抢鲜看|《电工技术学报》2022年第11期目次及摘要

发布时间: 2022-07-15 17:20:50 来源:爱游戏体育网页版 作者:爱游戏体育入口

  《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊,报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国内领先水平的学术及科研成果。中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任,兼《学报》主编。

  摘要:随着无线电能传输技术在铁路系统的应用,电磁安全问题引起越来越多人的关注。为了有效评估乘客及司机在无线传能机车内的电磁安全问题,该文利用三维电磁仿真软件构建无线传能系统辐射下车内人员电磁环境模型,研究处于车厢内不同位置的司机和三名乘客(乘客A、乘客B、小孩)暴露的磁场强度、电场强度和电流密度的分布情况。

  结果表明:位于司机室的司机感应电场强度最小,其感应电场强度值为2휐5V/m乘客A感应电场强度为最大,其最大值达到0.55V/m乘客B所处的车厢连接风挡处磁场强度最大,其最大值为2.78A/m感应电流密度最大值出现在乘客B的腹部位置,其最大值为13.7㯊/m2。

  所有计算结果均低于国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)导则的电磁场限值,说明位于车内的司机和乘客都是安全的。最后通过现场测试得到的数据与数值计算结果对比,结果较为吻合,进一步验证了仿真的正确性。

  摘要:为降低心脏起搏器无线供能系统的漏磁场对人体的伤害,该文提出一种150kHz条件下谐振式多线圈无功屏蔽心脏起搏器无线供能系统。建立LCC-C的补偿电路模型,通过研究谐振无功屏蔽线圈原理,仿真研究三种屏蔽线圈环路、匝数的磁场分布和传输效率,以及人体半身模型的电磁-温度场分布,确定了屏蔽线圈的最优环路和匝数。

  实验结果表明,在3环-5匝最优屏蔽结构下,距中心点35mm处的磁通密度减小了20.22%,传输效率可达76.03%,此时体内温升为1.01℃,符合植入式器件安全规定。所设计的多线圈无功屏蔽结构能有效降低无线电能传输(WPT)系统的漏磁,为植入式器件无线供能系统设计提供了一种新思路。

  摘要:垂直入射的横波在测厚时具有较高的灵敏度,但检测裂纹常需采用斜入射方式,单个换能器无法同时进行这两种检测。该文设计了一种正交横波电磁超声换能器(EMAT),通过两个蝶形线圈在铝板中激发正交偏振的横波,提出在脉冲回波模式下利用两个线圈接收信号的声时信息和幅值差,同时进行测厚、检测裂纹并确定裂纹方向的方法。建立正交偏振EMAT三维有限元模型,对横波声场与裂纹缺陷的相互作用进行仿真,研究线圈间距、裂纹尺寸对正交声场和信号幅值差的影响。

  仿真和实验结果表明:正交横波EMAT通过一次检测可以同时实现测厚、裂纹检出及裂纹方向定位,为腐蚀减薄和裂纹等缺陷的在线检测提供了新方法。

  摘要:机械应力会影响电机铁心材料的磁滞回环特性和磁致伸缩回环特性,进而影响电机损耗与振动等运行性能,为此需要在电工产品设计阶段有效模拟电工钢片磁滞-磁致伸缩应变-机械应力的耦合关系下的磁特性。基于磁畴能量极小值的原理,该文提出改进的磁畴结构模型(ADSM)实现电工钢片在机械应力下磁滞与磁致伸缩回环滞后特性表征。

  引入磁滞能量密度函数描述磁滞和磁致伸缩回环滞后效应,引入磁弹性能考虑机械应力对磁特性的影响,使用多个晶粒磁特性的平均值来表示多晶结构电工钢片的磁特性,最后通过模型结果与实验测量数据对比,验证了该改进的ADSM较传统模型更能有效地表征电工钢片的磁滞与磁致伸缩滞后特性,为准确计算铁心的损耗与振动性能奠定基础。

  摘要:配电网电缆附件是配电网系统的关键部件,其复合绝缘XLPE/SIR界面是最为薄弱的绝缘位置。该文模拟了电缆附件安装和运行过程中出现的典型缺陷,设计了电缆附件复合绝缘XLPE/SIR界面存在气泡、气隙、水珠、水膜、金属杂质、半导电杂质和绝缘杂质七种界面缺陷结构,通过建立配电网电缆附件界面缺陷电场仿真模型,研究典型缺陷下电缆附件内部电场畸变规律。

  仿真结果表明:在工频下,气泡缺陷与气隙缺陷在界面上引起的最大电场强度畸变值分别为13kV/mm和4.58kV/mm,随着气泡缺陷尺寸的增加,电场畸变呈小幅增大趋势水珠缺陷和水膜缺陷引起的最大畸变电场分别为2.94kV/mm和3.74kV/mm,随着缺陷尺寸的增大,电场畸变明显加剧,当尺寸增大两倍时,水珠和水膜引起的最大畸变电场分别提高了18.7%和16%随着缺陷远离应力锥根部,金属缺陷与半导电缺陷引起的电场畸变先增大后减小,最大畸变电场出现在距离应力锥约2mm处,畸变值约为3.65kV/mm。

  相比而言,绝缘缺陷引起的最大电场畸变出现在应力锥根部,约为8.74kV/mm,随着缺陷远离应力锥根部电场畸变呈现明显的下降趋势。该文研究结果对于配电网电缆附件故障分析和运行维护具有重要的指导意义。

  摘要:干式套管电容芯子主绝缘为由皱纹纸经环氧树脂浇注而成的环氧浸渍纸。由于环氧树脂与皱纹纸分子链存在亲水性基团而易吸收水分,为了明确水分在两种材料中扩散特性及对其介电性能的影响,该文制备了环氧树脂和环氧浸渍纸绝缘样品,开展了水分扩散实验以及不同含水量下的介电特性测试实验。

  结果表明:纯环氧树脂中的水分扩散符合Fick扩散模型,而水分在环氧浸渍纸中的扩散特性可用Langumir模型来解释对于纯环氧树脂,水分含量的减少仅导致介电谱曲线Hz)降低,对高频段(1Hz~5kHz)则基本无影响,对于环氧浸渍纸则表现为介电谱曲线损耗峰向低频方向移动进一步地,论文提取两种绝缘介电谱曲线的特征参量,提出干式套管绝缘受潮状态评估的新方法。

  摘要:感应耦合等离子体(ICP)由于无电极烧蚀污染、等离子体环境纯净,在制备高纯度陶瓷材料涂层上具有明显的技术优势。该文利用自主研制的感应耦合等离子体喷涂设备,开展碳化硼涂层制备的实验研究。并利用发射光谱仪和高速相机,对放电气体中加入氢气后的等离子体特性进行诊断。通过在等离子体放电气体中加入不同比例的氢气,研究等离子体工作参数对涂层性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线荧光(XRF)分析了涂层的微观结构、物相和成分情况。

  结果表明,在放电气体中加入氢气会导致等离子体的宏观气体温度升高,从而提高喷涂粉末的表面熔融率在放电气体中加入0.7L/min氢气时,制备的涂层结合强度最大,而且等离子体制备过程不会改变碳化硼的晶体结构。通过对比研究,得到最优化的制备参数,为该自主技术的工艺参数摸索提供重要的实验依据。

  摘要:针对10kV高压开关柜内部短路电弧引发的爆炸造成二次伤害的问题,该文从开关柜柜体和柜门安全裕度比较的角度出发,提出提高开关柜安全裕度的计算方法和设计建议。采用热源等效和分舱建模的方式,利用多物理场耦合的有限元仿真,对开关柜在短路电弧冲击作用下的安全裕度进行仿真计算。

  以电缆室为例,得出电缆室柜体和柜门的安全裕度值(分别为51%和2%),指出影响开关柜安全裕度的关键在于提升柜门的安全裕度值。提出在柜门内侧覆盖陶瓷化硅橡胶高分子复合耐火材料的方法来提升柜门的安全裕度,在电缆室柜门内侧压强较大区域覆盖3mm厚的陶瓷化硅橡胶高分子复合耐火材料,可将柜门的安全裕度提升至70%,进而提升开关柜的整体安全性能。与传统提升方法相比,更具针对性,促进设备向轻质化发展,为10kV开关柜安全等级提升提供了新的解决思路与方法。

  摘要:为缩小气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的体积、简化生产制造工艺、降低原材料与SF6气体消耗,在《550kV GIS盆式绝缘子小型化设计(一)——几何形状优化》(简称论文1)的基础上,引入介电功能梯度材料的理念,开展盆式绝缘子材料介电分布优化设计。针对接地法兰附近盆体表面电场畸变严重的问题,以均化接地法兰处电场为目标,基于拓扑优化方法构建了盆式绝缘子材料介电常数空间分布优化模型,并讨论了密度函数因子、梯度惩罚权重、介电常数上限等算法参数对于介电梯度形式及电场优化效果的影响。

  仿真结果表明,优化后绝缘子外法兰附近凸面一侧出现高介电常数区域,呈近似菱形的几何轮廓。此时,即使绝缘距离较原始结构减小15%,接地法兰处的电场集中现象仍可得到大幅改善。因此,该文提出的介电梯度材料,有望代替外壳倒角处的“R弧”形金属屏蔽以及绝缘子内嵌金属屏蔽环等方法进行电场分布调控,在GIS小型化改造、减少材料用量、优化工艺流程方面具有广阔前景。此外,提出了3D打印+浇注固化的小型化介电梯度盆式绝缘子制造方案,为后续研究与应用提供支撑。

  摘要:绝缘子室温硫化硅橡胶(RTV)涂层的涂覆质量是评价其应用效果的重要指标,涂覆施工过程中引入破损、杂质、脱粘、厚度不均匀或不达标等,各种形式缺陷,将严重影响绝缘子外绝缘性能,给设备安全可靠运行带来隐患。

  该文提出一种基于光热辐射热波检测的RTV涂层涂覆质量无损检测技术,该方法通过分析试件在可控光热激励下的表面瞬态温度场得到其内部结构信息。首先建立绝缘子RTV涂层热波模型并进行求解对RTV涂层典型缺陷进行了检测,并利用主成分分析和独立成分分析增强缺陷信号最后从热波响应相位谱中提取最小相频二次方根倒数特征用于定量表征RTV涂层厚度。

  研究表明,该方法可以实现绝缘子RTV涂层涂覆质量的快速、准确、非接触检测,具有广阔的应用前景。

  摘要:综合能源系统运行可靠性更加关注系统在实时运行条件下的时变可靠性。对综合能源系统进行运行可靠性评估,不仅能实时反映系统运行状态,还能在考虑多重运行不确定性因素的前提下对未来短时段内的系统运行风险进行预测。综合能源系统涉及多个能源环节,存在不同供能子系统间的耦合问题,影响运行可靠性的因素极为复杂多样。为了规避短期运行风险,提升系统的安全性与可靠性,综合能源系统运行可靠性的建模及评估工作具有重要意义。

  该文首先对基于模型驱动的综合能源系统设备运行可靠性建模的研究现状进行阐述与总结然后,从系统状态生成与选取、系统状态分析与评估、可靠性指标建立与计算三方面详细介绍了模型驱动的综合能源系统运行可靠性评估的研究现状最后,系统归纳了现有研究存在的不足,以便后续研究进行参考和改进。

  摘要:我国的电力市场深化改革正处于关键阶段。目前国内外积累了大量研究成果但缺乏系统性梳理,同时新兴研究主题不断涌现,使得动态追踪热点成为难题。知识图谱能从海量文献数据中提取出结构化的知识谱系,其可视化图形又可呈现该领域演进历程与网络结构,因此能为电力市场研究的演进轨迹及热点追踪提供新的途径。

  该文基于知识图谱分析近十年国内1 495篇、国外5 106篇电力市场相关文献,通过构建市场领域代表性的研究数据集,快速提炼国内外研究轨迹与学术热点,合成时间线、关键词网络并将其可视化,探索近十年国内外电力市场研究的演进路径对近五年电力市场领域的核心前沿进行分析研究,以突现性和中介中心性衡量图谱的关键点,全方面、多维度地追踪电力市场的研究热点。

  该文的研究成果能够深刻把握电力市场的热点与动向,为学者提供一种高效、快速应用的文献分析方法,具有广泛的应用前景。

  摘要:区域综合能源系统(RIES)在提升能源利用水平和促进可再生能源消纳方面具有显著作用,合理有效地对其进行评价是促进其发展的重要前提。该文计及系统运行状态不确定性对于评价结果的影响,提出一种基于变权可拓云模型的RIES综合评价模型。

  首先,综合考虑系统的技术层面、管理层面和外部资源支持,基于“驱动力-压力-状态-影响-响应”(DPSIR)模型建立RIES评价指标体系其次,结合可拓云模型,以指标云关联度计算的随机性贴合评价中系统运行状态的不确定性,通过网络层次分析法(ANP)-熵值法-变异系数法求得各指标权重,并利用惩罚型变权改善了模型中掩盖“短板效应”的问题,确定了RIES的综合运行评价等级最后,通过算例仿真验证了文中所提模型的评价综合性和处理状态不确定性问题的有效性,并对指标的优化顺序进行了灵敏度仿真分析研究。

  摘要:该文以考虑电转气设备与燃气轮机的电-气互联系统为研究对象,建立以系统运行成本、污染气体排放量、系统削峰填谷指标及购电购气费用为优化对象的四目标优化调度模型。通过分段线性化及改进二阶锥松弛将混合整数非凸非线性模型转换为混合整数凸优化模型,并通过增强%u3B5-约束实现目标降维,形成三目标优化问题,利用法线平面交叉法得到一系列均匀分布的Pareto前沿,根据熵权双基点法筛选出最优运行方案。

  最后,在改进的IEEE 30节点电力系统与比利时20节点天然气系统上进行仿真计算,结果表明通过该文建立的模型能得到有效的优化运行方案,为调度人员决策提供参考。

  摘要:随着碳中和目标的不断推进,我国可再生能源消纳面临的形势会更加严峻,亟须挖掘更多的电力系统灵活性调节资源。电动汽车作为一种新型可变负荷,能够通过与电网的互动增强电力系统的灵活性,保障系统的经济安全运行。

  该文针对现阶段缺乏面向电力系统灵活性的电动汽车充放电控制研究的现状,对面向电力系统灵活性的电动汽车控制策略进行研究。给出电力系统和电动汽车的灵活性定义,设计了“最大可提供灵活性计算—电力系统灵活性需求计算—电动汽车灵活性控制”的灵活性调度方案,以充分挖掘电动汽车的灵活性调节潜力,促进可再生能源消纳。算例分析表明,该文提出的电动汽车灵活性控制策略能够极大地改善电力系统的灵活性,同时该文模型的求解时间为秒级,完全可以满足电力系统地实时灵活性调度需求。

  摘要:2019年8月9日的英国大停电事故造成该国部分重要城市出现停电现象,损失负荷约3.2%,影响约100万电力用户。结合英国国家电网公司提供的事故调查报告,该文详细地分析了事故中霍恩风电机组大规模脱网事件的发展过程,对霍恩风电场发生次同步振荡的具体原因进行了分析,并采用Matlab仿真软件构建霍恩风电系统模型进行事故复现。

  为了解决霍恩风电场发生的次同步振荡问题,利用线性自抗扰控制抗干扰能力强、对不同工况适应性强的优点,提出使用线性自抗扰控制器替换静止无功补偿装置(SVC)的电压PI控制模块,对霍恩风电系统中的总扰动进行估计并补偿,克服系统响应速度与超调之间的矛盾,提高系统的稳定性与鲁棒性,有效地抑制了霍恩风电系统次同步振荡现象。

  仿真结果验证了所提控制策略应用于静止无功补偿器后抑制弱交流风电系统次同步振荡的有效性,可为研究我国海上风电并网类似问题提供参考。

  摘要:环形双极直流配电网的潮流控制自由度不足,部分线路潮流不可控,且存在极间耦合问题。对此,提出一种基于三有源桥串并联直流潮流控制器(TAB-PFC)的不平衡潮流抑制策略,同时研究了TAB-PFC的解耦控制。首先分析了受端电压、新能源出力不平衡对正负极潮流及线路损耗的影响,推导了恒功率控制下TAB-PFC输出电压和线路电流的表达式,据此建立了含TAB-PFC的环形双极直流配电网的小信号模型。

  在此基础上,引入参数解耦矩阵实现正负极控制环路间的近似解耦,提高了控制系统的动态性能。在Matlab/Simulink中建立了含TAB-PFC的环形双极直流配电网的仿真模型,并搭建了实验平台。仿真和实验结果验证了TAB-PFC抑制不平衡潮流及参数解耦矩阵方法的有效性。

  摘要:为解决配电网电力电子设备存在的功能单一、利用率低、造价高及协同难等问题,提出含四桥臂H桥变流器的不对称配电网综合补偿方法。

  在静止无功发生器的中性点增设级联H桥对地支路的新型综合补偿装置结构,为接地故障和三相对地参数不对称的补偿电流提供流通回路,考虑配电网三相对地参数不对称和三相负荷不平衡的影响,将有功和无功功率补偿、三相不平衡负荷补偿和三相对地参数不对称电流以及接地故障电流补偿等功能集成至同一套补偿装置。在分析各功能的原理及相互作用机理的基础上,提出基于分序解耦控制的多目标协同控制策略,以及三相对地参数不对称电流补偿与接地故障电流补偿的切换方法。

  正常运行时,综合补偿装置动态补偿配电网有功功率和无功功率、三相不平衡负荷及三相对地参数不对称电流接地故障时,三相对地参数不对称电流补偿切换至接地故障电流补偿。仿真结果验证了所提方法的有效性。

  摘要:配电网合环转供电已经成为转移负荷的常用手段,配电网合环模型是进行合环分析的关键。现有的合环转供电分析模型大都忽略负荷阻抗,会导致合环电流的计算出现较大偏差。该文考虑负荷对合环稳态及暂态过程的影响,基于馈线首末端少量微型同步相量测量装置(%u3BCPMU)的实时量测信息对负荷进行等效处理,提出计及负荷等值阻抗的合环转供电分析模型。

  在该模型的基础上,利用叠加原理对合环稳态电流与冲击电流的计算进行了详细分析,针对目前求解合环冲击电流所存在的不足,提出基于最佳频率法求解合环冲击电流的一种有效方法。基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建具体的算例模型,验证了该文所提模型与计算方法的有效性。

  摘要:温控负荷的冷负荷启动特性导致停电后负荷量增加,使其可能超过系统的最大可恢复负荷量。为保证负荷恢复的顺利进行,以空调负荷作为温控负荷的代表,提出一种考虑需求响应的负荷恢复量削减方法。

  首先,建立了计及停电时间的空调负荷聚合功率估计模型,快速计算停电后的空调负荷聚合功率然后,综合考虑暂态安全约束以及系统可提供的恢复功率,确定变电站单次最大可恢复负荷量最后,基于空调负荷群聚合功率估计模型和变电站单次可恢复负荷量限值,利用需求响应技术削减负荷恢复量,保证单次负荷恢复量在限值之内。仿真结果表明,所提方法在不同场景下能够通过需求响应技术实现空调负荷恢复量削减,保证系统的可靠恢复。

  摘要:5G基站建设作为“新基建”的重要组成部分,正加快推进建设进程。随着5G基站建设数量剧增,基站备用储能将是一个容量可观的储能资源。由于5G基站仍处于建设初期,其作为新的储能配置主体参与配电网协同互动的策略仍亟待研究。文中设计了以盘活通信基站闲置储能资源为目的的5G基站云储能系统,提出计及通信负载的基站储能可调度潜力分析方法,并建立了5G基站储能参与电网协同调度模型。

  算例分析结果表明,文中所提5G基站储能调控策略可降低储能充放电对备电作用的影响,并利用基站通信负载的时间差异性与空间互补性,有效达到辅助电网削峰填谷、减少基站运营成本的效果,使电网与通信运营商互利共赢。

  摘要:随着低碳清洁氢发展成为全球共识,各国制氢技术路线均立足本地氢源潜力和未来氢能产业需求,呈现低碳氢、清洁氢到可再生氢的梯次发展趋势。电解水制氢技术的发展是低碳清洁氢气供给的突破口。

  该文首先对电解水制氢技术进行综述,介绍包括美国、日本、欧洲等国家电解水制氢技术路线图和技术指标目标然后深入分析国内电解水技术发展现状,并与国外技术水平进行了差距量化对标,在此基础上提出我国电解水制氢潜在的技术路线最后分析目前中国平准化低碳清洁氢成本,并且对中国2020~2050年平准化低碳清洁氢成本进行了预测。降低低碳清洁氢气平准化价格,需要从技术、商业模式创新等多方面协同发力,从而发挥其在能源转型及深度脱碳方面的作用

  摘要:基于传感技术、物联网技术、仿真建模技术的数字孪生技术通过物理模型与数据驱动模型的融合,已成为一种实现物理实体的真实状态仿真比对与推演评估的先进且可行的新技术。碱性电解水制氢槽是电解水制氢系统中的关键设备,基于数字孪生技术构建碱性电解槽运行特性模型,实现其特性仿真与状态评估中的应用,对电解槽的信息化、数字化及对可再生能源发电制氢系统的整体优化具有重要意义。

  该文首先基于碱性电解槽相关试验及制氢机理,建立了碱性电解槽阻抗特性数字孪生模型然后选择电解槽总电压、总电流及槽体温度等特性表征参数作为观测变量,融合数学驱动模型和电化学机理模型,构建碱性电解槽运行特性数字孪生体系统最后基于Matlab/Simulink实现碱性电解槽数字孪生模型的仿真,主要包括温升特性仿真模型、功率调节仿真模型、产氢效率仿真模型和分离罐特性仿真模型。返回搜狐,查看更多



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