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抢鲜看｜《电气技术》2022年第7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。
综述
电动汽车低频磁场人体暴露安全性研究
作者：姜昊宇；张晨；巫彤宁
摘要：随着电动汽车在世界范围内的普及,人体因暴露于电动汽车低频磁场而引起的健康风险受到了广泛关注。本文综述1995—2021年之间的电动汽车低频磁场剂量学研究文献,从工况、频谱、空间分布和随时间变化等方面分析电动汽车内部磁场的变化特点,包括对无线功率传输等新技术引起的磁场暴露的研究,并对研究结果进行初步的统计分析。此外,本文结合常用的电磁场数值方法对不同人体模型内的剂量结果进行总结,在此基础上,针对文献中反映出的热点问题,给出若干亟须解决的研究方向,以期为后续研究提供参考。
功率变换电路电磁兼容建模及抑制方法
作者：赵玉虎；明正峰；韩彬彬
摘要：电力电子器件广泛应用于功率变换系统中,其快速关断产生的电磁干扰可影响整个变换系统的工作性能和效率,因此对功率变换系统进行电磁兼容建模分析和抑制研究十分必要。本文系统阐述功率变换电路的电磁兼容现象,分别从传导干扰、近场耦合和辐射干扰三种干扰类型总结电磁干扰的建模方法及其相关关键技术,综述电磁干扰抑制方法的研究现状,归纳现有建模方法和抑制方法的优势与瓶颈,为功率变换系统电磁干扰建模方法与抑制方法的进一步研究和应用提供参考。
基于有限元法的气体放电模拟综述
作者：车瑞；孙明
摘要：本文综述了利用多物理场耦合分析软件COMSOL模拟平台对气体放电过程的研究,包括对不同电极结构建立一维、二维和三维数值模型,通过有限元方法对多个耦合起来的物理方程组进行离散求解,进而实现对不同气体放电的仿真模拟。实验法作为辅助COMSOL数值模拟的一种重要手段,用于验证模拟结果,主要有示波器检测法和发射光谱法。得出在不同的放电形式下,介电常数、介质厚度、放电间隙、气速、气体成分和脉冲参数对电场强度、电子密度、粒子密度和电子温度等的影响。最后,对基于有限元法的气体放电研究存在的不足进行讨论。
研究与开发
电网频率小扰动下虚拟同步发电机统一模型关键参数辨识
作者：朱军；曲玉博；刘鹏辉；郭向伟；杜少通
摘要：针对并网逆变器的虚拟同步发电机控制策略多样化,建立统一的虚拟同步发电机线性化模型,提出逆变器实际输出等效惯量和阻尼系数的辨识方法,量化其对电网的支撑能力。从电网频率扰动的角度出发,同时考虑逆变器采样环节的锁相环与滤波器的影响,建立能够表征虚拟同步发电机动静态调节性能的小信号统一模型。根据所建立的模型,利用零极点法分析控制参数对系统的影响,采用电网频率扰动与负荷扰动激励出系统功率动态信息,基于多新息理论的随机梯度法辨识出逆变器输出等效惯量和阻尼系数。最后搭建系统仿真模型,验证分析及辨识方法的正确性和有效性。
单开关高增益低电压应力直流变换器
作者：余振海；胡雪峰；徐紫俊；汪慧茹；徐晗
摘要：光伏发电系统的输出电压较低,难以满足并网逆变器对输入电压等级的要求。鉴于此,本文提出一种适用于光伏系统的单开关高增益低电压应力直流变换器。该变换器的主要特点有：①其电压增益是传统Boost变换器的两倍;②所用功率半导体器件的电压应力是传统Boost变换器的一半,有利于选择低电压应力和低导通电阻的功率器件;③电容通过并联充电、串联放电,输入与输出端之间电位差变化较小。对变换器的工作原理、特性及工作模态进行详细分析,与其他同类型变换器的性能进行对比,最后通过实验样机验证了所提变换器的可行性和有效性。
新型电力系统的影响因素分析
作者：丁俊；王欣怡；邵烨楠；周凯；张少文
摘要：随着能源结构转型的不断推进,建设以新能源为主体的新型电力系统是电网发展的必然趋势。然而,对新型电力系统而言,由于构成的复杂性,其影响因素之间必然存在复杂且强耦合关系。因此,本文针对新型电力系统影响因素之间的相互关系及层次结构展开研究。首先对新型电力系统的特征进行分析,在此基础上总结新型电力系统的影响因素集与意识模型;其次利用推移论的计算方法获得可达矩阵,通过可达矩阵绘制结构层次图;最后构建出新型电力系统影响因素解释结构模型,该模型既可以直接反映影响因素之间的层次结构,也可直接作为后期定量分析的层次结构模型,为新型电力系统影响因素的分析提供了一种新的思路和方法,也为我国新型电力系统的构建提供参考。
智能电力线路巡检机器人的设计与实施
作者：钱丹杨；周卫华；帅学超
摘要：本文提出一种智能电力线路巡检机器人的设计与实施方案。首先,分析线路巡检机器人的功能需求,采用轻量化设计思路,提出线路巡检机器人的结构设计方案,使其具有自主行走、越障、爬坡等功能;其次,设计基于机器人操作系统（ROS）的电气控制平台,实时获取三维激光点云、定位定姿系统（POS）数据、正射数字影像等;然后,融合三维激光、位姿、视觉等数据,设计数据融合方法;最后,对制作的实验样机进行性能测试,结果表明相关参数能够满足工程应用研究的要求。
基于阶梯齿的开关磁阻电机尖峰电流削弱方法
作者：孙宇亮；彭兵
摘要：开关磁阻电机（SRM）结构简单、可靠性高,已应用在一些低速驱动场合,但开关磁阻电机的双凸极结构及磁路高饱和,带来了较大换相尖峰电流问题。为削弱换相尖峰电流和降低驱动系统容量,提出定子阶梯齿结构,通过较窄的一级齿保证输出转矩,较宽的二级齿降低磁极饱和程度。首先,研究阶梯齿结构对降低铁心磁通密度饱和程度的可行性;然后,利用有限元软件分析阶梯齿尺寸对输出转矩和换相尖峰电流的影响;最后,基于工程问题,提出带极靴结构阶梯齿开关磁阻电机的设计方法。仿真结果表明,阶梯齿结构可以提高电机抗饱和能力,有效削弱换相尖峰电流。
加热器参数对操动机构箱内温湿度影响的数值研究
作者：牛信强；黄婷；闫嫱；席雷；杨政衡
摘要：针对操动机构加热器参数设计的问题,开展高压断路器用弹簧操动机构加热器的温湿度数值仿真研究,分析环境温度、功率、尺寸等参数对机构箱内温度分布的影响规律。结果表明：加热器周围及正上方的空气温度最高、相对湿度最低,随着空气的横向流动,空气温度逐渐降低、相对湿度有所升高;环境温度和加热器的功率对操动机构箱体内的最低温度、最大相对湿度及加热器表面最高温度的影响非常显著;加热器尺寸对操动机构箱体内的最低温度和最大相对湿度的影响很小,但对加热器表面最高温度的影响比较显著。
基于贝叶斯的非侵入式负荷监测冲击波形分类方法
作者：张博；梁凯
摘要：针对非侵入式负荷监测中冲击类负荷类型辨识问题,提出基于贝叶斯分类器的冲击波形分类方法。首先,定义电流冲击波形的冲击幅值、上升时间、跌落幅值和跌落时间四个特征量,用于建立多特征贝叶斯分类模型。然后,将采集的不同电器的电流冲击样本分为多组,用多组样本特征值的均值作为贝叶斯分类模型的参数。最后,在单相电能表硬件平台上实现分类算法,在实验室场景下对定频空调和变频空调进行分类测试。结果表明,本文所提方法可有效识别两种类型冲击,验证了所提方法的可行性。
风冷型及水冷型静止变频器设备对比研究
作者：漫自强；刘欢；刘腾
摘要：为了增进抽水蓄能电站用户对风冷型及水冷型静止变频器（SFC）的深入了解,本文提供两种冷却方式的SFC设计方案,通过构建脉冲换相阶段及负载换相阶段功率输出模型,分析影响功率因数的相关参数,对比同容量下的SFC功率输出能力。另外,从效能水平、可靠性及运行维护等方面进行对比,为SFC冷却方式的选择提供综合参考。
基于保信主站的双重化配置继电保护装置录波同源比对研究
作者：崔亚芹；熊蕙；祁忠；周明泉；陈晓林
摘要：针对电力系统继电保护装置在正常运行工况下仍存在电流互感器中性线开路、相线断线、接线端子松动等不易判别的模拟量回路异常问题,本文提出基于保信主站对同一间隔双重化配置保护装置录波进行同源比对,以校验保护装置采样回路的准确性和可靠性。保信主站自动从子站采集录波简报,实时捕获双重化配置保护装置的录波文件进行比对分析,设置轻度异常和严重异常两级门槛定值,当波形比对特征值满足预设异常判据时,通过主站Web界面显示告警;Web界面支持自定义离线比对,便于问题追溯和排查。实例分析验证了同源比对策略的有效性,表明了其工程应用价值。
电气设备检修与故障诊断
基于电流有效值实时算法的限流器快速故障辨识方法
作者：张志丰；张凯；董轩；池腾；谢芮芮
摘要：故障限流器（FCL）能够有效限制电网短路电流,成为提高电网运行可靠性的重要方法之一。本文在分析电网短路电流特征和一种含有分裂电抗器的经济型限流器限流性能的基础上,根据电抗器的瞬时电流-电压关系和有效值概念,建立线路电流有效值实时算法。基于10kV/300A电网实例,研究故障发生后电流、电压变化特征,采用电流瞬时值、电流变化率、常规有效值算法、有效值实时算法等进行快速故障辨识时间的研究和对比分析。最后设计短路故障限流实验,对所提算法进行验证。研究结果表明,有效值实时算法在各种故障相位下均能可靠实现快速故障辨识,实现限流器快速投入电网,提高了经济型限流器的限流性能和运行可靠性。
基于TLS-ESPRIT算法的变压器油纸绝缘等效电路参数辨识及新特征量提取
作者：苏凯强；刘庆珍
摘要：应用介质响应法研究变压器油纸绝缘老化特性过程的关键,是准确地辨识出油纸绝缘等效电路参数和反映绝缘老化程度的特征量。针对现有等效电路参数辨识方法存在的局限性,提出一种相邻奇异值之比定阶的总体最小二乘-旋转矢量不变技术（TLS-ESPRIT）算法,实现对扩展德拜等效电路的参数辨识。首先利用去极化电流构建Hankel矩阵;然后根据收敛前的相邻奇异值之比个数确定弛豫支路数;最后通过TLS-ESPRIT算法辨识出等效电路参数。经仿真和实测验证,该方法可以准确、惟一地实现参数辨识,具有良好的抗噪声能力。进一步地,利用该方法提出2个新特征量：去极化能量初始斜率和去极化能量半衰期,大量实测数据的统计分析表明,新特征量能有效反映油纸绝缘的老化程度。
500kV线路断路器跳位延迟返回对保护功能影响分析及解决措施
作者：杨远航；孔德志；李开云；解良；石恒初
摘要：部分型号500kV线路断路器存在跳位延迟返回的现象,与继电保护功能配合存在问题。本文分析500kV线路断路器跳位延迟返回对继电保护功能的影响,指出跳位返回迟滞可能导致线路单相故障时重合失败,以及断路器死区保护功能无法正确实现。从规划设计和二次回路完善的角度,提出优化设备选型、改接断路器辅助触头、优化合闸回路等解决措施。
一起燃机励磁电压异常原因分析及预防建议
作者：纪虎军；赵俊杰；李强
摘要：某燃机电厂6号机组在整套起动励磁系统试验时发现励磁电压波形异常。本文结合该试验二次回路和灭磁原理对波形异常原因进行分析,组织人员进行检查处理,并对处理结果进行对比验证。最后,结合现场经验提出避免此类事件发生的几点建议。
基于累积帧间差分法和掩膜的SF6红外检漏视频定位算法研究
作者：黄柏；杨帆；邓剑平；毕凡
摘要：自动化、智能化是变电站发展的趋势,越来越多的自动巡检机器人被应用于巡检工作中。红外图像检漏技术是常用的电气设备SF6气体检漏手段,既可以针对局部查找漏点,又可以快速大范围巡检。因此,对红外检漏自动定位算法的研究有其必要性。本文研究一种SF6红外检漏视频定位算法,它既可用于变电站自动巡检机器人的红外检漏自动定位,亦可用于手持式红外图像检漏仪辅助定位。首先将红外图像灰度化,并利用高斯模糊技术消除噪声干扰;其次通过阈值变换在首帧图像中识别设备区域,得到掩膜;然后基于漏点位置相对固定且持续的特性,使用累积帧间差分法获取红外图像的累积变化;最后根据掩膜排除不在设备区域的干扰,对SF6泄漏点进行定位和统计。实验表明,该算法能准确定位SF6漏点位置,运算速度快且抗干扰性好。
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