电工电能新技术

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刘圳, 唐伟, 徐玮宏, 闫东旭, 方坤荣, 徐凯, 张艳丽

电工电能新技术. 2024, 43(5): 1-9. https://doi.org/10.12067/ATEEE2310079

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变压器或电机铁心存在大量旋转磁通，旋转磁化下铁心硅钢的磁滞与磁致伸缩效应将增大铁心损耗，加剧铁心振动形变。为了有效模拟铁心硅钢磁滞与磁致伸缩耦合特性，本文在实验测量基础上提出将旋转磁化下硅钢的涡流损耗与异常损耗引入到传统Jiles-Atherton磁滞模型能量平衡模型，表征电工钢片的旋转磁滞特性。同时，基于磁致伸缩与磁化强度之间的非线性回环曲线关系，建立旋转磁化下一阶惯性磁致伸缩模型，并将磁滞模型表征的磁化强度映射到磁致伸缩模型中，建立磁滞与磁致伸缩特性的耦合关系。最后通过实验验证了模型的有效性。研究结果表明，提出的耦合模型可以有效地表征电工钢片的旋转磁特性，为高品质电工产品的优化设计提供参考。

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风储联合系统主动参与电网一次调频的协调控制策略

朱颜, 王渝红, 廖建权, 郑宗生, 赏成波, 王强钢

电工电能新技术. 2024, 43(5): 10-18. https://doi.org/10.10.12067/ATEEE2210049

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通过风储联合系统的协调控制增强风电并网系统的转动惯量水平是增强系统频率稳定的重要手段。现有风储联合系统协调控制中风电与储能的控制相对独立，两者的耦合集成度较低，难以充分发挥风电和储能对频率扰动的响应和调节能力。对此，本文提出基于线性二次型调节器（LQR）的风储联合系统协调控制策略。该策略以双馈风机输出频率和风储联合系统总输出功率为储能的控制输入，以提升系统的阻尼和稳定性，并增强系统的频率响应调节能力。首先，根据系统的状态方程建立双馈风机和风储联合系统的小信号稳定模型，分析协调控制对风储联合系统的阻尼比的提升作用；其次，由具有扰动抑制能力的LQR方法确定协调控制的控制参数；在此基础上，根据转子动能确定储能功率容量；最后在Matlab/Simulink仿真平台搭建风储联合系统并网模型，验证了本文所提策略的有效性和优越性。

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考虑合环延时的含分布式电源配电网合环电流协同控制方法

张丽, 李昂, 许守东, 欧阳金鑫, 李邦源, 陈纪宇

电工电能新技术. 2024, 43(5): 19-27. https://doi.org/10.10.12067/ATEEE2212047

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合环操作常用于配电网故障恢复中，但在合环过程中产生的冲击电流可能导致线路电流越限，不仅可能损坏设备，还会危害人身安全。针对合环电流的抑制大多关注于整体优化，未重视合环暂态过程产生的冲击电流问题，本文提出了一种考虑合环延时与分布式电源(DG)控制协同抑制合环冲击电流的方法。通过分析配电网合环冲击电流的产生过程及原理，刻画了DG出力以及合环延时对于合环冲击电流的影响，建立了DG主动控制与合环协同的控制优化模型，从而提出了考虑合环延时影响以及DG出力的配电网合环冲击电流协同控制方法。算例表明，该方法通过DG出力与预期合环时刻的优化，能够最大程度上控制配电网合环过程中的冲击电流，提升了配电系统的安全性。

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海上风电经柔直并网系统故障穿越协调控制策略

张照辉, 谢志远, 付慧, 徐阳, 赵科, 郭俊, 刘建军

电工电能新技术. 2024, 43(5): 28-37. https://doi.org/10.10.12067/ATEEE2305031

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本文分析了分布式直流耗能装置的拓扑结构、参数设计和控制策略，并对其控制策略进行改进，通过对比传统耗能装置、分布式耗能装置和采用改进控制策略的分布式耗能装置三者的响应曲线，表明采用改进控制策略的分布式耗能装置具有耗能曲线平滑、故障穿越（FRT）性能优越的特点。在此基础上，针对传统故障穿越策略存在的直流耗能装置成本较高的问题，基于永磁直驱式风电机组设计降压法，在故障发生时主动降低风电场的输出功率，并结合采用改进控制策略的分布式耗能装置设计FRT协调控制策略，能够显著降低耗能装置容量，在确保系统故障穿越性能的前提下降低系统造价。基于如东海上风电柔性直流输电工程的实际参数，在PSCAD/EMTDC中建立系统模型，对提出的协调控制策略的有效性进行了验证。

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基于角频率暂态前馈的VSG控制策略

王素娥, 刘煜帆, 郝鹏飞, 陈景文

电工电能新技术. 2024, 43(5): 38-49. https://doi.org/10.10.12067/ATEEE2309012

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针对虚拟同步发电机(VSG)并网时，输出功率的稳态性能与动态性能之间存在耦合，无法同时满足抑制有功振荡和电网一次调频的需求，提出基于角频率暂态前馈的控制策略，通过补偿输出功率，减小Δω，进而减小振荡过程。该控制策略可以有效抑制有功振荡，并且实现了稳态性能与动态性能间的解耦，不会影响一次调频特性，同时提高了响应速度。首先建立VSG有功闭环小信号模型，分析了输出功率稳态性能与动态性能之间的矛盾，并根据同步发电机功角特性分析了有功振荡机理；在此基础上提出了基于角频率暂态前馈的控制策略，利用闭环零极点与Bode图分析了所提控制策略对系统的影响；最后通过仿真和RT-LAB半实物平台验证了所提控制策略的可行性与优越性。

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基于相间短路故障电流的同步发电机参数辨识方法

葛馨远, 饶毅, 谢睿, 孙峥, 吴汪平, 周念成

电工电能新技术. 2024, 43(5): 50-57. https://doi.org/10.10.12067/ATEEE2212015

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同步发电机的精确参数辨识是保证电力系统暂稳态分析的重要基础。本文首先在同步发电机等效数学模型、序网图、等效电路的基础上，推导了其通过外部阻抗相间短路故障情况下的暂态电流表达式；然后以短路试验与辨识得到参数计算的短路电流间标准化误差平方和最小目标函数，采用增加权重系数的改进鲸鱼优化算法，提出基于相间短路故障电流的同步发电机参数辨识方法；最后在某实际同步发电机上进行短路试验，验证了所提方法的正确性与有效性。本文方法通过增大同步发电机的激励能量，采用大扰动过程中的故障电流作为原始数据，以提高辨识的准确性；同时结合短路电流模型非线性特点，对鲸鱼优化算法进行改进，能更好地适应非线性参数辨识。

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基于1DCNN和D-S多信息融合的光伏系统直流母线串联电弧故障检测

李岩, 刘鑫月, 乔俊杰, 王毛桃, 王鹏

电工电能新技术. 2024, 43(5): 58-67. https://doi.org/10.10.12067/ATEEE2305065

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直流母线是光伏系统输出能源的主干道，由于长期曝晒、风化等作用，电缆、连接器等组件劣化，光伏系统直流母线中发生电弧的可能性急剧上升，极易引发火灾、触电等事故。在光伏系统中，串联电弧故障将使回路电流下降，传统的过流保护无法识别。因此，本文提出基于深度学习和证据理论(D-S)的方法来识别串联电弧故障，该方法基于并联电容器电流和电压信号，采用一维卷积神经网络(1DCNN)对检测数据进行电弧识别；在此基础上将基于单个传感数据的识别结果作为证据，运用D-S多信息合成法则计算得到信度分配，最后利用决策规则判断是否发生串联电弧故障。搭建多参数可调模型获取数据进行测试，结果表明：使用1DCNN识别方法，基于并联电容器电流和电压信号的串联电弧识别准确率分别为97.19%和94.98%，而基于1DCNN和D-S多信息融合的光伏系统直流串联电弧故障检测的识别准确率可提升至99%以上。

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换流变压器内部电弧故障超压仿真研究

周盟, 罗传仙, 郭家旭, 周正钦, 张芃, 闫晨光

电工电能新技术. 2024, 43(5): 68-75. https://doi.org/10.10.12067/ATEEE2308030

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换流变压器内部电弧故障将引起油箱内部油压骤升，可能导致油箱破裂甚至严重的爆炸起火事故，严重威胁电力系统安全稳定运行。本文以实际的500 kV特高压换流变压器为研究对象，基于ANSYS平台进行多场耦合数值仿真计算，得到不同故障条件下换流变压器内部超压的时空分布特征。仿真结果表明，设备内部电弧故障期间瓦斯气泡动态增长，油压随瓦斯气泡脉动而骤升并表现出明显的波动特征，换流变压器本体内部油压空间分布不均。本项研究对于换流变压器减压防爆、结构优化具有一定的参考意义。

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天然酯混合绝缘油的长效抗氧化性能研究

魏聪, 曾宁玉, 韦康, 江佩轩, 宋宇飞, 黄正勇

电工电能新技术. 2024, 43(5): 76-83. https://doi.org/10.10.12067/ATEEE2208077

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天然酯绝缘油由于其高燃点、绿色环保的特点，且主要理化电气性能能够达到电力用油要求，目前已在配电变压器中得到了广泛的应用。然而相比矿物绝缘油，天然酯存在运动粘度较大、倾点较高和氧化安定性较差等问题，使其应用环境受到限制。针对上述问题，本文对常见的几种抗氧化剂进行了抗氧化活性评估，测试了抗氧化剂对混合酯类绝缘油的氧化安定性与介电性能的影响，并进行了复配实验，以提前评估抗氧化剂在绝缘油中应用效果，为混合油的抗氧化剂选取提供依据。本文为酯类绝缘油的研制与性能提升提供了一定的理论指导。

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柔性直流电网直流侧极间短路电流初始阶段的量化评估指标

赵金龙, 秦博宇, 刘佳玲, 陈沛丞, 宋蔚珂, 刘宛菘

电工电能新技术. 2024, 43(5): 84-94. https://doi.org/10.10.12067/ATEEE2301034

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随着高压领域模块化多电平换流器(MMC)型的柔性直流电网大规模建设应用，若直流侧出现短路故障，短路电流在故障初期呈现上升速率快、峰值大等特点，限制了柔性直流电网的进一步发展。为了对短路故障情况下的直流侧电流值进行定量评估，本文从MMC型柔性直流电网固有特性的角度，建立了故障节点处产生的电流响应初始阶段量化评价指标，指导柔性直流电网的规划与运行。首先，提出了一种以MMC输入输出特性为基础的故障电流求解方法，为后续的短路电流量化评价奠定基础。其次，解耦分析柔性直流电网间的短路电流，并从系统固有特性的角度建立了短路电流初始阶段的量化评价指标。最后，在配置特征和架构组成存在差异的各类柔性直流电网上，对所提出的解耦短路电流求解方法和定量指标进行验证。结果表明，所提出的指标能够在不计算短路电流的情况下量化评价柔性直流电网的短路电流，并为柔性直流电网的网络结构设计、运行模式以及参数选择提供技术支持。

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一级能效电工钢片比总损耗的精确测量与仿真分析

宋文乐, 韩学, 王磊, 张俊杰, 杨阔, 甘浩, 李慧奇

电工电能新技术. 2024, 43(5): 95-103. https://doi.org/10.10.12067/ATEEE2211054

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针对国标爱泼斯坦方圈法测量新一级能效硅钢片比总损耗结果的不确定性问题，本文提出了一种工频下基于双爱泼斯坦方圈的新一级能效硅钢片比总损耗测量方法。通过双爱泼斯坦方圈法测量硅钢片的比总损耗，分析并修正了测量方法中的误差，实现了对爱泼斯坦方圈测量时接缝区和均匀区的损耗分离，并分析了接缝区比总损耗对爱泼斯坦方圈测量结果的影响机理。建立了爱泼斯坦方圈有限元模型，对其接缝区和均匀区的损耗进行研究，仿真结果与双方圈法测量结果吻合，验证了本文提出的新一级能效超低损耗薄硅钢片的比总损耗时测量方法的有效性和准确性。测量和仿真结果表明，基于双方圈法测量薄硅钢片比总损耗的结果比单方圈法测量的结果更精确。本文提出的测量和修正方法可用于一级能效薄硅钢片损耗特性的精确测量。

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基于卷积神经网络的电力电缆分布式光纤温度传感系统降噪方法的研究

林静怀, 尚雯珂, 陈珂, 黄永冰, 丁晖

电工电能新技术. 2024, 43(5): 104-112. https://doi.org/10.10.12067/ATEEE2306052

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电力电缆沿线温度的实时在线监测能够有效避免电缆过热导致的安全事故发生，分布式光纤温度传感技术由于具有耐高温、灵敏度高和抗电磁干扰等优点在电缆温度监测中得到了广泛应用。然而对长距离的电力电缆进行分布式测温时，温度信号的信噪比随距离的增长而降低，影响电缆温度测量的准确度。针对此问题，本文设计了一种基于卷积神经网络的降噪方法，在大量先验数据的基础上对神经网络的参数进行优化更新，将其应用于长距离分布式测温信号进行噪声的滤除。实验结果表明，本文的消噪方法能够将长度为11 km的分布式测温信号的噪声水平从原始的±17.5 ℃抑制到±1 ℃内，有效抑制了噪声，提高了测温准确度。

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中英文目录（2024年第5期）

电工电能新技术. 2024, 43(5): 113-114.

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2024年, 第43卷, 第5期　刊出日期：2024-05-23

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