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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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    一种鲁棒区分PJVS交流量子电压台阶平稳区与过渡区的判据

    麻滨麒徐晴陈铭明赵伟...
    813-821页
    查看更多>>摘要：可编程约瑟夫森电压基准(programmable Josephson voltage standard,PJVS)通过生成阶梯波构建交流量子电压,其产生量子电压台阶过程中,会伴生过渡过程,导致电压台阶两端数据的准确性较低.常见的数据处理方法是将过渡过程的数据剔除,仅利用量子电压台阶上平稳区的数据,实现交流量子电压量值的复现.针对常用的3σ(σ为数据标准差)准则、片段采样方法等数据筛选准则,该文提出一种由量子电压台阶中心双向延拓并最小化A类测量不确定度的平稳区与过渡区判据,通过自动识别量子电压台阶的平稳区与过渡区,提升 PJVS 电压阶梯波复现交流电压量值的准确性.实验结果表明:该文提出的数据平稳区与过渡区的判据具有较高的鲁棒性和交流电压复现准确性,在2.5 kHz范围内,可使量子电压阶梯波信号复现交流电压幅值的偏差和A类测量不确定度均优于2.5×10-6.研究成果可有效提升量子电压阶梯波信号的测算准确性.

    阶梯波可编程约瑟夫森结阵信号过渡过程交流量子电压测量不确定度

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    正极性直流电场对绝缘子雾凇覆冰的影响机理及覆冰试验验证

    胡玉耀刘宗源李欣蒋兴良...
    822-833页
    查看更多>>摘要：复杂大气环境下绝缘子覆冰是影响电网安全运行的关键科学问题.与交流相比,直流电场对荷电水滴具有较强的吸附作用,但鲜有研究涉及.基于场致荷电、流体力学和电磁学原理,对两种典型悬式绝缘子开展了电场-流场耦合仿真分析以及自然覆冰试验研究.结果表明,荷电水滴在直流电场中趋向于沿电场线运动,且其轨迹偏移量随着外施电压和水滴直径的增加而增大,而随着风速的增加而减小;直流电场下绝缘子表面产生冰树枝,不同绝缘子表面法向电场分量存在较大差异,进而影响冰树枝的生长特性;随着外施电压的升高,冰树枝逐渐从绝缘子伞裙边缘扩散至其表面,且冰树枝尖端逐渐变钝;带电情况下两种绝缘子覆冰量和覆冰长度大于不带电情况,且增长幅度均超过15%.研究结果对于建立带电绝缘子覆冰增长模型奠定了基础.

    正极性直流电场绝缘子覆冰荷电水滴冰树枝电场-流场耦合

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    基于网格指纹匹配的光伏阵列电弧故障定位方法

    金辉高伟林亮世杨耿杰...
    834-845页
    查看更多>>摘要：考虑到传统的基于电磁辐射(electromagnetic radiation,EMR)信号的光伏阵列电弧故障定位方法存在采样条件严苛、定位精度低等问题,提出一种基于网格指纹匹配的电弧故障定位新方法.首先,使用低采样率获取电弧EMR信号,并提取其均方根值作为代表EMR强度的特征指标.然后,利用BP神经网络(back propagation neural network,BPNN)挖掘辐照度、信号接收距离与电弧EMR信号强度的内在联系,建立预测模型.接着,根据BPNN输出的双天线阵列与电弧间的预测距离,利用三角定位法初步求得电弧所在区域.最后,网格化划分电弧所在区域的光伏组件,生成网格指纹信息,并将预测距离与指纹信息最匹配的网格的中心坐标作为电弧发生位置的最终预测坐标.实验结果表明,所提算法具备良好的定位能力与适应性,对电弧故障定位的平均绝对误差为0.306 m,在定位精度与经济性上均优于EMR衰减模型定位法.

    光伏阵列电弧故障定位电磁辐射BP神经网络网格指纹匹配

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    交流电场下变压器油中贴壁气泡形变特性

    张哲滔张锐郭冲张乔根...
    846-854页
    查看更多>>摘要：气泡是油纸绝缘系统的典型缺陷,会显著地降低变压器油的绝缘性能.为了明晰气泡对油纸绝缘系统的危害,搭建了油中贴壁气泡动力学观测平台,研究吸附于电极表面的气泡在交流电场中的形变特性及影响规律.结果发现:油中贴壁气泡沿电场方向拉伸并以 100 Hz 的频率进行脉动变形;随着电场强度、气泡半径和温度的增大,气泡的变形程度也逐渐增大.基于相场方法搭建了气液两相流仿真模型,仿真与实验结果相互验证,揭示了气泡变形的本质为电场力和表面张力作用的平衡.气泡会影响油隙电场分布,其内部场强随气泡沿电场方向的拉伸而降低.该文研究可为深入评估气泡对液体绝缘的危害和变压器的绝缘设计提供参考.

    变压器油交流电场贴壁气泡形变特性相场方法

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    1m级间隙正极性雷电冲击闪络判据海拔校正方法的适用性

    刘柏炫韩永霞何少敏蔡汉生...
    855-861页
    查看更多>>摘要：绝缘子及空气间隙的雷电冲击闪络判据是评估输电线路耐雷性能的重要仿真模型之一,同一间隙的闪络判据在不同海拔地区应用需要进行海拔校正.绝缘子及空气间隙的雷电冲击U50%闪络判据可以采用g参数进行海拔校正,但是更加精确的闪络判据如伏秒特性及先导发展模型法尚缺乏有效的海拔校正方法.该文针对110 kV线路用复合绝缘子及1 m棒-板间隙,分别在平原和高海拔地区开展了正极性标准雷电冲击试验,对比了海拔对冲击闪络特性的影响,分析了现有海拔校正方法在U50%及伏秒特性散点校正中存在的问题.然后,拟合了适用于不同海拔的 110 kV单支复合绝缘子及 1 m棒-板间隙的正极性标准雷电波先导发展模型,并将该模型计算得到的U-t曲线与试验所得的伏秒特性散点进行对比分析,验证了先导发展模型通过改变相对空气密度开展闪络判据海拔校正的适用性.最后,通过对比分析不同先导发展模型对计算110 kV输电线路耐雷水平的影响,证明了先导发展模型闪络判据海拔校正的精确性.

    长间隙海拔校正闪络判据先导发展模型耐雷水平

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    低温下C4F7N/CO2混合气体的绝缘特性与参数配置

    陶子林郑宇高克利朱太云...
    862-871页
    查看更多>>摘要：为提出低温下满足液化温度和绝缘要求的C4F7N/CO2混合气体的参数配置,研究了C4F7N/CO2混合气体在低温下的绝缘特性.首先采用实验和计算得到了不同气压和混合体积比例下C4F7N/CO2混合气体的液化温度,结果表明计算得到的液化温度与实验数据较为相符.其次开展不同温度下C4F7N/CO2混合气体的工频击穿试验,获得了C4F7N/CO2混合气体的击穿电压随温度的变化.结果表明:气体在液化阶段的击穿电压标准差为液化后的2～7 倍,且液化后混合气体的绝缘性能出现显著下降.此时击穿电压只与温度有关,基本不受混合体积比例的影响.考虑混合气体设备的应用需求,分别以-25℃和-30℃为最低使用温度,提出了满足要求的C4F7N/CO2混合气体参数配置方案,可为低温下C4F7N/CO2混合气体的应用提供参考.

    C4F7N/CO2混合气体绝缘特性约化电场液化温度参数配置

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    实验室模拟连续电流与通道光强度关系研究

    周蜜左芯睿范雅蓓范昊深...
    872-881页
    查看更多>>摘要：雷电连续电流是云载荷源向大地转移电荷的一种重要形式,这一过程产生的热效应可能对自然以及人居环境造成严重损害,这种热效应与连续电流波形和转移电荷量有关.在高压实验室电弧放电通道间隙产生了峰值范围为233.8～633.3 A的模拟雷电连续电流,利用红光敏感型(探测波长范围200～1000 nm,峰值响应600 nm)和近红外敏感型(探测波长范围 400～1000 nm,峰值响应 800 nm)两种光电探测器同步测量了通道光强度.结果发现,正常通道下测量得到的光强度波形能较好地跟随电流波形的变化,而电弧通道扭曲会导致测量得到的通道光强度波形产生畸变,这种畸变具体表现为光强度波形在持续阶段的凹陷,在所有光强度波形中发生畸变的概率为19.8%.进一步探究了正常通道情况下模拟连续电流与通道光强度的关系,发现在不同光谱响应下,光强度峰值与电流峰值以及光强度-时间积分与电流电荷转移量之间均存在强烈的线性相关性.结果为使用电流与相关光强度关系进行连续电流波形与转移电荷量的准确反演提供了新思路.

    连续电流光强度通道扭曲相关性电荷转移量

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    纳秒脉冲电压幅值和上升/下降沿时间对大气压氮气DBD均匀性的影响

    李梦遥王歆昀赵昱雷刘峰...
    882-890页
    查看更多>>摘要：大气压氮气介质阻挡放电在材料改性、环境保护、消毒灭菌、臭氧合成以及流动控制等领域具有广阔的应用前景,放电均匀性是影响其应用效果的关键.通过电学及光学诊断方法研究了电压幅值、上升/下降沿时间、及重复频率对纳秒脉冲氮气 DBD 均匀性和放电过程的影响.利用灰度分析方法和等效电路模型定量分析放电图像和电压电流波形,得到放电均匀性和电学微观参数.结果表明:增加电压幅值或重复频率,氮气 DBD 均匀性呈现不均匀到均匀再到不均匀的变化规律,并且频率较低时的氮气 DBD 需要更大的电压幅值以实现均匀放电;增大脉冲上升或下降沿时间会导致放电均匀性显著下降,且相比于下降沿,上升沿对放电均匀性影响更大.测量发射光谱对比了不同纳秒脉冲参数下化学活性物种含量的变化,发现增大电压幅值、重复频率均会导致N2各激发态粒子谱线强度增强;脉冲上升沿或下降沿时间的增加使主要粒子谱线强度下降.此研究揭示了纳秒脉冲参数对N2 DBD过程影响机制,有利于制备均匀、稳定且高活性的大气压等离子体源.

    纳秒脉冲脉冲参数介质阻挡放电氮气均匀性

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    适用于构网型新能源发电系统的MCSPWM多电平逆变器

    殷小东余佶成刘俊杰梁思远...
    891-901页
    查看更多>>摘要：构网型新能源发电系统具备系统惯量支持和电压支撑的优势,可利用各种能源之间的互补性,提高能源利用率及系统稳定性.在该系统中,多电平逆变器发挥着重要作用.为此,提出一种新型的开关电容九电平逆变器及基于高频的多重载波正弦脉宽调制(multi-carrier sinusoidal pulse width modulation,MCSPWM)策略,该逆变器在开关数量、管压应力、升压能力和控制难度等方面具有优良的综合性能.该文分析了该逆变器的工作原理和抑制电容充电电流尖峰的方法,在软硬件设计的基础上,成功研制了新型开关电容九电平逆变器实验样机.样机实验结果证明,所提出的拓扑在高频调制策略下具有输出2 倍升压、双向功率流的能力,开关电容可自动均压,开关管电压应力不超过输入直流源电压Uin,并且开关电容纹波电压的峰峰值小于2 V.新型开关电容九电平逆变器,在构网型新能源发电系统中具有潜在的应用前景.

    开关电容九电平逆变器多重载波正弦脉宽调制高频调制构网型新能源发电系统工作模态预充电电路

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    考虑荷电状态一致性的分布式储能电站一次调频控制策略

    贺悝谭庄熙李欣然黄际元...
    902-913页
    查看更多>>摘要：随着可再生能源比例增加,电网新建储能电站成为提升系统频率稳定性的重要手段.针对电网中分布式储能电站(distributed energy storage stations,DESS)参与一次调频面临的荷电状态均衡问题,提出了一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)一致性的DESS协同控制策略.首先,构建了含分布式储能电站的区域电网调频模型,分析了传统调频控制方法的特点,并讨论了储能在高渗透率新能源电网中的调频及一致性控制需求;其次,分析了电网调频需求与DESS的SOC一致性调整需求之间的耦合关系,设计了基于一致性原理的SOC分布式控制策略,进而构建了兼顾两种需求的DESS一次调频协同控制方法,详细分析了关键控制参数的设计原则与取值方法.最后,搭建典型区域电网模型,结合不同频率波动工况进行了仿真验证,结果表明:所提控制策略可以有效改善电网频率质量,在不增加系统调频负担的前提下实现多个储能电站的SOC一致性调节,减小了DESS集群的SOC越限风险,增强了其聚合控制效果.

    储能电站一次调频荷电状态协同控制一致性分布式储能

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