抢鲜看｜《电气技术》2021年第8期目次及摘要

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CES Conference

中国电工技术学会主办的电气工程行业品牌技术期刊，关注实用工程技术、聚焦前沿发展。中国科学研究院电工研究所王秋良院士任《电气技术》主编，武汉大学电气工程学院唐炬院长任《电气技术》执行主编。

综述

退役动力电池应用潜力分析

作者：刘若桐；李建林；吕喆；马速良

摘要：在国家政策的引导和推动下,我国新能源汽车产业发展迅猛,退役动力电池的处理和应用提上日程。动力电池梯次利用不仅可以缓解大量动力电池退役所带来的电池回收压力和环境污染问题,还可以实现电池价值和资源的最大化利用,同时有效降低电动汽车整车成本和电力系统储能工程造价。本文首先总结了国内电动汽车市场环境及退役动力电池梯次应用成功案例,然后对退役动力电池的经济成本和不同应用场景进行阐述,分析退役动力电池的应用潜力和发展前景,最后评估其梯次储能利用的优势和应用经济性。研究表明,随着退役动力电池数量的爆发式增长,退役电池在电网储能、通信基站等场景中的应用具有巨大的潜力,可以实现优化资源配置、确保供电可靠、稳定电力系统、提高电网安全性的目的,且相较于直接资源回收,将退役电池梯次利用的经济成本优势更加显著。最后对退役动力电池梯次储能应用进程进行总结和展望,为退役电池产业化回收利用的发展提供参考。

研究与开发

基于双层交叉耦合的直驱H型平台滑模轮廓控制

作者：何亚华；王丽梅

摘要：针对永磁直线同步电动机（PMLSM）驱动的H型平台存在的参数变化、外部扰动、摩擦力等不确定性因素及轴间耦合问题,提出一种全局积分滑模控制（GISMC）与变增益双层交叉耦合控制（VGDCCC）相结合的轮廓控制策略。首先,建立H型平台系统动态方程和基于密切圆的轮廓误差模型。然后,设计基于全局积分滑模的单轴位置跟踪控制器来减小跟踪误差。最后,设计基于变增益双层交叉耦合的轮廓误差补偿器来减小系统的轮廓误差。仿真结果表明,所提出的控制方法能提高系统的轮廓精度。

基于无迹卡尔曼滤波的非线性解耦方法在火电机组中的应用研究

作者：王永刚；孙羽苗；张楠楠；孝锐敏；张明鉴

摘要：针对火电机组存在强耦合、强非线性和参数不确定性,难以采用常规控制方法对其进行有效控制的问题,本文首先分析系统的非线性强度及系统的模型参数不确定性对系统的影响,在深入了解系统动态特性的基础上,对系统参数采用无迹卡尔曼滤波（UKF）方法进行估计,采用全局线性化控制（GLC）策略对上述系统进行控制。仿真结果表明,采用UKF方法能够快速有效地估计模型的不确定参数,基于GLC的方法与反馈线性化控制方法相比,提高了系统的控制性能。该模型具有较强的鲁棒性,可为实际生产提供技术支持和理论指导。

一种适用于谐波电网环境的新型锁相环技术

作者：张蕾

摘要：电网同步锁相技术是分布式发电系统并网运行的关键技术。针对传统单相自然坐标系锁相环（PLL）存在倍频谐波及同步坐标系锁相环存在构造虚拟正交信号且无法完全抑制电网谐波的问题,本文提出一种无需生成虚拟正交信号的单相锁相环方法。所提方法在传统自然坐标系锁相环的基础上嵌入级联式控制结构,由于该结构对应的开环系统会在鉴相器输出的各次谐波处产生谐振尖峰,所以相应谐波会在闭环控制作用下被完全滤除,从而该锁相环能提取出更为纯净的频率和相位信息。最后,在不同电网条件下对所提方法进行测试,结果验证了该方法的正确性和优越性。

三电平有源滤波器在电压源型负载系统中的仿真和应用

作者：张明；袁钥

摘要：为了解决有源滤波器用于电压源型负载系统时出现的谐波放大问题,本文提出在电压源型负载输入侧增加输入电抗的方法。结合某化工厂实际应用系统,先从理论上分析增加输入电抗对谐波放大系数的影响;然后借助PSIM仿真软件搭建三电平有源滤波器在该系统的应用仿真模型,分别对不同电感下的谐波放大系数进行仿真。最终结合现场实际情况确定了最优的输入电抗参数,有效抑制了谐波放大现象,实现了三电平有源滤波器在该电压源型负载系统中的合理应用。

电气设备检修与故障诊断

变压器空载合闸振动信号递归图分析

作者：张勇；李勇；杨应昊；陈冰冰；马宏忠

摘要：充分分析变压器振动信息中包含的状态信息是目前变压器研究中的一个重要课题。传统的频域分析方法忽略了某些信号的频率信息。结合桥梁等建筑领域的经验,本文利用相空间重构技术和定量递归图方法基于振动时间序列恢复原来振动系统的响应特性。在此基础上,利用主成分分析方法量化变压器的振动稳定性,并与典型平稳信号进行对比。实验结果表明,本文提出的稳定性评价方法确实反映了变压器的稳定性。

结合奇异值分解与最小描述长度准则的变压器极化电流数据去噪方法

作者：汪倩文；饶红疆；何益宏

摘要：现场测量变压器极化电流受噪声干扰造成测量精度偏低,为消除噪声干扰,本文提出一种奇异值分解（SVD）结合最小描述长度准则（MDL）的信号去噪算法。利用测量数据构建Hankel矩阵并进行奇异值分解,将信号分解为有用分量与无用分量的线性叠加,再利用MDL确定信号与噪声的界限,提取有用分量重构信号。对变压器极化电流的仿真和实测数据表明,利用MDL能有效区分有用分量与噪声,去噪数据趋势完整,噪声得到有效去除。与小波硬、软阈值去噪结果对比,信噪比最大可提高12.61dB,方均根误差最大可减小47%。

500kV断路器保护未正确沟通三跳分析

作者：马越；朱茂森

摘要：沟通三跳功能广泛应用在500kV继电保护中,具有十分重要的作用。目前沟通三跳功能大多通过断路器保护内部逻辑判断实现,但不同厂家对于该功能的逻辑设计存在一定差异。本文对一起500kV中断路器保护未正确沟通三跳的原因进行分析,并总结常见500kV断路器保护的沟通三跳逻辑,最后给出一些思考和建议供运维检修人员参考。

500kV气体绝缘金属封闭开关设备盆式绝缘子放电故障原因分析

作者：张星宇；张小明；左秀江；戴雨薇；陈雅琦

摘要：本文介绍了某±800kV换流站恢复送电过程中发生放电故障的500kV气体绝缘金属封闭开关设备盆式绝缘子现场解体情况,结合继电保护动作分析,追溯设备出厂试验结果,并对盆式绝缘子进行了电场模拟分析,最终确定了盆式绝缘子放电故障原因。

高压电抗器箱沿螺栓过热问题分析及处理

作者：张少鹏；王团结；郭沛；杨志龙

摘要：高压电抗器箱沿螺栓过热是威胁电抗器安全运行的因素之一。本文分析了引起电抗器箱沿螺栓过热问题的可能原因,通过对某海上风电场海上升压站电抗器箱沿螺栓过热实例的分析,正确判断出螺栓过热的原因并提出有效的解决方案,消除了螺栓过热的问题,最后总结了类似变压器、电抗器箱沿螺栓过热问题的处理方法。

一起特高压换流站500kV断路器击穿故障分析与处理

作者：赵强；曹力雄

摘要：针对某特高压换流站发生的一起500kV小组交流滤波器进线罐式断路器击穿事故,通过保护动作情况、现场设备检查、相关试验及后续故障设备解体等对事故原因进行了分析,对事故的处理过程进行了详细描述,同时提出了切实可行的防范措施,以避免同类事故再次发生。

基于保护信息的变电站行波测距可靠性提升

作者：武占国；乔宇峰；李慧勇；徐晓春；黄涛

摘要：行波测距具有精度高、受系统运行方式影响小等优点,但是独立的行波测距易受噪声干扰、可靠性不足;传统交流线路保护技术成熟、抗扰能力强、可靠性非常高,因而利用保护信息来提高行波测距可靠性是比较可行的技术路线。本文基于保护行波测距一体化技术,分析独立行波测距存在的主要问题及保护与行波测距信息交互技术;结合保护相关信息,从测距启动、同步模量选择、测距结果甄别三个方面提出了提升变电站行波测距可靠性的详细技术方案,并搭建了软硬件测试平台,试验结果验证了所提方案的有效性。

一起换流变压器分接开关档位不一致原因分析及改进措施

作者：李小娣；柴斌；雷战斐

摘要：本文介绍了特高压换流变压器MR分接开关调档原理及闭锁逻辑。针对一起换流变压器分接开关档位不一致故障,深度解剖此次故障的原因,对暴露出的问题进行分析探讨,提出将分接开关油室温度上传至监控后台并增加预警、历史数据查询的方案,为换流变压器分接开关后续设计及运行维护提供参考。

技术与应用

支柱绝缘子对交流滤波器断路器电场分布的影响研究

作者：李歆蔚；黄杨珏；谭令其

摘要：交流滤波器断路器是特高压直流输电系统交流滤波器场的重要组成部分,是系统无功功率变化时保证交流滤波器可靠频繁投切的重要电气设备。近年来,±800kV换流站内屡次出现交流滤波器断路器在投切过程中发生击穿及爆裂的现象,严重威胁着直流输电系统的安全稳定运行。为分析其原因,本文基于PSCAD/EMTDC搭建某±800kV直流输电系统及交流滤波器断路器电磁暂态仿真模型,结合在运交流滤波器断路器的外绝缘分布特征,仿真分析交流滤波器断路器双断口电压特征;根据交流滤波器断路器灭弧室的内部结构和参数,搭建了Ansys有限元仿真模型,仿真计算了灭弧室内电场强度分布。

基于高可靠性冗余环网通信的中压母线差动保护研究

作者：侯炜；董凯达；宋志伟；陈俊

摘要：本文介绍了一种基于高可靠性冗余环网通信的中压母线差动（简称“母差”）保护技术,采用单间隔综合保护装置完成各自信息采集,将母差保护所需的信息通过环网发送至母差保护装置,母差保护动作后跳闸指令也通过环网到达各单间隔综合保护装置,在不增加电流互感器和接线的情况下实现母差保护功能。母差保护装置体积小、质量轻,可在断路器柜直接安装,测试表明,可以实现一个环网内30个间隔的母差保护功能。

基于GPS的露天皮带输送机故障定位系统设计与实现

作者：郭佳；宗鸣

摘要：现有的皮带输送机定位系统多选用编码器进行故障定位,故障时传输相应编码器的编号,不能得到精准故障位置。针对现有定位系统存在的问题,本文提出一个基于全球定位系统（GPS）技术的皮带输送机故障定位系统。该系统主要采用GPS技术对皮带输送机进行故障定位,并通过控制域网（CAN）总线实时地将故障发生时间信息和故障发生位置上传到总站,利用RS 485总线与PC端实现通信,能够同时满足快速性、精确性及便捷性的要求。通过实验验证,系统能够满足工作需要。

自供电的带式输送机速度监测系统研究

作者：隋淼；宗鸣

摘要：针对现有远距离带式输送机速度监测系统因供电线路过长导致成本过大的问题,本文设计一种自供电的带式输送机速度监测系统,利用输送机的托辊带动发电机发电,发电机为监测系统供电的同时,单片机测量发电机输出电的频率。通过发电机频率和转速的关系,计算出托辊及输送带的线速度。首先设计基于STM32单片机的速度监测系统,然后设计一台外转子永磁同步发电机,接着设计监测系统的供电电路,再通过Ansys Simplorer软件对发电机和外电路进行联合仿真,得出发电机负载时的输出电压波形。将得出的电压波形通过Proteus软件送至供电模块和速度监测系统进行仿真,验证了系统的可行性。

MD880变频器在AC450控制系统中的应用

作者：王华权

摘要：为了解决宽厚板转钢辊道的变频器故障易发的问题,需要对ABB变频器进行扩容改造,分析MD880变频器替代ABB变频器的可行性。本文介绍了系统改造方案、AC450硬件配置,并对软件组态中的参数设置进行详细说明,通过Profibus-DP通信实现了AC450系统与MD880变频器的控制,从而替代ACS800变频器,目前系统运行稳定可靠。

电力控制设备印制电路板镭雕二维码在线运动扫码技术研究

作者：彭学军；王高垒；鲍军云

摘要：近年来,随着激光工艺的提升,电力控制设备制造业积极引入印制电路板（PCB）激光镭雕二维码工艺来节省成本,提高数据追溯的稳定性。通过高精度视觉设备的软硬件集成实现激光镭雕二维码信息实时在线运动采集,确保PCB信息在运动过程一次读码率达到99.9%以上,提高智能制造水平和数据采集能力,助力新技术在电力制造业的广泛应用。

变电站智能管控一体化平台建设与应用

作者：陈彪

摘要：随着三维实景建模、一键顺控、自动巡检、移动作业等智能运检新技术的发展应用,传统的检修体系已不能适应集坚强智能电网与电力物联网特征于一体的变电站。本文提出一种基于信息全景可视化的变电站智慧运检管控体系,通过对变电站三维实景建模、电力物联网大数据融合承载及丰富的三维可视化智能管控增值应用,实现对变电站全站空间精确测量、一次接线图实景对位设备三维实体、车辆模型三维实景演示、人员定位、设备异常告警三维动图及电力物联网数据统计与对比等功能,提升变电站运维检修、设备管控及人员管理效率。