随着经济发展下电力需求的日益上升，特高压直流输电工程作为主要的输送通道，其安全稳定问题受到广泛关注。换相失败作为直流输电的常见故障，对送端电网造成的暂态电压稳定问题不容忽视，建立特高压直流送端母线电压的数学模型是对换相失败下送端电网电压幅值进行描述的主要手段。低压限流控制环节常被应用到送受端直流换流站，避免故障发生及恢复过程器件过流带来的危害。然而，现有数学模型往往忽略了低压限流控制环节对故障全过程送端母线电压的影响，会导致送端系统暂态电压稳定性分析不准确。为了较为准确的分析换相失败下送端暂态电压特性，本文首先描述了计及低压限流控制环节的特高压直流系统控制结构和现有特高压直流系统送端电网电压的建模问题。其次，基于直流电流的分段特性对送端电网电压进行了分阶段数学建模，提出了计及低压限流控制环节的特高压直流系统在换相失败故障下送端电网暂态电压全过程数学模型。最后，在PSCAD/EMTDC中构建了±800kV特高压直流输电系统仿真模型，对提出模型的准确性进行了验证。结果表明，相较于现有数学模型，本文所建立的数学模型精确度更高，能够较好反映换相失败下包含有低压限流环节的特高压直流输电系统送端电网母线电压的全过程特征。

针对当前基于深度学习的故障辨识方法虽在准确率方面表现较好，但是辨识结果主要反映相关性而缺乏因果可解释性的问题。为此，本文提出一种基于贝叶斯加性回归树(BART)的冬季输电线路故障辨识方法，旨在增强模型的可解释性与因果推断能力。首先，梳理并分析了冬季输电线路故障的原因、类型及其对应时段的天气特征，深入解析了包括脱冰跳跃、冰闪和污闪等典型故障的暂态波形特性。其次，结合因果推断原理与集成学习算法，构建了BART故障辨识模型，利用其优异的非线性拟合能力与内置的不确定性量化机制，挖掘故障原因与气象因素间的因果关系。然后，将故障类型、故障原因及天气信息进行数值编码，并与经过残差网络提取的三相电流、电压数据特征共同作为模型输入，用于训练和测试故障辨识模型。最后，基于实际故障数据的实验结果表明，所提BART模型在故障原因辨识中准确率达到95.57%，验证了其在保持较高辨识准确性的同时具备更强的可解释性与因果推断能力。

输电线路的轻微故障检测对实现电网故障早期预警、保障系统安全至关重要。轻微故障通常表现为较弱的波形特征，难以与负荷变化和可再生能源波动等扰动相区分。为解决这一问题，本文提出一种基于特征层超参数自适应优化的时频神经网络轻微故障识别方法。该方法不同于传统依赖人工设定超参数的深度模型，以时频神经网络为基准结构，将张量大小作为特征融合层的关键超参数，并利用粒子群算法实现自动搜索与优化，从而自适应确定多尺度特征的最优组合，显著提升检测精度与系统鲁棒性。实验结果表明，所提方法在识别准确率和稳定性方面均优于传统人工设定超参数的基准模型，准确率为93.31%，有效降低了调参成本。

传统的T型三电平逆变器因为效率高漏电流小在新能源发电领域广泛应用，但是其输入电压范围不够宽，不能适应一些新能源应用场合需求。本文研究单相双T型三电平逆变器在宽范围输入电压下的应用问题。对该逆变器提出了高增益三电平调制、低增益三电平调制以及混合调制三种调制方式。其中，高增益三电平调制适合低压输入，可以将输入电压的范围低至传统单相T型三电平拓扑的1/2；低增益三电平调制适合高压输入，且通过控制两个电容高频轮流工作，可实现中点电位平衡，减小电感电流纹波。而混合调制是高增益三电平调制和低增益三电平调制的结合，具有宽范围、波形质量好的优点。阐述了工作原理，推导了数学模型，并提出了输出电压外环、电感电流内环以及中点电压平衡环三环控制方案。制作的样机实验结果验证了电路及其控制方法。

Vienna整流器在工业和航空领域的应用广泛，现有关于Vienna整流器开关管开路故障诊断和容错控制的研究主要针对三相三线制，且存在抗干扰能力弱，输出电压波动大等问题。通过分析故障相电流通路变化，建立多重判据故障诊断机制。基于三相四线制拓扑的三相解耦特性设计动态容错控制，通过切除故障相、非故障相电压-电流相位同步控制、幅值比优化及功率自适应降额，降低直流侧电压波动和输入电流幅值，维持系统稳定运行。实验证明该故障诊断方案和容错控制方法的有效性。

光热-风电-储能打捆系统能够充分发挥不同能源形式的出力互补特性，显著平抑输出功率波动并提升供电质量。然而，随着多种发电方式的接入，光热-风电-储能打捆系统的拓扑结构及控制架构日趋复杂，其稳定运行面临多时间尺度动态耦合及振荡风险等挑战。本文聚焦于光热-风电-储能打捆系统，通过时域与频域分析方法揭示其交互作用机理及振荡特性。首先，综合考虑光热机组、风电机组及储能系统的动态特性，构建打捆系统的小信号模型。进一步地，基于时域模态分析法，研究系统的振荡特性及其诱发因素，重点聚焦于次同步振荡。最后，根据模态分析结果，设计辅助阻尼控制器，并通过奈奎斯特稳定性分析方法确定控制器参数，以提升系统的动态稳定性。

高频变压器（High Frequency Transformer，HFT）具有体积小、重量轻，功率密度高等优势，但受到铁芯材料的限制，在运行过程中会出现明显的振动和尖锐的噪声。研究高频变压器铁芯振动的产生机理、特性和影响因素具有重要意义。首先，分析高频变压器铁芯的振动来源，研究铁芯磁致伸缩及麦克斯韦力的作用机理。其次，建立高频变压器振动仿真模型，研究变压器在不同气隙距离下的磁致伸缩效应和麦克斯韦力对铁芯振动的作用机理和贡献。最后，进行不同影响因素对铁芯振动的影响研究，得到振动特性和变化规律。结果表明，变压器铁芯有气隙时的振动来源为铁芯磁致伸缩和麦克斯韦力综合作用，无气隙时的振动来源主要是铁芯磁致伸缩，变压器的振动的主频为激励频率的二倍频，在一定程度上，振动幅值与激励频率和磁密呈正相关。

围绕地铁区域化供电需求，本文对地铁牵引尖峰负荷形成机理以及影响因素进行了分析，提出了一种面向超短期时间尺度的牵引负荷概率预测方法，能为区域化供电中共享主变的超短期负荷预测与动态管理提供有效支撑。在牵引尖峰负荷形成机理分析过程中建立多列车叠加与再生制动能量同步吸收的仿真模型，并讨论了随机性因素导致的启停时刻波动对尖峰负荷的影响情况；进一步利用核密度估计刻画计及随机波动的牵引负荷概率分布，结合改进的拉丁超立方抽样技术高效生成具有空间相关性的负荷随机场景；为准确捕捉负荷超短期动态变化规律，采用集合经验模态分解与双向长短期记忆网络对负荷序列进行分解与预测。基于上海地铁实测数据的验证表明，该方法可显著提升牵引负荷预测的精度与可靠性，从而为共享主变容量的动态优化与过载风险防控提供理论依据与决策支持。

针对双有源桥(DAB)变换器在单移相(SPS)调制下电流应力较大、超螺旋滑模控制(STSMC)的收敛时间难以精确估计等问题，本文在传统的STSMC的基础上提出一种基于双重移相调制和快速有限时间超螺旋滑模(FFSTSMC)的电流应力优化方案，与STSMC相比，所提出的控制具有更强的鲁棒性和更快的收敛速度，且收敛时间的上界可以被估计。接着，基于该控制策略本文提出一种有限时间扩张状态观测器去观测负载电流，从而降低系统的控制成本。再者，本文运用李雅普诺夫稳定性理论，对所设计控制器与观测器的稳定收敛性进行了论证。最终，通过仿真分析和实物实验的方式与传统的控制策略进行比较，验证本文所提优化方案的有效性。

目前水电机组向着单机大容量、高转速的趋势发展，立式电机转子散热难度也在不断增加，转子高效冷却技术需求明确。本文以某已经投运的水电机组为研究对象，探讨了管道内冷蒸发冷却系统的可行性和冷却效果。首先，建立了现有空冷方式下转子通风散热计算模型，通过仿真分析得到空冷方式转子励磁绕组温度分布特征，同时与机组实测数据对比验证了仿真方法的准确性。其次，在空冷方式基础上设计了转子管道内冷自循环蒸发冷却系统结构方案，结合两相流动传热仿真分析了转子蒸发冷却系统的循环换热原理和技术可行性。研究结果表明，引入蒸发冷却系统可以降低励磁绕组温度，提升温度分布均匀性，消除局部热点。本文所提冷却方案为管道内冷蒸发冷却技术在立式电机转子冷却领域应用提供可行思路和设计参考。

为解决传统单侧电感型双有源桥（DAB）变换器软开通范围窄、移相策略复杂的问题，本文首次对电感分裂于变压器两侧的分裂电感DAB(Split Inductor DAB, SIDAB)变换器进行了时域数学模型和零电压开通(Zero-Voltage Switching, ZVS)分析，提出了一种结合励磁电流以实现全范围ZVS的简化混合EPS(Simplified Hybrid EPS, SHEPS)控制策略。该策略在不增加计算复杂性的基础上可全范围、全功率实现所有开关管的ZVS运行。此外，为减小励磁电流带来的额外损耗，本文利用RMS电流的全局最优条件，提出了SHEPS控制策略以实现全范围ZVS运行基础上的RMS优化。最后，本文搭建了3 kW/100 kHz的高频SIDAB样机，验证了本文控制策略的有效性，显著提升了系统效率。

小区运营者通过需求侧管理策略对充电站内的电动汽车进行优化调控。然而，电动汽车充电行为与光伏出力具有不确定性，导致负荷响应可能偏离预期。此外，随着电动汽车渗透率的不断增长，变压器面临过载风险，对小区供电安全性提出更高要求。为量化不同需求侧管理策略下的运行风险，本文针对含基本负荷、电动汽车和光伏出力的小区，构建了一套基于蒙特卡洛模拟的风险评估方法。根据负荷水平与变压器容量的关系，将小区运行状态划分为安全、警戒和危险三种类别，并建立概率性和严重性两类风险评估指标，系统性评估需求侧管理对小区安全运行的影响。最后，通过算例分析验证了所提风险评估指标体系的必要性和有效性，并进一步探讨了电动汽车渗透率不断增长情况下对小区运行风险的影响，为提升小区供电安全性提供参考。

数字化转型是促进智能电网发展的内在要求。电力设备作为构建新型电网和能源互联网的物质基础，其数字化设计、智能运维和知识共享服务等基础研究不足，成为制约我国电力设备数字化转型和产品升级的关键。因此，针对电力设备全生命周期中重点环节，提出了基于知识复用的电力设备数字化设计及服役技术框架，阐述了数字化样机建模、仿真模型降阶、融合知识的服役状态评价模型等电力设备数字化关键技术。面向电力物联网，建立了基于公共信息模型和可扩展标记语言的电力设备数字化模型，有助于满足电力设备服役业务各环节间异构系统的交互需求，提高知识、数据、模型等信息的交互效率，能够为电力设备的数字化转型奠定基础。最后，以高压断路器为例，展示了电力设备服役诊断的数字化过程，验证了所提出电力设备数字化模型的可行性。

为应对大规模新能源并网引发的系统频率支撑能力下降、调频资源短缺及频率失稳风险增加等挑战，提升电网调频能力，亟需将新能源场站整合至现有调频体系，并优化同步机组与新能源场站在自动发电控制（AGC）中的协同运行策略。首先，建立了含火电、水电、风电与光伏电站多类型电源设备的区域互联电网频率响应模型。其次，研究了火电、水电与新能源场站的调频特性差异，进一步考虑新能源场站与常规同步发电机组的调频响应特性差异，提出了区域电网频率变化过程中AGC功率分配因子的计算方法，并在此基础上提出了功率分配因子动态更新的AGC策略。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建两区域互联电网频率动态响应模型并验证所提策略的有效性。仿真结果表明，与传统AGC功率分配方法相比，所提策略能够有效地改善电网的频率响应指标，增强区域互联电网的频率稳定性。

金属回线避雷器（metallic return arrester，简称EM避雷器）是特高压直流换流站中抑制操作过电压、吸收冲击能量的关键保护设备，其电热稳定性直接关系到系统运行的安全性。针对现有研究中对特高压EM避雷器温升特性与能量耐受能力关注不足的问题，本文建立了结合三维有限元模型与电磁暂态等效电路的分步联合仿真方法，系统分析了EM避雷器在操作过电压作用下的电压-电流响应、功率损耗分布及温升演化规律。结果表明，典型操作过电压下避雷器整体温升较低，内部电阻片最高温升集中于中部区域，两端因导体散热而温升较低。同时，在典型操作过电压作用下，电流分布不均对热场分布影响较小。通过电阻片温升试验与能量耐受试验验证了仿真结果的准确性，试验与仿真偏差不超过8%，说明本文模型能够有效评估避雷器的能量吸收与温升特性。本文研究为特高压直流系统中EM避雷器的设计优化与运行风险评估提供了理论支撑。

双有源桥（DAB）DC-DC变换器在双向功率传输中具有重要作用，为提高其在输入输出电压不匹配工况下的运行效率，且兼顾开关管能够实现零电压开关（ZVS），需对变换器的回流功率进行优化。为此，提出一种结合ZVS的新扩展移相控制策略，以实现在全功率范围内的最小回流功率。首先通过重新定义移相比划分工作模式，通过建立回流功率模型并选取最优工作模式；之后通过结合ZVS的约束条件，得到在传输功率前段范围内基于ZVS的最小回流功率控制；而在传输功率后段通过引入求导法和Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件法对回流功率进行优化，之后对两者的优化结果进行对比分析：当变换器工作在高功率模式时，两种方案优化效果一致；当变换器工作在低功率模式时，KKT条件法对回流功率和电流应力的优化更显著。最后通过实验验证，所提策略在全功率范围内可以有效的提升变换器性能。

基于柔性供配电方案的交流电弧炉（以下简称“柔性交流电弧炉”）作为一种新型的电弧炉技术，具有系统控制精度高与响应速度快的特点，可实现电弧功率的无级调节，这对于降低电弧炉冶炼能耗具有重要意义。然而，目前针对该类型的电弧炉负载电气特性的分析尚未形成统一有效的方法，且缺乏对其供电模式的分析与运行边界的界定。因此，本文以柔性交流电弧炉的变流器输出电压、电流为自变量，以功率等为因变量，构建负载电气运行图，并以变流器额定容量约束、预设功率因数约束为条件，建立电弧炉的功率圆图。基于此，得到了柔性交流电弧炉在两种控制模式下不同输出对应的运行工况及其稳定运行区域，揭示了不同弧长对功率分配及冶炼效率的影响规律，并通过电弧炉运行点功率需求分析，发现了电流控制模式下可以有效避免运行点漂移的风险，显著提升系统控制的精确性与可靠性。上述结果为电弧炉供电曲线的制定与供电策略的选取提供了理论基础。

构网型控制作为实现“双碳”目标及“双高”电力系统演进的关键技术，可运用于新能源发电系统使其表现出自主惯量响应能力。惯性同步控制是构网型控制的一种，结构简洁，多见于新能源发电系统网侧换流器控制中。但在双馈风力发电系统中，惯量响应与传递的主要通道未通过网侧换流器，且现有方案仅借助转子侧换流器构网型控制特性完成对惯量的响应。因此针对构网型双馈风机的惯量传递方案还存在优化空间，惯性同步控制下直流母线电压与电网频率的映射关系为进一步改善双馈风机的惯量响应能力提供了直接可行的途径。为此，本文提出一种基于网侧惯性同步控制驱动的扰动自适应触发有功输出补偿策略，使网侧换流器与转子侧换流器协同参与惯量响应，实现双馈风机有功出力对频率扰动的快速调节。此外，在惯性同步控制中加入电流内环控制，对电流调节精度进行优化，并进一步改善直流母线电压在扰动下的动态响应。仿真结果表明，该策略可在频率扰动全过程中实现更快的惯量释放、更优的频率恢复能力以及更高的系统动态稳定性，验证了提出的方法对提升双馈风机惯量响应能力与系统稳定性方面的有效性。

面向车网互联型多端口能量路由器，针对现有控制策略难以兼顾功率分配精度与动态响应速度的技术瓶颈，提出一种“能量管理-协调控制-快速执行”的分层协同架构。其中，上层决策系统级能量调度与模式切换，以优化全局功率分配；中层构建融合电池荷电状态的自适应电压分段机制，实现多目标动态协调；底层引入母线电压微分前馈补偿，保障指令的快速精准执行。仿真结果表明，所提方案有效克服了现有方法的固有局限，相较于常规控制策略，将强扰动恢复时间缩短90%，离网模式下，将重载工况的EV功率跟踪误差控制在1%以内，并网模式下，实现电网功率的自适应协同支撑，且全工况直流母线电压波动限制在2%以内；从而有效解耦多目标间的强耦合制约，显著提升了系统的动态鲁棒性与电能质量。

无人驾驶电动汽车是全球能源转型与智能交通革命双重战略背景下的核心融合载体，其大规模发展，引起了车、交通网、电力网从传统独立运行向深度耦合、协同优化的系统性重构。本文提出一种大规模无人驾驶电动汽车充电调度的优化方法，该方法以提升调度效率和均衡负载避免局部过载为目的，建立了车-交通网-电网耦合模型；其中为了降低寻优复杂度，本文根据负荷的时空分布提取各节点的充电桩占用率、动态电价等因素，采用改进K-means++聚类进行充电节点分群，缩减无人驾驶电动汽车的寻优空间；最后结合行驶路程、行驶耗时等因素，为用户侧推荐最优充电节点，实现了电动汽车的有序充电。结果表明，该策略在提高寻优效率，均衡负荷分布的同时有效降低了用户侧充电费用的支出，体现出该策略的有效性。

跟网型变流器作为新能源并网的主要设备，控制环路的耦合作用以及电网强弱会影响其同步稳定性，进而影响电网安全。为了提高弱电网下跟网型变流器的同步稳定性，本文首先基于控制环路耦合分析建立变流器的多环路耦合同步锁相模型。然后与同步机转子动力学方程类比，将模型变换为类Heffron-Phillips模型，并从等效输入转矩入手分析阻尼和同步分量对变流器同步稳定性的影响。在此基础上通过分析控制参数和线路参数对阻尼分量的影响，揭示控制耦合以及电网强弱对变流器同步稳定的影响规律，并给出控制参数的设计原则。最后给出针对等效输入转矩的相位补偿控制策略，通过削弱控制耦合对阻尼分量的影响来提升变流器的同步稳定性。仿真和实验结果验证了跟网型变流器建模分析的正确性以及相位补偿策略的有效性。

针对小电流接地方式的辐射状模块化多电平中压直流（MMC based Medium Voltage DC，MMC-MVDC）系统发生单极接地故障时健全极电压升高的问题，本文提出一种基于数据归一化的故障检测方法。通过分析不同接地方式下的暂态电流回路与极电流突变量特征，指出直接利用极电流突变量进行故障检测的局限性。运用最值归一化技术，使其实现无量纲化，在保留波形形态特征的同时有效放大故障特征差异，据此构建选线选极准则。PSCAD仿真验证，该方法仅利用1ms数据窗便能准确识别线路与母线故障，不仅耐受高过渡电阻能力强，且能良好适应负荷波动、极短线路及低采样率等复杂工况，具备显著的工程应用价值。

风电机组一般通过下垂控制和虚拟惯量控制为电网提供暂态频率支撑。调频系数过小，支撑效果欠佳；而过大的调频系数会破坏系统的稳定性，因而刻画调频系数的运行域至关重要。首先建立了永磁直驱风机并网系统的数学模型，推导了下垂系数、功率扰动、稳态转速之间的解析关系，从而刻画了保证平衡点存在的下垂系数范围。其次，基于劳斯判据推导了风机并网系统小干扰稳定的充要条件，发现稳态转速较低时，系统仅存在不稳定平衡点，由此导出了临界稳态转速和临界下垂系数的解析表达式。根据系统小干扰稳定的代数判据，进一步建立了下垂系数和临界惯量系数的数学关系，从而提出了风机调频系数运行域的刻画方法。案例分析验证了所提调频系数运行域评估方法的准确性。

为进行柔性直流输电换流站中的噪声评估，本文测量了场站中金属化膜电容器元件的振动特性。首先，针对金属化膜电容器在单频交流电压作用下产生与电压同频振动分量的现象提出了含空间电荷的双极板模型，然后通过振动测试平台研究了交流和交直流叠加工况下金属化膜电容器的振动特性，验证了模型的有效性，最后研究了金属化膜电容器中与交流电压同频振动的产生条件。结果表明，含空间电荷的双极板模型可以有效反映金属化膜电容器的振动特性，模型内部空间电荷的大小与金属化膜电容器所受到的直流预应力相关，影响金属化膜电容器中与电压同频的振动加速度大小。该研究为理解金属化膜电容器的振动的产生机理提供依据。

SOC的准确估计是保障锂电池安全运行的基础。针对现有深度学习方法输入特征不足、复杂工况下估计能力受限的问题，本文提出一种融合电池物理模型和深度学习算法的SOC估计方法。首先，通过一阶RC等效模型对电池进行参数辨识，提取能够反映锂电池内部物理特性的欧姆内阻、极化内阻和极化电容，并与实测电压、电流及温度共同构建集成测量信号与物理模型信息的输入特征集合，从而提升神经网络对复杂工况的建模能力。然后，利用TCN捕捉短序列数据中的局部特征，并通过SENet通道注意力调整通道特征权重，完成SOC的初步估计；随后，将初步估计结果与原始特征融合为新的输入特征输入到Informer中，捕捉动态特征和长期依赖关系，实现SOC的最终估计；最后，在电池公开数据集中展开验证，并和其他估计模型进行对比，结果表明，所提方法在不同温度和工况下的最大平均绝对误差和最大均方根误差分别为0.56%、0.64%，验证了所提方法的有效性。

在“双碳”目标和可再生能源快速发展的背景下，储能系统在提升能源利用效率、降低碳排放方面发挥关键作用。然而，现有电氢储能系统调度中普遍存在寿命衰减未考虑充分、碳捕集协同不足等问题。为提升系统经济性与运行可持续性，本文以电氢储能系统为研究对象，构建考虑储能寿命与碳捕集的长短周期两阶段优化模型。通过引入储能设备寿命模型、碳捕集装置与阶梯碳交易机制，建立多时间尺度滚动调度框架。仿真结果表明，该方案可降低运行成本26.71%、减少弃风弃光率23.73%，储能寿命损耗降低约16.93%，有效延长储能设备寿命，提高新能源消纳率与系统运行稳定性，验证所提方法的实用性与综合效益。

当前重力储能系统（GESS）的研究多对钢丝绳等传动机构进行刚性或低维度的简化建模，未充分考虑其柔性特性及由此产生的高维非线性动力学行为。现有的矿井与电梯领域研究虽涉及机械振动，但这些工作主要关注冲击载荷、导向结构响应等机械侧效应，对机械振动如何通过机电耦合机制反向影响电气系统动态性能的研究仍然不足。基于上述背景，本文从机电耦合角度出发，通过揭示机械振动与电气量振荡之间的耦合机理，实现对系统动态运行特性的准确表征。本研究基于Rayleigh法构建钢丝绳纵向振动时域模型，将动态负载特性引入电机运动方程，分析机械振动经电机与双PWM变流器调制后对并网电流的影响，并进行仿真与实验验证。研究表明，弹性钢丝绳的低频振动通过机电耦合效应在网侧形成特征边带与拍频，引发功率振荡；深井工况下，绳长变化导致的刚度时变性会引入并网电流间谐波，显著影响稳定性。本文工作揭示了GESS机电耦合机理，讨论了机械侧振动引发的并网振荡特性，为系统的优化设计、稳定性分析及功率平滑策略提供了坚实的理论依据。

氩-汞（Ar-Hg）气体放电在高效照明、紫外线杀菌等领域具有广泛应用，然而其内部复杂的微观物理过程与放电机理尚未得到完全清晰的阐释。本研究将放电管中等离子体流体模型与外电路相耦合，放电管建模为1D轴向Ar-Hg等离子体放电，外电路由交流源驱动，自洽求解了外电路特性与放电管内等离子体轴向电子密度分布、电子温度以及碰撞频率。放电管在放电初期电压不断降低，放电电流小幅提升，稳定后粒子在两电极处较高，轴向上基本相等。放电管在400 Ω镇流电阻下电子密度达1.9×1018 m-3，在氩分压57 torr下有最大电子密度4.7×1018 m-3，电子温度随氩分压的升高从0.71 eV降低为0.36 eV，碰撞频率从0.5 GHz升高到11.8 GHz，相关结论为后续优化Ar-Hg气体放电电子密度提供理论工具。

本文针对无线电能传输（Wireless Power Transfer ,WPT）工作时接收端电屏蔽层上出现悬浮电位的问题展开研究。在多次实验过程中发现，电屏蔽层尖端存在接触火花放电现象，推测其极有可能发生电晕放电并对悬浮电位大小产生影响。为验证该现象，本文通过实验测量对电屏蔽层尖端电晕放电的存在性进行了确认。在分析悬浮电位形成原因方面，建立了系统的等效电路模型，并推导了考虑电容效应的悬浮电位理论计算公式。基于电磁感应原理、电容耦合效应及静电场效应，分别计算了电屏蔽层上的感应电压、电容电压和放电电压，从而系统揭示了电屏蔽层悬浮电位的构成及其放电特性。

巡检无人机与输电线路的安全距离是保障安全运维的关键因素。当前安全距离的确定主要依赖于光学方法，较少考虑磁场的影响，而高压输电线路产生的强磁场可能对无人机机载传感器造成干扰。本文围绕用于设定磁场安全距离的磁场安全阈值报警装置开展研究。首先，基于有限元仿真分析了±500 kV同塔双回高压直流输电线路周围磁场的衰减规律与空间分布特性，初步确定了磁场检测范围及预警阈值；随后，依据所估计的参数范围，设计并研制了磁场安全阈值报警装置，为磁场安全距离的设定提供可靠的实测数据支撑。最后，通过实验室与±500 kV高压直流输电线路现场的测试，验证了该装置在检测与报警方面的准确性。本研究通过仿真与实测相结合的方式，为高压直流输电线路磁场环境下无人机巡检作业的安全距离设定提供了理论参考与技术依据，有助于提升复杂电磁环境中巡检作业的安全性和可靠性。

直线电机两端磁路的不闭合导致了电磁参数不对称，影响了基于模型参考自适应法（MRAS）的无位置传感器控制系统速度辨识精度。首先，本文以一台12槽13极磁通切换型永磁直线电机（LFSPM）为研究对象，建立了考虑电磁参数不对称的精确数学模型。其次，本文揭示了LFSPM电磁参数不对称对MRAS速度辨识的作用机理。然后，本文提出了一种考虑电磁参数不对称的改进型MRAS速度辨识方法，并完成了整个控制系统的搭建。最后，仿真与实验结果表明，与传统MRAS方法相比，所提改进方法明显抑制了因电磁参数不对称引起的速度与位置估计误差，为直线电机高精度无位置传感器控制提供了有效解决方案。

本文聚焦深度调峰工况下火电机组一次风机滑动轴承的油膜刚度动态演化及其对振动的影响机制。突破传统静态分析，创新性地构建了融合流固耦合的三维轴承模型，联合动力学方程将非线性油膜力映射为随负荷实时变化的动态刚度与阻尼参数。研究发现，负荷降低导致轴承径向力变小，诱发油膜支撑刚度非线性衰减，显著降低系统稳定性并放大振动幅值，揭示了负荷变化通过影响油膜刚度进而加剧振动的机理。研究结果通过电厂实测振动数据得到了验证，为机组调峰过程轴承稳定性实时评估提供了理论依据。

摘要 ：随着“双碳”目标的推进，电力行业脱碳成为全社会零碳的重点。因此，本文建立了一种考虑用电侧需求响应的配电网低碳经济调度模型。首先，基于碳排放流理论分析配电网的碳势分布，在此基础上计算配电网动态碳排放因子。其次，构建价格型和激励型联合需求响应模型，结合动态碳排放因子，利用分时电价和一定的激励补贴政策引导用户主动调整调整自身用电行为。最后，通过改进的IEEE33节点系统进行算例仿真对比，分析结果显示，模型能够在降低配电网系统的碳排放量的同时减少系统运行成本，提高系统运行的稳定性。

针对密度峰值聚类因截断距离人工设定导致的稳定性与检测精度不足问题，本研究提出基于改进灰狼优化和密度峰值聚类的异常检测方法。通过改进混沌映射均匀初始化灰狼种群、设计非线性衰减收敛因子以动态平衡全局搜索与局部开发，并以戴维斯-波尔丁指数作为适应度函数自动优化截断距离，实现参数自适应。对多个区域用电量数据进行实例分析并与主流的异常检测算法进行对比实验，结果表明受试者工作特征曲线下面积(AUC)较主流算法提升明显，验证了方法在检测精度与稳定性方面的显著优势。

热网络模型在电子器件散热设计、热管理和可靠性评估中具有核心作用，其发展已由经典线性模型扩展至更符合物理实际的非线性热网络模型。在非线性热模型的实际应用中，热参数的准确确定是保障模型精度的关键因素。然而，传统基于瞬态热阻抗的模型参数提取方法，因其对工况的稳定性有严格要求，难以适用于实际运行中工况多变的功率半导体器件。为此，本研究提出一种针对功率器件非线性热网络模型的参数辨识方法，该方法基于非线性热网络模型构建目标函数，并运用粒子群算法进行全局寻优，以获取模型辨识参数的最优解。经实验验证，该方法可高精度提取难以理论计算的热参数，且不依赖恒定工作条件，适用于实际变工况下的在线使用，为实现功率半导体器件结温估计工程的可靠性提供了新途径。

针对高速永磁同步电机在运行过程中因参数时变引发的控制性能退化问题，本文提出一种基于多参数在线辨识的自适应控制策略。该策略通过构建MRAS与RLS融合的混合参数辨识框架，实现了对定子电阻、d/q轴电感、永磁体磁链及转动惯量等关键参数的实时高精度估计；并进一步依据辨识结果动态调节转速环与电流环控制器的参数。为进一步提升参数辨识的收敛速度与估计精度，本研究提出一种递推最小二乘法的遗忘因子自适应律。实验验证表明，相较于传统控制策略，当负载工况与电机参数发生显著变化时，所提方法能够实现电机参数的快速精准辨识，并有效抑制因参数失配引发的转速波动与转矩脉动问题，显著提升了电机在时变工况下的控制鲁棒性。

中压电缆接头是决定电缆系统安全水平的关键部件，螺栓压接是影响电缆接头质量的核心工艺。在电缆螺栓连接的设计中，通常依赖设计人员经验主观确定最终方案，缺乏优化设计的科学依据。本文建立了电缆螺栓三维有限元模型，提取压接过程中的应力分布与应力循环寿命特征，结合Matlab–有限元联合仿真方法，建立了螺栓尺寸、位置与压接性能之间的定量关系。以应力循环寿命、最大应力和平均应力为三项优化目标，采用NSGA-II算法获得帕累托最优解集，并通过TOPSIS算法确定最优结构方案。研究结果表明，合理优化螺栓尺寸与位置可使平均接触应力提升约2倍，疲劳寿命提升约1.5倍；优化设计有效降低了接触电阻、增强了机械牢固性和导电稳定性；仿真与实验验证均证明该方法能显著提升电缆接头的安全性与可靠性，为螺栓压接结构的工程优化设计提供了理论与技术支撑。

水分的渗入是引起硅油性能劣化并诱发局部放电的关键因素之一，严重威胁电力设备的运行安全。本文围绕不同含水量条件下硅油的局部放电特性开展系统性研究，通过设定不同暴露时间（0 d、1 d、2 d、3 d、5 d）控制其含水量，系统分析了含水量变化对电缆终端内部典型绝缘缺陷局部放电特性的影响。实验采用针板与沿面两类典型缺陷结构构建放电模型，采集并分析局部放电信号，量化放电幅值、放电频次及其在电压相位内的分布特征。研究结果表明：硅油吸水过程在暴露5天后趋于饱和，含水量上升显著增强局部放电行为。在针板缺陷下，同一电压等级下的放电幅值较新油分别增长478%、586%、546%；在沿面缺陷下则分别增长226%、379%、518%。

针对我国中西部偏远地区的新能源局域微电网并入弱交流主网系统普遍存在的惯量缺失、稳定性薄弱等问题，提出了一种基于构网型电力电子变流器的储能型柔性互联装置及系统，可实现对新能源局域微电网和末端交流弱电网的双端构网支撑功能。针对柔性互联装置的变流器暂态稳定性受故障限流控制策略的影响而改变的问题，建立了d轴优先、q轴优先和相位优先等不同幅值饱和限流策略下柔性互联装置的功率特性模型，通过绘制有功功率-功角曲线，比较分析了采用虚拟导纳电压控制结构下，采用不同幅值饱和限流策略的装置暂态稳定性影响和稳定裕度大小。比较结果表明，基于虚拟同步发电机与虚拟导纳电压控制的互联装置，在采用q轴优先限流策略下具有最大的暂态稳定裕度。基于PLECS仿真环境开展了互联装置暂态稳定性验证，结果验证了功率特性模型的准确性和理论分析结论的正确性。

针对大型风电机组塔架在机组运行过程中易出现振动以及现有加阻算法无法适应其动态过程非线性的问题，提出了基于谐振补偿的改进自抗扰控制塔架减振算法。首先，分析了塔架的受力及运动方程，得到塔架振动的动态特性和影响塔架振动动态特性的关键因素。其次，通过设计基于谐振补偿自抗扰控制器的桨距减振控制算法，整定相应的控制参数来抑制塔架的前后振动。最后，在NREL 5 MW高保真风电机组模型上对控制算法进行测试，通过对比分析可知，此方法和传统加阻算法相比，能够进一步降低塔架的振动和载荷波动，并且算法具有更强的鲁棒性和抗扰性。