抢鲜看｜《电气技术》2021年第6期目次及摘要

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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。

研究与开发

一种双绕组电磁脱扣器的理论研究及控制策略

作者：吕森；宗鸣；张昀琦

摘要：为满足智能电网对多层级配电网络的选择性保护要求,断路器中的脱扣器必须实现短路短延时保护功能。为此,本文提出一种双绕组电磁脱扣器,从理论分析和有限元仿真两个方向介绍其工作原理。设计了基于磁簧开关和时间继电器的控制模块,并给出时间继电器的控制策略。理论分析和有限元仿真表明,二次绕组具有去磁作用,可以实现短路短延时的目的。时间继电器的控制模块可对动作时间做出调整,从而可根据实际需要灵活改变短路短延时时长,具有很高的实用性。

一种无线测温系统的设计与实现

作者：池东亮；李龙龙；束鹏飞；熊树海

摘要：为了降低测温系统的安装难度并提高测温系统的普适性,设计了一种无线测温系统。该测温系统由主温度汇集单元和从温度感知单元组成,主温度汇集单元与从温度感知单元通过射频（RF）无线方式进行通信。介绍了系统的整体方案设计、硬件设计、软件设计及外形结构设计。该系统安装简单,可适应现场不同的设备,并具有低功耗、易维护的特性。

一种基于异层交叠分簇组网的低压电力线蚁群路由方法

作者：黄身增；王金龙；曲加

摘要：针对蚁群算法应用于低压电力线通信（LVPLC）领域存在收敛速度慢、容易陷入局部最优等问题,提出一种基于异层交叠分簇组网的低压电力线蚁群路由方法。该方法先通过异层交叠分簇算法进行组网,将网络节点分为多个逻辑层,并消除同一逻辑层内节点之间的通信,减少搜寻最优路径的迭代次数,优化了网络结构,然后应用蚁群算法进行路径寻优,建立网关节点与网络内任意节点的最优通信路径。仿真结果表明,相比基本蚁群算法及基于分簇蛛网组网的蚁群算法,该方法不仅大幅度提高了蚁群算法收敛速度,而且优化了路由的寻优结果,具有一定的实际意义。

自冷式静止无功补偿发生器的控制策略

作者：焦绪强；朱耿峰；陈啸旭；息鹏

摘要：随着时代的发展,用电设备的丰富化导致电网中无功含量超标,进而大量无功补偿装置被投入。在无功补偿装置的应用中经常会出现高温损坏元件、爆炸等问题,为了解决这些问题,本文研发出一种自冷式静止无功补偿发生器。这种静止无功补偿发生器是一种基于柜体、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、电抗器温度参数进行自动限容的补偿装置,此装置的控制策略是根据装置温度变化改变静止无功补偿发生器的无功电流输出,进而实现装置的自动限容控制。由于可 以对静止无功补偿发生器容量进行自动调节,不仅提高了装置的可靠性,而且延长了装置的使用寿命。

基于双电机转速同步的混合储能母线电压稳定控制

作者：罗雅婷；梁得亮；贾少锋；尚琰哲；王浩

摘要：针对双电机转速同步系统,设计由蓄电池和超级电容组成的主动式混合储能系统,通过功率分频改善直流母线电压控制的性能。本文在考虑电机转速频繁变化和不平衡负载的情况下,比较传统蓄电池储能与混合储能之间的功率分配及直流母线电压稳定情况。通过Matlab/Simulink仿真建模分析,验证所提出的混合储能系统功率分频控制能够提高系统响应功率波动能力,减小蓄电池充放电电流峰值,稳定直流母线电压。

真空管道磁浮列车三电平中点箝位整流器的改进型模型预测控制研究

作者：皇甫海文；蔡盼盼；李庆来

摘要：真空管道磁浮列车三电平中点钳位（NPC）整流系统所需的控制目标较多。与PWM控制方式相比,模型预测控制可以在单个代价函数中增加任何必要的控制目标,故更适用于多目标控制,但其计算量更大,主要控制目标相互耦合,影响输出性能。为了解决传统模型预测控制存在的问题,本文提出一种改进型模型预测控制策略,可在保证系统稳定运行的基础上,节省约22%的计算时间。同时,本文考虑负载与开关频率权重系数的变化对电流谐波畸变率（THD）及平均开关频率（损耗）的影响,提出变开关频率权重系数的控制策略,以满足不同负载情况下系统对谐波和损耗的要求。最后,仿真验证了所提策略的有效性。

基于振动信号频谱高斯混合模型的瓷支柱绝缘子故障诊断

作者：焦宗寒；邵鑫明；郑欣；刘荣海

摘要：本文提出一种基于振动信号频谱高斯混合模型（GMM）的变电站瓷支柱绝缘子振动信号特征提取方法,并利用粒子群算法（PSO）优化后的极限学习机（ELM）实现故障状态识别与分类。首先,根据瓷支柱绝缘子振动信号的频谱得到信号的频域分布。然后,利用高斯概率密度函数和期望最大值算法（EM）将频谱划分为三种模态,每个模态可以得到标准差σ、权重系数α 和均值μ 三个特征参数用于表征各频率的模态带宽、模态分量占比和模态中心频率。最后,将各模态的特征参数作为特征值输入分类模型实现状态识别与分类。

基于数据挖掘技术的中长期负荷预测方法

作者：张敏；钱霜秋；吴仲麒；王资远

摘要：电力负荷预测能对电网的合理规划起到指导和决策作用。本文使用数据挖掘技术对南通地区进行中长期负荷预测,首先通过聚类分析对南通地区所有馈线数据进行分类,并运用相关性分析和灰色关联分析定量地分析外界因素对负荷变化的影响程度;其次使用影响性强的因素作为神经网络的输入,建立基于聚类的径向基（RBF）神经网络模型,得到负荷预测结果;最后与不考虑聚类仅使用RBF神经网络的预测模型进行对比,实验结果表明,基于聚类的RBF神经网络模型更先进,显著提高了负荷预测精度,达到了保障供电可靠性的目的。

基于虚拟电容补偿的级联型有源电力滤波器控制策略

作者：戴喜良

摘要：级联型有源电力滤波器（APF）可用于中高压系统中的谐波补偿,为改善传统直接电流控制策略指令跟踪能力和抵抗电网电压干扰能力较差的问题,本文提出一种基于虚拟电容补偿的级联型有源电力滤波器控制策略。通过分析对比指令电流两种不同补偿方式,得出基于指令电流前馈补偿的谐波输出控制策略在保证指令跟踪能力的基础上具有更强的抵抗电网电压干扰能力的结论。PSCAD仿真实验验证了所提方法的可行性和优越性。

基于退役电池的直挂母线式储能系统研究

作者：张华；苏学能；马林森；万承宽

摘要：受DC-DC模块和电池管理系统成本及其容量的限制,传统储能系统在直流配电网中的应用受限。本文提出一种基于退役电池搭建的直挂母线式储能系统,该储能系统可以随着直流配电网电压波动,以投退不同电池组模块的方式来调节储能电池的出口电压,实现储能电池充放电的目的。最后,利用Matlab/Simulink仿真和搭建的直挂母线式储能系统验证了直流配电网系统电压突变时,储能电池组可以通过投退各电池组模块的方式实现储能电池组的充放电功能。

结合储能后发电机转子角控制的特性分析

作者：张志斌；魏强

摘要：发电机转子角控制不仅可以参与有功调节,实现无调度干预的频率无差恢复,还可以提供阻尼转矩抑制区域间的低频振荡。现有的转子角控制使用汽轮机提供阻尼转矩,导致调门频繁动作,汽轮机寿命缩短。本文利用并联储能系统通过充放电控制可以改变发电机输出电气转矩的原理,给出一种同时控制汽轮机和储能的发电机转子角控制模式。其中,汽轮机负责跟踪负荷,储能则负责在提供阻尼转矩的同时应对小的负荷波动。仿真表明,该模式不仅具有现有转子角控制的优点,还可以明显减少汽轮机调门在负荷跟踪及扰动中的动作次数。

基于改进D-S证据理论的变压器多维信息融合及状态评估

作者：袁岳；陈实；刘璐瑶；高正；沈涛

摘要：对变压器的运行状态进行正确的评估可以极大提高供电可靠性。为提高变压器状态评估的准确性,针对传统变压器状态评估方法选取单一参数的不足,提出利用改进证据理论实现多维信息融合的变压器状态参数评估方法。该方法选取常用变压器型式试验参数指标作为在线监测指标,再对指标进行归一化处理。利用改进的D-S证据理论对状态指标进行融合,搭建变压器状态参数评估模型。改进的D-S证据理论对合成规则进行了修改,有效避免了冲突证据,该方法能够充分融合多种信息。通过实验表明,该方法使变压器状态评估的准确性得到很大提升。

退役磷酸铁锂电芯性能研究

作者：李程；马霖睿；陈郭力；杨建新；王博

摘要：一致性分选是退役电池梯次利用的关键技术之一。本文以15A·h退役磷酸铁锂单体电池为研究对象,通过外部特征分析、容量测试、脉冲充放电测试来研究电池的内部及外部性质。研究结果表明,退役锂离子电池分选的第一步可通过外观检查进行初步快速筛选。对于退役电池实际容量的标定,按标称容量的80%来定义充放电电流I3,得到的退役电池实际容量更准确。脉冲放电电压是判断电池一致性的一个重要指标,可作为锂电池快速分选的特征指标。最后选出了电池健康度（SOH）在80%以上、脉冲放电电压在2.7V以上的电池作为工况良好的电池。

技术与应用

输电线路引流板螺栓拧紧工艺的研究

作者：吴正树；李守信；张利娜；李清燕；荀雪峰

摘要：超高压输电线路中常出现耐张线夹引流板因螺栓松动而引起发热的现象。螺栓松动除了受风振影响外,与其安装工艺也紧密相关。检修中发现有些螺栓松脱是因安装扭矩不合适而造成的。本文通过引流板螺栓安装扭矩的设计计算,结合扭矩-预紧力特性试验,对引流板螺栓的扭矩值和拧紧工艺进行了研究。

蓄能器对大型调相机润滑油系统稳定性的改善研究

作者：张曙云；周翔

摘要：新一代大型调相机因其双向快速的动态无功调节能力在特高压电网建设中被广泛应用,润滑油系统作为大型调相机的重要组成部分,其可靠稳定运行至关重要。目前,大型调相机润滑油系统在实际运行中存在供油压力异常等问题,严重威胁到系统运行的稳定性。针对这一问题,本文提出一种采用蓄能器对其进行改善的方法,对当前润滑油系统配置所存在的问题进行深入分析,并对蓄能器的基本原理结构及选型计算进行阐述,以实际某换流站调相机为例,通过现场试验对比分析可知,加装蓄能器能极大提高大型调相机润滑油系统的可靠性,提升运行稳定性,避免跳机风险,具有重要的工程应用参考价值。

新型大容量调相机原理及运行控制

作者：苏东亮；邓化运

摘要：新型大容量调相机具备吸收或发出大量无功且无功数值能够快速连续调节的特性,可为电网提供大容量无功备用,改善电网无功平衡状况,有效提高电网稳定性、运行性能及效益,且在电网系统故障时可提供有效的电压支撑。调相机的控制策略贯穿其整个运行过程,直接影响其运行的安全性、可靠性及经济性。本文分析了其控制原理及欠励运行、过励运行阶段模型,探讨某工程调相机开机阶段、运行阶段、停机阶段的控制策略及其技术难点和注意事项。

大容量单相发电机主变压器结构分析

作者：王春钢；刘力强；杜振斌

摘要：本文介绍了大容量单相发电机主变压器的常用结构型式,以一台单相315MV·A/500kV发电机主变压器技术参数为例,对三种常用结构型式从变压器的铁心尺寸、运输方案、技术经济性三方面进行了对比分析,并通过变压器漏磁场仿真分析软件和波过程计算软件对三种结构的漏磁分布和绝缘特性进行了仿真计算。通过对不同结构型式的经济性和安全可靠性进行分析,总结了三种常用结构型式的优缺点及结构选型和设计时需重点考虑的因素。

电力变压器高压绕组引出方式的探讨

作者：马江峰；倪钱杭

摘要：电力变压器不同电压等级的绕组浸在油箱内,绕组引线经电缆或套管引出到油箱外部,与其他设备相连,实现电能的传输。本文介绍了绕组引线经电容式套管引出、电缆引出和纯瓷套管引出等几种引出方式,并对它们的适用情况及优缺点进行分析。

一种大型汽轮发电机交流耐压试验方法

作者：侯中峰；刘瞻；任民；吕尚霖；王家驹

摘要：交流耐压试验是大型汽轮发电机在制造、安装、交接、检修及预防性试验中必做的试验项目,从考核发电机的主绝缘劣化或热击穿方面看,要求试验电压与发电机的工作电压波形及频率保持一致。针对此特点,设计出一种适合发电机交流耐压试验的方法,有效减小了传统的串联谐振设备体积,也避免了变频谐振方法的频率偏移和谐波影响,极大提高了汽轮发电机现场耐压工作效率。

快速切换装置在石化行业应用存在的问题及解决方案

作者：曹祯；董桂成；朱庆海；刘志雄；李俊鸿

摘要：近几年,随着国内石油化工行业的迅猛发展,快速切换装置（简称“快切”）在石油化工行业内大规模应用,大大提高了企业控制的自动化水平,运行效果显著。但同时也遇到了一些新的问题,如成功率低、误起动、实现电动机群起导致保护误动作、同步发电机与快切的配合问题等。复杂的应用场景对快切的要求越来越高,探索新的更加适用于石油化工行业的快速切换解决方案具有积极意义。本文主要针对新的应用方式及问题进行思考归纳,并结合一定理论分析及应用经验提出解决方案。

一种抗电磁干扰电气控制柜的设计

作者：查笑春；李龙星；张永强

摘要：目前,电气控制柜内智能装置的主要元件为电子元件及芯片,这些元件对电磁干扰非常敏感,而变电站内的电磁干扰非常强,其对智能装置运行的影响很大,因此,设计一种具有屏蔽电磁干扰功能的电气控制柜,以满足智能装置的安全稳定运行要求很有必要。本文通过对变电站内电磁干扰源进行分析,从柜体材料选择、柜门设计、密封设计及接地设计等方面考虑,设计了一种具有电磁屏蔽功能的电气控制柜。该设计可有效减少电磁干扰对柜内智能装置的影响,保证设备的安全稳定运行。

塔式光热电站定日镜清洗技术研究

作者：沈志华

摘要：根据塔式光热电站定日镜镜面清洗的需要,分析了定日镜主要的脏污成因和灰尘的形态及其对电站运行的影响,参考国外同类光热电站已有的设计和运维经验,对比片上机器人等清洗技术,设计一种移动式定日镜清洗车。考虑定日镜清洗的工作环境,清洗车以高离去角的车身行走系统为基础,采用喷淋清洗和扫盘刷扫负压吸尘两种清洗方法,设计镜场控制系统和清洗车操作控制装置,并根据不同的清洗工况设计了三种清洗作业模式,然后完成反射率测试,为定日镜的正常运行维护和光热电站的高效率运行提供了重要保障。

基于智能手机视频处理技术的智能电表故障检测

作者：李腾腾；蔡梦杰；高永峰；王佳东；王海滨

摘要：基于智能手机视频处理技术的智能电表故障检测装置利用智能手机摄像头采集脉冲输出,实现智能电表电能误差校验和故障检测。该检测装置不必打开计量表计的接线端子盖,只需调用系统相机录像,录制的同时利用智能手机蓝牙读取校验仪测量的电压、电流、相位,然后将视频切片为图像进行处理,获得智能电表有功脉冲输出时刻;同时使用智能手机蓝牙读取的测量值进行电能累计,与智能电表进行比对,完成误差计算。