电工电能新技术

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闫晨光，徐彻，曹培，高凯，朱述友，卫誉洲，武炬臻，李凌南

电工电能新技术. 2022, 41(5): 1-7. https://doi.org/10.12067/ATEEE2108052

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作为变压器重要的非电量保护装置，瓦斯继电器由于能够直接、全面反映被保护设备的运行状态且灵敏度较高，长期以来一直配合差动保护作变压器主保护使用。近年来，装设有瓦斯继电器的变压器、有载分接开关因内部故障发生燃爆事故时有发生，其保护可靠性受到质疑。基于此，本文建立了瓦斯继电器的动力学模型，针对挡板暂态运动过程进行受力分析，利用Fluent仿真平台开展不同故障条件下挡板运动特性数值仿真。结果表明：瓦斯继电器的挡板-浮子-弹簧式机械结构存在动作惯性，即继电器入口流速需持续大于门槛流速方能推动挡板转动至动作角度。挡板运动延迟是此类机械式瓦斯继电器应对内部电弧故障动作速度慢的本质原因。

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基于改进粒子群优化算法的VMD-GRU短期电力负荷预测

段雪滢，李小腾，陈文洁

电工电能新技术. 2022, 41(5): 8-17. https://doi.org/10.12067/ATEEE2104027

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负荷分解后再预测的方法是负荷预测目前比较有效的组合预测方式。针对传统经验模态分解存在的端点效应和模态混叠的问题，以及负荷分解和重构未考虑负荷特性的情况，本文提出了一种基于改进粒子群优化算法进行参数寻优的变分模态分解（VMD）和门控循环单元（GRU）的预测方法，组合多个预测模型的输出获得总的负荷值。该方法应用较为先进的VMD分解技术获得相对平稳的子序列，通过提出的改进粒子群优化算法进行参数学习，同时使用自归一化的GRU结构解决模型训练过程中梯度消失和爆炸的问题。并将该方法应用于陕西某地区负荷预测，结果表明，所提的改进粒子群优化算法(IPSO)胜过最新的元启发式算法和粒子群优化算法变体，自归一化GRU相较于标准GRU获得了更好的预测结果，比现有基线模型准确度更高。

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高压脉冲电场咖啡液灭菌实验及跨膜电压仿真研究

李峰，刘昊，董会，魏建华

电工电能新技术. 2022, 41(5): 18-25. https://doi.org/10.12067/ATEEE2108051

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针对咖啡液中酵母菌快速、高效、安全无害的灭菌需求，研究了高压脉冲电场(HPEF)灭菌技术在咖啡液酵母菌灭活中的可行性以及影响因素，本文在实验室设计并搭建了一套高压脉冲电场灭菌装置，探究了高压脉冲电场电压幅值、充电电容容量以及脉冲作用时间对咖啡液中酵母菌残活率的影响规律。实验结果表明，酵母菌细胞的残活率随脉冲电压的增大而降低，随充电电容的增大而降低，随脉冲时间的增加而降低。根据电崩解理论，推导了单个酵母菌细胞在脉冲电场中的跨膜电压计算公式，并对高压脉冲电场下咖啡液中酵母菌的跨膜电压分布进行了仿真分析，仿真结果可以解释实验现象。

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基于改进麻雀搜索算法的永磁同步电机多参数辨识

曹永娟，毛瑞，冯亮亮，李康

电工电能新技术. 2022, 41(5): 26-34. https://doi.org/10.12067/ATEEE2110004

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针对永磁同步电机利用元启发式算法解决参数辨识问题时，算法在迭代后期容易陷入局部最优、辨识精度不高、迭代次数过多等问题，本文提出了一种融合差分进化算法中的交叉变异策略以及加入动态搜索的麻雀搜索算法。该算法在基本麻雀搜索算法的基础上，在麻雀发现者的位置更新阶段引入交叉变异策略和动态搜索，使得算法在前期增加了种群的多样性，避免了陷入局部最优的情况。通过交叉变异策略和动态搜索，在保证收敛精度的同时，大大提高了算法的迭代速度。在基于电机电压方程建立的非线性数学模型的基础上，参数辨识模型只需测量获得永磁同步电机的电压、电流及角速度等信息，再将适应度函数通过改进的新算法在辨识模型中得到辨识结果。经仿真及实物验证，该算法可以实现对永磁同步电机参数进行快速和精准的辨识。

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基于输入-状态稳定理论的双馈风力发电系统故障穿越控制方法

陈晓东，张凯，王明凯，刘宛菘, 秦博宇

电工电能新技术. 2022, 41(5): 35-44. https://doi.org/10.12067/ATEEE2106022

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增强双馈风力发电系统在故障期间和故障后的稳定性是减少风机故障脱网、提升双馈风机对电网的功率支撑、提高电网稳定性的重要措施。为实现此目标，本文提出基于输入-状态稳定(ISS)理论的双馈风机控制器设计方法，利用平方和约束构造局部输入-状态稳定控制李亚普诺夫函数(LISS-CLF)，并通过上述得到的LISS-CLF构造鲁棒局部输入-状态稳定控制律，以提高双馈风机系统的故障穿越能力。上述方法有效地避免了求解HJI偏微分方程，并且所得到的ISS控制律具有逆最优性，保证风力发电系统在外界扰动下的稳定性。通过单机无穷大系统在三相对称和不对称故障下的仿真算例，验证了所提出ISS控制器的有效性。与传统的PI控制器、滑模控制器相比，所提出的ISS控制器具有更好的故障穿越性能，能更有效地给电网提供电压与无功功率支撑。

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磁悬浮轨道交通中的磁悬浮导向方式研究综述

唐文冰，肖立业，王粟, 张京业

电工电能新技术. 2022, 41(5): 45-60. https://doi.org/10.12067/ATEEE2108022

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更快速、安全、舒适和环保的出行方式一直是人类所追求的。在这一大背景下，磁悬浮轨道交通引起了大众广泛关注和学界的深入研究。本文试图对磁悬浮轨道交通技术中磁悬浮导向方式及其对应车轨结构的研究现状做一个全面的总结，提出两种新型混合式磁悬浮导向车轨结构，并对磁悬浮导向方式的未来发展趋势进行展望。首先，本文概述了现有各类磁悬浮轨道交通技术的研究现状。然后，对磁悬浮轨道交通技术中各种磁悬浮导向方式进行了归纳总结，分析了各种磁悬浮导向方式的原理结构和特点；在此基础之上，以七条磁悬浮线（两条商业运营线，五条实验/示范线）为例，对各种磁悬浮导向方式进行了技术特征总结和对比。接着，提出了基于永磁斥力式和电磁吸力式混合磁悬浮导向的新型车轨结构、基于永磁斥力式和超导钉扎力式混合磁悬浮导向的新型车轨结构，并分析论述了两种新型车轨结构的原理和优势。最后，展望了磁悬浮轨道交通技术中磁悬浮导向方式的未来发展趋势。

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基于深度学习算法的非侵入式工业负荷分解方法

尹利，于波，马飞，朱生荣，金溢杭，袁志昌，熊春晖

电工电能新技术. 2022, 41(5): 61-70. https://doi.org/10.12067/ATEEE2107038

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对工业用户进行负荷感知、分析和管理是推进智能电网建设的重要一步。非侵入式负荷分解需要根据用户总负荷来推断识别用户用电设备的负荷并提高电力用户的隐私安全。以往负荷建模和分解的对象主要为家用电器负荷，针对工业用户的负荷分解具有负荷特征较少和设备状态难以建模的问题。本文提出一种对设备差分负荷频谱曲线聚类的方法建模工业设备的负荷状态，并将负荷状态作为分解目标。然后，以具有时间依赖关系的双向长短期记忆神经网络为主干构建了一个由总负荷序列到各设备负荷状态序列的分解模型。最后，基于乌兰察布地区某工厂的月度负荷数据开展案例研究，使用本文方法得到的四台设备负荷状态平均准确率、精确率、召回率、F1_score值均超过90%, 取得了良好的分解效果。

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基于图像深度学习的高压断路器操动机构锈蚀状态评估

杨鼎革，丁彬，高健，牛博，赵陈琛，郭艺博，张国钢

电工电能新技术. 2022, 41(5): 71-79. https://doi.org/10.12067/ATEEE2112003

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高压断路器在长期运行过程中会产生不同程度及不同形态的锈蚀，其操动机构的关键零部件连接处存在锈蚀时，会影响断路器分合闸速度，严重时将导致机构拒动，危及电力系统的供电安全。因此，对高压断路器操动机构进行锈蚀检测并评估其运行状态具有重要意义。本文提出一种基于图像深度学习的高压断路器操动机构锈蚀状态评估方法，首先，根据高压断路器的工作原理和结构特点，建立评价指标体系，并利用主客观综合赋权法，确定各指标综合权重；其次，利用YOLO深度学习算法识别操动机构的锈蚀位置和锈蚀等级，计算相关评价指标；最后，通过模糊综合评价方法，获得锈蚀状态的评价结果。对YOLOv3、YOLOv4和YOLOv5算法进行性能测试，表明YOLOv5算法在准确度和速度等方面综合表现更好；最后，对某台已投运的高压断路器进行锈蚀状态评估，与实际情况对比，验证了所提方法的合理性。

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高铁车站接触网工频电场对工作人员的辐射研究

袁小兰，田瑞，逯迈

电工电能新技术. 2022, 41(5): 80-88. https://doi.org/10.12067/ATEEE2107032

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为了分析上水工作业于高铁车站接触网工频电磁环境中的健康问题，本文利用电磁仿真软件建立上水工在高铁车站进行加水作业时的模型，研究上水工的职业电磁暴露问题。研究结果表明，站姿上水工人体各组织中感应电场强度和感应电流密度皆大于弯腰加水姿态的；站姿上水工人体各组织中的感应电场强度皆小于ICNIRP导则中的职业暴露基本限值。该结果说明上水工作业环境中的工频电场不会损害其身体健康，可为今后上水工的健康作业提供参考。

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中英文目录（2022年第05期）

电工电能新技术. 2022, 41(5): 89-90.

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2022年, 第41卷, 第5期　刊出日期：2022-05-23

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