抢鲜看|《电工技术学报》2024年第16期目次及摘要

科技有电还接地 2024-09-05 22:30:34

《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。

电工理论与新技术

接头电阻对CORC电缆交流损耗的影响分析

作者:李超;杨文超;杨嘉彬;李全;信赢

摘要:采用第二代高温超导(HTS)带材绕制的CORC电缆具有载流能力高、力学性能好等优点,是制造核聚变磁体的理想电缆之一。然而,当由CORC电缆制造的核聚变磁体闭环运行时,现有的工艺很难保证每根CORC电缆的超导带材的接头电阻完全相同,这会对CORC电缆的交流损耗等电气特性产生重要影响。因此,该文搭建了含接头电阻的CORC电缆的三维有限元模型,分析了接头电阻对CORC电缆交流损耗的影响。

结果表明,当CORC电缆传输交流电流时,不均匀的接头电阻将导致CORC电缆三根超导带的电流分布不均匀,进而增加了电缆的总体交流损耗。此外,得到了CORC电缆的交流损耗总是随着接头电阻不均匀程度的增加而增大的分析结果。

无线电能传输带凸字环形有界磁屏蔽任意位置圆形线圈互感计算方法

作者:林志远;李中启;胡昌轩;陈钟棒;黄守道

摘要:互感是无线电能传输系统中的重要参数之一,精确计算互感可为无线电能传输设计及优化提供理论依据,然而目前带凸字环形有界磁屏蔽任意位置圆形线圈互感计算问题还未解决。该文提出空间边界矢量解析法对互感进行精确求解。此方法通过边界条件求解各区域磁矢势,利用空间矢量坐标变换法,结合诺依曼公式得到任意位置互感计算表达式。

通过仿真和实验对所提公式的有效性进行验证,互感计算值和实验值之间误差最大为2.86%。互感计算值、仿真值和实验值吻合良好,验证了所提计算方法的正确性。该文所提模型结构,可为水下供电提供更灵活的布局,且在同等规格下,该模型结构相比传统圆盘形结构节省19.6%的材料,其除高角度偏转外互感可达到圆盘形互感的99%。

基于多频磁负超材料的心脏起搏器无线供能研究

作者:陈伟华;黄雨琦;闫孝姮;宋佳伟

摘要:针对植入式心脏起搏器无线供能系统频率变化发生共振失调导致传输效率低等问题,该文提出一种基于多频磁负超材料(MB-MNG)的心脏起搏器无线供能系统。首先,根据磁负超材料等效介质理论,推导了正八边形超材料设计的基本公式,建立了MB-MNG基元模型;其次,以S-S结构为例,通过仿真和实验研究了6.78 MHz、8.94 MHz和13.56 MHz频段下系统传输效率;再次,为了研究可靠性,讨论了系统与MB-MNG之间的错位情况;最后,为确保安全性,使用多物理场仿真软件研究系统的电磁安全特性,并进行温升实验。

实验结果表明:在三工作频段下,基于MB-MNG的WPT系统的输出功率为3.29 W、2.77 W和2.87 W,与传统WPT系统和加入铁氧体薄板WPT系统对比,传输效率提高了24.6%~36.5%。同时,在系统发生偏移时,仍能保持30.73%~48.41%的传输效率;60 min充电测试内组织SAR值及最大温升均符合安全标准。

基于L型铁钴的三维力触觉传感器设计及输出特性

作者:崔淼;李明明;黄文美;翁玲

摘要:该文提出了一种基于L型铁钴丝的三维力触觉传感器,利用磁致伸缩材料铁钴合金设计制作了三维力触觉传感单元,并测试了该结构的输出特性。基于电磁原理、逆磁致伸缩效应和欧拉伯努利动力学原理,推导了输出电压方程。搭建触觉传感单元实验平台,对传感器进行法向和切向标定,设计的传感器法向测力范围为0~13 N,切向测力范围为0~6 N,输出特性具有良好的线性关系。

其中,0~8 N法向力范围内灵敏度约为23.997 mV/N,9~13 N法向力范围内灵敏度约为17.537 mV/N;0~4 N切向力范围内灵敏度约为11.599 mV/N,5~6 N切向力范围内灵敏度约为6.281 mV/N。在4 Hz频率、2 N法向力条件下,该传感器动态响应的输出电压幅值变化范围为46.5~49.8 mV,与静态力输出电压幅值的相对误差低于5%,响应时间和恢复时间分别为25 ms和29 ms,表明该传感器具有良好的动态特性。分别采用广义逆矩阵和BP神经网络对传感器测得的三维力进行解耦,

其中,BP神经网络解耦方法平均误差仅有2.90%,可有效提高测量精度。该传感器体积小、输出线性度好,可同时实现静态力和动态力的测量,在智能机器人等领域具有良好的应用前景。

电力系统与综合能源

弱电网下应对复杂稳定性问题的并网逆变器改进电压前馈通路研究

作者:刘昊;方天治;张惠丽;朱延涛

摘要:在并网逆变器中,锁相环和电网电压前馈是提高并网电流质量和输出性能的环节。然而在弱电网下,这两个环节均有可能对并网系统的稳定性产生影响,同时两者的影响范围存在重叠,导致稳定性问题变得更为复杂。该文针对这一复杂稳定性问题展开研究,分析弱电网下两个环节导致系统不稳定的原因,并进一步提出优化方案。

首先考虑加入加权系数,讨论其对于电网电压前馈以及锁相环的影响,兼顾这两种因素,需要对加权系数进行权衡取值;然后考虑在更弱电网下,只加入加权系数对于系统稳定性提升效果是有限的,因此需要增加一条用于改善输出导纳相位的电压前馈通路;最后通过实验证明,加入改进方案后的并网逆变器,在阻抗变化较大的弱电网下依然保持良好的鲁棒性。

柔性直流输电系统三端口混合参数建模及其稳定性分析

作者:刘欣;袁易;王利桐;贾焦心;孙海峰

摘要:模块化多电平换流器(MMC)与系统网络之间的交互是诱发振荡的主要原因,然而现有MMC单侧阻抗/导纳建模方法往往没有计及对端换流站的动态过程,因此该文重点通过建立可以考虑交直流耦合的换流器三端口混合参数模型实现整个双端柔直系统的稳定性分析。

首先,该文基于谐波状态空间法推导考虑桥臂间谐波动态交互过程的MMC换流器交直流端口功率守恒方程,并据此建立换流器的三端口混合参数模型;其次,基于所建立的三端口混合参数模型和广义奈奎斯特判据,对MMC互联系统的稳定性进行分析,因该方法可避免计算开环传递函数右半平面零极点的数量,与传统单侧阻抗稳定性分析方法相比,可实现系统稳定性的准确判断;再次,推导了特征值相位关于三端口混合参数元素的灵敏度计算公式,揭示了系统振荡的诱因,进一步结合控制参数灵敏度分析,实现了一种用于改善互联系统直流侧稳定性的直流电流前馈附加阻尼控制策略;最后,结合时域仿真算例验证了稳定性分析和改善措施的有效性。

基于时空图卷积网络和自注意机制的频率稳定性预测

作者:杜东来;韩松;荣娜

摘要:针对传统数据驱动预测方法对电力系统频率稳定性预测的时空特性利用不充分、新拓扑下泛化能力差和可解释性较弱的问题,该文提出了一种基于自注意力机制和时空图卷积网络(STGCN)的频率稳定性预测方法。

STGCN预测方法利用一维时间卷积层提取系统时间信息,利用切比雪夫图卷积通过近似拉普拉斯矩阵的多项式函数执行图卷积操作,从而捕获各母线及其邻居的拓扑结构信息;然后,采用基于自注意力机制的可微分图池化层来获得各母线注意力得分以对预测模型的决策过程进行可解释性分析,该分层池化策略允许模型尽可能地保留有价值的节点特征,并根据保留特征和动态拓扑有效分配节点以提高模型的泛化能力与鲁棒性;最后,在修改的新英格兰39节点系统和ACTIVSg500节点系统上的测试验证了所提方法的有效性。

与传统方法相比,该文所提STGCN具有更高的预测精度、更好的鲁棒性和泛化能力。同时,该方法可以提供系统内各母线对预测结果的具体影响。

基于Copula传递熵的设备级和网络级宽频振荡传播路径分析及振荡源定位方法

作者:冯双;杨浩;崔昊;汤奕;雷家兴

摘要:电力电子化电力系统的宽频振荡问题严重危害电网的安全稳定运行,及时确定宽频振荡的传播路径和振荡源位置,对振荡的抑制至关重要。该文从因果关系的角度提出一种基于Copula传递熵的设备级和网络级宽频振荡传播路径分析及振荡源定位方法,通过分析多变量之间的因果传递方向和因果强度系数,利用有向加权图构建宽频振荡因果网络,在此基础上确定振荡源位置,并通过保留因果强度系数最大的支路,确定振荡的主要传播路径。

采用所提方法一方面能够从设备级分析控制器内部各状态变量的因果关联性;另一方面能够从网络级分析电网中各节点振荡数据的因果传递性,从而确定宽频振荡在控制器内部和电网中的传播路径及振荡源位置。最后,在强迫振荡、风机与弱电网交互、发电机轴系振荡中的仿真算例表明,所提方法适用于多种机理的宽频振荡,能够同时实现设备级和网络级宽频振荡传播路径分析和振荡源定位。

氢能交互下的多区域电氢综合能源系统可靠性提升策略

作者:蒙军;任洲洋;王皓

摘要:针对现有研究未考虑区域供氢网间能量交互的灵活运行特征,难以有效评估并提升多区域电氢综合能源系统可靠供能水平的问题,该文提出考虑氢能交互的多区域电氢综合能源系统可靠性评估方法。

首先,剖析区域间氢能交互通道与区域内供氢网灵活资源的协调配合规律,提出多区域电氢综合能源系统协同运行机制及其运行模型;其次,以系统总运行成本最小为目标,建立计及氢能交互的多区域电氢综合能源系统最优负荷削减模型,从区域间能量交互水平及其对系统可靠性水平的提升作用等角度出发,建立多区域电氢综合能源系统可靠性评估指标,并基于马尔科夫链蒙特卡洛模拟提出氢能交互下的多区域电氢综合能源系统可靠性评估方法;最后,通过仿真算例分析验证了所提方法的正确性和有效性。

该策略能充分挖掘、利用区域间的氢能交互,从而有效提升多区域电氢综合能源系统供能可靠性水平。

考虑5G基站备用储能优化调控的配电网重构双层优化方法

作者:麻秀范;张乐萱;于琨澎;杨璐

摘要:5G基站建设数量激增带来的大量负荷影响了配电网的运行经济性,但基站备用储能在保证可靠性的动态备电前提下能够参与削峰填谷,如何利用配电网重构和储能调控提高双方运行经济性亟待研究。该文首先分析了5G基站备用储能的调控潜力,建立了基站储能可调控容量模型。针对配电网不同拓扑结构的节点可靠性,利用序贯蒙特卡洛法进行评估,提出了考虑节点可靠性的基站储能备电时长确定方法。在此基础上,构造了考虑5G基站备用储能优化调控的配电网重构双层优化模型。

通过算例说明,该文提出的重构模型考虑了基站备用储能削峰填谷,使配电网运行经济性更高;重构提高了节点的可靠性,使基站储能拥有更大的调控空间,有效地降低了基站运行成本,实现了双方的互利共赢。

计及新能源机会约束与虚拟储能的电-热系统分布式多目标优化调度

作者:林雨眠;熊厚博;张笑演;林雨洁;郭创新

摘要:为提升综合能源系统消纳新能源的能力,探究不同优化目标之间的联系,该文将含虚拟储能的电-热系统调度问题分解为备用制定问题与计及机会约束的新能源消纳最优运行问题,构建了兼顾经济性、低碳性与综合能效提升的电-热综合能源系统多目标优化模型。

通过引入多场景与场景指示变量近似机会约束,提出一种双线性Benders分布式计算框架以提升求解效率,将原问题分解为主问题和若干子问题迭代求解,采用法线边界交叉法得到Pareto前沿面。算例分析表明,所提算法相较于集中式算法的求解速度有明显提升,考虑新能源消纳机会约束的模型可在调度中通过调整置信度平衡运行的经济性与鲁棒性,同时虚拟储能可以根据新能源处出力情况调节热网充放功率,进一步提升新能源消纳能力,降低运行成本。最后,通过求解得到的Pareto前沿面分析了经济、低碳、能效不同优化目标之间的影响。

奖励机制与用户意愿结合的高峰期负荷博弈调度策略

作者:杨雪莹;祁琪;李启明;杨春萍;祁兵

摘要:在高峰时段,居民冷/热设备占尖峰负荷的比重不断攀升,影响了低压配电网的安全稳定优化运行。为补充供给侧调节能力,提升调控灵活性,亟须引导用户侧可调资源参与电网供需互动。该文提出一种奖励机制与用户意愿相结合的高峰期负荷博弈调度策略。依据用户用能意愿对高峰时段用电负荷进行动态划分,制定基于负载率-奖励函数的差异化补贴机制。将高峰时段需要提升功率的负荷群视为领导者,将具有灵活削减能力的负荷群视为追随者,建立Stackelberg博弈模型,证明博弈均衡的唯一性。进而该文提出了Stackelberg博弈下的用电高峰期负荷日内优化调度方法,优化博弈双方在追求效益最大时的策略。

该文构建多通路混合专家网络求解设备动作意愿,提出基于用户意愿的单功率-多功率级负荷联合控制策略,实现负荷的实时精细化调控。最后,算例表明所提策略能够在实现聚合商与用户侧双赢、遵从用户调控意愿的同时,有效地平抑用电高峰期的负荷波动,减小峰谷差。

基于电-水跨层耦合模型的城市电网脆弱性评估

作者:严奕陆;刘文霞;石庆鑫;刘耕铭;李承泽

摘要:为更好地揭示极端场景下城市电网对供水网的复杂影响,该文考虑城市电-水主干网及用户侧的耦合特征,构建城市电-水跨层耦合模型,并分析计及供水服务损失的电网脆弱性。

首先,建立城市电网及供水网的拓扑和能流模型;其次,分析高压配电变电站与泵站、中压配电变压器与用户侧高层建筑水泵两种不同层级的电-水耦合关系,建立城市电-水跨层耦合模型;再次,考虑蓄意攻击场景下电网的切负荷应急调度策略,并分析城市电-水三层故障传导效应,量化和评估高压配电网侧故障对供水网用户侧供水量的影响;最后,以某市级电网和供水网为例,评估蓄意攻击场景下计及供水服务损失的城市电网脆弱性,并分析其受电力负荷与需水量时序变化的影响。研究结果能为考虑电-水故障传导效应下识别电网薄弱点,提升城市韧性提供参考。

计及用户意愿的电动汽车聚合商主从博弈优化调度策略

作者:房宇轩;胡俊杰;马文帅

摘要:规模化电动汽车作为一种新型负荷在参与备用市场、实现负荷削峰填谷方面具备巨大潜力。但由于电动汽车用户参与聚合商调控的意愿存在不确定性,导致电动汽车集群备用容量难以精确量化,影响聚合商参与市场的最优决策。针对用户意愿不确定性以及聚合商与电动汽车用户之间的利益冲突问题,该文提出了计及用户意愿的电动汽车聚合商主从博弈优化调度策略。

首先,考虑用户灵活用车时间焦虑成本与电池损耗焦虑成本两个因素,量化电动汽车用户集群参与调控意愿;然后,建立以自身效益最大化为目标的电动汽车聚合商-电动汽车用户主从博弈模型,提出模型转换与高效迭代求解方法;最后,通过算例分析了用户意愿表征方法的有效性,所提博弈模型显著提高了电动汽车聚合商和电动汽车用户的经济性,同时实现了削峰填谷,促进了电网经济安全运行。

电力电子

用于IGBT模块温度观测的3-D降阶混合型热模型

作者:田野;卜凯阳;李楚杉;李武华;何湘宁

摘要: IGBT模块温度在线监测是提高大容量变流器可靠性的关键技术。在IGBT模块在线温度监测方法中,热阻模型法可对IGBT模块内部的温度分布进行估计,因而受到关注。结合了传感器数据的温度观测器可基于热阻模型,实时修正材料老化、参数温度依赖性和功率损耗计算误差等不确定因素对温度估计造成的影响。然而现有热模型无法同时兼顾系统可观性和建模准确性,且阶数相对较高,难以应用于温度观测器的在线运行。因此,该文提出了一种适用于风冷散热多芯片IGBT模块3-D温度观测器,同时满足可观性、准确性和实时性要求的混合型降阶热模型。

首先,分析了热阻模型的拓扑结构及其参数辨识的方法,并探究了模型的状态空间生成规律;然后,基于非线性优化算法对该模型的参数进行修正,以减小因计算流体力学(CFD)仿真模型参数与实际参数不一致所引入的热阻模型与实验物理对象间的误差;随后,使用平衡截断法对热阻模型降阶,相对于现有集总参数热阻模型,进一步提高了实时求解效率;最后,通过仿真和实验验证了所提模型的准确性。

用于液体食品灭菌的双极性方波脉冲电源

作者:朱博;马成勇;吴国延;苏贺;魏新劳

摘要:为了满足高压脉冲电场(PEF)液体食品灭菌对脉冲电源的特殊要求,该文首先基于传统Marx电路提出了新的拓扑结构,以减少半导体开关的使用数量,设计了用于多样性负载残余电荷的放电回路,通过对双极性脉冲电路中半导体开关导通时序的控制,实现对双极性脉冲波形的陡化,并基于此设计搭建出可供液体食品灭菌实验用的双极性方波脉冲电源;其次,利用OrCAD仿真软件对电路进行可行性分析,验证了电源在阻容性负载下输出波形依然是方波,以及电路的钳位功能;最后,设计并搭建了3级双极性方波脉冲电源的实验样机。测试结果表明,双极性脉冲电源实现了±6 kV、50~500 Hz的高压脉冲输出,输出脉冲宽度达2~20 µs,正、负极性脉冲上升沿与下降沿在300 ns内。通过设计回路对负载及时放电,显著陡化了脉冲拖尾,具有良好的负载适应性。

利用搭建的双极性方波脉冲电源灭菌实验平台对生鸡蛋清进行灭菌实验,结果表明,提高双极性方波脉冲输出的电压幅值、频率和宽度均可以增强对液体食品的灭菌效果,且脉冲电压幅值的提高对灭菌效果的提升更加显著,但脉冲电压幅值、频率和脉冲宽度的提高均会使液体食品温度升高从而导致异常放电,因此需要合理地调控三个参数来控制液体食品的温升以获得更好的灭菌效果。该文可为双极性方波脉冲液体灭菌技术提供理论和技术支持。

高电压与放电

催化剂对基于动态酯交换Vitrimers材料性能的影响

作者:刘贺晨;魏利伟;孙章林;刘畅;刘云鹏

摘要:传统环氧树脂作为干式变压器、电压互感器和复合绝缘子等电工装备的主要原材料,有着良好的力学性能和电学性能,但是其固化后形成的交联网络难溶难熔。随着环氧树脂基电工装备运行年限的增长,大量退役设备的处理面临巨大的挑战。

该文制备了基于酯交换的酸酐固化类玻璃化环氧树脂材料(Vitrimers),系统地研究了催化剂对树脂力学、电学、热学以及动态交换性能的影响规律,并使用醇类溶液探索其降解性能。研究结果显示,与传统环氧树脂相比,Vitrimers体系的断裂伸长率较高,表现出良好的韧性。在Vitrimers体系中以1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯(TBD)为催化剂的Vitrimers具有较佳的综合特性,在高温下表现出良好的应力弛豫特性,且能够在7 h(190℃)全部溶解于乙二醇(EG)溶液中。该文研究结果表明,类玻璃化环氧树脂有较综合的力-热-电特性,能够快速溶解于降解溶液,有望用作电工装备的新型环保树脂基体。

基于双温度磁流体电弧仿真改进Mayr电弧模型的特快速暂态过电压仿真方法

作者:崔建;孙帅;张国钢;陈允;崔博源

摘要:特快速暂态过电压(VFTO)仿真研究中,传统电弧黑盒模型因电弧时间常数和散热功率常取经验值会引起VFTO计算结果出现较大误差。对此,该文提出了一种基于双温度磁流体电弧仿真的改进Mayr电弧模型建立方法。首先,建立了双温度磁流体电弧模型,并通过该仿真研究了上述关键参数与电弧电导的关系,建立了改进Mayr电弧模型;其次,搭建了VFTO仿真模型,采用改进Mayr电弧模型和多种传统电弧数学模型计算了特高压GIS隔离开关切合空载短母线过程的VFTO波形;最后,对比分析了各电弧模型的仿真结果与实测结果波形特征的相对误差。结果表明,改进Mayr电弧模型的VFTO仿真结果与实测结果的相对误差较小,计算准确度较高。

基于结构声强法的GIS机械振动传递特性

作者:王扬程;关向雨;陈志鹏;林建港;赵俊义

摘要:为获取交变电磁力作用下气体绝缘封闭金属开关设备(GIS)内部导体与外壳之间机械振动的传递和分布特性,该文采用结构声强法构建了GIS振动能量流动的可视化模型。通过电磁-结构多场耦合方法构建了工频电流激励下的GIS振动功率流模型,并进行了物理模拟试验验证。应用所构建的GIS功率流模型提取了微元的应力张量及速度结果,进而求解了振动能量流的空间分量,并采用空间向量和流线合成的方法实现了GIS腔体振动能量流动的可视化呈现。

对比了触头正常接触和触指缺失缺陷下的GIS腔体振动能量流动特性的差异,结果表明,相比于接触正常状态,在触头接触缺陷状态下,总输入功率流100 Hz与200 Hz分量分别从6.64×10-6 W和4.81×10-6 W下降到6.35×10-6 W和4.55×10-6 W,使得外壳振动信号基频幅值比接触正常状态下减小6.25%。分析结果对于开展基于振动检测的GIS机械缺陷诊断提供了技术支持。

电极结构对电除尘器内电流体场影响的实验与模拟研究

作者:李庆;郭朋朋;武磊;张银楠;乔音音;何寿杰

摘要:为了进一步提高电除尘器的除尘效率,该文采用数值模拟与实验相结合的方法研究了电极结构对电除尘器内电场特性及电流体场分布的影响。使用高速离子射流耦合电流体场的模拟方法建立了数值模型,分析了电除尘器内电流体状态及阳极板附近流速,同时使用粒子图像测速法对两种电极结构在不同电压下的电流体状态进行了测定。

结果表明,错位板结构可以增强电晕放电强度,降低起晕电压,相较于线板式结构,起晕电压降低了29.41%,电晕电流提升近一倍。电压越高,电流体场受放电极产生的高速离子射流影响越大。入口风速会影响电流体场状态,当入口风速为0 m/s时,电流体状态呈对称的双螺旋结构;入口风速提升至0.1 m/s时,涡旋被挤压变形;继续增大入口风速,涡旋变形程度加大,且靠近入口处涡旋消失。错位板结构能显著降低收尘极板附近流速,当入口风速为0.9 m/s时,线板式与错位板除尘器收尘极板前1 cm平均流速分别为1.28 m/s和0.68 m/s。相比于采用普通的多物理场耦合方法,采用高速离子射流耦合电流体场方法得到的模拟结果与实验结果更加符合。

温度对油-纸界面处微水迁移与局部放电的影响

作者:刘云鹏;杨超杰;赵涛;杨家骏;刘一瑾

摘要:变压器内部温度的改变会使油-纸绝缘中水分分布和聚集位置发生改变,而局部高含水量会严重影响油-纸绝缘的电气强度。因此,有必要研究温度对油-纸绝缘界面处微水迁移与局部放电(PD)的影响。

该文利用楔形-板电极,研究了升温、起泡及降温过程中不同含水量(WC =3.61%和5.76%)的油-纸绝缘体系在水分瞬态作用下的PD特性。在温度变化过程中,持续监测油的温度、含水量和水活性,并采用升压及恒定电压法进行PD试验。试验结果表明,温度升高,油-纸界面处局部放电起始电压(PDIV)短时增加,随后PDIV开始逐渐降低且PD强度突然增强。两种含水量体系的油中含水量均逐渐增加。

油浸纸板含水量越高,从纸板进入油中的水分越多。气泡出现,PDIV快速下降,油中含水量急剧增加。降温阶段,两个体系的PDIV呈现先减后增趋势,与之相对应,PD强度呈现先增后减趋势,且PD均保持在一个相对较高的水平。油温降至室温,PD并未完全消失。该研究成果对油浸式电力设备中水分的实时监测及其绝缘性能的评估具有重要理论价值。

考虑衰减补偿的频域反射单元平均恒虚警率电缆缺陷识别方法

作者:唐作鑫;周凯;徐叶飞;唐志荣;黄靖涛

摘要:针对目前频域反射(FDR)法通过人为主观经验判断缺陷,存在误判率高的问题,提出了一种基于单元平均恒虚警率(CA-CFAR)的电缆缺陷识别方法。首先对FDR测试信号在电缆中存在传播衰减,导致缺陷及末端在定位谱中归一化幅值过小而测不准的问题,先使用实测数据求出衰减因子与测试频率的线性关系,再使用在频域解卷的衰减补偿方法,有效削弱了信号在电缆传播过程中衰减过大带来的负面影响;其次通过恒虚警率(CFAR)的动态阈值来提取电缆中缺陷的位置及归一化幅值信息,其中动态阈值根据测试信号幅值的变化动态地选取缺陷判断的阈值,避免了人为主观经验判别容易误判的问题;最后分别在30 m、105 m和500 m实验室电缆以及1 500 m在运电缆上对该方法进行测试,测试结果表明采用该方法可以准确地识别电缆全部缺陷,证实了该方法的有效性。

电能存储与应用

考虑储能SOC自恢复的风电波动平抑混合储能容量配置策略

作者:赵靖英;乔珩埔;姚帅亮;李宁

摘要:针对混合储能系统(HESS)平抑风电功率波动过程中HESS有功功率参考误差大、储能荷电状态(SOC)控制困难造成储能配置成本过高的问题,提出考虑SOC自恢复的混合储能系统容量优化配置策略。

首先,考虑单一风电平抑滤波算法平滑性与跟踪性不能兼顾的问题,提出限幅与滑动平均加权滤波算法,动态调整算法权重和限幅参数,降低并网功率滞后时间,提升HESS有功功率参考准确性;然后,引入HESS累积放电量为分解对象,研究基于频率划分的HESS有功功率分配方法,避免功率参考二次修正、实现储能SOC自恢复控制;最后,以储能配置成本最低为目标,建立HESS全生命周期优化配置模型。基于风电场实测数据设计仿真验证方案,结果表明,该文策略可提高储能风电波动补偿裕度,降低储能配置成本。

基于因果序图的氢能一体化电站运行过程建模及能量流控制策略

作者:马利波;赵洪山;余洋;潘思潮

摘要:为解决大规模的“间歇性电源”接入造成的电能供需不平衡的问题,该文提出氢能一体化电站及其运行过程中电-氢-电能量流控制策略。首先,根据一体化电站电-氢-电能量转换特点,基于因果序图(COG)建立了面向控制的制储氢发电一体化电站运行动态模型,该模型能够清晰地反映一体化电站不同物理量之间的关系,实现一体化电站运行过程的表征;其次,在所建模型基础上基于自然因果关系原理设计了一体化电站运行过程的功率流和氢气流控制策略,该策略对于刚性关系过程采用反转模型控制,减少了误差反馈耗时,增强了控制器性能;最后,在基于RT-Lab的硬件在环仿真平台上进行了测试,分析了一体化电站不同物理量之间的变化关系。

与比例-积分-微分(PID)控制和自抗扰控制(ADRC)方法的对比结果表明,所提控制策略在响应速度、收敛精度和运行效率上优于传统方法,可以更有效地实现氢能一体化电站运行过程的能量流管理。

电池储能温度-功率特性建模及其在综合能源系统中的应用

作者:熊康;黎灿兵;樊飞龙;李新喜;杨汶圣

摘要:针对综合能源系统(IES)中电池储能在极端高温、低温下寿命衰减快、性能差的问题,该文提出含温度-功率特性的电池储能运行模型及含电池储能温度控制的IES低碳经济调度方法。通过电池特性实验和软件仿真,构建电池电热耦合模型,并提出相应的电热耦合模型凸化方法;根据凸化电池电热耦合模型估算电池温度并构建含温度-功率特性的电池储能运行模型,分析电、气、冷、热多能流耦合特性,构建IES低碳经济运行模型;结合电池储能运行模型及其温度控制,以最小化IES总运行成本为目标,构建混合整数规划模型,制定IES经济调度策略。

为验证所提方法的效果,该文根据不同季节运行场景,构建仿真模型,将所提方法与不包含电池储能温度控制的方法进行对比。对比结果表明,所提方法可以有效提升电池储能运行的使用寿命、热安全性及利用率,降低IES运行成本与碳排放量。

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科技有电还接地

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