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电气工程学报
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张丰收

月刊

2095-9524

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010-88379056

100037

北京市西城区百万庄大街22号

电气工程学报/Journal Journal of Electrical EngineeringCSTPCDCSCD北大核心
查看更多>>涉及的企业有开关控制设备制造业、电气设备元件制造业、变压器制造业、电力设备制造业、自动化产品制造业、其他输配电及控制设备制造业,仪器仪表及计量器具制造业、电机制造业等。读者为电气制造业企业的中高层管理、开发、设计、生产、技术人员、采购供应、质量保证人员、制造设备供应商,以及电气制造专业相关的院校和科研院所的专业人士。
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    考虑老化与积灰影响的电动汽车充电模块功率器件寿命预测

    刘鸿鹏张梦媛安春光张伟...
    288-296页
    查看更多>>摘要:功率器件的稳定工作是整流器可靠运行的重要保证,功率器件的寿命预测也是提高系统可靠性的有效手段.然而,当前的寿命评估中仅预测了器件持续工作的寿命,且并未考虑因器件老化与积灰导致的热阻在全寿命周期内的变化情况.针对这一问题,提出了一种表征器件老化与积灰影响的随寿命消耗分段更新的灵活等效热模型,利用计及时段气温的方法,对不同场景下持续工作和实际断续工作的功率器件进行了寿命预测.选用VIENNA整流器作为30 kW电动汽车充电模块的前级拓扑结构,构建随寿命消耗分段更新的灵活等效热模型.通过对比不同场景下的功率器件寿命预测结果,验证了所提方法具有更高的预测精度.

    功率器件寿命预测器件老化积灰影响灵活等效热模型

    软包磷酸铁锂电池高温浮充后的电化学性能

    韦守李尹涛贾隆舟常修亮...
    297-306页
    查看更多>>摘要:磷酸铁锂电池因其较好的安全性在储能领域中备受关注.浮充电是一种对电池进行能量补充的常用充电方式,研究不同浮充条件对电池性能的影响显得尤为重要.以额定容量21 A·h的软包磷酸铁锂电池为试验对象,进行高温(50℃)浮充试验,探究高温下不同浮充电压(3.40 V、3.65 V、3.85 V)对电池容量、放电倍率性能、温度场分布和混合功率脉冲特性等性能的影响.结果发现,浮充后电池容量保持率急剧衰减,60天后的容量保持率均低于80%,并随着浮充电压升高,其容量保持率加剧递减,高温下浮充电压差异带来的影响明显增大.高温浮充后电池活性材料和活性锂离子损失严重,界面反应动力学受到阻碍,电池内阻明显增加,且电池放电脉冲功率能力减小,这些老化随浮充电压的升高而加快.温度场分布研究表明,高温浮充后电池放电时最高温度出现在正极极耳处,同时电池放电倍率能力在浮充后明显衰减,并随倍率增大放电容量缩减,且对应点温升明显加剧.由于电池高温浮充后会出现的老化和温升现象,因此电池在使用中应当避免长期高温浮充.本文为磷酸铁锂储能电池的浮充策略提供一定的参考依据.

    浮充电磷酸铁锂电池不同电压电化学性能

    考虑电动汽车出行规律的虚拟电厂鲁棒优化调度

    李轶朱亚萍王昕
    307-315页
    查看更多>>摘要:风电的不确定性和电动汽车出行的随机性会影响虚拟电厂的安全和经济运行.根据风速的概率分布利用区间运算生成风电出力的不确定集合,基于电动汽车出行规律提出了蒙特卡洛抽样流程,模拟电动汽车的出行状态.建立放电补贴和充电补偿的引导措施调度电动汽车进行有序充放电,计及各单元运行和电动汽车出行规律的约束,构建以虚拟电厂运行成本最低为目标函数的鲁棒优化模型.考虑不同场景下的最劣情况进行对等模型转换,调用Gurobi求解模型.算例结果分析证明,调度策略可以显著提高虚拟电厂运行的经济性和安全性,模型发挥电动汽车缓冲作用,对抑制风电出力的波动具有可靠性.

    虚拟电厂风力发电电动汽车蒙特卡洛鲁棒优化

    110 kV GIS内不同形态金属微粒附着缺陷电场分析

    邓瑾怡高凯任茂鑫黄华...
    316-324页
    查看更多>>摘要:全封闭组合电器(Gas insulated switchgear,GIS)广泛应用于高压变电领域,其安全稳定运行对于电力系统来说至关重要,而金属微粒附着缺陷是导致GIS设备故障的主要原因之一.基于有限元仿真建立了110 kV GIS设备的仿真模型,模拟了不同形状以及多个金属微粒附着缺陷对GIS设备电场的影响情况.结果显示,细长型微粒处电场畸变随狭长程度增大而增大;带尖刺微粒尖角在60°时电场畸变较严重;圆形片状微粒越薄,电场畸变越严重;多微粒附着电场畸变主要为其中两个微粒作用,随着微粒径向间隔距离增大而增大,而其余与单个微粒附着时情况相近;各形状金属微粒引起的电场畸变程度从大到小依次为:圆形片状>线形>矩形片状>球形.计算结果可对于GIS内固体绝缘表面金属微粒附着缺陷的局放检测和诊断分析具有参考价值.

    GIS有限元金属微粒形态缺陷电场分析

    基于深度学习的输电线路绝缘子故障检测方法

    杨桢刘易宸李鑫许雪飞...
    325-334页
    查看更多>>摘要:针对航拍巡检高压输电线路上绝缘子目标易受复杂背景和部分遮挡影响,造成传统算法难以准确检测的问题,建立了一种基于改进YOLOv5的输电线路绝缘子检测模型.首先,利用GA+K的检测框优化算法对选择的模型进行改进,来提高识别精度;然后,在YOLOv5算法框架中融合CBAM模块来提升图像中故障目标区域的显著度;其次,采用高斯函数改进YOLOv5中的非极大值抑制方法,提高对遮挡目标的识别准确率;最后利用辽宁某电网公司提供的无人机巡检图像制作数据集,并将所提算法与4种经典目标检测算法进行比较.试验结果表明,相比于4种对比算法,该算法能够在保证较高检测精度的同时具有较好的实时性,并且平均检测精度可以达到95.1%,每张图片的检测时间为0.04 s,兼具目标检测的准确性和实时性.

    绝缘子缺陷故障检测深度学习目标识别YOLOv5

    变电站应对石墨纤维异常侵害的预警与防护研究

    倪蕾钰曹培鲁燕青马永吉...
    335-343页
    查看更多>>摘要:变电站是电网电能分配、变换和传输的枢纽,它的安全是社会稳定和经济发展的必然保障.变电站的重要性决定了它在战争时必然会成为军事打击的首要目标.石墨纤维是一种熔点高、导热性良好、化学稳定性高的导电物质,也是制备专门攻击变电站等电力设施的军事炸弹的主要材料.因此有必要对变电站针对石墨纤维异常侵害的预警与防护进行研究.构建变电站三维模型,采用有限元法计算以石墨纤维为代表的异物入侵时变电站的电场变化情况,提出基于传感技术的电力系统预警方法,并进行风幕式防护的仿真分析,提出石墨纤维侵害下的变电站风幕式防护方法.旨在提高变电站的应变和防御能力,为变电站应对以石墨纤维为代表的导电异物的侵害提出了参考和理论支撑.

    变电站石墨纤维异常侵害预警风幕式防护

    基于遗传算法的悬浮电磁铁磁热耦合参数优化

    孙超张昆仑
    344-352页
    查看更多>>摘要:中低速磁浮列车依靠悬浮电磁铁产生电磁吸力,实现悬浮和导向,针对悬浮电磁铁结构参数设计问题,提出一种基于磁热耦合仿真的方法对悬浮电磁铁进行优化研究.通过对电磁铁结构分析,提出对悬浮电磁铁进行内扣和外扣两种方式,并分别建立三维有限元参数化计算模型,分析其主要发热源和热流量计算方法.在电磁铁温升不超过设定值的情况下,以提升悬浮电磁铁的浮重比为目标,采用遗传算法对结构参数进行寻优求解.仿真试验结果表明,在保证悬浮力达到要求的情况下,所提方法对电磁铁进行内扣操作后,其质量减少43%,进行外扣操作后,电磁铁质量减少58%,并且电磁铁的稳态温升没有超过设定值.所提出的设计方案更加符合实际,为后续设计提供一定的参考依据.

    磁浮列车悬浮电磁铁磁热耦合有限元分析参数设计

    城轨电车的多维度行驶工况构建

    张浩然刘玉涛闫晓夏高明显...
    353-363页
    查看更多>>摘要:为准确反映城轨电车的瞬时行驶特征,提出一种基于多维度状态空间的工况构建方法.首先,参考电动汽车领域的标准测试规程以及结合城轨电车的短行程行驶特征组建样本数据库,提取出特征参数中反映行驶特征累计贡献率最高的参数以进行降维,并按照得分矩阵的参数风格划分短行程类型;其次,以贡献率最高的三个样本参数作为输入,构建电车运行状态多维度状态转移概率矩阵,采用累积泊松分布函数与蒙特卡洛采样相结合的方法生成随机数确定下一时刻状态,以获取实时工况;最后,对不同维度下构建的工况进行对比分析.结果表明,三维状态空间下构建的各特征参数相对样本平均值的偏差和运行速度瞬态误差最低;速度和需求功率历程对运行场景的时空相关性和鲁棒性最强;电车续驶里程相较于传统一维和改进二维方法分别提升了93.5%和23.9%;验证了提升马尔科夫链维度对推演城轨电车实际工况的有效性和优越性.

    城轨电车工况构建多维马尔科夫链状态转移概率矩阵

    基于改进K-means聚类的轨道交通基础设施分布式光伏发电典型场景生成及出力特性分析

    陈凯雷琪李豆萌
    364-372页
    查看更多>>摘要:受限于自然条件,光伏出力具有很强的随机性.为准确评估轨道交通基础设施分布式光伏发电的光伏出力特性,提出一种基于改进K-means聚类算法的轨道交通基础设施分布式光伏发电典型场景生成方法,并基于此进行光伏出力特性分析.首先,基于分布式光伏发电设施以及气象数据,利用PVsyst软件模拟光伏发电出力数据.然后,针对基本K-means聚类算法聚类参数和初始聚类中心盲目性高的问题,结合聚类有效性指标(Density based index,DBI)和层次聚类对其进行改进并利用改进K-means聚类算法生成光伏典型日出力场景.最后,基于华中地区某地轨道交通基础设施分布式光伏系统对所提方法的有效性和优越性进行验证,并通过定性和定量分析各典型场景的出力特性揭示轨道交通基础设施分布式光伏出力的规律和特点.

    分布式光伏出力改进K-means聚类算法典型出力场景出力特性分析

    MSMA自感知执行器的优化设计及试验验证

    鲁军张宏旺张怀治付新鹏...
    373-380页
    查看更多>>摘要:以磁控形状记忆合金为核心元件的自感知执行器是一种能够自我感知并自主响应的执行器,其具有很高的灵活性和智能性.针对现有自感知执行器的结构进行了优化设计.基于电磁理论分析和数学分析软件,以减小自感知执行器的磁路磁阻和励磁功率、增大气隙磁感应强度为优化目标,对自感知执行器的铁心和永磁体尺寸进行了优化设计;优化后的自感知执行器磁路磁阻减小,气隙磁感应强度增大,磁场分布均匀;通过搭建试验平台对自感知执行器的性能进行试验测试和分析,结果表明:在外加磁场大小相同和励磁线圈匝数相同时,优化后的自感知执行器与优化前的自感知执行器相比可显著提高感应电压峰-峰值并降低励磁功率,验证了自感知执行器结构优化设计的正确性与合理性.

    磁控形状记忆合金自感知执行器优化设计电磁理论分析