电工电能新技术

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梅杨，魏铮，刘璟琳

电工电能新技术. 2023, 42(8): 1-9. https://doi.org/10.12067/ATEEE2201041

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本文提出了一种适用于间接矩阵变换器-异步电机调速系统的边界圆限定模型预测控制方法。该方法基于图形边界限定模型预测控制思想，综合考虑网侧电流和电机定子电流需求，通过构造圆形边界作为限定，以电流误差保持在边界圆内时间最长为原则，预测出间接矩阵变换器的开关状态作为控制信号，从而均衡优化网侧与电机定子电流性能。仿真和实验结果表明，采用边界圆限定模型预测控制方法，间接矩阵变换器输入输出电流均为正弦，网侧功率因数接近于1，电机具有良好的动静态性能。与传统模型预测方法相比，采用本文提出的方法，在各种工况下网侧电流与电机定子电流THD均下降，实验结果表明网侧电流的THD降低了196%，电机定子电流的THD降低了185%。

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基于港区交通-能源耦合的混合储能协调调度策略

何俊强，尹靖元，师长立，高云广

电工电能新技术. 2023, 42(8): 10-18. https://doi.org/10.12067/ATEEE2302009

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为了促进港区的新能源消纳，提高港区的能源利用效率，本文提出了一种基于港区交通-能源耦合的混合储能(HESS)协调港区源荷不平衡的日前调度策略。日前调度策略分为两步。首先，为了提高港区交通的运行效率，以船舶总泊位时间最小为目标函数建立了基于港区泊位-岸桥(B-QC)优化调度的港区电力负荷模型。然后，为了协调港区新能源与负荷的功率不平衡问题，建立了混合储能的运行退化成本模型，并提出了一种混合储能协调港区能源不平衡的日前调度策略。最后，通过算例验证了所提混合储能协调调度策略的有效性。算例结果表明，所提日前调度策略能够实现港区交通、电力的最优调度。相比于单储能系统，混合储能方式下港区运行成本降低了46%，同时，港区的碳排放总量降低了533%。

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电力变压器严重受潮时围屏沿面爬电特性研究

翁佳南，李慕子，卢波，赵文彬，王哲铭，卢武

电工电能新技术. 2023, 42(8): 19-31. https://doi.org/10.12067/ATEEE2208036

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为了研究电力变压器严重受潮时围屏沿面爬电特性，揭示水分对围屏沿面爬电过程的影响机理，本文通过仿真和试验手段，对代表典型围屏爬电途径的高压绕组导线-长垫块间小油隙放电发展为油浸纸板沿面放电的过程进行了研究。计算得到了围屏爬电起始阶段变压器高压绕组导线和长垫块油隙间的场强分布情况，并对围屏爬电发展阶段油浸纸板沿面放电产生的电流信号、超声信号、油中溶解气体和放电影像等参数的变化情况进行了观测。研究结果表明，当变压器严重受潮（纸板含水量7%）时，高压绕组导线与长垫块相接处的油隙电场强度相比正常情况增大了162%，导致油隙放电起始电压降低，从而诱发围屏放电进入起始阶段；基于声电信号、油中溶解气体以及“白斑”的形貌发展规律，围屏爬电发展阶段可以划分为白斑起始、白斑发展和贯穿性电弧闪络产生这三个阶段，且爬电发展阶段不存在油纸绝缘处于低水分含量时的放电“停滞”期，并且在爬电后期具有加速发展的特征；变压器严重受潮时，贯穿性电弧闪络发生在“白斑”气态通道内部，而不是像油纸绝缘处于低水分含量时通过树枝状碳化通道击穿。相关结论可以为电力变压器围屏沿面爬电故障的机理研究提供参考。

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高海拔高风速情况下特高压直流输电线路离子流场计算与测量研究

蔡泓威，杜志叶，修连成，岳国华，何靖萱，李恩文

电工电能新技术. 2023, 42(8): 32-40. https://doi.org/10.12067/ATEEE2207050

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在特高压直流输电线路离子流场的求解中，对于高海拔高风速情况下采用传统算法计算时存在一定偏差，本文研究了高海拔条件对导线起晕场强的影响机理，并基于风速分布规律模型，使用有限元法求解特高压直流输电线路离子流场。本文选择云广±800 kV特高压直流输电线路昆明段作为试验线路，通过试验测量了线路下方的地面合成电场与离子流密度；根据国标规定选择测量设备，并给出了试验中测量点的选择、测量设备布置以及数据采集的方式。据误差分析，数值计算结果与试验数据一致性较好，验证了本文算法的可靠性。同时，分析了风速对地面离子流场分布情况的影响，研究结论表明特高压直流输电线路在高海拔与高风速条件下地面合成电场与离子流密度有超过安全值的风险。

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硅橡胶绝缘裂纹缺陷的等离子体修复研究

黄泓贸，谢坤，刘宇舜，郭继远，任成燕，邵涛

电工电能新技术. 2023, 42(8): 41-49. https://doi.org/10.12067/ATEEE2209024

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为研究等离子体技术在电力设备绝缘缺陷修复方面的应用效果，本文开展了电缆终端硅橡胶绝缘裂纹缺陷的等离子体修复研究。在硅橡胶绝缘试样表面人工模拟划痕缺陷，以正硅酸乙酯为前驱物，氩气作为载气，通过等离子体射流平台对硅橡胶绝缘表面划痕开展修复实验，研究了等离子体处理时间对附件绝缘缺陷修复效果的影响，测量了等离子体修复前后绝缘样品的体积电阻率和沿面闪络电压。同时采用多针电极对修复前后的绝缘样品开展电晕老化实验，并对老化前后的样品表面特性进行了测量。结果表明：等离子体修复可以有效提高硅橡胶绝缘表面缺陷处的闪络电压和体积电阻率，当修复时间为4 min时，缺陷附近的绝缘特性接近完好试样；电晕老化导致绝缘分子链断裂，使绝缘缺陷处的电气性能进一步下降；经过等离子体修复后的绝缘样品，其体积电阻率、闪络电压和击穿场强在电晕老化后仍高于未修复的缺陷试样，表明等离子体修复硅橡胶绝缘样品的抗电晕老化效果较好。

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基于海上风电的汽车加氢站及远距离氢能输运经济性分析

张行，潘军，何彬彬，江军，陈蔼峻，陈孝元，李佳蓉

电工电能新技术. 2023, 42(8): 50-59. https://doi.org/10.12067/ATEEE2211037

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氢能具有零碳、高效、大规模、长周期储能优势，将在构建新型电力系统中发挥重要作用。引入氢储能调控手段一方面可促进可再生能源消纳和维持电网供需平衡，另一方面还可为交通、工业领域提供清洁燃料和原料储备。本文以广东阳江地区的海上风氢综合应用为例，提出一种海上风电制氢-本地加氢站-外送工业用氢一体化系统概念构想。基于阳江地区的典型海上风电出力特征、广东省氢能负荷历史数据及预测规划，提出了本地加氢站-外送氢能容量配置方案，完成了装备购置成本、日常储运成本、投资回报周期等经济指标建模，验证和评估了百兆瓦级氢能综合应用系统的技术可行性和经济效益指标。评估结果表明：引入海上风电制氢/送氢系统后，每日平均可提供本地氢气容量为5 756 kg，外送工业氢气容量为33 900 kg。在20 MPa和30 MPa长管拖车运输工况下，静态投资回报周期（SPP）分别为516年和486年，动态投资回报周期（DPP）分别为624年和581年。在20年全生命周期运行后，累计净现值（NPV）分别达到83587 M$和92834 M$，有效验证了海上风电制氢-本地加氢站-外送工业用氢一体化系统的经济可行性。

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改进麻雀算法优化支持向量机的接触电阻预测

回立川，张晓泽，李欢欢

电工电能新技术. 2023, 42(8): 60-68. https://doi.org/10.12067/ATEEE2204063

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针对接触电阻常规计算公式计算结果精度难以达到要求，本文提出一种改进麻雀搜索算法（IASSA）优化支持向量（SVM）的接触电阻预测模型。首先，运用经验模态（EMD）对接触电阻的时序数据进行分解，得到一系列不同特征的本征模函数（IMF）；其次，在对分解数据进行支持向量机建模时，采用一种多策略混合改进的麻雀算法去优化支持向量机的回归参数，该改进算法具有全局探索能力强、精度高等优点，从而可以有效避免支持向量机选择参数的盲目性；最后建立EMD-IASSA-SVM模型对每个IMF分量进行预测，在得到每个分量的预测结果后并进行重构，最终得到接触电阻的预测结果。实验结果表明，所提组合模型对接触电阻非平稳时间序列有较高预测精度和适用性。

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基于XGBoost算法的电力系统运行方式自动调整

刘瑶，金吉良，李明乐，李小腾，向异，贾文皓，杜思君，丁涛

电工电能新技术. 2023, 42(8): 69-78. https://doi.org/10.12067/ATEEE2209033

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随着可再生能源机组和灵活性负荷的大量接入，新型电力系统的复杂性和不确定性显著加剧，为电力系统运行方式的调整和计算带来巨大挑战。为此，本文提出一种基于极端梯度提升算法（XGBoost）的电力系统运行方式自动调整模型。该方法首先通过多变量核密度估计对电力系统源-荷不确定性进行建模，得到考虑随机变量相关性的多机组/负荷的联合概率分布。其次，采用场景生成和缩减技术得到电力系统典型运行场景，通过模型驱动生成电力系统典型运行方式样本集。最后，设计XGBoost有监督机器学习模型，训练回归分类树学习电力系统运行方式映射关系，实现电力系统运行方式的在线自动调整。算例结果证明了本文所提方法的有效性和精确性。

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电力系统新能源等效消纳能力及其工程应用

孙沛，范越，孙骁强，牛拴保，杨攀峰，张智荏，郭瑾程

电工电能新技术. 2023, 42(8): 79-86. https://doi.org/10.12067/ATEEE2208016

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构建以新能源为主体的新型电力系统，新能源消纳问题是规划人员要面对的挑战之一。在电力系统规划阶段，通常需要评估电力系统新能源的调峰需求，以便规划调峰电源，控制新能源弃电率在合理水平。在评估电力系统新能源调峰需求时，一般较难定量分析，往往通过采用生产模拟计算电力系统弃电率的方法侧面反映。本文结合生产模拟与新能源特性，提出等效消纳能力概念，可快速便捷评估系统调峰需求、计算系统弃电率、安排调峰电源等。并在实际工程中对西北电网多省实例验证方法的可行性。

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基于广义比例故障率模型的电网安控装置可靠性评估方法

赵启，王开科，郭小龙，冯小萍，任祖怡，陶睿，欧阳金鑫

电工电能新技术. 2023, 42(8): 87-94. https://doi.org/10.12067/ATEEE2209001

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安全稳定控制装置作为电网保护系统的一部分，其运行可靠性一直受到广泛的研究。由于装置结构、运行功能等区别，一次设备和继电保护的可靠性评估方法难以直接应用于安控装置。为了实现安控装置的可靠性评估，本文提出了基于广义比例故障率模型的电网安控装置可靠性评估方法。利用协变量体现非内部因素对装置故障率的影响，构建故障率模型总结装置运行规律，并基于采集到的历史运行数据和状态监测量，通过拟合的方式，计算威布尔分布参数。基于计算所得参数，求解安控装置可靠性评价指标中的可靠度与复合故障概率，并评估安控装置的可靠性水平。最后，利用样本装置进行算例分析，证明本文方法在安控装置可靠性评估过程中的可行性。

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基于混合神经网络的多时间尺度负荷预测

孙义豪，郭新志，皇甫霄文，马杰，樊江川，张海峰，任洲洋

电工电能新技术. 2023, 42(8): 95-104. https://doi.org/10.12067/ATEEE2208001

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精准的负荷预测对于电力系统保持经济、可靠运行有十分重要的意义，电力系统规划、运行、电力市场竞价系统的设计等都需要不同时间尺度的负荷预测结果，然而现有研究大多围绕一个时间尺度展开，单一模型难以满足实际工程需求。造成这一现象的原因在于模型预测结果的误差会随着预测时间尺度的延长而出现不同程度的增加，预测难度大，并且影响负荷的因素大多分布在不同时间尺度的数据上，难以充分利用。针对以上问题，本文在考虑负荷曲线的定积分与对应时间内用电量之间约束关系的前提下，提出融合多时间尺度数据的混合神经网络模型。该模型的损失函数同时考虑了点预测结果的误差以及负荷曲线定积分的物理意义，增强了负荷时间序列中各个元素之间的几何相关性。并且利用神经网络将短尺度数据提取为抽象的综合数据后，与长尺度数据拼接组成新的特征向量，用于预测不同时间尺度的负荷值。算例结果表明，本文提出的模型在实际的变压器负荷数据上能够实现多个时间尺度的预测并且有效提高预测精度。

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中英文目录（2023年第8期）

电工电能新技术. 2023, 42(8): 105-106.

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2023年, 第42卷, 第8期　刊出日期：2023-08-23

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