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高电压技术
中国电力科学研究院　中国电机工程学会
高电压技术

中国电力科学研究院　中国电机工程学会

杨迎建

月刊

1003-6520

hve@sgepri.sgcc.com.cn

027-59835528

430074

湖北省武汉市珞瑜路143号武汉高压研究所

高电压技术/Journal High Voltage EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为国内外唯一集中、全面地反映当前高电压技术领域科技信息的专业技术刊物，国内外公开发行，是国务院学位办审定的中文重要期刊、中文核心期刊，EI page one和《科技文献通报》收录期刊。本刊根据电力生产、建设、科研、教学需要提供导向性、实用性信息及技术措施，推广实用技术的成果，为我国科技发展、领导决策、促进生产发挥接口、载体和桥梁作用。本刊报道内容包括高压设备、输电线路、系统暂态、测试工程、电磁、城网供电、电力电子等及生态环保生物医疗等边缘、交叉学科。既有基础理论研究也有工程实践应用。本刊读者对象为电力系统生产、建设、运行、管理部门及相关产业科研、设计、制造单位的领导、科技人员、大专院校师生及其他相关工程技术人员。
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    氧化时间对微弧氧化非均质陶瓷膜工频击穿特性的影响

    张萌李昊旻张淇瑞孔诗琴...
    5106-5114页
    查看更多>>摘要：目前对微弧氧化陶瓷膜绝缘击穿特性的研究多集中于改变工艺参数所产生的影响,对处于不同生长阶段的陶瓷膜绝缘击穿特性尚不清晰.为此,研究了陶瓷膜生长过程中工频击穿特性的变化规律及内在作用机理.首先,以氧化时间为变量制备陶瓷绝缘导线样品;其次,对陶瓷膜的表面与截面形貌、元素分布、物相组成等显微特征进行分析;进一步采用双参数 Weibull 分布法获得陶瓷膜工频击穿特性随着氧化时间的变化规律;最后,分析明确工频击穿特性的关键影响因素和内在机理.研究结果表明:陶瓷膜生长过程中工频击穿电压呈现出非线性上升趋势,根据上升速率可分为快慢交替的4个区间,分别是氧化时间为2～6 min、6～14 min、14～18 min和18～30 min,上升速率分别为17.91、8.43、25.38和8.60 V/min.陶瓷膜增厚和Al2O3物相转化是使工频击穿电压增加的主要原因.在陶瓷膜生长过程中,陶瓷膜厚度和粗糙度呈现近似线性增加趋势,增长率分别为 2.32 μm/min和0.15 μm/min;陶瓷膜的致密度呈下降趋势,从1.46 g/cm3降低至0.05 g/cm3.当氧化时间为16 min时,陶瓷膜中出现 α-Al2O3 晶相,并且α-Al2O3 的质量分数随着氧化时间的增长逐渐升高,最大为 21.37%.因为工频击穿场强为平均数值并反映陶瓷膜的平均耐压强度;所以随着氧化时间的增加,工频击穿场强呈现负指数形式下降,从34.25 V/μm减小至7.33 V/μm.陶瓷膜微观结构和物质组成的非均质特性是影响其工频击穿特性变化的关键因素.

    微弧氧化非均质陶瓷膜氧化时间工频击穿特性陶瓷绝缘导线

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    重复脉冲下多电飞机驱动电机相间绝缘测试改进方法

    程驰宙王鹏黄文冬马世金...
    5115-5124页
    查看更多>>摘要：低气压条件下阻挡和电弧放电是制约多电飞机驱动电机绝缘可靠性的潜在隐患.根据现有绝缘标准,模拟实际电控应力进行局部放电起始电压(partial discharge inception voltage,PDIV)测试是评估航空驱动电机绝缘性能的重要手段.国际电工委员会发布的IEC相关标准在指导电机绝缘性能评估方面得到了一定应用.然而,研究表明,按照IEC标准测试流程通过测试的电机在实际运行中仍有可能出现绝缘过早失效问题.对此,文章首先分析了IEC标准中采用的测试方法,指出在局部放电起始电压测试环节应用了不恰当的波形和接线方式是PDIV测试结果不准确的主要原因.通过实验论证了测试使用的电压波形和接线方式对PDIV测试结果真实性的影响,并提出了改进的测试方法;然后,使用有限元仿真分析了多种测试方式下电机内部的电压分布状态,从理论层面解释了改进后测试方法的科学性;最后,使用改进后的方法研究了低气压环境下驱动电机的PDIV特性,验证了改进的测试方法的有效性.结果表明:改进后的测试方法可以克服IEC相关标准中测试的缺陷,应用改进后的测试方法可以有效降低绝缘测试误判的可能性.该研究有望对全电和多电飞机驱动电机绝缘系统评估提供理论和实验参考.

    驱动电机绝缘系统重复脉冲局部放电多电飞机

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    缺陷带材对多层高温超导电缆交流损耗的影响

    朱汉山陈向荣王恩哲阴凯...
    5125-5131页
    查看更多>>摘要：在拉伸、扭转和弯曲条件下,超导带材会出现缺陷,从而导致临界电流的降低,为了对钇钡铜氧(yttrium barium copper oxide,YBCO)涂层导体组成的多层高温超导电缆进行缺陷情况下的数值仿真分析,建立了不同分布的缺陷带材在同一导体层和不同导体层中的仿真模型,研究了不同分布的缺陷带材在不同临界电流退化率下对多层高温超导电缆交流损耗的影响.结果表明:当缺陷发生在同一层时,交流损耗与缺陷的数量和程度有关,但与缺陷的分布无关;多层高温超导电缆在不同导体层发生缺陷时,靠近最外层缺陷越多,损耗越大,而靠近中间层缺陷越多,损耗越小;当 56 根超导带材中出现 8 根缺陷带材时,D34(40)的最大交流损耗相比于无缺陷超导带材增加了18.80%,为了避免缺陷造成的额外交流损耗,需要在实际运行中考虑保留冷却系统一定的余量.所做工作为缺陷带材对多层高温超导电缆交流损耗的研究提供了理论依据和应用参考.

    高温超导缺陷带材多层导体超导电缆交流损耗

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    基于数据物理混合驱动的超短期风电功率预测模型

    杨茂王达王小海范馥麟...
    5132-5141页
    查看更多>>摘要：为提升超短期风电功率预测精度,提出一种数据-物理混合驱动的超短期风电功率预测方法.首先,构建一种融合双向门控循环单元的残差网络结构,将其在测试集的预测结果作为预测模板.然后,根据风速-风电转换特性,基于多项式-线性回归模型拟合风电场风速-功率曲线,在风速高波动时点,以物理机理透明的风速-功率曲线进行预测.最后,根据风速波动阈值建立不同模型之间的动态切换机制,按切换的时点修改模板预测值,对于修正风速小于切入风速的时点,将预测值置零.在吉林省某装机容量为400.5 MW的风电场提供的数据上进行仿真实验得到,测试集第16步预测的平均归一化均方根误差为0.158 9,全部切换中有利切换占比达到90.86%,验证了提出的超短期风电功率预测模型的有效性和适用性.

    风电场超短期预测数据物理混合驱动切换机制波动阈值深度残差网络

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    基于VSG的微电网非等容锂电池SOC均衡方案

    吴青峰褚晓林刘立群何俊强...
    5142-5150,中插15页
    查看更多>>摘要：微电网锂电池逆变器采用传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制方案和现有基于VSG的荷电状态(state of charge,SOC)均衡方案均无法实现非等容锂电池的SOC均衡.为了实现非等容锂电池SOC均衡,提出了一种基于VSG控制的非等容锂电池SOC均衡方案.通过对传统VSG控制参数和线路阻抗参数进行修正,使逆变器输出有功功率与电池容量成正比,消除了容量对SOC的影响,再以SOC为变量对逆变器输出有功功率进行调节,实现了非等容锂电池的SOC均衡.此外,建立了VSG小信号模型,分析了控制参数对系统稳定性的影响.最后,利用Matlab/Simulink仿真软件和实验平台进行仿真和实验验证.结果表明:所提方案能够实现多台等容和非等容锂电池SOC均衡,延长锂电池服役寿命,并验证了控制参数会对系统稳定性造成影响.

    微电网非等容锂电池虚拟同步发电机功率分配荷电状态均衡小信号建模

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    基于云-边-端协同的区域级风电场大数据中心数据管理框架及优化运行方法

    张扬帆王玙李阳沈小军...
    5151-5163页
    查看更多>>摘要：区域级风电场大数据中心面临运行能效低、交互性差、资源重复建设等问题,难以满足数字化特征凸显的新型电力系统对数据实时计算、绿色计算的需求.该文系统性梳理了风电场大数据中心典型数字化业务的类别、算力敏感性特征和可调节潜力,构建了基于云-边-端协同技术的数据管理架构,从数据交互、业务执行、资源调度和质量治理4 个维度提出了大数据中心优化运行方法.算例仿真分析了所提架构在数据传输、存储和能耗等方面的性能,结果表明:相较于集中式架构,云-边-端协同可为大数据中心云服务器节约 350%的存储容量,降低21.04%的能耗,验证了所提架构在实际工程中应用的有效性和合理性.

    区域级风电场大数据中心数字化业务云-边-端协同数据管理架构优化运行

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    考虑碳捕集电厂运行灵活性的网-储联合规划

    邹世豪曹永吉张恒旭肖晋宇...
    5164-5173,中插16-中插18页
    查看更多>>摘要：碳捕集电厂(carbon capture power plant,CCPP)在降低碳排放的同时,增强了电力系统的灵活性,是促进可再生能源消纳和低碳化转型的关键.考虑CCPP运行的灵活性,提出一种网‒储联合规划方法.针对海量场景规划计算困难的问题,利用改进k-means算法对风电出力场景进行削减,并基于Spearman系数筛选典型出力场景.分析CCPP的灵活性运行机理,构建电力系统灵活性供给模型和量化指标.建立考虑CCPP的网‒储双层优化模型,在规划层中确定输电线路和储能的配置方案,并在运行层中考虑CCPP的灵活性.以改进IEEE RTS-24节点系统为算例进行分析,结果表明:所提规划方法能够提高电力系统的灵活性裕度,降低输电线路和储能的投资成本.研究结果证明了所提规划方法的有效性.

    灵活性资源碳捕集电厂网-储联合规划场景生成场景削减低碳化运行

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    变温条件下Energetic磁滞模型参数修正方法

    陈彬曾庆麟贾燕峰黄力...
    5174-5183页
    查看更多>>摘要：铁磁材料的磁滞特性存在温度依赖性,导致铁芯类设备的性能会受到温度的影响.但是现有的Energetic磁滞模型无法对温度进行有效表征,导致损耗计算结果误差较大.为此,首先研究了Energetic各个模型参数对磁滞回形状特征值的影响,分析了铁磁材料磁滞特性的温度依赖性.然后在采用公式法进行参数辨识的基础上,提取不同温度下磁滞回线的形状特征值,并引入居里温度和临界指数等系数,提出了各形状特征值关于温度的表达式.进一步将特征值表达式与各模型参数的辨识公式相结合,提出了考虑温度特性的模型参数辨识方法,建立了一种变温条件下的修正Energetic磁滞模型.最后,以纳米晶合金的极限磁滞回线测量结果为例,模拟该材料在各温度下的磁滞回线,并与多组测量值进行对比,验证了模型的准确性和可行性.

    Energetic模型温度特性磁滞回线参数辨识铁磁材料居里温度

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    基于多通道卷积神经网络的甚低频/低频雷电辐射电场波形分类方法

    肖力郎陈维江王宇贺恒鑫...
    5184-5191页
    查看更多>>摘要：雷电过程中产生多类雷电辐射电场波形,基于特征值的传统分类方法易误分类.为准确分类雷电辐射电场波形,该文提出了一种基于多通道卷积神经网络的甚低频/低频雷电辐射电场信号分类方法,该方法采用深度网络直接处理电场波形以减少先验知识依赖,设计多通道并行卷积核以有效提取雷电波形多尺度特征,引入shortcut连接以加速模型收敛.基于合肥地区实测雷电数据,该文建立了回击、初始预击穿、窄双极性脉冲以及云闪 4 分类波形数据集,模型训练结果表明该模型识别准确率达到 99.4%,与经典机器学习方法以及主流深度神经网络模型分类性能相比,所提模型在分类准确率及训练收敛速度上均达更优水平.基于该模型,该文采用知识蒸馏方法获得了适用于低算力计算平台的部署模型,部署模型在合肥某雷暴活动中单次分类耗时仅 59 ms,算力需求降低66%,分类准确率为99.0%,实现了模型在低算力计算平台上的可靠应用.

    卷积神经网络VLF雷电辐射电场波形分类模型部署

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    海拔高度对导线负极性直流电晕特性的影响

    张延泽刘洋龙涛廖正海...
    5192-5205页
    查看更多>>摘要：直流线路电晕效应引发的电磁环境问题是线路结构设计和导线选型的关键制约因素,而目前针对海拔高度对负极性直流电晕效应影响的研究,大多未能将放电微观过程和宏观特性相联系,相关机理和规律尚不完善.基于流体动力学理论,文中分析了海拔对电晕放电参数及微观特性的影响;利用小电晕笼和高频电流测量系统,在20～4 320 m范围内7个不同海拔点进行试验,采集了不同海拔下包括电晕电流脉冲、无线电干扰和可听噪声水平等在内的放电宏观特性参数数据,并获得了考虑海拔影响的电晕效应拟合函数关系.结果表明:海拔升高,电晕电流脉冲幅值和重复频率均增大.电晕电流平均值与导线表面场强的幂函数成正比,比例系数为海拔高度的分段线性函数.无线电干扰和可听噪声也增大,与电晕电流平均值之间呈幂函数关系,且随海拔高度变化而变化.

    海拔高度直流电晕特性流体动力学模型无线电干扰可听噪声

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