电工电能新技术

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郭金鹏, 张海燕, 许庆, 和大壮, 孙晓荣, 潘学萍

电工电能新技术. 2024, 43(9): 1-10. https://doi.org/10.12067/ATEEE2308016

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针对含并网变流器电力系统，提出了一种利用并网变流器来提升系统小干扰功角稳定的广域阻尼控制策略及其设计方案。基于含并网变流器电力系统的小干扰稳定模型，该方案以模态线性二次型调节器为依据设计了状态反馈控制策略，可以实现不同功角振荡模式的解耦控制。考虑到不同并网变流器具有不同的调节能力，进一步构建了以模态线性二次型调节器权重矩阵为待优化变量，以关键振荡模式的阻尼比和并网变流器调节能力作为约束的阻尼控制分配模型，并利用遗传算法进行求解。在PSAT中搭建IEEE 68节点系统模型，对所提控制方案进行验证，结果表明该控制方案能够有效利用各个并网变流器向系统提供足够的阻尼支持。

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计及列车节能运行影响的城轨储能系统最优化容量配置

罗川川, 马兴, 刘锦洋, 管勃

电工电能新技术. 2024, 43(9): 11-22. https://doi.org/10.12067/ATEEE2308044

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优化设计列车运行曲线并合理配置超级电容储能是解决城轨牵引供电系统能量损耗大、功率冲击显著的有效方案。列车运行曲线会直接决定列车的当前运行状态，一方面通过调整牵引电机的工作效率改变供电系统的整体能耗，一方面通过调节列车牵引过程与再生制动过程间的功率差优化储能容量配置。考虑到以上两方面因素的相互制约，本文提出了一种综合的城轨储能系统最优化容量配置方法，旨在兼顾列车节能运行和降低储能容量。首先，利用列车运行的数学模型建立考虑牵引电机工作效率变化的列车能耗函数。然后，考虑多车运行时的能量交互确定列车牵引与再生制动间的功率差函数。进而，重新构建固定时分下考虑系统综合能耗与储能容量的复合经济指标的目标函数。最后，采用遗传算法和粒子群算法相结合的优化算法，得到列车的最优运行曲线。算例分析表明，基于本文优化方法得到的列车运行曲线能够在节能的同时大幅降低超级电容的配置容量。

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基于ATT-TCGNN的综合能源系统多元负荷短期预测

李云松, 张智晟

电工电能新技术. 2024, 43(9): 23-32. https://doi.org/10.12067/ATEEE2306035

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综合能源系统多元负荷之间存在较强的复杂耦合关系，且多元负荷数据具有较强的波动性与随机性。针对上述特点，提出一种基于图神经网络、注意力机制、变分模态分解的多元负荷短期预测模型。首先，对多元负荷数据进行变分模态分解，削弱其波动性与随机性；然后，通过经注意力机制改进的图学习网络建立充分反映多元负荷耦合联系性、负荷与气象间关联性的图结构，并用图预测网络对图结构与多元负荷历史数据进行分析，实现多元负荷预测；最终，结合亚利桑那州立大学的实际数据对所提出模型与其他模型进行对比分析，结果表明，所提出模型具有更高的预测精度。

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考虑碳排放强度约束和负荷转移的风火打捆发电系统经济调度模型

陈咏涛, 王瑞妙, 樊晓伟, 朱小军, 赵小娟, 周念成, 雷超

电工电能新技术. 2024, 43(9): 33-40. https://doi.org/10.12067/ATEEE2304015

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在当前“碳中和、碳达峰”的背景下，风火打捆发电系统将不断提高输送功率，加快构建清洁能源为主体的新型电力系统。为此，本文提出一种考虑碳排放强度约束和负荷转移的风火打捆发电系统经济调度模型。首先，对风火打捆发电系统中灵活性改进后的火电机组，考虑其爬坡能力有了较大提升，采用阶梯式爬坡建模方式来表征其快速爬坡响应能力；其次，考虑改进后的火电机组仍然存在碳排放特性，故将碳排放强度约束加入发电系统的经济调度模型。但是这样可能会限制火电机组的阶梯式爬坡响应能力。为解决这一矛盾，本文将风火打捆发电系统与城市高压配电网进行耦合建模，让城市高压配电网中灵活负荷资源参与风火打捆发电系统经济调度，最终形成计及负荷转移的经济调度模型。最后，本文对某实际地区的多个风火打捆发电系统与当地高压配电网络进行联合仿真分析，验证了所提模型的有效性。

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基于双极性电压注入和PSO拟合的同步磁阻电机磁链自学习方法

乔钰, 苏健勇

电工电能新技术. 2024, 43(9): 41-50. https://doi.org/10.12067/ATEEE2310005

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同步磁阻电机（SynRM）存在明显的磁路饱和现象。如果在电机控制算法中使用固定电感值，无法实现理想的控制性能。针对该问题，提出一种磁链自学习方法。首先，详细分析了SynRM的交叉饱和现象，并采用恒定转速方法建立了SynRM的磁饱和模型；然后，设计了双极性电压注入的自学习给定方式，通过分区域拟合磁链曲线来后处理不均匀分布的原始磁链数据，并使用粒子群优化（PSO）算法求解拟合函数系数；最后，在实验平台对提出的磁链自学习策略进行验证。实验证明，相较于直接插值方法，分区域拟合磁链曲线的后处理方法对原始数据点的分布没有要求，因此可以显著降低磁链曲面的学习误差。

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一种基于MOV-RC缓冲电路的中压直流固态断路器过电压抑制方法研究

黄浪尘, 李俊桦, 何东, 兰征, 曾进辉

电工电能新技术. 2024, 43(9): 51-63. https://doi.org/10.12067/ATEEE2305019

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本文针对常通型碳化硅(SiC)结型场效应晶体管(JFET)的中压直流固态断路器(SSCB)缓冲电路进行了优化设计。首先，分析中压SiC SSCB主开关器件内部寄生电感、外部印制电路板电感和功率回路电感等因素对开关过程的影响作用，阐述了电阻电容二极管(RCD)型、金属氧化物变阻器(MOV)型、RCD+MOV混合型三类经典缓冲电路应用于SiC SSCB时的工作原理，并对其性能进行了评估。基于对三类经典缓冲电路特点的全面分析，为SiC SSCB设计了一种基于金属氧化物变阻器-电阻-电容MOV-RC结构的新型缓冲电路拓扑，基于该电路的工作原理提供了适配的参数调制方法。最后，搭建了以三个1 200 V/38 A常通型SiC JFET器件串联组成的1.5 kV/38 A SSCB实验样机，验证了本文所提设计方案的有效性。仿真及实验结果表明该缓冲电路不仅有效抑制了SiC SSCB故障隔离期间的过电压，还具有较快的故障清除时间和低成本的优势。

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不对称短路故障下多风电场电压控制方法研究

张梦瑶, 许凌, 张添, 秦振涛, 姚骏

电工电能新技术. 2024, 43(9): 64-73. https://doi.org/10.12067/ATEEE2308003

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由于风电场往往处在电网末端，与负荷中心呈现逆分布特点，系统在不对称短路故障条件下具有较差的电压支持能力，风电机组的低电压运行适应性能受到严峻挑战。因此，有必要进一步结合风电并网导则，研究提升电网故障下多风电系统低电压运行适应能力的控制方法。论文首先建立了多风电系统的正负序等效电路，分析了影响系统公共连接点电压的因素。其次，分析了不对称故障下单风电场电压控制的限制条件，然后以改善不同运行场景下风电系统低电压运行适应能力为目标，提出了多风电系统暂态电压协同控制方法。最后，建立了多风场暂态电压控制仿真计算模型，仿真结果表明所提方案可有效改善公共连接点暂态电压水平，并灵活实现最大风能跟踪，为有效提升多风电系统的低电压运行适应能力奠定基础。

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计及源荷不确定性的配电网可靠性高效评估方法

王倩, 李维展, 李丰君, 汤佶元, 陈明, 邹会全, 胡博

电工电能新技术. 2024, 43(9): 74-81. https://doi.org/10.12067/ATEEE2212014

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基于输电线路故障率与服役时间、运行条件之间的耦合关系，本文提出了一种计及实时运行条件改变的配电网可靠性高效评估方法。为改进传统可靠性评估方法在系统运行条件改变时需要重复进行可靠性评估过程的弊端，基于模型-数据混合驱动提出了面向源荷多维不确定性因素的可靠性评估方法。首先，基于输电线路不可用率与运行条件及老化效应间的耦合关系，建立输电线路不可用率模型，并提出配电网关键元件选取方法。然后，构建配电网可靠性指标关于关键元件可靠性参数的解析模型。最后，使用多层前馈神经网络得到解析模型与可再生能源出力及配网负荷水平的映射关系，当源荷变化时快速更新配电网运行可靠性指标。算例测试对本文所提算法的准确性和有效性进行了验证。

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基于磁膜包覆技术的碳纤维复合芯压接缺陷漏磁检测方法研究

张航, 杜志叶, 闵永智, 廖永力, 岳国华, 李根

电工电能新技术. 2024, 43(9): 82-93. https://doi.org/10.12067/ATEEE2309040

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双碳背景下，碳纤维复合芯导线具有环保、节能特性，有着良好的应用前景，但其芯棒较脆且不耐弯折，针对钢锚处压接部位质量检测暂无行之有效的方法，严重制约着该技术在输变电工程中的推广。为此，以横截面积为40 mm2的碳纤维复合芯导线及耐张段压接金具为研究对象，通过磁性薄膜包覆的方式，提出了一种基于漏磁法的碳纤维芯棒压接缺陷检测方案。首先，构建了磁膜包覆后压接金具漏磁场分析模型，探究了漏磁装置的磁极间距L、径向气隙λ、探测靴深度h和宽度d在断裂和少压两种缺陷工况下对信噪比的影响，得出 L=55 mm、λ＝3.5 mm、h=7 mm、d=12 mm时，信噪比效果较好。在此基础上，通过增大断裂尺寸和少压程度，得出断裂漏磁场轴向分量呈现单峰值，径向分量呈现双峰值，而少压轴向和径向分量与之相反。最后，结合试验结果验证了所提出方案的可行性。结果表明：磁性薄膜具备反映碳纤维芯缺陷状态的能力；试验中发现，缺陷信号形态学特征体现为倒“V”形，与理论分析相符。研究成果可为碳纤维复合芯棒钢锚处压接质量检测提供一种新思路。

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高压电力电缆土壤导热系数的反演与计算

覃喜, 周文俊, 吕鸣, 姜玉菡, 杨仕友

电工电能新技术. 2024, 43(9): 94-102. https://doi.org/10.12067/ATEEE2310062

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温度和载流量是电缆运行状态及热稳定极限的重要指标参数，精确的土壤导热系数是电缆温度场准确计算的前提和基础。土壤导热系数受多种因素影响，呈现较大差异性和不确定性。为精确计算高压电力电缆实际运行工况下的温度场和载流量，本文提出了电力电缆实时土壤导热系数逆问题的数学模型和计算方法。开发了电缆表皮温度测量的分布式光纤测温系统，基于电缆表面采样点实时温度构建了分层土壤实时导热系数反演数学模型，并提出逆问题求解的改进遗传算法。实例计算结果表明，应用本文成果计算的实时或动态载流量比标称载流量高出38.08%。

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基于磁化效应的输电杆塔角钢腐蚀缺陷检测方法

程拥军, 陈俊, 陶礼兵, 黄炎阶, 郭远超, 旦乙画, 薛志轩

电工电能新技术. 2024, 43(9): 103-112. https://doi.org/10.12067/ATEEE2308043

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输电杆塔角钢在长期服役中易发生腐蚀，导致杆塔局部构件和整体结构的安全性和稳定性降低。因此，准确检测评估输电杆塔角钢腐蚀缺陷可以避免腐蚀造成的结构安全问题，具有重要研究意义。现有的杆塔腐蚀缺陷检测方法主要以人工评估为主，存在主观性强、随机性大等问题。另外，一些针对铁磁性材料的缺陷检测方法如超声检测、射线检测、涡流检测等，存在检测要求高、难以精准量化评估腐蚀缺陷的问题，无法广泛应用于环境复杂的实际工程。为解决上述问题，本文研究了一种基于磁化效应的输电杆塔角钢腐蚀缺陷检测方法。首先分析了输电杆塔角钢的腐蚀过程及磁化原理，研究了磁化效应下腐蚀角钢的空间磁场分布特征，最终提出了输电杆塔角钢腐蚀缺陷检测方法，并进行算例分析及实验验证。结果表明，本文提出方法可准确评估量化杆塔角钢的均匀腐蚀缺陷及裂纹腐蚀缺陷，实现输电杆塔不同类型腐蚀缺陷的准确检测，具有可靠性好、检测效率高等优点，对保护输电杆塔结构安全性和电力系统稳定性有重要意义。

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中英文目录（2024年第9期）

电工电能新技术. 2024, 43(9): 113-114.

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2024年, 第43卷, 第9期　刊出日期：2024-09-23

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