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抢鲜看｜《电气技术》2022年第1期目次及摘要
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
基于第二代高温超导带材的超导限流电缆限流特性研究
作者：马思明；王银顺；张广毅；康强强；朱承治
摘要：本文基于第二代高温超导带材的结构及特性，提出一种高温超导故障限流电缆的概念。该电缆使用不锈钢加强的第二代超导带材，并以不锈钢丝绞线作为骨架。通过对带材超导态下低电阻和失超时高电阻特点的利用，实现超导限流电缆的限流特性。本文在实验研究不锈钢带材的失超电阻及限流特性的基础上，对限流电缆进行结构设计并制作了限流样缆。通过对电缆试样进行冲击试验及数值仿真，对其在短路故障时的限流特性及失超恢复特性进行分析。结果显示，该电缆可以有效地降低故障电流，在实际工程应用中可以实现电能传输和限流的双重功能。
短路电动力作用下变压器低压绕组变形研究
作者：林野；兰生；许明龙；陈杰；朱志豪
摘要：电力变压器短路时会产生巨大的短路电动力，当短路电动力过大时会导致变压器绕组变形。为研究三相三绕组变压器短路时的电动力分布和绕组变形情况，本文以一台50MV•A/110kV的三相三绕组变压器为例，计算变压器发生短路时的短路电流，将该短路电流作为激励，通过有限元软件计算绕组的短路电动力，采用磁-结构耦合的方式计算在最大短路电动力作用下的绕组变形和应力分布。结果表明，短路时低压绕组受到向内压缩的辐向电动力和向中间压缩的轴向电动力，绕组中间部分受到的短路电动力大于两端，导致绕组中部的变形程度大于两端。研究结果对研究变压器绕组变形具有一定实际意义。
安装环境温湿度影响下气体绝缘金属封闭开关设备水分含量研究
作者：张少乾；卞宏志；张建勋；黄宴委
摘要：针对气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）在安装时受环境温湿度的影响，导致安装完成后气室剩余水分含量过高而需要重新安装的问题，本文提出一种考虑安装环境因素的GIS剩余水分含量计算方法。首先制定GIS安装流程，其次对气室密封后总水分量进行计算，最后按所制定的安装流程计算出平衡后SF6中水分含量。仿真和试验结果表明，气室内SF6中水分含量随安装环境温度及相对湿度的增加而增加，计算值随安装环境温湿度的变化趋势与试验值较吻合，且相对误差小于15%，可较好地预测安装环境温湿度影响下的GIS剩余水分含量变化，有利于工程中选择合适的安装环境。
基于电磁-机械顺序耦合的变压器直流扰动振动特性研究
作者：刘建树；孙立涛；徐鹏程
摘要：电力变压器直流扰动状态下励磁电流畸变、谐波含量增加，导致内部构件振动加剧，严重危害变压器的安全稳定运行。本文针对变压器直流扰动下电磁-振动特性变化问题，研究变压器直流扰动下绕组电流、励磁电流及振动加速度变化情况。建立变压器电磁-振动模型，分析机械振动机理，基于变压器电磁-机械顺序耦合算法，仿真分析不同直流扰动状态下的绕组电流、励磁电流及电磁力振动；搭建动模实验平台量测绕组电流、励磁电流与振动加速度，最后建立变压器直流扰动状态下电磁-振动参数映射关系，通过可量测电气参数表征不可量测参数变化情况，为变压器直流扰动问题提供辅助决策手段。
某型252kV自能式SF6断路器不同燃弧时间下的开断性能仿真分析
作者：郭瑾；姜旭
摘要：本文基于磁流体理论，采用真实气体模型和动网格模拟，建立252kV自能式SF6断路器的仿真模型，分别进行不同开断电流和不同燃弧时间下的气流场计算。从气体压力曲线变化比较膨胀室的增压情况。在关键区域选取7个监测点，观察气体压力、温度、速度和马赫数的变化特征。40kA、50kA和63kA短路电流下的计算结果表明，在相同电流条件下，短路电流对增压的影响较小，膨胀室的气体压力增量接近；气流场、气体压力的分布和燃弧时间的关系更密切；燃弧时间越长，气体压力的上升幅度越大；在电流最终过零时刻，较大短路电流下的温度远高于较小电流。因此，为满足市场需求，应根据大电流开断条件下长燃弧时间的性能进行更多的改进。
一种变压器剩磁削弱技术研究
作者：吴伟亮；刘细平
摘要：为了保证电力变压器在电力系统中更加安全可靠地工作，需要解决变压器的剩磁问题。为此，本文介绍一种脉冲宽度调制（PWM）电压注入变压器的技术来实现削弱剩磁的目的。PWM电压是由变频器按照定频变压或变频变压进行调制与逆变产生的电压，具体方法为：先向变压器注入直流电流，使变压器磁化饱和，然后将PWM电压注入变压器一次侧削弱剩磁。Matlab仿真结果和实验结果验证了该剩磁削弱技术的正确性和有效性，为电力变压器的安全运行提供技术保障。
新能源发电与并网消纳技术
单相全桥离网逆变器输出侧功率解耦电路研究
作者：彭寥廓；陈艳慧
摘要：单相逆变器输入电流低频纹波抑制是燃料电池及光伏电池发电系统亟需解决的问题。本文深入研究单相全桥离网逆变器输出侧功率解耦电路拓扑及其输入电流低频纹波抑制策略，给出控制参数、关键电路参数设计准则和实验波形。该电路拓扑中有源功率解耦电路位于全桥逆变器输出侧，与全桥逆变器共用输出滤波电感与电容，通过在输出滤波电容上叠加直流电压和低频偶次谐波电压实现逆变器功率解耦，使逆变器输出侧低频脉动功率在输出滤波电容与负载之间传递，阻断其向直流侧传递的路径。理论和实验结果验证了这种方法的有效性和可行性。
金属加工区分层储能优化配置方法研究
作者：张效言；李先允
摘要：随着城市配电网和新能源技术的不断发展，变电站重过载、电网负荷峰谷差不断增大、新能源消纳不足等问题越来越严重。针对配电网现存问题，本文首先考虑在变电站节点配置集中式、大容量储能，充分发挥其削峰填谷的作用；其次在用户节点配置分布式、小容量储能系统，发挥其促进光伏消纳的作用，由此建立分层储能优化配置模型；最后将模型应用于某金属加工区，通过仿真验证所建模型的经济性与有效性。仿真结果显示，本文建立的分层储能系统有效地降低了变电站负荷曲线的峰谷差，同时促进了园区内的光伏消纳，降低了用户的年综合成本。
基于核密度估计和Copula函数的风、光出力场景生成
作者：宋宇；李涵
摘要：新能源的随机性、波动性及间歇性为电力系统规划带来困扰，对风、光出力的变化规律进行合理刻画，生成典型出力场景是新能源规划的常用方法。针对具有相关性的风、光出力典型场景难以生成的问题，本文首先应用非参数核密度估计法对大量样本数据进行拟合，并进行拟合优度及精度检验，得到风、光的核密度估计表达式，然后建立多种基于Copula函数的风、光电场出力联合分布模型，判断各个模型的拟合优度，结合各个模型的Kendall与Spearman相关系数，选取最优Copula函数作为风电、光伏联合概率分布，最后采用最优Copula联合概率分布生成风、光年出力场景。算例分析表明，所得的风、光年出力场景符合其相关性，在反映某地区风光实际出力时有更高的准确性，可为电力系统可靠性分析和电网规划提供参考。
基于莱维飞行蜉蝣优化算法的光伏阵列最大功率点跟踪研究
作者：王艺博
摘要：在光伏阵列工作过程中，局部阴影遮挡会导致光伏阵列输出特性曲线呈现多个峰值，在这种情况下，通过传统算法很难控制光伏阵列工作在全局最优处。为了解决这一问题，本文将蜉蝣优化算法（MA）应用在光伏阵列最大功率点跟踪控制过程中，并且针对蜉蝣优化算法中速度惯性衰减速度缓慢导致系统需要经过较长时间的振荡后才可以收敛的问题，提出通过莱维飞行运动规律改进蜉蝣优化算法，从而使系统能够以更快的速度进入稳态。为了验证算法的高效性，在三种工作环境下分别通过粒子群算法（PSO）、蜉蝣优化算法和莱维飞行蜉蝣优化算法实现光伏阵列最大功率点跟踪控制，并且对比在不同算法控制下的输出功率曲线图，验证了莱维飞行蜉蝣优化算法的优越性。
基于状态数决策模型的风电功率序列建模方法
作者：李娇；杨伟
摘要：为了构建准确的风电功率时间序列模型，提高风电功率的建模精度，本文提出一种基于状态数决策模型的马尔科夫链-蒙特卡洛（MCMC）法。首先，对原始功率序列进行滤波处理，利用Metropolis-Hastings算法抽样生成风电功率状态序列，提高风电建模的计算效率和精度，进而根据生成的功率状态序列，利用前一时刻的功率值叠加波动量及噪声，提高生成风电功率序列的相关性；其次，根据两种评价指标构建状态数决策模型，确定最优风电功率，避免人工选取状态数难以获取最优生成功率的缺陷；最后，以宁夏某风电场为例，对比分析生成风电功率的不同特性及不同抽样方法，该方法生成的风电功率序列在各评价指标上均优于现有的方法，能更好地复现历史功率的数据特征。
技术与应用
低励修正策略对电厂侧自动电压控制子站系统的影响及其应用
作者：支晓晨；李玉齐；邱文俊；张顺仁；陈晓仪
摘要：低励动作导致自动电压控制（AVC）子站系统退出，影响电厂安全、经济运行。本文结合低励限制原理与低励修正依据，讨论低励修正对低励限值及自动电压控制-有功无功（AVC-PQ）定值的影响，通过分析低励修正的工程实测数据，总结合理的低励限值与AVC-PQ定值的设定策略，并通过专项试验验证其效果，在工程应用方面为电厂AVC子站系统运行优化提供有效参考。
混合级联特高压直流输电系统旁通对过负荷保护优化
作者：唐俊；赵文强；吕彦北；姜崇学；邹强
摘要：为解决混合级联特高压直流输电系统中存在的旁通对过负荷保护误动问题，本文分析研究故障后的电流回路和保护误动机理，提出采用换流器高、低压侧实测电流的保护判据。针对站间通信中断下执行极闭锁时逆变站旁通对过负荷保护动作的情况，提出逆变站电网换相换流器（LCC）合旁通开关（BPS）的策略，并研究相应的保护定值整定方法。实时数字仿真试验表明，提出的方案简单可行，避免了旁通对过负荷保护误动，提高了直流输电系统的可靠性。
基于区块链技术的数字化运检班组体系研究
作者：高强；林松；韩海腾；魏恬恬；陈晓东
摘要：针对当前输电运检班组生产管理日益复杂、现场安全准入程序繁琐、班组绩效考核缺乏透明度的问题，本文开展基于区块链技术的数字化运检班组体系研究。建立基于区块链技术的输电运检生产管理、安全准入、绩效考核管理模型，优化运检班组生产、安全、绩效管理流程。
变电站接地引下线缺陷筛查方法与技术
作者：刘洋；付晓东
摘要：变电站接地引下线是站内各种电气设备或避雷装置与水平接地网连接的通路，一旦出现腐蚀变细或断裂，就会形成安全隐患。通过及时检测发现接地引下线的缺陷是预防事故发生的一项重要措施。本文分析影响引下线导体阻抗的主要因素，研究接地引下线可触及节点间在不同频率下的互阻抗变化规律，并设计开发相应的测量系统，以理论计算和试验测试得到接地引下线间的互阻抗，确定判断接地引下线导体状态的互阻抗阈值判据，提出引下线导体缺陷筛查策略。试验检测结果表明，该方法可以有效地诊断接地引下线的缺陷状态，提高了检测的可靠性，可用于实际工程中的接地网检修维护。
巴西美丽山二期直流整流侧移相策略优化研究
作者：吕彦北；李林；龚飞
摘要：直流系统保护动作时，整流侧会执行移相策略，以降低直流故障电流。针对巴西60Hz交流系统下直接移相至164°整流侧有可能发生换相失败的问题，提出一种整流侧移相优化策略，即针对易发生换相失败的工况，先移相至120°，维持一段时间或直流电流基本消除后，再移相至164°。本文首先对整流侧移相过程中发生换相失败的机理进行深入分析，然后根据分析结果和巴西美丽山二期直流工程试验经验，针对性地给出整流侧移相优化策略和具体实现方案，并且在实时数字仿真试验平台上对该策略进行验证，证明了所提控制策略的有效性，对其他直流工程有一定的参考意义。
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