四旋翼无人机具有较强的非线性特性，容易受到内外部不确定性扰动的影响，因此精准的轨迹跟踪控制成为挑战。本文针对上述问题提出了一种基于改进自抗扰控制和模型预测控制结合的分层控制架构以提高系统的鲁棒性及跟踪精度。首先，基于非线性自抗扰控制设计了外环位置控制器，同时针对自抗扰控制存在的相位滞后问题，设计了相位补偿器；然后基于模型预测控制设计了内环姿态控制器。本文所采用的控制方法不依赖于精确的数学模型，能够在满足系统约束的条件下对给定的轨迹进行精确的跟踪，具有较强的抗干扰能力。通过典型工况的仿真实验表明本文所提控制方法在轨迹跟踪精度上较传统自抗扰控制提升了40%以上，且具有较强的鲁棒性。

更新仿真系统负荷模型参数是电力系统负荷建模的一个重要应用，为建立更为准确的负荷模型，分时分区的负荷建模思路是实现仿真系统负荷模型更新的有效途径和方案，本文聚焦负荷的分区建模，以不同类型用电设备日负荷曲线为基础，实现用电模式提取，并以提取所得用电模式为基向量，针对不同负荷节点或区域日负荷曲线进行分解，以分解所得负荷构成系数为聚类属性，实现负荷节点或区域的聚类分析，进而为系统仿真提供指导。基于实际用电数据的仿真结果验证了本文所提思路和方案的有效性。

功率传输极限作为评估新能源并网系统输送功率能力的重要指标，其受到诸多因素的影响，并在一定程度上制约了新能源系统的发电水平。本文首先推导出新能源并网系统的功率传输极限分析模型，并指出当换流器处于单位功率因数控制下时，其功率传输极限仅为输电线路功率传输极限的一半。其次，提出了一种在公共连接点处配置无功补偿装置的方法以提高并网换流器功率传输能力。然后，研究了含无功补偿装置的新能源并网系统的功率传输极限以及静态稳定边界。最后，提出提升功率传输极限的无功控制规律并通过仿真验证其正确性。

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。

5G的发展面临着基站功耗大、电费成本高、碳排放高等问题。目前，基站的节能减排主要集中在改进通信硬件设备，未考虑灵活利用基站闲置的储能资源与光伏系统相结合。为此，本文建立考虑通信负载的光储系统与5G基站协调优化模型，文中首先构建了5G基站的负荷模型，分析基站功耗与通信负载量及室外温度之间的关系，使用Matlab中yalmip工具箱搭建5G协调优化模型，确定最佳光伏接入容量、不同时刻蓄电池充放电状态、充放电功率和不同时刻电网出力。经算例分析结果表明，应用该模型可有效降低电网对基站供电量，减少基站运营成本，具有一定的削峰填谷能力。

预想事故集筛选是电力系统多重故障风险评估的关键部分，现有筛选方法容易将大量高概率低风险故障加入预想事故集或是生成预想事故集的过程涉及复杂网络拓扑计算，影响风险评估效率。因此，本文提出了一种基于N-2故障组合剪枝预想事故集快速筛选方法。首先，利用低维度的风险信息来进行剪枝操作，生成多个剪枝后的故障状态树。然后，使用回溯算法完成树的深度优先遍历，得到满足故障概率阈值且风险指标高的多重故障组合，筛选合并后作为预想事故集。最后，以IEEE-RTS 79系统作为测试对象，应用所提方法进行多重故障风险评估。结果表明：所提方法的风险评估结果在算例中与N-4故障遍历的评估结果相当，计算效率有明显提升。所提方法适用于恶劣天气下电网多重故障扫描和预想事故排序，为电网风险防控提供快速计算方法。

构建精确的矢量磁滞模型对电工装备电磁场数值分析是必要的。本文基于深度堆叠自编码器（SAE）模型结合磁滞算子空间理论提出了一种矢量磁滞模型。在模型结构中利用多个Play磁滞算子构建算子空间，样本中的磁场强度数据输入算子空间生成高维磁化状态矢量数据。该数据作为SAE模型的输入，利用SAE模型表征磁化状态矢量数据与模型输出磁感应强度的复杂非线性关系。通过训练样本生成的数据构建训练集和训练模型，获得SAE模型的参数。对测试数据的拟合结果表明：构建的模型可以有效地描述铁磁材料在旋转磁化情况下的非线性特性和各向异性。同时，对模型施加螺旋励磁，输出表明构建的模型可以有效地体现材料的矢量磁化特性。

随着大量新能源机组取代同步发电机接入电网，系统惯量水平的下降将威胁系统频率稳定，但基于频率稳定评价系统实际惯量水平与充裕度的方法仍相对较少。本文通过量化分析惯量与频率动态响应的关系，提出一种新能源电力系统的惯量分区评价方法。首先，基于新能源电力系统频率响应模型求解，并借助提出的惯量灵敏度指标分析惯量对相关频率安全指标的影响。然后，依据频率稳定约束与综合惯量灵敏度指标确定区间边界，构建惯量危险区、惯量敏感区和惯量饱和区三类惯量水平区间，并分析潜在最大扰动功率及调频能力对区间边界的影响。进而，提出惯量安全性系数与充裕度系数评价系统当前惯量的水平高低。最后，在DIgSILENT中建立IEEE10机39节点标准系统，仿真验证了所提系统惯量分区评价方法的有效性与可行性。

电流母排是中低压开关柜中主要的发热部件之一，有效抑制其温升对确保开关柜安全可靠运行具有重要意义。抑制母排温升的现有措施大多不够经济或操作、实施较为复杂。本文依据传热学理论，提出采用适当厚度、传热系数较好的绝缘材料对电流母排进行包裹，以提高母排散热效率，从而达到抑制母排温升的目的。理论推导得到了电流母排散热效率的解析模型，数值计算和有限元仿真分析均验证了所提出措施的有效性；基于解析模型分析了该措施的适用范围;并通过物理实验验证了所提出方法的有效性。研究结果表明，针对多种常用型号的母排，其温度随绝缘层厚度的增加先降低，后升高；包裹用绝缘材料的导热性能越好，散热效果改善越明显；本文提出的改善散热措施适用于采用自然对流散热的中低压开关柜。

非晶合金开关磁阻电机(SRMA)的双凸极结构和脉冲供电方式决定了电机内磁场分布的非正弦性，并且不同部位磁通密度波形具有较大差别，导致难以准确计算SRMA的铁心损耗。考虑到非正弦激励下铁心损耗难以用传统的Bertotti损耗分离模型进行计算，本文提出一种耦合Play磁滞模型与变修正系数动态损耗模型的SRMA铁损有限元分析方法。首先，构建非晶合金磁特性测量平台，测量了不同工况下的磁滞回线与损耗特性；其次，根据测量得到的准静态磁滞回线对Play磁滞模型进行参数辨识，并用该模型计算SRMA的磁滞损耗；引入与磁通密度和频率相关的变修正系数，对含高次谐波的SRMA铁心动态损耗进行准确计算；最后，将Play磁滞模型与变系数傅里叶分解损耗计算方法应用于SRMA铁心损耗的有限元分析之中，并进行了实验验证。结果表明，所提方法在SRMA铁损计算中具有较高的精度。

大力发展以光伏、风电为主的新能源是实现“双碳目标”、解决我国能源战略安全问题以及推动生态文明建设的重要途径。新能源电源出力具有随机性、波动性、间歇性的特点，且大多为非同步机电源，不具备传统电源对电网的惯量支撑特性。随着新能源电源渗透率的逐渐增高，传统电源容量占比逐渐降低，电力系统所面临的频率暂态稳定性问题变得愈发严重。新型电力系统暂态频率响应特性主要由惯量支撑和调频特性决定，因此，对系统惯量支撑和调频的建模以及特性分析成为新型电力系统频率稳定性研究以及解决方案设计的关键。本文旨在综述新型电力系统惯量支撑和调频特性研究过程中所需的模型，总结仿真建模过程中的典型模型和关键参数，以期为同领域的研究者在新型电力系统惯量支撑和调频研究过程中提供有益的参考。

气体绝缘组合电器(GIS)为全封闭紧密结构，其内部的隔离开关易于产生机械接触缺陷，在运行电流作用下，一旦隔离开关出现接触不良，将引起温度异常升高，通过温度检测可对GIS隔离开关机械连接状态进行判断。为了获取隔离开关内部动触头温度与设备外壳温度之间的关系，本文基于550 kV GIS开展温升试验，在GIS隔离开关周围布置温度传感器测量温度分布，同时在GIS外壳上进行外部温度的测量，试验研究了不同电流、不同接触电阻下的GIS内部及外部温升规律，结果表明GIS外壳与隔离开关触头的温升存在线性关系，正常情况下顶部外壳温升每上升1 K，对应触头温升提高1.924 K，而故障情况下，对应的触头温升提高2.85 K，并且顶部外壳温度变化范围大，对设备内部温度变化敏感，具有较好的温度辨识性，能更灵敏准确地反映内部触头的温升情况。试验结果分析阐明了GIS内部热源、热量传导路径及温度分布特点，为通过GIS外部温度检测进行内部温度的反演提供了试验基础。

风电的反调峰特性和电网中调峰资源的不足，导致系统对风电的消纳能力偏低，弃风现象严重。相较于安装储能设备等措施，引导负荷侧参与需求响应是一项经济且高效的手段。考虑到西部地区丰富的可再生能源和众多电解铝企业，本文提出一种引导电解铝负荷参与风电调峰的方法。首先，建立了电解铝负荷的数学模型；以此为基础，借鉴鲁棒优化的思想，引入功率松弛变量，设计了电网-多电解铝负荷的协同调度模型，在电网侧采用模糊机会约束刻画风电出力的不确定性；同时通过交互松弛变量的值，在保证电解铝负荷生产隐私的前提下，实现双方的有效调度；然后，采用纳什合作博弈模型，进行多方利益分配；最后，通过改进的IEEE-30节点测试系统，验证了本文所提方法的可行性。

随着我国能源转型以及“双碳”目标的提出，分布式光伏装机量不断上升，其对电网的主动支撑控制技术是近来研究的热点问题。当分布式光伏工作在失去电网或储能支持的极端模态时，需要切换至无储能孤岛模态，采用电压型控制策略独立支撑电压。其中，实现光伏逆变器在并网运行模态与无储能孤岛模态之间的平滑切换，对于在失去电压同步信号后，仍能保证负载的不间断供电具有重要意义。因此，本文研究无储能光伏逆变器多模态控制策略，并提出了一种无储能光伏逆变器并离网平滑切换策略，该策略可以维持光伏逆变器在并网运行模态与无储能孤岛模态下的稳定运行，并能实现在两种模态之间的平滑切换，保证了光伏逆变器和负载之间的功率平衡。最后，实验结果验证了该方案的有效性，保证了含分布式光伏的配电网在多种模态下的供电品质。

城市轨道交通运行时钢轨电流会从结构紧固件处泄漏到大地中，为研究钢轨紧固件绝缘垫层破损时杂散电流的空间分布，本文利用CDEGS(Current Distribution,Electromagnetic fields,Grounding,Soil structure analysis)接地分析软件搭建轨道交通仿真模型，对绝缘垫出现破损时各结构层次电位、电流分布和杂散电流空间分布进行对比分析，对钢轨绝缘垫层破损处泄漏电流影响因素进行研究，由此提出钢轨绝缘垫层出现破损时的量值计算模型。结果表明：轨道交通各结构层次电流在绝缘垫层破损处出现突变，而电位变化较小。破损处较大的泄漏电流与沿线钢轨泄漏电流的叠加电场会造成附近土壤等电流密度幅值曲线出现畸变，在本文仿真模型中可对183 m范围的杂散电流空间分布产生影响。同时本文通过修正双边供电电阻网络模型边界条件，推导了钢轨绝缘垫层破损时的解析模型，其与CDEGS仿真结果误差较小，证明了钢轨绝缘垫破损解析模型的正确性和适用性。

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%。

需求响应是虚拟电厂应对电力市场交易中由不确定性因素带来交易风险的重要资源。本文提出一种计及多种需求响应资源的虚拟电厂运行机制以及控制策略。首先，通过v型支持向量回归机对虚拟电厂可再生能源出力、负荷出力、电力市场价格等不确定量进行日前预测，并利用自回归移动平均对预测误差进行典型场景生成。其次，考虑来自虚拟电厂内部直接可控负荷以及外部需求响应交换市场所购得的需求响应资源，基于多阶段随机规划优化框架，以预期利润最大化以及可再生能源未消纳率最小化为目标，构建了不考虑风险控制和考虑风险控制两种条件下的虚拟电厂竞价策略优化模型。最后，通过算例分析不确定性和风险偏好对虚拟电厂的预期收益及可再生能源消纳率的影响，验证了所提运行策略的有效性。

脉冲电感线圈可产生脉冲强磁场，可应用于电磁发射、电磁成型、脉冲功率电源等多个领域。线圈通过脉冲大电流，在产生强磁场的同时，由于焦耳热温度会急剧升高，温度过高可能会使线圈发生结构损坏。考虑涡流效应单次放电时电流会集中在导体外表薄层，从而使得局部电阻和温升增高，连续放电时由于线圈存在散热过程，导线温度会重新分布，是否还需要考虑涡流效应对线圈温升的影响，目前没有相关分析。因此，本文针对连续放电下涡流效应对脉冲电感线圈温升的影响，建立了二维电感线圈电磁-热多物理场瞬态耦合传热模型。首先，计算了绝热条件下的导线温升，与理论公式所得导线温升进行对比，验证了仿真所建模型的准确性；然后分析了单次放电时考虑涡流效应与加载均匀电流时电感线圈电流密度以及温升的分布特点，对比了两种加载方式下线圈不同时刻的温升差异；最后对连续放电条件下两种加载方式的线圈温升进行了对比分析，结果表明：1 ms电流峰值时刻考虑涡流效应的线圈存在严重的集肤效应，导线外表面温升最高，20 ms时刻由于温度的累积效应以及导线热传递作用，导线各匝温度分布均匀，与加载均匀电流的导线温升一致；六次放电后，放电间隔分别为6 s与50 s时，考虑涡流比未考虑涡流的导线最高温度分别高0.94 ℃和0.44 ℃，误差分别为0.69％和0.34%，说明涡流效应在连续放电时对线圈温升影响较小。

为了满足网侧高电能质量以及储能元件安全可靠和长使用寿命的需求，本文针对双向隔离型AC-DC矩阵变换器提出了一套系统的控制策略，包括对系统的双闭环控制和变换器的后级单重移相调制方法。其中双闭环控制包含网侧电流内环控制和直流侧电流外环控制，调制方法中保持前后级电路间协调同步，前级电路采用双线电压调制方式，后级电路采用等比例移相调制方式。仿真和实验结果显示，变换器的网侧功率因数可达0.99，直流侧电压纹波在0.15%以内。直流侧电流指令突变时，电流跟踪速度快且无超调。因此，采用所提出的控制策略可以保证网侧电能质量高、直流侧具有良好的动静态特性。

模块化多电平换流器（MMC）换流站与风电或电网等交流系统之间均存在振荡风险，严重削弱了系统的稳定运行能力。阻抗分析方法是分析振荡问题的一种简单有效的手段。然而，多交流系统耦合下基于模块化多电平换流器的高压直流输电（MMC-HVDC）的阻抗建模目前尚未形成统一的认识。本文提出一种“子系统划分-交流系统阻抗提取-直流端口阻抗等效与聚合”的模块化建模思路。首先根据稳定性分析需求进行子系统划分，然后提取各交流系统的频域阻抗特性，最后采用多谐波线性化方法建立MMC换流站的直流端口阻抗模型，并依据直流网络结构进行聚合。搭建了基于Matlab/Simulink的四端MMC-HVDC系统电磁暂态(EMT)平台，仿真结果验证了模型的正确性和建模方法的有效性。

目前，柔性多状态开关（FDS）多采用背靠背拓扑，需要工频变压器隔离零序回路，整体占地面积较大且效率偏低。为提升FDS在低压配电台区普及的可行性，本文提出了一种基于高频变压器隔离的功率复用型FDS。首先，介绍了变流器功率复用的基本原理，分析了时分复用方法相比频分复用方法更适合构建高频隔离FDS的原因；其次，阐明了高频隔离FDS的详细拓扑结构，设计了装置各变流器的控制策略，并使用PSCAD仿真初步验证原理；最后，设计算例验证了新型FDS在减少配电台区线损和均衡负载等方面的优势。所提装置与方法为在低压台区配电网中应用FDS提供了新选择。

相较于传统并联型微电网，串联型微电网将低压微源变换器输出端直接相串联进行升压供电，具有无需额外升压环节、无环流问题、电压质量高、系统效率高、功率协调控制简单等优点，为微电网的组网方式提供了一种新的有效途径。面向串联光伏微电网系统，本文提出了一种统一并离网模式的双层分布式控制策略，基于串联光伏模块邻近通信的功率因数角一致性协议，底层一次控制实现频率同步和功率协调，上层二次控制实现并离网模式管理、并网下功率优化和离网下电压频率恢复等功能，所提分层分布式控制能够保证并离网双模式及其无缝切换下的稳定运行。最后搭建了四台逆变器串联实验平台，结果验证了所提控制方法的可行性和有效性。

如何为介质阻挡放电(DBD)负载构建结构简单的高性能供电电源一直是DBD应用领域面临的难题。通过利用DBD负载呈容性这一特性，结合DBD负载对激励波形特殊需求的基础上，本文提出了一种适用于DBD负载的双极性脉冲式供电电源。该供电电源仅由一个直流电源、两个功率开关器件、两个二极管和一个升压变压器构成。为了在DBD负载上生成同时具有高上升率、下降率和间歇时间的高频高压双极性脉冲激励，本文设计了该供电电源的工作时序，并进行理论分析和以准分子灯为负载的实验装置来验证供电电源的可行性。实验结果表明，本文构造的供电电源不仅能在准分子灯上生成期望的脉冲激励，而且实现了所有功率开关器件工作在软开关状态。此外，本文构造的供电电源除了具有元器件少的优点，而且能实现准分子灯放电光强线性调节和充分发挥准分子灯性能的特征。

随着变电站自动化程度的不断提高，二次设备数量急剧攀升，网络拓扑结构更为复杂，如何快速且精确地实现保护系统故障诊断关系着变电站能否稳定运行。在这个背景下，为提高智能变电站保护系统的运维效率，本文提出了一种基于人工神经网络的智能变电站保护系统故障诊断方法。从不同间隔内保护装置的插件故障出发，梳理了故障诊断所需的推理知识库，结合报文的发布/订阅关系以及交换机的流量状态提出了故障特征信息的表征方式；利用人工神经网络搭建了保护系统故障诊断模型并给出了实时诊断步骤。以典型的110 kV智能变电站保护系统为例，验证了所提故障诊断方法在面对多种故障类型时的精确性，通过与现有多种方法的对比展现了本文方法在特征选择、识别精度等方面的优越性。

现代电力电子系统的高温应用迫切需要耐高温的金属化膜电容器（MFC）。虽然已有大量研究表明高温电介质膜具有令人满意的储能性能，但其自愈性能尚不清楚，而该性能是决定高温电介质膜能否应用到MFC中的关键。本文主要研究了聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚醚醚酮（PEEK）和聚酰亚胺（PI）三种金属化高温电介质膜在直流高电压下的自愈性能，具体分析了层间压强、卷绕张力和温度等外部因素对自愈性能的影响。结果表明，PI由于碳含量高，在实验中很容易击穿短路导致自愈失败，不适合应用到MFC中。PEEK的自愈性能受层间压强和卷绕张力的影响较大，应用到MFC后需重点考虑卷绕张力和卷绕层数。PEN具有较低的碳含量和优异的脂肪族-芳香族交替结构，且在各项研究中均表现出较为优异的自愈性能。从自愈角度来看，PEN适合成为高温强电场MFC用的绝缘电介质材料。

相对于传统燃油推进,全电推进具有低能耗、低噪音、稳定可靠等优势，已成为各国海军未来发展方向。变频驱动系统为全电推进提供核心动力，其安全至关重要。连接电缆位于逆变器和电机之间，是变频驱动系统的重要组成部分，长期承受高频过电压冲击，其绝缘有早期失效的潜在隐患。在电应力下电树产生是电缆绝缘失效的重要原因，研究电力电子应力下电缆绝缘的电树特性具有重要意义。本文在上升时间320~960 ns、峰峰值12 kV、频率5 kHz的重复方波电压下，研究了上升时间对交联聚乙烯电树特性的影响规律。研究表明：重复方波上升时间对交联聚乙烯电树引发特性影响显著，随着上升时间减小，相同时间内电树引发概率和引发长度明显增加,电树形态由丛状和单一的枝状逐渐转变为密集树枝状。其主要原因可能为：在重复方波电压的上升沿和下降沿，方波电压极性反转和介质中空间电荷迁移、恢复具有时间差，会引起背景电场与空间电荷的附加电场正向叠加。研究结果有望为逆变器供电条件下电缆绝缘设计提供实验和理论依据。

针对双层绕组盘式横向磁通永磁电机(DTFM)所存在的U型定子铁心内周向槽利用不充分、转矩密度和转矩品质较差等问题，本文提出了一种四层绕组DTFM。该电机在外径和槽满率不变的情况下，将U型定子铁心内齿径向向内移动一定距离并添加相应绕组匝数，充分利用了内周向槽，具有定子易加工、转矩密度和功率因数高等优点。首先，将该电机等效为盘式电机并推导功率尺寸方程；其次，对比分析了四层绕组DTFM与双层绕组DTFM的空间磁场强度分布、空载反电动势、转矩密度、转矩品质和功率因数等电磁特性，然后，利用响应面法与多目标粒子群算法相结合的优化策略，实现四层绕组DTFM的输出转矩和齿槽转矩优化；最后，基于多目标优化算法结果试制样机，并进行空载和负载实验分析，验证了所提样机的优越性和设计方法的可行性。

为解决现有空间场传感网络中的传感节点密集、数据冗余和监测响应慢等问题，实现对空间场信息的实时监测，将压缩感知技术引入空间场传感网络优化中。本文提出了对历史数据进行学习的自适应稀疏正交字典的建立方法，通过对稀疏字典的分析改进了传统观测矩阵的建立方法，实现了空间场传感节点布局的最优化；通过聚类方法分析观测数据在字典上的投影系数，获得了空间场正常工作情况下的分布状态曲线，实现了对异常故障点的精准识别。最后，对二源温度场数据进行实验验证，结果表明本文所提出的压缩感知技术可以在完整保留温度场分布特征的前提下，有效降低感知数据的密集程度，并利用稀疏采样的数据，实现对温度场的实时监测和故障识别。该研究对温度场中传感节点高效布置给出了科学指导，避免了空间密集采样的资源浪费，同时也为如何在空间场采样数据欠缺的情况下，精确获取完整的温度场分布提供了新的技术思路。

快速准确判别故障方向对直流配电网故障的快速定位和隔离具有重要意义。本文在线路两侧配置磁环作为线路边界，在此基础上从行波传播的角度推导了正、反方向故障下第二个行波到达前边界元件的电压表达式，分析了正、反方向故障时边界元件的电压差异，提出了基于边界元件电压信息的故障方向判别方法。判别方法不受换流器类型和故障类型的影响，对多分支线结构都能适用。PSCAD仿真验证了该方法能够快速准确判别故障方向，并具有较强的耐过渡电阻能力。

随着我国电能需求量不断提升，配电网可靠性要求逐步提高，配电网设备状态研判难度也不断增大。针对该问题，本文提出一种基于群体优化-概率神经网络的配电网设备状态研判模型。引入改进后的人工鱼群算法对概率神经网络的平滑因子进行寻优，避免其因随机设置而导致研判精度不理想的问题。基于群体优化-概率神经网络算法建立设备状态研判模型，同时利用合成少数类过采样技术改善配电网数据集不平衡的问题，采用主成分分析法对数据集进行特征属性指标提取，减少冗余指标对状态研判精度和时间的影响。实验结果表明，本文模型在状态研判的精度和计算时间上均具有一定优势，能够在配电网的状态研判过程中起到辅助作用。

电动汽车用V型转子永磁电机中的电磁噪声是电动汽车噪声的主要来源，影响到乘车人的舒适度问题。本文以1台额定功率104 kW的电动汽车用V型永磁电机为研究对象，分析电机电磁噪声产生的原因，提出一种在转子中开设分段隔磁桥的方案以降低电机的振动噪声，并与不分段隔磁桥、双层分段隔磁桥方案进行比较。在Maxwell中建立仿真计算模型，并采用有限元法对多个优化方案的电机模型进行电磁性能、振动、噪声的分析比较，并通过样机的振动噪声试验证明了计算方法的正确性及准确性。结果表明，考虑到制作工艺等问题，采用单层分段隔磁桥能够在几乎不影响电磁性能的情况下，有效地减弱电机的电磁噪声。

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%。

激励型需求响应是一种通过补贴信号灵活调度需求侧能源的手段，对于维持电力系统供需平衡，提升经济效益有巨大潜力。在面向居民用户的激励型需求响应中，电力运营商选择削减电量潜力大的居民用户并向其提供补贴价格，以激励其削减电量。然而，站在电力运营商的角度，面对居民用户未知且不确定的用电行为，识别并选择削减电量潜力大的居民用户以及如何动态制定补贴价格是关键挑战。为了解决这一问题，本文提出基于在线学习的激励型需求响应算法(IDR-OL)，利用多臂赌博机框架在线学习居民用户削减电量潜力，建立电力运营商运营成本优化模型选择最优参与需求响应的居民用户并动态制定补贴价格。仿真结果表明，本文提出的IDR-OL算法能够在实现供需平衡的同时更大限度地降低电力运营商运营成本。

随着风电装机容量的增加，风电机组并网对电力系统安全稳定运行的影响日益显著。为了实现低电压穿越(LVRT)期间双馈风电系统的稳定性分析与计算，需要建立能准确描述实际输出外特性的双馈风电系统模型。然而由于变流器控制系统是黑箱结构，其控制模型和控制参数通常难以获取，因此仿真模型与实际系统的外特性响应往往存在显著偏差。为了进一步提高模型的准确度，本文提出了一种考虑双馈风电机组低压穿越序贯控制的全局参数辨识方法。首先计及低电压期间的序贯控制特性，建立双馈风电系统的精细化数学模型，其次基于轨迹灵敏度法选取最佳观测量，提出了多工况-分步辨识策略，利用多组实测数据对双馈风电系统的全局控制参数进行辨识。最后在不同电压跌落程度情况下进行波形对比和模型验证，验证结果表明所提辨识方案可准确模拟实际双馈风电系统的输出外特性。

特高压输电线路是我国电网重要的组成部分，周围电磁环境复杂多变，地面合成电场是特高压输电线路主要电磁环境指标之一，进行准确预测和长期监测对电网安全运行具有重要意义。本文对宁东-浙江±800 kV特高压直流输电工程（灵绍线）进行了合成电场数据采集，将测量得到的合成电场数据进行了异常值分析及处理，通过实际算例表明：局部离群因子(LOF)异常值剔除算法差值平均值小，优于基于密度的有噪声的应用空间聚类（DBSCAN）和孤立森林剔除算法；使用Stacking算法及多种算法基于两组不同数据对合成电场进行预测，预测结果显示Stacking算法预测精度均优于多种同类预测算法；与传统有限元法预测合成电场进行对比，结果显示该预测方法可有效进行特高压直流输电线路地面合成电场预测、有效监测合成电场、及时发现隐患，保证输电线路安全稳定运行。

针对多储能单元并联的孤岛直流微电网功率分配精度和电压降落问题，本文提出了一种包括电压偏移和下垂斜率调整的分层分布式控制方法。该方法可以实现储能单元精确功率共享和直流母线电压自恢复，弥补了下垂控制均流精度差、电压偏差大的缺点。通过增加偏移电压和调节下垂增益，可以有效地补偿下垂控制器引起的电压降落。无论负载如何变化，直流母线电压始终可以自动调整。此外，本文还详细介绍了控制器的设计过程，并证明了系统的稳定性。最后，通过仿真和实验验证了该控制方法的有效性和优越性。

为了削弱无线充电系统周围空间的漏磁强度，并提高整个系统的抗偏移性能，本文针对圆形耦合结构提出了一种谐振屏蔽方法。首先，建立了系统等效电路模型，理论分析了传输效率和谐振屏蔽原理。采用控制变量与有限元仿真相结合的方法，优化屏蔽电流、屏蔽线圈匝数和位置，使得耦合结构的抗偏移性能提高了6.72%，同时，与传统铁氧体屏蔽方法做比较，所提方法提高了34.19%的屏蔽性能。最后，搭建了一套带有屏蔽线圈的耦合结构模型，利用LCR分析仪对所提方法进行了实验验证。

以高频电力变压器等为代表的新型电力系统装备面临大容量化、紧凑型发展需求，但装备多层复合绝缘材料中的电荷积聚问题严重影响其安全稳定运行，基于电声脉冲法测试空间电荷分布有利于分析其时空演化特性，但测试系统中的复杂声波透射与反射过程直接影响多层介质的电荷结果分析。本文基于电声脉冲测试信号传递和基本传输线系统中信号传播的相似性，提出了电声脉冲系统的等效表征原理，并结合与实验测量波形的一致性模拟结果验证了模型的可靠性。进一步，基于所构建传输线模型，开展了多层绝缘介质下的电荷仿真模拟，研究表明介质及吸声材料厚度是影响多层介质电荷测量结果的关键因素。基于此，提出了适用于多层介质的电声脉冲法测量遴选标准，所提出方法可有效减少声波反射对测量结果的影响。同时，针对声阻抗匹配程度对测量结果的影响作用机制开展研究，模拟结果表明：当半导电电极与试样声阻抗不相等时，将改变界面处的声波产生系数，进而影响上电极界面侧的被测信号幅值；而当传感器与背衬吸声部分的声阻抗不相等时，则会导致所测结果中所有界面处电压波形发生畸变，出现波形展宽和拖尾的情况。本文相关工作可为多层介质电声脉冲测量实验设计与波形恢复提供相关指导。

针对绿色氢能发展体系构建和产业创新布局进行了综述性研究分析。首先围绕氢能的由来、优势和主要用途来介绍氢能在达成双碳目标国家战略中的关键作用。以重庆为研究对象，从重庆自然资源禀赋出发，研究重庆构建双碳目标时氢能的作用。在宏观政策层面，围绕商业驱动力、配套政策法规、技术研发详述当前的氢能应用障碍。在技术细节层面，归纳几种主要的制氢路线，发现质子膜交换法更具灵活、高效率特性，发展前景较好。随后对氢能存储、运输及应用的几种方式进行讨论和对比分析，发现管道存储和运输更具远距离大容量、安全高效优势，具备良好的发展前景。最后结合重庆“山城”特色，针对不同地理条件进行氢能供应链建设分析，并提出了“港区富集新能源建设船舶水运氢能”和“山区因地制宜建设氢站-风光氢打捆上网”的两种重庆特色氢能发展路径，最后对重庆制氢成本进行算例分析。本文对于重庆开拓制氢储能产业链和氢电耦合运营模式具有良好的指导作用和参考价值。

目前水电机组向着单机大容量、高转速的趋势发展，发电机体积功率密度将进一步提升，转子的散热矛盾也逐渐凸显。为了验证相变液冷技术在转子上应用的可行性并分析其冷却效果，本文提出了一种转子励磁绕组全浸式蒸发冷却结构方案，通过搭建立式电机转子相变液冷实验研究平台对转子蒸发冷却系统流动与换热特性进行了测试，首先验证了该种冷却方式满足转子散热需求；其次采用实验测试与CFD仿真相结合的方式进一步分析验证了不同离心加速度下系统换热和流动特性，结果显示随离心加速度增大模拟磁极线圈温度由均匀分布转变为沿径向线性分布，随离心加速度增大循环流量由逐渐减小转变为与热流密度呈正比关系。研究结果可为蒸发冷却技术在大容量、高转速立式电机转子冷却领域的应用提供一种可行的思路及设计参考。