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期刊信息/Journal information
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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    高压直流输电对地电场观测影响特征分析

    李钟慧王兰炜张宇张兴国...
    1244-1251,中插24页
    查看更多>>摘要：随着我国"西电东送、南北互供、全国联网"基本战略的实施,多条高压直流输电线路投入运行,对地电场观测造成的干扰愈显突出.为此,总结了全国地电场台站受高压直流输电干扰特征和规律,从统计意义上概括典型干扰形态,包括方波、尖峰和方波+尖峰3种,其中以方波为主,占比约65.5%.通过理论推导,结合干扰实例,探讨了不同干扰形态产生的原因及影响机理,认为在近接地极区域表现为方波形态,在线路中心区域表现为尖峰形态,在二者重合区表现为方波和尖峰的组合形态.对比同一线路不同干扰事件,分析了干扰特征和台站与高压线路的相对位置、与接地极距离、影响区域地下结构等因素的关系,为识别和判定此类干扰提供了依据.

    HVDC地电场干扰特征接地极线路合成场

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    基于电参数的IGBT开关瞬态过程耦合关系分析

    李雨泽张秀敏袁文迁宋鹏...
    1252-1263页
    查看更多>>摘要：IGBT 开关瞬态电流变化过程包括开通电流上升过程和关断电流下降过程,由于功率器件的非线性特征及其与电路参数的紧密耦合,造成瞬态过程电磁现象复杂.重点研究了瞬态过程电压电流参数的耦合规律,分析了耦合关系对IGBT工作特性的影响.首先,分析了IGBT内寄生PIN结构、集射极电压对栅极控制模型的影响.其次,基于栅极控制模型的分析,提出集电极电流的拟合次数应考虑电流变化过程持续时间及计算场景,二次及以下多项式拟合可近似描述集电极电流波形并开展功率损耗分析,但不适于电流变化率和感应电压分析.再次,比较了开通和关断过程计算所得回路寄生电感值的差异,提出了不同过程计算回路寄生电感的适用范围及 FWD封装寄生电感的计算方法.最后,分析了瞬态过程栅极电压和集射极电压的耦合关系,提出了通过栅极电压估计集射极电压的状态监测方法并进行了实验验证.

    栅极电压集射极电压电流上升过程电流下降过程寄生电感耦合关系

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    基于冗余矢量的T型三电平双向变换器中点电位平衡模型预测控制

    王勋嵩李锐华许嘉杰王汉卿...
    1264-1271页
    查看更多>>摘要：T 型三电平双向变换器因其具有损耗小、输出电能质量高等优势适合应用于低压交直流混合配电网互联等场景.针对T型三电平双向变换器存在直流侧中点电位不平衡等问题,模型预测控制因其易于实现多目标优化的特点具有良好的应用价值.为了解决传统有限集模型预测控制(FCS-MPC)权重因子整定困难,中点电位控制效果不佳的问题,提出一种基于冗余矢量的中点电位平衡模型预测控制,利用冗余小矢量的特性实现对中点电位平衡的控制,避免了权重因子的选择.在此基础上,利用代价函数计算矢量的作用时间并预测输出最优开关序列,提升系统的稳态性能.最后,通过实验测试验证了所提策略的有效性.

    T型三电平双向变换器模型预测控制中点电位平衡冗余矢量交直流混合配电网固定开关频率

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    基于随机森林的发电机定子线棒局部放电图谱特征识别方法

    胡建林张翕宋展向紫馨...
    1272-1280页
    查看更多>>摘要：发电机定子线棒局部放电的在线监测和故障诊断对于电机故障预警、故障定位和指导机组检修有重要意义.目前存在部分不同类型局部放电相似度高,模式识别方法计算时间过长的问题,需要高精度和高效的识别方法,为此提出一种基于随机森林的定子线棒局部放电识别方法.制备了 6 种类型定子线棒,用特高频天线检测局部放电信号,基于相位分布局部放电(PRPD)图谱比对,提出参数幅值不对称度.基于随机森林方法识别缺陷类型,计算特征重要性,选择有效特征.最后,可视化特征相似度,与传统反向传播(BP)神经网络方法对比,验证有效性.结果表明:随机森林算法可以有效识别人工缺陷定子线棒局部放电,总体识别正确率达到93.33%.筛选半数特征后,随机森林比BP神经网络的准确率提高了10.83%,特征选择对随机森林的准确率影响很小,但识别效率大幅提高.随机森林在少量特征时识别准确率、计算时间都明显优于神经网络.幅值不对称度参数的重要性排在全部特征前1/3,具有推广价值.

    定子线棒局部放电在线监测随机森林PRPD图谱

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    少油设备PD绝缘缺陷油面特征气体的变化特性

    张国治黄雅兰叶高翔刘翔...
    1281-1288页
    查看更多>>摘要：少油设备存在油量非常少、钢性全密封结构以及缺少防爆措施的客观特征,长期的局部放电(partial discharge,PD)绝缘缺陷会诱发设备爆炸、起火等安全事故的发生,而少油设备一直缺乏有效的PD绝缘缺陷检测、诊断技术.基于此,通过搭建110 kV正立式电流互感器PD绝缘缺陷油面气体检测实验平台,试验研究了少油设备不同PD强度下油面特征气体变化规律及其与油中溶解气体的关联特性,试验结果表明:PD特征气体H2、CH4、CO在油面上富集明显,且浓度增速远大于油中的值,基于油面气体的PD检测较油色谱检测有着更高的灵敏度;当PD绝缘缺陷严重劣化时,油中溶解气体浓度增速无明显提升且关键气体C2H2未达到预警值,而油面特征气体浓度均出现明显突增,其中H2、C2H2的浓度增量最为显著,C2H2体积分数可以达到17.41×10-6,在放电缺陷劣化过程中通过捕捉该变化能够有效预警击穿放电的发生.油面气体浓度能够有效表征少油设备内部PD缺陷的产生、发展,该研究成果为少油设备PD绝缘缺陷的高灵敏监测提供了新的解决思路.

    少油设备局部放电油面特征气体溶解气体分析产气规律

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    基于轻量化网络与增强多尺度特征融合的绝缘子缺陷检测

    陈奎刘晓贾立娇方永丽...
    1289-1300,中插25页
    查看更多>>摘要：随着无人机搭载目标检测算法在输电杆塔绝缘子巡检领域的发展,针对绝缘子缺陷检测速度较低,网络复杂度高且缺陷小目标难以准确检测的问题,提出一种基于轻量化网络与增强多尺度特征融合的YOLOv5-3S-4PH模型进行绝缘子缺陷实时检测.首先将重构的ShuffleNetV2-Stem-SPP(3S)网络作为YOLOv5的主干网络,显著减小了网络的参数量和计算量;其次引入针对小目标的增强多尺度特征融合网络以及4 个预测头,来增强网络对绝缘子缺陷的感知能力,并结合Mosaic-9 数据增强、CIoU损失函数进一步补偿轻量化导致的检测精度损失;最后将其应用到自制绝缘子数据集进行验证.实验结果表明,该文所提出的模型相对于未改进的YOLOv5,全类平均精度提高了3%,检测速度提高了81.8%,参数量、计算量分别压缩了82.4%、67%.因此,所提出的模型更适合部署在无人机平台上进行绝缘子缺陷的实时监测.

    绝缘子缺陷检测YOLOv5轻量化ShuffleNetV2网络小目标检测无人机

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    等离子体改性提高染污硅橡胶绝缘沿面性能

    刘宇舜陈奕凯余嘉川牛雷...
    1301-1310页
    查看更多>>摘要：表面积污后电荷消散速率减慢与憎水性丧失是降低硅橡胶(SIR)复合绝缘子沿面绝缘性能的重要因素.文中采用常压脉冲滑动弧等离子体发生装置,对人工涂污高温硫化(HTV)硅橡胶进行不同时间(0～3 min)的表面改性.利用表面电位测量系统和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)研究等离子体处理对染污硅橡胶试样表面电荷运动特性、憎水性及化学成分的影响,测试处理前后染污试样的表面介电性能.研究结果表明:不同时间下的等离子体处理均可加快试样表面电荷消散速率,处理过程中引入大量浅陷阱,陷阱能级深度和陷阱电荷密度均下降,减弱了试样表面捕获电子的能力,抑制电荷积聚;试样体积电阻率几乎不受等离子体处理影响,但表面电阻率的减小使电荷更易沿试样表面运动消散;等离子体处理后,试样干燥和湿润条件下的沿面耐压均获得提升.等离子体处理使试样在短时间内恢复憎水性,处理时间越长,憎水性改善越明显;等离子体处理后更多的硅氧烷小分子迁移至污层表面使憎水性提高.

    等离子体改性滑动弧放电硅橡胶表面电荷运动憎水性

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    潮湿环境下中压电缆接头早期故障的演变规律及特性

    于志鹏许永鹏钱庆林段常坤...
    1311-1321页
    查看更多>>摘要：由于目前缺乏对电缆接头早期故障演变过程的研究,为此根据实际运行场景设计了潮湿环境下的电缆接头早期故障模拟试验,得到不同放电次数下的电缆接头早期故障电流变化规律、绝缘损伤、气隙内积水位移等特征,分析早期故障演变过程,并根据故障时的电极构成特征将早期故障分为第 1、第 2 阶段,提出了早期故障 2个阶段各自的特征.在此基础上建立了电弧位置固定时的早期故障仿真模型,仿真分析了电弧温度的变化、固体绝缘部分的高温区域形成以及电弧区域的热量散失等现象.综合试验与仿真结果认为,移动位置电弧与重燃电弧共同构成早期故障的第 1阶段.当电弧位置临近接头接地点,早期故障将进入第2阶段.当闪络痕迹贯穿绝缘表面时,将形成永久性故障.该研究结果为早期故障特征识别与监测提供了理论支撑.

    潮湿环境中压电缆接头早期故障实验模拟多物理场仿真故障演变过程

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    小型风力机叶片电加热融冰功率的影响因素

    王欢胡琴邱刚舒立春...
    1322-1330页
    查看更多>>摘要：电加热融冰技术作为解决风力机叶片覆冰最为行之有效的方法,有必要对融冰功率的影响因素进行研究分析.为此以小型风力机覆冰叶片为研究对象,建立了叶片电加热融冰数值计算模型,阐述了数值求解过程;进而定义了临界融冰功率和限时融冰功率,并给出了相应的计算过程;通过对旋转叶片进行人工覆冰试验并获得冰型,仿真分析了覆冰程度、环境温度、合成风速、叶片攻角、允许融冰时长等因素对融冰功率的影响.结果表明:限时融冰功率随着允许融冰时长的增加而减小,但认为允许融冰时长4～6 min为宜;融冰功率随着覆冰程度的增加而减小;环境温度与融冰功率呈现负线性关系;合成风速与融冰功率呈现正相关;融冰功率随叶片攻角的增加整体呈现先增加后减小的规律,且在0°～4°之间出现最大值;限时融冰功率相较于临界融冰功率高1～2 kW/m2.该文结果可为实际风力机叶片电加热融冰系统的运行与设计提供一定的帮助.

    叶片覆冰电加热融冰数值计算模型融冰功率影响因素

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    CF3SO2F/N2混合气体的电离特性试验研究

    向志辉郑宇任书波周文俊...
    1331-1339页
    查看更多>>摘要：为评估 CF3SO2F/N2 混合气体的绝缘性能,研究了其在电场中的电离特性.通过稳态汤逊实验(SST)测量获得了CF3SO2F摩尔分数分别为 10%、20%、30%、40%、100%的CF3SO2F/N2 混合气体的有效电离系数和临界约化场强,研究了混合比例、约化场强和电极距离对其电离特性的影响,并比较了 CF3SO2F/N2 混合气体相对于SF6的绝缘强度.结果表明:CF3SO2F摩尔分数为10%时,CF3SO2F/N2混合气体的电离特性与N2类似;随着CF3SO2F占比增大至20%以上后,CF3SO2F/N2混合气体的电离特性逐步由CF3SO2F主导;CF3SO2F/N2混合气体相对于SF6的理论绝缘强度随着CF3SO2F摩尔分数的增大而增大,40%CF3SO2F/60%N2混合气体的临界约化场强约为SF6的1.01倍,但其对电场变化的敏感程度不如SF6.研究结果可为CF3SO2F/N2混合气体的绝缘强度评估提供理论基础.

    CF3SO2F/N2混合气体SF6替代气体稳态汤逊实验临界约化场强有效电离系数

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