆终端内部电场强度分布,应力锥导体锥面处电场强度降低幅度达到50%。该研究结果有望从材料改性角度为提升电缆附件性能提供思路。
温度和掺杂含量对有机硅弹体/八乙烯基-笼型倍半硅氧烷纳米复合材料绝缘性能的影响
- 作者：王启隆；陈向荣；张添胤；王恩哲；任娜
摘要：为了研究温度和掺杂含量对有机硅弹体/八乙烯基-笼型倍半硅氧烷（SE/OV-POSS）纳米复合材料绝缘和热学性能的影响,该文制备了纯有机硅弹体及不同掺杂含量的SE/OV-POSS纳米复合材料,对材料进行了SEM断面形貌表征、傅里叶红外光谱测量、热重分析、交联度实验、热刺激去极化电流测试、不同温度下介电谱和直流电导率测量,以及不同电场强度下的量子化学计算,分析了掺杂含量对SE/OV-POSS纳米复合材料交联网络的影响,以及温度对纳米复合材料电荷传输的作用机制。
结果表明：掺杂质量分数为3%的OV-POSS可以与有机硅弹体基体形成密集的交联网状结构,有效抑制基体分子长链段发生介电弛豫运动,使纳米复合材料的热分解温度、交联度、α弛豫温度和陷阱能级显著增大;在20℃和120℃下,OV-POSS的未反应乙烯基和无机内核在纳米复合材料中分别起到深电子陷阱和深空穴陷阱作用,阻碍电极注入的载流子在材料内部传输,导致纳米复合材料的直流电导率小于纯有机硅弹体;然而在220℃下,纳米复合材料内部的大量热电子激发导致其绝缘特性的劣化。
上述研究结果表明,适量掺杂的OV-POSS可以有效提升有机硅弹体在20℃和120℃下的绝缘性能。
交联度对交联聚乙烯/有机化蒙脱土纳米复合材料拉伸性能和介电性能的影响
- 作者：董芸滋；高嫄；李秀峰；韩圣斌；董瑞雪
摘要：为了研究交联度对纳米复合材料拉伸性能和介电性能的影响,通过调控交联时间,制备了不同交联度的交联聚乙烯/有机化蒙脱土（XLPE/OMMT）纳米复合材料。采用X射线衍射（XRD）测试判断蒙脱土的插层分散状态和试样聚集态结构的变化,利用扫描电子显微镜（SEM）观察试样的结晶形态,并对其拉伸性能、电导-温度特性、介电常数、介质损耗及击穿场强进行了测试。
结果表明：交联形成的三维网状结构抑制了晶体生长,且晶体尺寸和结晶度随交联度的增加而不断减小;剥离分散的OMMT在XLPE/OMMT中充当了物理交联点,与交联键共同作用,提高了纳米复合材料的拉伸强度,且不断完善的交联网络,使复合材料的弹性模量增大,韧性增强。纳米复合材料的电导率随温度升高而增大,其活化能的大小与交联度和OMMT的界面区域有关。
完善的交联网络和均匀分布的界面区,增加了势垒,提高了复合材料的活化能。交联度的增加,形成较强的分子间作用力,阻碍了偶极子和侧基的转向极化,使介电常数和介质损耗角正切值减小;OMMT的加入和交联结构的完善,共同提高了复合材料的击穿场强;但过度交联会影响OMMT在基体中的分散程度,使OMMT片层发生微重排,进而导致OMMT与基体的界面结合力下降,劣化的OMMT排列和分散,使自由电子易脱离束缚,对晶格结构造成破坏,增加了复合材料的微观缺陷,使击穿场强降低。
水分含量影响玻璃纤维增强环氧树脂电树枝生长特性研究
- 作者：李进；赵仁勇；陈允；李天辉；杜伯学
摘要：绝缘拉杆是气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）断路器和隔离开关的关键部件,用于将运动从接地部分传送到高电位部分,以实现电气连接的通断。但在出厂试验、运输和安装过程中,绝缘拉杆容易吸收空气中的水分,造成局部受潮,影响其绝缘可靠性。该文以GIS绝缘拉杆用玻璃纤维增强环氧树脂（GFRP）为对象,研究了水分含量对GFRP电树枝生长特性的作用规律。
结果表明,GFRP受潮后,电树枝通道数量增多,生长速度先减小后增大,电树枝会沿着垂直电场方向的界面发展。分析认为GFRP中水分侵入会导致界面处产生离子交换,破坏界面化学键,加之界面处存在较大的湿失配应力,造成界面脱粘、开裂等现象,降低界面的击穿场强;同时水分会提高界面处相对介电常数,在工频电压下造成局部电场畸变,使电树枝劣化加剧。
高频电应力下聚酰亚胺沿面放电演化特性
- 作者：Bilal Iqbal Ayubi；张黎；徐黄宽；范晨露；邹亮
摘要：聚酰亚胺（PI）薄膜被广泛应用在固态变压器（SST）的绝缘设计中,而沿面放电是导致SST绝缘失效的重要原因之一。该文使用COMSOL Multiphysics软件为针电极实验装置建立了二维自洽等离子体仿真模型,通过耦合等离子体化学反应、粒子输运方程和泊松方程来分析高频电应力下的沿面放电发展过程;并建立了一个简化模型,用于验证等离子体模型中的空间电荷密度。
实验结果表明,沿面放电会使电介质表面碳化并增加PI表面电导率。当电压频率为50Hz时,表面放电呈树枝状,放电出现在该阶段正半周期的上升和下降沿,最大放电幅度为0.013V,放电次数为2180。在高频下,随着绝缘老化,放电幅度从0.009V增加到0.015V,最后阶段记录的放电总数为3610,高频电应力下的沿面放电造成的损伤比工频更为显著。
通过仿真模拟,该文获取了空间电荷、电子密度、反应速率和电子温度等微观量。高频电应力下PI薄膜沿面放电轨迹近似线性,在176×10-6s时电子密度达到1.1×1019m-3,随着电场强度的增加,电子密度和电子温度分布呈现上升趋势;正负离子密度分布范围与电子密度分布有很大的相似性。对电子密度和反应速率的分析表明,背景气体中的化学反应分析是正确的。
耐电晕聚酰亚胺薄膜研究进展
- 作者：张镱议；赵梓炜；刘捷丰；查俊伟
摘要：聚酰亚胺因其耐电晕性能不足严重缩短了复杂工况下的使用寿命,纳米改性技术的应用为耐电晕聚酰亚胺薄膜的研发提供了新的发展方向。该文首先从耐电晕机理出发,综述了电晕下聚酰亚胺的老化进程;然后从材料的介电特性、电导特性、陷阱特性、界面效应及热导率等性能参数分析了提升复合聚酰亚胺耐电晕性能的策略;最后针对当前耐电晕聚酰亚胺薄膜研究存在的问题进行了总结,并对未来发展方向做出了展望,以期实现具有优异耐电晕性能聚酰亚胺薄膜的研发。
快速陡脉冲重复电场下高频变压器绝缘介质损耗与冲击能量积聚特性
- 作者：王威望；李睿喆；何杰峰；张晓彤；李盛涛
摘要：电力电子变压器中高频变压器须承受高频非正弦与高温的复杂应力。随着SiC等大功率半导体器件的使用,高频变压器中非正弦方波电压上升与下降沿出现陡脉冲应力,其dv/dt大于10 kV/ms,给高频变压器绝缘可靠性带来巨大挑战。高dv/dt包含大量高频谐波,从而导致绝缘介质损耗明显增加;高频、高dv/dt下绝缘遭受累积性冲击电应力,导致局部电场畸变,引发绝缘局部放电与损伤。
该文围绕dv/dt对高频变压器绝缘介质损耗与冲击能量积聚的影响展开研究。采用阶跃响应函数模拟高dv/dt脉冲电压,结合绝缘介质损耗分解与计算,提出了dv/dt与方波电压叠加下绝缘介质损耗的计算方法。结果表明,绝缘介质损耗随dv/dt的增大而增加,绝缘热效应明显增加。根据绝缘在方波交变电场下能量储存和释放特性,分析了高dv/dt下绝缘能量积聚密度pd。
采用有限元仿真分析10 kW、10 kHz、1000 V/750 V高频变压器绝缘电场、位移电流与冲击能量密度。结果发现,pd随着dv/dt增加而增大。结合介质损耗计算,研究指出在方波电压高dv/dt处（电压极性反转时）,绝缘遭受累积电-热冲击应力,造成绝缘损伤。研究结果为大容量高频变压器绝缘失效与设计提供指导。
电工理论
非正弦激励下纳米晶材料高频磁心损耗的计算方法改进与验证
- 作者：刘欢；李永建；张长庚；穆生辉；金楚皓
摘要：软磁材料广泛应用于各种电气设备的铁心,磁心损耗的精确计算关系着电气设备的效率。尤其是高频非正弦激励条件下磁心损耗的精确计算,是逆变器、电力电子变压器和高频电抗器等电力电子装置的优化设计的重要组成部分。
该文首先总结了几种非正弦激励下的磁心损耗的计算方法,对比几种改进的Steinmetz经验公式,分析磁化过程对磁心损耗的影响;然后提出一种考虑磁感应强度变化率的改进Steinmetz波形系数公式（WcSE）计算模型,推导出高频方波和矩形波激励下的损耗计算表达式;接着搭建高频非正弦激励下的软磁材料磁特性测试系统,在频率为10~70kHz范围内对环形纳米晶样品（FT-3KL和FT-3KS）进行不同占空比的方波和矩形波激励下的高频磁特性实验,得到方波和矩形波激励下的磁心损耗实验测量值。
最后对比实验值和几种修正Steinmetz模型的计算值,并进行误差分析,得到改进的WcSE计算模型的平均计算误差在20%以内,均小于Steinmetz修正公式、修正广义Steinmetz公式和WcSE的计算误差的结论,验证了所提改进的WcSE新模型的计算精确性,为电力电子装置的磁心损耗预测以及优化设计提供了重要依据。
弓网电接触系统服役性能的纵向磁场优化
- 作者：何志江；杨泽锋；王虹；魏文赋；吴广宁
摘要：弓网接触副是高速列车获取能量的唯一路径,决定了列车能量传递的安全与稳定。弓网运行条件苛刻,需同时面对全天候复杂环境、高速滑动振动、大容量电能传输等挑战,接触副出现过度磨耗与异常磨损。现有的弓网磨耗调控措施往往仅提升机械电气某单一方面性能,而综合性能难以同时满足大容量和长时服役需求。考虑到磁场在调控接触界面氧化与磨粒分布等方面的效应,提出引入纵向磁场的弓网磨耗主动调控思路。该文通过改变磁场参数,研究了磁场强度与极性对弓网接触副载流摩擦磨损性能的影响。
结果表明：纵向磁场可有效降低摩擦系数的数值及波动性,且在载流工况下效果更显著;随着磁感应强度的增加,摩擦系数先降低后上升,磨损量则持续降低;不同极性磁场均有减缓摩擦磨损的作用。研究结果对需调版解决弓网异常磨耗问题的主动调控方法,以及提升弓网运行的稳定性具有指导意义。
基于频率调节的电动汽车无线充电互操作性提升方法研究
- 作者：陈志鑫；张献；沙琳；杨庆新；孙于 等
摘要：随着电动汽车无线充电技术的普及,如何实现不同厂家、不同型号的地面端与车辆端设备之间的互联互通,已成为制约无线充电技术推广和规模化的关键性问题。
该文首先通过定义归一化角频率和电路类品质因数Q、Qf表征系统频率与系统固有参数特性,提出一种电动汽车无线充电系统模型的简化方法,并对系统频率特性进行分析研究;然后提出基于频率调节提升电动汽车无线充电系统互操作性的方法;最后搭建大功率电动汽车无线充电互操作性实验平台,通过仿真与实验验证了通过频率调节提升互操作性的正确性。
该文对电动汽车无线充电技术的推广与产业化发展提供了理论支撑与技术参考。
基于亥姆霍兹线圈装置的磁热疗优化方法
- 作者：汤云东；丁宇彬；金涛
摘要：该文研究了两种常见亥姆霍兹线圈产生磁场的均匀性,并根据装置线圈所产生磁场作用下的生物组织治疗温度分布分析了磁场均匀性对治疗效果的影响。其中,文中的磁纳米粒子（MNPs）以磁流体形式注射进肿瘤区域并假定以注射点为中心呈现高斯分布。
该文在多种约束条件下应用改进粒子群算法优化了磁场的频率和强度、磁纳米粒子粒径,以及磁纳米粒子体积分数等参数,而涉及的约束条件包括治疗最高安全温度、治疗磁场安全范围上限、MNPs粒径范围,以及MNPs产热有效条件等。同时,该文以累积等效分钟数来评估圆形和正方形亥姆霍兹线圈及理想磁场在不同血液灌注率下的细胞热损伤程度。
研究结果表明,正方形亥姆霍兹线圈相比于圆形线圈能产生更大范围的匀强磁场,这使其磁热疗效果更接近于理想磁场情况。同时,考虑温度依赖的血液灌注率相比定值情况具有更高的治疗温度。
电机及其系统
宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机的设计与分析
- 作者：于丰源；陈昊；闫文举；刘永强；董林杰
摘要：针对开关磁阻电机存在转矩密度较低、转矩脉动较大的缺点,提出一种新型宽窄定子极轴向磁通开关磁阻电机。该电机采用并行式双定子结构,左右定子盘通过共享一个转子段保持短磁通路径,定子齿极为宽极和窄极交错排列,集中式绕组缠绕在定子宽极上,定子窄极上则不缠绕绕组,仅为磁路提供磁通路径。由于每个槽只放置一相绕组,使得绕组在磁、热和机械上的隔离程度更高,保证了电机的可靠性。
该文首先介绍所提电机的拓扑结构和运行原理;根据功率方程设计了部分初始结构参数,利用有限元方法分析了尺寸参数对电机性能的影响,并利用田口算法对选取的4个关键尺寸参数进行了多目标优化,改进了电机性能;然后计算分析了所提电机结构的动、静态性能;最后,制造了样机,实验结果验证了所提电机结构的有效性。
船舶用表贴式永磁同步电机的电磁振动分析与抑制
- 作者：陈少先；丁树业；申淑锋；戴瑶；杨智
摘要：船舶用永磁同步电机的电磁振动水平直接影响船舶的综合性能。该文针对一台50kW船舶用表贴式永磁同步电机,首先基于理论推导详细分析了该电机产生的电磁激振力来源及谐波特征,并利用有限元法进行了验证;其次,分别采用解析法和有限元法求解定子固有频率,并结合电磁激振力的频率特征,验证电机设计的合理性;然后,建立电机的磁-固耦合模型,对其振动响应进行有限元计算,得到监测点的振动频响特性及特征频率;最后,在保持原电机输出平均转矩的前提下,提出一种混合磁极转子结构来削弱低阶电磁激振力谐波分量进而抑制电磁振动。
结果表明,优化后的电机在保持良好转矩性能的同时,电磁振动得到了有效抑制,并通过样机实验验证了仿真结果的有效性。
基于极间虚齿的表贴式永磁电机六倍频振动噪声的削弱
- 作者：李泽星；夏加宽；刘铁法；郭志研；鲁冰娜
摘要：采用极间虚齿结构对表贴式永磁电机的六倍频振动噪声进行削弱,与传统的优化方法相比,该方法结构简单,且基本不影响基波磁场和平均转矩。
首先,基于麦克斯韦张量法,推导了考虑力波分量相角的六倍频电磁力谐波表达式,分析了六倍频电磁力的产生机理,并以一台8极48槽表贴式永磁电机为例,采用有限元法进行验证;接着,引入凸极磁导函数,基于磁场调制原理,分析了虚齿对磁通密度时间谐波的调制作用及对六倍频电磁力的削弱机理;然后,建立多物理场有限元模型,对比了优化前后电机的关键电磁性能以及振动和噪声频谱,结果表明,极间虚齿可有效削弱电机的六倍频电磁力和振动噪声;最后对优化后的样机进行噪声实验,与仿真结果对比,验证了理论和有限元模型的正确性。
计及时滞的含风电配电网节点电压安全分析
- 作者：崔庆雪；李霞林；葛磊蛟；李天楚；李献
摘要：随着新型电力系统的发展,强间歇性、随机性的风电点多面广地接入配电网,导致其潮流分布发生了巨大变化,给配电网安全可靠运行带来挑战。尤其在配电网运行控制过程中,数据计算、指令传输、指令响应等多环节均存在的不确定性耗时,可能会造成控制策略失灵乃至局部节点电压越限,因此,精准掌握配电网的最大可调控时延即时滞稳定裕度非常必要。
为此,该文首先构建了计及时滞的含风电配电网节点电压安全分析偏导数微分超越方程的数学模型;然后提出一种Lyapunov-Krasovskii泛函构造方法,并应用Wirtinger不等式技巧处理泛函导数中的积分项,实现对所构建偏导数微分超越方程的求解,得到稳定判据,获知其时滞稳定裕度;最后借助典型案例和IEEE 33算例进行仿真验证。
结果表明,该文所得稳定判据具有更低的保守性,以期为不确定时滞影响下的配电网运行控制提供理论依据。
电力系统与综合能源
电压源型双馈风电并网系统小扰动低频稳定性分析
- 作者：韩应生；孙海顺；秦世耀；朱廷猛；王东泽
摘要：随着我国新能源装机规模日益扩大,电网对并网风电机组的性能要求逐渐从被动跟随电网转变为主动支撑电网,由此使得基于虚拟同步控制的电压源型风电机组具有广阔的应用前景。但是,目前对于此类新型风电机组的宽频动态特性的研究尚有不足,鉴于此,该文通过建立电压源型双馈机组的类Phillips-Heffron模型,从电气阻尼的角度研究其由虚拟同步控制环节主导的低频模态的振荡特性及失稳机理,并探究不同控制参数及电网条件对电压源型双馈机组电气阻尼特性的影响。
研究结果表明,当系统其他动态部分引入的电气负阻尼大于虚拟同步控制环节固有的正阻尼时,电压源型双馈机组将面临低频振荡失稳的风险。最后讨论了可提高电压源型双馈机组低频段电气阻尼的应对措施,设计了类电力系统静态稳定器（PSS）,可有效抑制机组低频振荡问题。
该研究结果可指导实际工程中电压源型风电机组的控制器设计方案及参数整定优化。
基于双馈风电机组控制参数优化的电网功角振荡控制
- 作者：李生虎；张亚海；叶剑桥；李忆恺；陶帝文
摘要：随着大量风电并网,双馈感应发电机（DFIG）与同步发电机（SG）间的动态交互,将加剧SG功角振荡。基于特征值分析的控制参数优化,未考虑非线性元件和大扰动场景。该文从抑制功角振荡出发,以SG转速为DFIG电力系统稳定器（PSS）输入信号,建立风电并网电力系统动态模型。在微分方程中引入中间变量,以解耦状态变量轨迹灵敏度。
区分状态变量与代数变量对应的雅可比矩阵,推导DFIG并网电力系统轨迹灵敏度的解析表达。设定目标函数为SG功角偏差相对值二次方对时间积分,按时间顺序累加功角对控制参数的轨迹灵敏度,得到目标函数对控制参数的梯度信息。考虑DFIG-PSS可能弱化转子侧变流器（RSC）控制效果,提出基于轨迹灵敏度的RSC和DFIG-PSS参数协调优化方法。给出4机2区域系统仿真结果,验证了所提方法对DFIG并网系统功角振荡的阻尼效果。
基于图像特征的输电线路故障行波存续性判别
- 作者：黄杨；张广斌；王潜；束洪春
摘要：故障行波波头的持续存在是输电线路行波测距和行波保护等得以实施的关键。实际中存在弱故障,现有行波测距与保护缺乏自动判别故障初始波头是否存在和持续,导致行波装置产生错误结果。针对该问题,该文基于初始浪涌波形图像特征及行波在输电线路往复传播规律,提出一种输电线路故障行波波头存续性的判别方法。
首先分析了故障行波波头阶跃性和后续行波的产生规律,进而提出构造与初始波头具有良好紧密型的包围盒,计算包围盒内故障行波和外切线构成面积与整个包围盒面积的饱和度,由饱和度判定初始波头的存在。进而对存在初始行波波头的情况,基于后续波头到达时序、波头幅值、斜率等相对特征,实现后续行波持续性判别。大量仿真和现场实测数据表明,该方法能够可靠判定故障行波的存续性,有效避免波头不存在的情况下行波装置的误动。
基于罗氏线圈电流互感器的等传变距离保护
- 作者：李宝伟；石欣；王志伟；文明浩；张旭
摘要：罗氏线圈电流互感器中的积分器会放大暂态传变误差,可能导致保护误动作。该文提出直接采用罗氏线圈微分信号输出进行保护计算的改进思路,并以距离保护为例,提出一种基于罗氏线圈电流互感器的等传变距离保护方法。该方法中,保护电流直接采用罗氏线圈输出的电流微分信号,消除积分器引入的暂态传变误差,并通过虚拟数字传变解决电压与电流微分信号传变不一致问题。仿真和试验结果表明,所提出的等传变距离保护方法动作速度快,受系统中高频暂态信号影响较小,性能优于现有距离保护方法。
高电压与放电
干式直流电容器聚丙烯薄膜绝缘性能及其改进方法研究进展
- 作者：杜伯学；冉昭玉；刘浩梁；肖萌
摘要：在超特高压直流输电换流阀厅中,干式金属化薄膜电容器承担阻尼缓冲、电压支撑和辅助换流等重要角色,其安全可靠性取决于电容器薄膜介质的绝缘性能。电压等级提升与设备小型化发展,对电容器绝缘性能提出了更严苛要求。
该文基于运行工况下干式电容器用聚丙烯薄膜的微观和宏观性能演化规律,总结了微观结构、热场作用、复杂电场和机械应力对薄膜介质介电性能的影响规律,分析了聚丙烯薄膜绝缘老化乃至击穿失效机理。从物理共混、有机添加、灰分抑制、结晶设计、化学接枝及界面改性几方面归纳了薄膜绝缘改性的国内外研究现状,介绍了几种干式直流电容器用聚丙烯基材及薄膜介电性能的提升方法,为开发适用于超特高压直流运行工况的干式金属化聚丙烯薄膜电容器提供参考。
特高压直流换流阀饱和电抗器振动声纹特性与松动程度声纹检测方法
- 作者：刘云鹏；来庭煜；刘嘉硕；魏晓光；裴少通
首先开展了高频脉冲激励下的饱和电抗器振动试验,并测量了不同铁心松动程度下的声纹信号;其次在声信号频谱主值区间内,根据能量聚集性优化高斯窗参数来提高声纹图谱的时频分辨率;然后对松动后的声纹特性进行分析,发现高低频比和低频分量主频占比两个特征指标仅能对松动程度较高的状态做出预警;最后采用五个不同方位测点的铁心松动数据代入基于自适应参数修正线性单元的改进深度残差收缩网络中进行训练,来消除声纹图中的冗余信息,并对不同松动程度下的特征进行独立映射,从而增强共同特征的学习能力。
- 作者：张翼；朱永利
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