电工电能新技术

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赵晟, 王宇, 杨张斌

电工电能新技术. 2023, 42(11): 1-10. https://doi.org/10.12067/ATEEE2304030

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目前水电机组向着单机大容量、高转速的趋势发展，发电机体积功率密度将进一步提升，转子的散热矛盾也逐渐凸显。为了验证相变液冷技术在转子上应用的可行性并分析其冷却效果，本文提出了一种转子励磁绕组全浸式蒸发冷却结构方案，通过搭建立式电机转子相变液冷实验研究平台对转子蒸发冷却系统流动与换热特性进行了测试，首先验证了该种冷却方式满足转子散热需求；其次采用实验测试与CFD仿真相结合的方式进一步分析验证了不同离心加速度下系统换热和流动特性，结果显示随离心加速度增大模拟磁极线圈温度由均匀分布转变为沿径向线性分布，随离心加速度增大循环流量由逐渐减小转变为与热流密度呈正比关系。研究结果可为蒸发冷却技术在大容量、高转速立式电机转子冷却领域的应用提供一种可行的思路及设计参考。

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一种面向高频链AC-DC矩阵变换器的高频变压器绕组优化设计方法

梅杨, 朱妮斯, 许策

电工电能新技术. 2023, 42(11): 11-20. https://doi.org/10.12067/ATEEE2206016

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针对高频链AC-DC矩阵变换器中高频变压器绕组损耗大的问题，提出了一种高频变压器绕组优化设计方法，该方法首先建立了漏感模型和绕组损耗模型，并基于模型合理选择关键参数作为优化参数，应用有约束的多目标遗传优化算法对关键参数进行寻优，最后得到一套高频变压器绕组的优化设计方案。仿真和实验结果表明，该方法与传统面积乘积法（AP）法相比，绕组损耗可降低10%以上，变换器整机效率最高提升了1.07%，由此证明，该变压器绕组优化设计方法可以通过降低高频变压器的绕组损耗，达到降低高频链AC-DC矩阵变换器损耗、提升变换器整体效率的目的。

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高频电压型Class-E整流环节参数理论设计研究

孟昭鑫, 董纪清, 李祖源

电工电能新技术. 2023, 42(11): 21-29. https://doi.org/10.12067/ATEEE2207020

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工作在数十兆赫兹的功率变换器采用谐振型拓扑作为整流环节，传统的参数扫描法耗时且极度依赖初值的选取。本文提出一种电压型Class-E整流环节的参数理论设计方法，所提方法以整流环节的工作模态为基础，利用傅里叶分解与基波分析法建立谐振参数与输出参数的数值关系。通过推导功率因数的约束方程，实现了整流环节的单位功率因数。根据所提的整流环节参数设计方法，搭建了一台20 MHz、输入18 V、输出10 V/10 W的样机，实验结果表明样机性能良好，满载效率为81.4%，验证了所提理论设计方案的有效性。

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单级式两开关无电解电容LED驱动电路

彭博, 林国庆

电工电能新技术. 2023, 42(11): 30-39. https://doi.org/10.12067/ATEEE2209034

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电解电容寿命是影响传统发光二极管（LED）驱动电源使用年限的主要原因。因此，本文提出了一种将反激变换电路与辅助储能电路高度集成的单级式两开关无电解电容LED驱动电路拓扑，并在此基础上提出了一种适应于该拓扑结构的控制策略，通过控制两个开关管同时关断时间与两个开关管同时导通时间，来控制储能电路充电和放电过程，进而平衡输入瞬时功率和输出恒定功率的脉动差，抑制了输出电流低频纹波。辅助储能电路吸收了引起电压尖峰的漏感能量，降低了开关管的电压应力。最后，本文通过30 W的实验样机验证了LED驱动电路的可行性和可靠性。

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基于改进PSO对卷积层核数量优化的电能质量扰动分类

程志友, 姜帅, 胡杰, 汪德胜

电工电能新技术. 2023, 42(11): 40-49. https://doi.org/10.12067/ATEEE2209031

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电能质量扰动分类方法目前存在人工提取特征困难、训练模型参数冗余等缺点，本文针对以上问题提出一种将改进的粒子群优化算法和卷积神经网络相结合的电能质量扰动类型分类方法。首先将差分预处理过的一维扰动波形送入卷积神经网络进行特征提取，接着利用改进的粒子群算法对卷积层中的卷积核数量矩阵进行自动迭代，通过该算法减少模型冗余的参数，提高模型的扰动分类效果。仿真和实测结果表明，基于改进粒子群优化卷积神经网络(IPSO-CNN)方法具有扰动类型分类准确度高、损失率低且模型训练参数更少的优点，是一种有效的电能质量扰动分类方法。

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尖刺放电缺陷的SF₆光-电特性分析

高山, 李玉杰, 赵科, 李洪涛, 刘建军, 肖晗艳, 韩冬

电工电能新技术. 2023, 42(11): 50-56. https://doi.org/10.12067/ATEEE2210043

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局部放电导致的绝缘缺陷是SF6气体绝缘电气设备运行中出现最多的故障之一。为此，本文在模拟尖刺放电缺陷的基础上，利用光谱仪、光电倍增管和特高频传感器等对放电过程中SF6的发射光谱、时域光脉冲、特高频等信号进行了检测，分析了SF6在放电条件下的光学-电学联合特性。试验结果表明：SF6的特征谱线主要在482~485 nm、 492 nm、 502~507 nm、 574~577 nm和629 nm波长处；随着电场强度的增大，502~507 nm波长处的特征谱峰出现了斯托克斯增宽。根据PRPD谱图，特高频信号主要集中在负半周期270°附近，随着施加电压的增大，脉冲数、幅值及分布区间宽度均逐渐增大。对于光脉冲信号，放电开始阶段，光学信号主要集中在正半周90°和负半周270°附近；当施加电压进一步增大时，信号同时出现在正、负半周，信号幅值无明显变化，但信号脉冲数的密度明显增大。

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工频和超低频交流电压下XLPE电缆局部放电特征对比分析研究

郭卫, 潘泽华, 李华春, 周士贻, 孙致远, 门业堃, 任明

电工电能新技术. 2023, 42(11): 57-66. https://doi.org/10.12067/ATEEE2209032

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XLPE电缆局部放电实验技术能够及时发现设备绝缘缺陷，是目前电缆质量评价的重要手段。现有电缆局部放电实验多在超低频（01 Hz）电压和工频（50 Hz）电压下开展，为了深入挖掘两类电压下局部放电特征的关联性，本文在实验室内人工制作了四种典型XLPE电缆缺陷模型，包括断口不齐、绝缘划痕、夹层污染以及半导电层残留，开展了超低频、工频电压下XLPE电缆局部放电实验，依次从局部放电电压特征、放电活跃性、相基统计特征和放电统计时延四个维度对比分析了四种电缆缺陷的局部放电特性。结果表明，两类电压下局部放电特征有较高的一致性和等效性，且在不同放电类型下特征存在明显差异，可以较好地区分缺陷类型。此外，本文验证了超低频电压下局部放电测量的有效性和适用性，为XLPE电缆的绝缘状态评估提供了一定的技术依据。

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新型电力系统惯量支撑和调频响应特性典型建模综述

韩如磊, 樊子铭, 王粟, 聂子攀, 邱清泉, 叶华, 肖立业

电工电能新技术. 2023, 42(11): 67-83. https://doi.org/10.12067/ATEEE2304003

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大力发展以光伏、风电为主的新能源是实现“双碳目标”、解决我国能源战略安全问题以及推动生态文明建设的重要途径。新能源电源出力具有随机性、波动性、间歇性的特点，且大多为非同步机电源，不具备传统电源对电网的惯量支撑特性。随着新能源电源渗透率的逐渐增高，传统电源容量占比逐渐降低，电力系统所面临的频率暂态稳定性问题变得愈发严重。新型电力系统暂态频率响应特性主要由惯量支撑和调频特性决定，因此，对系统惯量支撑和调频的建模以及特性分析成为新型电力系统频率稳定性研究以及解决方案设计的关键。本文旨在综述新型电力系统惯量支撑和调频特性研究过程中所需的模型，总结仿真建模过程中的典型模型和关键参数，以期为同领域的研究者在新型电力系统惯量支撑和调频研究过程中提供有益的参考。

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基于电流修正的智能接地配电系统高阻接地故障选线判据优化方法

莫仕勋, 沈耿宇, 莫小锋, 叶钦涛

电工电能新技术. 2023, 42(11): 84-92. https://doi.org/10.12067/ATEEE2206038

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智能接地配电系统所用选线判据具有所有线路动作门槛统一的优点，但灵敏性较差，运用其进行选线存在高阻接地故障时保护易拒动问题。电流修正选线法在高阻接地故障时依然能正常选线，但每条线路动作门槛须单独整定，较为繁琐。为解决上述问题，本文结合原判据与电流修正方法，提出一种兼具二者优点的新判据，有效应对高阻接地故障的同时，保留了动作门槛统一的优点，无须其他线路电气特征即可完成选线。新判据在原理上不受过渡电阻影响，耐过渡电阻能力只取决于测量设备精度。经Matlab建模仿真，验证了方法的有效性及新判据的可靠性，仿真结果表明，本文方法能有效应对4 000 Ω以下的高阻接地故障。

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复杂环境中SF₆气体泄漏红外图像监测算法研究

王振兴, 肖光宇, 刁目鑫, 任志刚, 石磊

电工电能新技术. 2023, 42(11): 93-104. https://doi.org/10.12067/ATEEE2204039

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SF₆气体因其优异的绝缘和灭弧性能被广泛应用于各类电力设备中，对电力设备中的SF₆泄漏的监测及预警研究，不但对电力系统的安全稳定运行具有重大意义，还是建设生态文明实现碳中和的有力举措。为解决实际工程中出现的多种因素对气体泄漏监测的干扰，本文针对复杂环境建立了SF₆气体泄漏实验平台，获得不同条件下的气体泄漏红外图像数据集，并结合红外数据增强的Yolov4算法实现了对SF₆气体泄漏监测。实验结果表明，在复杂环境中本文提出的监测模型对SF₆气体泄漏的监测精度为80%，相对于当下主流目标监测模型，表现出更好的鲁棒性。同时，将Yolov4算法与图像增强算法结合，可提升识别精度约9.08%，优化了模型稳定性。然后分析在同一红外成像视角下发生多处SF₆泄漏的监测结果，结果显示多点泄漏的识别精度低于单点泄漏，但在工程中依旧具有实用性。最后对比红外相机不同安放位置对于气体泄漏识别的影响，发现当相机与泄漏点垂直时（θ=90°），本模型的识别置信度可达到0.95，而当相机处于泄漏点侧面时（θ=10°），置信度降为0.51，但该精度依然满足实际监测需要。

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中英文目录（2023年第11期）

电工电能新技术. 2023, 42(11): 105-106.

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2023年, 第42卷, 第11期　刊出日期：2023-11-23

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