电工电能新技术

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苏婧媛, 杜程茂

电工电能新技术. 2024, 43(3): 1-9. https://doi.org/10.12067/ATEEE2211025

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无刷双馈电机由于其高可靠性在独立发电应用中优势显著，然而特殊的电机结构亦导致控制参数设计更复杂。针对常用闭环函数法即使辅以强大的计算机软件，其分析结果仍含有大量干扰信息，不便于判定系统稳定情况的问题，本文充分借鉴双馈并网系统的阻抗分析思路，提出一种无刷双馈独立发电系统的控制参数设计方法。通过分别建立机侧、荷侧阻抗模型，避免信息过度集中而增加建模复杂程度，进而以工况变化下系统稳定为核心指标，基于广义奈奎斯特稳定判据对关键电流环参数进行设计。由于反映系统稳定情况的奈奎斯特曲线与(-1, j0)相对关系不受阻抗模型复杂程度影响，本文所提控制参数设计方法无需人工简化干预，可充分发挥计算机软件的智能优势。最后，在次/超同步满载等典型工况下，基于无刷双馈独立发电仿真及实验系统验证了所得控制参数的有效性，可保证工况改变时系统稳定发电并维持较好性能。

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考虑实时备用率的中长时间尺度新能源发电备用的方法

梁振锋, 范新伟, 张娉, 王开艳

电工电能新技术. 2024, 43(3): 10-21. https://doi.org/10.12067/ATEEE2204023

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在新型电力系统中，考虑到中长期时间尺度下新能源出力具有较强规律性，提出了中长时间尺度新能源纳入备用的实时备用率的确定方法。根据实时备用率将新能源可信出力纳入备用，建立多电源电力生产模型。所建模型以生产成本最小为目标函数，考虑电源运行成本、新能源弃电成本、切负荷惩罚成本及机组出力、功率平衡、逻辑变量等约束条件。采用时间迭代将中长时间生产模拟化简为短期优化问题，利用CPLEX求解。以改进IEEE-24节点系统作为算例，优化结果表明新能源电源采用实时备用率的方法纳入备用时，电力系统生产运行总成本更低；新能源渗透率越高，纳入新能源为备用的经济效益越明显；风电和光伏独立确定备用率时，备用成本和污染排放更低。

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基于TOPSIS优化永磁同步电机预测控制成本函数

周立, 薛孟娅, 金烜旭, 李京明, 尚治博, 刘金澍

电工电能新技术. 2024, 43(3): 22-30. https://doi.org/10.12067/ATEEE2305032

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针对多目标约束条件下，为永磁同步电机预测控制算法成本函数选择适当的权重因子，提出了一种逼近理想解排序法(TOPSIS)优化成本函数的优选顺序方法改进权重因子的选择。首先，采用TOPSIS选择一个最接近理想控制动作的正解和最远离理想控制动作的负解，对成本函数中的控制变量进行优先级排序，以确保在每个采样持续时间内选择最佳控制措施。其次，根据上一时刻的最优控制状态，将预测的下一个切换时刻状态用于成本函数优化，从而减少了预测控制算法的计算持续时间。仿真和实验结果表明：与传统预测控制方法相比，基于TOPSIS的预测控制在具有较小开关频率的稳定操作下降低了电磁转矩和磁链的纹波，并且能够有效抑制电流脉动，降低算法的复杂度和计算量，提高了永磁同步电机控制系统在实际中的运行性能。

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基于暂态响应时间分析与暂稳态模式识别的锁相环参数自适应方法

于艇, 贾文阁, 杜冰心, 孙辉, 代宇琦, 雷万钧

电工电能新技术. 2024, 43(3): 31-40. https://doi.org/10.12067/ATEEE2302041

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锁相环的设计对保障交流网络中设备安全运行有着重要意义，锁相环实现方法与参数设计对锁相环的响应时间、抗扰能力等控制特性起到重要影响。本文通过结合小信号频域模型与大信号状态空间模型，分析同步坐标系锁相环的暂稳态响应特性，得出各参数设计对于锁相环控制特性的影响；在理论分析基础上，提出了基于响应时间与暂稳态模式识别的锁相环参数自适应框架。仿真与实验结果验证了所提出的参数自适应方法可以通过实现参数动态调节，达到对锁相环暂态快速响应与稳态抗扰的设计要求。

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基于GRNN-MC的变压器振动信号预测

钱国超, 王山, 张家顺, 代维菊, 朱龙昌, 王丰华

电工电能新技术. 2024, 43(3): 41-48. https://doi.org/10.12067/ATEEE2205002

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变压器振动信号是评估其工作状态的重要参数之一，与绕组松动或变形等隐患密切相关，为揭示变压器振动信号的变化趋势，本文提出了一种基于广义回归神经网络和马尔科夫链修正的变压器振动信号预测方法。即分别以变压器运行电压、负载电流和振动信号归一化特征频率为输入和输出建立变压器振动信号广义回归神经网络预测模型，然后引入马尔科夫链并结合负载电流的变化对振动信号计算结果进行修正以获得最终的预测结果。对某500 kV变压器振动在线监测信号的分析结果表明：经马尔科夫链修正后的变压器广义回归神经网络振动信号预测模型预测精度高，可为变压器绕组运行状态的振动监测技术提供重要参考。

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基于多时间尺度Cholesky分解AEKF的锂电池SOC估计

徐洁玉, 王冬青

电工电能新技术. 2024, 43(3): 49-55. https://doi.org/10.12067/ATEEE2205009

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建立可靠的锂电池荷电状态估算模型，获取精确估算值已成为锂离子电池组能源和安全管理的核心。选择锂离子电池的二阶等效电路模型为研究对象，提出了一种基于Cholesky分解优化多时间尺度自适应扩展卡尔曼滤波算法。状态方程中，对应不同状态变量子方程，选择不同采样周期，解决不同状态变量的不同时间尺度问题。考虑噪声变化，在扩展卡尔曼滤波的基础上，引入噪声的迭代估计，实现噪声的自适应矫正，结合Cholesky分解方法以克服计算的舍入误差问题。在不同工况下，选用不同型号的锂电池进行实验验证，验证该算法的普适性和有效性。

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利用等效复磁导率幅值对硅钢叠片铁心的改进均质化方法

张天淼, 李琳

电工电能新技术. 2024, 43(3): 56-64. https://doi.org/10.12067/ATEEE2305064

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工程上通常用电工钢等低损耗软磁材料制作电力变压器叠片铁心，并通过减少磁性材料叠片厚度和涂抹绝缘涂层来降低叠片的涡流损耗。在计算机仿真中通常用均质化方法对多层薄叠片进行建模，但需要在边缘处进行加密剖分以考虑集肤效应，计算成本较未均质化时有所下降，但依然较高。本文利用含有集肤效应的等效复磁导率幅值改进均质化公式，降低边缘网格的剖分数目，进一步降低计算成本。将国际基准问题TEAM 21^d-M的20层硅钢片均质化并进行磁通以及损耗计算，结果显示本文所提方法在仿真数据上与实验结果最大误差不超过6%，内存占用、计算耗时上较已有的均质化方法大幅提升，表明改进均质化方法准确度高、速度快。

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尖端及气隙联合缺陷下XLPE材料电树枝起始特性及其影响因素研究

周恒逸, 万代, 齐飞, 周湶, 赵邈, 陈伟

电工电能新技术. 2024, 43(3): 65-72. https://doi.org/10.12067/ATEEE2204035

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交联聚乙烯（XLPE）中内部缺陷是导致电缆中电树枝产生的主要诱因，而电树枝的出现将造成电缆绝缘的整体失效，探寻不同绝缘缺陷特征对电树枝起始的影响规律及机理，可为设计、生产环节中改善电缆绝缘提供理论依据。考虑到凸起及气隙的联合缺陷为电树枝引发的主要诱因，本文搭建了针-电极短电缆实验平台以模拟缺陷下电树枝的引发及生长，并建立了缺陷下电应力物理模型，明确了缺陷模型下各缺陷特征对电树枝起始发展的影响规律。研究表明：XLPE电缆中半导体层缺陷的最大电场分布可采用针-板电极下最大场强Mason模型进行描述；由实验及数值化模型结果分析出缺陷的突刺曲率、微孔压强及材料耐受阈值ΔW₀与电树枝起始电压呈正相关，可分别从制造工艺、安装铺设等过程中调控三类缺陷特征，以提高实际工程中XLPE电缆的抗电树枝老化能力。

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计及源网荷储协同运行的城市配网侧储能系统规划调度

王勇, 刘梦晨, 王辉, 师文, 岳园园, 罗璇, 秦博宇

电工电能新技术. 2024, 43(3): 73-82. https://doi.org/10.12067/ATEEE2302004

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为应对日趋严峻的气候问题，中国提出了“双碳”战略目标，能源低碳转型已成为共识。配电系统在可再生能源消纳和用户侧减排方面发挥着重要作用，同时面临新的挑战。城市作为能源消耗的中心，具有显著的聚集碳排效应，城市配电网的低碳转型需求迫切。本文首先提出了计及源网荷储协同运行的城市配网侧储能系统框架。其次，考虑储能系统各项成本，构建储能容量配置模型。进而，计及系统中储能运行、配电网潮流约束等条件，目标为系统运行成本最低，构建系统优化调度模型。最后，计及储能容量配置与源网荷储协同调度运行，构建规划-运行双层优化模型，并通过算例验证本文所提优化配置方案的有效性。

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高压电缆接头防爆保护装置的泄能孔优化设计方法

雷佳成, 杨鑫, 秦睿, 仇炜, 董盼, 蒋凌峰

电工电能新技术. 2024, 43(3): 83-92. https://doi.org/10.12067/ATEEE2205021

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金属型高压防爆保护装置的泄能孔设计是实现其防爆功能的关键。本文提出了金属型高压电缆接头防爆保护装置泄能孔的设计原则和优化方法；通过热源等效和基于多物理场耦合的有限元计算方法，对保护装置内部发生短路电弧的爆炸时装置内部冲击过程进行仿真计算，并通过燃弧试验验证了仿真方法的准确性和可靠性。通过仿真计算出封闭设备泄压面积计算公式的关键参数，得到泄能孔开口尺寸的阈值；仿真了装置内部短路电弧爆炸时最大气压出现时刻以及该时刻下不同泄能孔尺寸所对应的保护装置内壁上的压强分布，得到保护装置内部最大压强与泄能孔开口尺寸的函数关系，进而得到保护装置的泄能孔最优开口尺寸。以35 _kV电压等级为例，计算得到金属型保护装置的泄能孔尺寸为60 mm。该优化设计方法可为35 _kV及以上电压等级的高压电缆接头保护装置的泄能孔设计和制造提供理论基础和设计方法。

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用于货架电子设备的准无线电能传输技术

赵锦辉, 陈希有, 金鑫, 于峰权

电工电能新技术. 2024, 43(3): 93-102. https://doi.org/10.12067/ATEEE2307008

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本文提出了一种可为金属货架上的微功耗电子设备以准无线方式供电或充电的技术。该技术包括发射和接收两部分，高频发射电源连接到货架层板以提供电能，接收电路使用集总元件，可以内置到电子设备中。通过分析电场耦合，建立了单接收及双接收系统的电路模型，并分析了功率效率传输特性。仿真及实验系统验证了所提技术的可行性。结果表明，接收设备可在货架平台内的任意位置获得稳定的电功率。接收设备数量增加时，系统的传输效率得以提高。六接收设备时，单个功率仍能在500 _mW以上，足以驱动显示牌类的微功耗电子设备。

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考虑出力特性的光热参与电力平衡容量研究

孙沛, 赵亮, 田宏梁, 项丽, 杨攀峰, 师文, 秦博宇

电工电能新技术. 2024, 43(3): 103-112. https://doi.org/10.12067/ATEEE2301050

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太阳能热发电(光热)作为一种清洁能源，由于配置了储热装置，调节性能优异，近年得到大力发展。依据自身经济性，电站设计时储热装置储能时长较长，能够较好搬移所吸收的太阳能，且能跨日，使得光热机组有参加电力平衡能力，可替代常规电源。本文提出一种计算该能力的方法。首先对历史光资源数据统计分析，得到最长连续阴天数等统计特性指标；再考虑不利天气、储热时长及运行调度方式等因素，确定光热电站一定保证率水平下的供热量；引入储热调节因子，计算每一机组的日热量；进而在典型日负荷曲线上，安排光热机组出力过程，确定机组可参与平衡容量。最后通过对青海电网算例计算分析，表明光热电站具有容量效益，此方法可为评估系统装机充裕度提供参考。

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中英文目录（2024年第3期）

电工电能新技术. 2024, 43(3): 113-114.

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2024年, 第43卷, 第3期　刊出日期：2024-03-23

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