《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。

电工理论

垢层动态膜阻对换流阀冷却系统内均压电极动态沉积特性影响机理研究

作者：李通；刘鹏龙；李宁瑞；康超；卢斌先

摘要：换流阀内冷却系统发生的故障绝大多数直接或间接由内部均压电极沉积结垢导致，占比在70%以上，均压电极沉积结垢问题已成为影响整个直流输电系统的安全稳定运行的重要因素。

该文建立了换流阀单个阀段内冷却系统的电场、流场、传质场三维仿真模型，引入垢层动态膜阻模型，与实际换流站的均压电极垢层厚度对比，确定了等效电导率，验证了方法的准确性。分析了垢层的动态生长规律、垢质沉积质量、垢层厚度和沉积速率，给出了相应拟合公式，确定了沉积质量、垢层平均厚度和沉积速率时间常数。沉积质量和垢层平均厚度时间常数均为1111天，极限沉积质量为377 mg，极限垢层平均厚度为1.03 mm。该文的研究成果为换流阀均压电极的垢层预测和检修除垢工作提供了可靠依据。

一种利用矫顽点微分磁化率定量评估取向电工钢片机械应力的新方法

作者：孟肖戈；李琳

摘要：不同大小的应力会对取向电工钢片的磁化及损耗特性产生不同影响，定量评估取向电工钢片的应力大小对减小铁心损耗，提高电气设备的运行效率具有重要意义。该文提出一种利用磁滞回线在矫顽点的微分磁化率来检测电工钢片应力的新方法。

首先基于扩展的磁力学磁滞模型推导出了矫顽点微分磁化率的倒数与应力的线性关系表达式，给出了一条可以用来定量评估应力的线性校准曲线。然后为验证理*公论**式的正确性和适应性，测量了两种不同型号的取向电工钢片在承受不同大小弹性拉应力和压应力时的矫顽点微分磁化率。实验结果与理论计算结果有很好的一致性，这为定量评估取向电工钢片的机械应力提供了一种简单实用的方法。

基于多核相关向量机优化模型的锂离子电池容量在线估算

作者：吕治强；高仁璟；黄现国

摘要：准确的锂离子电池容量在线估算是电池管理系统的核心功能之一。基于放电过程的电池容量估算易受运行工况的复杂外界因素影响，该文基于部分充电数据的容量增量曲线，提取表征电池容量退化的两个老化特征，建立以老化特征为输入量、电池容量为输出量的多核相关向量机优化模型。

以灰狼优化算法确定多核相关向量机的核函数权值和核参数，结合在线提取的老化特征估计电池容量。利用Matlab和LabVIEW联合仿真，建立基于多核相关向量机优化模型的电池管理系统。通过马里兰大学单体电池老化数据集和大连理工大学电池组老化数据集进行模型验证。

结果表明，该文提出的电池容量在线估算方法对单体电池和电池组容量估计误差均在2.3%以内。

电力系统与综合能源

计及扰动源输出原副边特性的直流配电网谐振分析方法

作者：王莹鑫；徐永海；陶顺；徐少博；秦本双

摘要：现有阻抗和模态分析法均忽略了扰动源经换流器传递对系统谐振特性的影响，容易造成分析结果的偏差和谐振点的遗漏。为此，该文首先定义扰动源传递函数为换流器输入侧扰动源与输出侧等效电流源之间的对应关系，从系统尺度提出了计及扰动源传递函数的系统阻抗修正模型，揭示扰动源输出特性对直流配电网谐振特性的影响机理，提高了分析结果的准确性和全面性。

然后，基于修正的系统阻抗模型，从元器件参数尺度提出计及扰动源传递函数的换流器模态灵敏度计算方法，量化扰动源输出特性对谐振的影响程度，拓展了灵敏度分析的应用场景，实现了直流配电网全局元器件灵敏度分析；最后，通过PSCAD/EMTDC搭建了直流配电网仿真模型，验证了两种尺度下所提分析方法的有效性。

基于小波耗散能量谱的电力系统强迫振荡源定位

作者：姜涛；高浛；李筱静；陈厚合；李国庆

摘要：快速、准确地定位强迫振荡源是抑制电力系统强迫功率振荡的关键。目前，基于广域量测信息的电力系统强迫振荡源定位方法大多基于时域耗散能量流理论，其计算过程较为复杂，计算效率有待提高。

首先，提出一种基于小波耗散能量谱（WDES）的电力系统强迫振荡源频域定位方法，该方法首先将电力系统广域测量信息进行连续小波变换，得到各广域量测信息的小波系数矩阵；然后，根据获得小波系数矩阵定义小波耗散能量谱，阐述小波耗散能量谱和传统时域耗散能量流的关联关系；进而，由小波耗散能量谱的跃变特性确定系统的强迫振荡频率；再根据各发电机在强迫振荡频率处的小波耗散能量谱准确定位振荡源。

最后，将所提方法应用到WECC-179节点测试系统和ISO New England中进行仿真和验证，结果验证了所提方法的准确性和有效性。

提高LCC-HVDC在弱交流系统下的稳定性和动态性能的控制参数优化方法

作者：郭春义；吕乃航；张加卿

摘要：基于电网换相换流器的高压直流（LCC-HVDC）系统在逆变侧连接弱交流系统时可能出现小信号失稳以及动态性能恶化的问题，需要同时关注系统的稳定性和动态性能。而现有的控制参数优化方法所用的目标函数往往仅描述系统的稳定性或动态性能，而不能同时兼顾。

针对这一问题，该文提出一种利用能够同时衡量系统稳定性和动态性能的能量衰减指标作为目标函数的LCC-HVDC控制参数优化方法。首先，建立LCC-HVDC系统的小信号模型，通过根轨迹和灵敏度分析辨识影响系统稳定性的关键控制参数；然后，通过能量衰减指标计算适用于不同工况的优化可行域，在可行域内以能量衰减指标为目标函数用蒙特卡洛算法对关键控制参数进行优化；

最后，通过不同运行点下的测试，证明经过参数优化的LCC-HVDC在弱交流系统下的稳定性和动态性能有明显提升，优化后的控制参数适用于传输功率不同的工况，证明了优化方法的有效性和适用性。

基于时空正交配置的电力-天然气互联系统最优校正控制方法

作者：杜蕙；林涛；李轻言；张效宁；徐遐龄

摘要：构建电力-天然气互联系统（EGIS）有助于促进能源结构转型，但同时造成了耦合系统间故障传播的风险。为消除EGIS中N-1故障造成的安全越限，防范连锁故障发生，该文提出一种基于时空正交配置（STOC）的EGIS最优校正控制方法。

首先，针对偏微分方程描述的无限维气网动态管流模型，采用STOC在时空维度同时离散，转换为配置点处的有限维代数方程约束；然后，基于STOC气网动态管流约束和电网交流潮流约束，构建以校正控制代价最小为目标的安全约束最优能流模型，以获取最优校正控制策略；最后，通过算例验证了基于STOC方法与现有方法相比在精度和效率上的优越性，以及所得最优校正控制策略的有效性。所提方法在EGIS故障后具有在线辅助决策的应用潜力。

基于控保协同海底观测网供电系统保护方案

作者：褚旭；刘琦；吕昊泽；严亚兵；许立强

摘要：海底观测网的供电系统保护问题是海底观测网技术发展所面临的难点之一。负极恒压海底观测网供电系统拓扑结构复杂，故障区段判别困难，故障电流增长迅速、分支单元开断能力有限，致使故障隔离困难。为限制故障电流迅速蔓延，准确判别、可靠隔离故障，该文提出一种基于控保协同的海底观测网供电系统保护方案。

首先，利用基于岸基电源直流侧电流变化率的判据来检测海缆故障是否发生，故障后岸基电源进行限流控制来限制故障暂态电流；然后，保护方案利用分支单元电流方向实现支缆故障判别及主缆故障区段判别，利用分支单元/岸基站电压实现主缆故障判别；最后，在有限电流水平下，由分支单元/岸基站断路开关快速动作来实现故障有效隔离。

该文利用PSCAD/EMTDC软件搭建了负极恒压海底观测网供电系统仿真模型，验证了所提出保护方案的可行性、有效性。

基于速度-关联约束的风电机组风速感知异常数据识别方法

作者：李阳；沈小军；张扬帆；王玙

摘要：该文以风速时空关联特性为理论依据，针对风速数据单独清洗构建一种基于速度-关联约束的异常风速数据识别方法。分析了风电场典型异常风速的产生原因和分布特征，根据数据的变化趋势，将异常风速概括为突变型异常数据和渐近型异常数据两类；为提升风速数据清洗方法的准确性，提出一种基于二元形态分割算法的风速数据时序区间分割方法，将全局风速序列在时序上划分为多段分布独立的局部风速子序列，分别对每段风速子序列构建速度-关联约束条件，实现异常风速数据的识别。

验证结果表明，所提方法能够有效识别风电场各类异常风速数据，清洗效果好、效率高，具有普适性和鲁棒性。

基于测量阻抗变化轨迹智能识别的水轮发电机失磁保护

作者：刘超；肖仕武

摘要：大型水轮发电机传统失磁保护无法反映复杂电网环境下各种扰动测量阻抗的变化，难以同时满足选择性和速动性。

该文提出一种基于测量阻抗动态轨迹识别的数据驱动型失磁保护新方案，首先分析了蕴含大量系统运行信息的机端测量阻抗动态轨迹时序运动特征，从数据驱动的角度引入统计学描述轨迹时序特征分布，并利用最大相关-最小冗余算法（mRMR）提取关键特征以增强解释性。在此基础上构建兼顾全局与局部信息的多核支持向量机（MKLSVM）模型以提升模型的泛化能力，依据先验知识提出基于分类函数距离的双时窗判别原理以提高可靠性。

通过简化等效水轮机输电系统和考虑不同电源接入的扩展系统对所提方案进行仿真验证，结果表明，保护方案在保证选择性的同时提高了速动性，并且在面对电网发生复杂变化时仍具有优良的适应能力。

基于A-SA-WOA算法的直流微电网全钒液流电池储能系统功率分配策略

作者：付华；陆鹏；张俊男

摘要：全钒液流储能系统能够平抑直流微电网中光伏、风力发电引起的功率波动，该系统*功中**率的合理分配问题可以通过有效的控制策略去解决，进而实现提高储能系统运行效率的目的。

首先，在荷电状态和功率平衡的约束条件下，建立以储能系统总成本及平均损耗率最低，荷电状态均衡度最好的优化目标函数；然后，提出基于自适应权重和模拟退火策略的鲸鱼优化算法（A-SA-WOA）功率分配策略；最后，将分配策略应用在场景1和场景2算例下运行仿真，并与传统策略进行对比分析。

结果表明，该优化分配策略有效地降低了储能电池单元的运行成本和折损率，电池充放电次数明显减少，且荷电状态一致性较好。A-SA-WOA分配策略比传统策略下的目标值收敛速度快，验证了所提优化方法的准确性和模型的适用性。

计及电动汽车违约不确定性的微电网两段式优化调度策略

作者：李长云；徐敏灵；蔡淑媛

摘要：为避免电动汽车无序放电行为可能对电网造成的危害，以微电网为研究对象，研究家用型电动汽车的出行特性，针对电动汽车放电过程与微电网系统供需差额匹配问题，提出电动汽车预约-违约放电机制。

在此基础上，考虑到电动汽车数量多且用户行为差异大及电动汽车违约的不确定性，制定了含“微电网-EV聚合商”及“EV聚合商-电动汽车”的两段式调度，第一段调度采用以微电网最小运行成本为目标的优化策略；第二段调度针对电动汽车放电功率分配问题，提出考虑荷电状态，以用户放电综合收益差最小为目标的分配策略。进一步，考虑电动汽车的违约不确定性，并在预约放电计划及调度策略等方面采取对策。

最后，在Matlab平台建立含风机、光伏、储能、电动汽车的小型微电网系统，通过仿真算例验证预约、违约放电机制及调度策略的有效性。

分散架构下多虚拟电厂分布式协同优化调度

作者：李翔宇；赵冬梅

摘要：双碳战略与电力市场改革背景下，未来配电网中将形成多虚拟电厂共存的格局。为实现利益主体各异的多虚拟电厂协调优化调度，该文基于“信息分离、决策协同”思想，提出一种基于拉格朗日对偶松弛的多虚拟电厂分布式协调优化调度方法。

首先，构建多虚拟电厂分布式协调优化控制机制；接着，构建多虚拟电厂多时段协调优化调度模型，基于供需关系构建虚拟电厂间交易电价函数；然后，利用拉格朗日对偶松弛理论对优化模型进行松弛，将原问题转为多虚拟电厂分布式优化问题，并采用分布式部分可观测的马尔科夫决策过程将日前多时段协调优化调度问题重构为实时优化调度问题，基于改进量子遗传算法对优化问题进行求解；最后，通过仿真计算验证了所提方法的有效性。

基于双层深度强化学习的园区综合能源系统多时间尺度优化管理

作者：陈明昊；孙毅；谢志远

摘要：园区综合能源系统（PIES）的能源转换结构复杂性、新能源出力与多能负荷的不确定性以及不同能源系统管理时间尺度的差异性，是阻碍PIES实现高效管理与经济效益优化的主要原因。

该文提出了一种基于双层深度强化学习的园区综合能源系统多时间尺度优化管理方法。该方法面向包含燃气、热力、电力三种能源的园区综合能源系统模型，构建上、下两层深度确定性策略梯度（DDPG）管理模型，分别以0.5h和5min为长短时间尺度滚动制定燃气与热力系统、电力系统的管理方案。

仿真结果表明，所提方法不仅能有效克服深度强化学习算法在训练过程中出现“维数灾难”情况，还能以差异化时间尺度滚动制定PIES的不同能源系统管理方案，并优化其总体经济效益。

电力电子

数字控制DC-DC变换器改进离散迭代建模和稳定性分析

作者：李子阳；杭丽君；郑翔；何震；曾平良

摘要：离散迭代模型是一种能精确描述数字控制变换器特性的工具，然而传统的离散模型通常计算复杂而且不够直观，不利于控制器的设计。该文对离散迭代模型进行合理近似，推导出数字控制DC-DC变换器在前沿和后沿调制下的二阶全局等效电路模型，解决了传统模型直观性和精确性之间的矛盾。

该模型可以反映具有不同脉冲宽度调制方法的DC-DC变换器的稳态和动态行为。在等效电路的基础上，分析了数字控制的特性，推导出了z域传递函数，从而得到了不同调制方式下控制-输出的频率响应，并且分析了两种调制方式对系统稳定性的影响。此外，等效电路模型可以准确地跟踪详细开关电路的工作波形，并且对系统参数变化时系统的稳定边界做出精确预测。最后，搭建了DC-DC变换器的样机，验证了模型和理论分析的有效性。

电压自平衡碳化硅MOSFET间接串联功率模块

作者：刘基业；郑*东泽**；李驰；王奎；李永东

摘要：目前，常见商用宽禁带碳化硅金属-氧化物场效应晶体管（SiC MOSFETs）的阻断电压不超过1.7kV，为提高其等效耐压等级，提出一种二极管-电容混合钳位的间接串联拓扑和准两电平开环调制方法，可实现拓扑中串联器件的电压自动均衡。

基于此，该文利用SiC MOSFET裸芯片封装制作了一个3.6kV/20A的间接串联功率模块，并设计出与之配套的驱动保护电路，整体等效为通用中压、两电平功率模块，具有体积小、集成度高的优点。最后通过实验验证了该模块的通用性，以及其在开关损耗和经济性等方面的优势。

基于前馈解耦控制的有源中点钳位五电平模型预测控制

作者：宋琳；聂子玲；叶伟伟；许杰

摘要：为解决五电平变换器电容电压不均衡且控制算法运算量过大的问题，该文结合前馈解耦控制方法提出了一种有限控制集模型预测控制优化算法。以变换器电容均压控制和永磁同步电机dq电流控制为目标选择最优电压矢量，采用前馈补偿对中点电压和悬浮电容电压进行解耦控制，并将解耦后的值代入模型预测控制算法中，以实现电流跟踪的目的。通过突加突卸负载和正反转切换仿真和实验，从响应时间和悬浮电容电压偏移度等多角度验证了该控制策略的有效性。

高电压与放电

基于混合Lanczos-Tikhonov算法的绝缘子表面电荷反演计算

作者：毛诗壹；潘成；罗毅；邱宇杰；唐炬

摘要：表面电荷反演计算是表面电荷密度分布测量的重要环节。该文针对盆式或锥形绝缘子这类平移变化系统，引入迭代正则化方法，提出了基于Lanczos双对角化与Tikhonov正则化算法混合方法的表面电荷反演算法。

通过Lanczos双对角化将电位-电荷之间的矩阵运算投影至维数更小的子空间后，应用Tikhonov正则化求解子空间投影最小二乘问题，大大减小了矩阵的计算量；同时引入自适应加权广义交叉验证（A-WGCV）方法选择正则化参数；结合仿真算例讨论了该算法的实现过程以及计算精度，并与视在电荷法及维纳滤波法进行了对比；最后，通过粉尘图法验证了该算法的准确性和可靠性，并结合粉尘图像和算法反演两种方法获取了针电极下不同电压等级下的电荷分布。

基于深度-广度联合剪枝的电力设备局部放电轻量化诊断方法

作者：张翼；朱永利

摘要：边缘计算技术使在智能电力设备端开展基于神经网络的就地智能诊断成为可能，但存在电力智能终端资源受限与局部放电诊断模型高资源占用之间的矛盾。为解决此问题，该文提出了基于深度-广度联合剪枝的电力设备局部放电轻量化诊断方法。

该方法将MobileNetV2作为基础模型，在训练中引入可迭代重要度因子，“端到端”地感知并裁剪模型中的冗余模块，实现深度方向的结构压缩；采用几何中值滤波器剪枝（FPGM）进一步去除各卷积层的冗余滤波器，并提出增强型模拟退火搜索算法（ESA）自主求解各层的剪枝比例，循环搜索直至获得最大限度的无损压缩模型。

结果表明，该方法可以在数据驱动下自主设计高精度、轻量化、低延迟的局部放电深度诊断模型，相较于现有的深度模型，资源占用大幅降低、推理速度显著提升，为资源受限的电力设备边缘侧部署提供了技术支持。

不同材质绝缘子污秽等级高光谱检测方法研究

作者：张血琴；周志鹏；郭裕钧；杨坤；吴广宁

摘要：该文提出了适用于不同材质（陶瓷、玻璃和硅橡胶）绝缘子表面污秽等级的高光谱检测方法，采集不同材质和污秽等级样本的高光谱数据，经预处理后提取标签集及检测集谱线数据；采用玻璃材质样本标签集数据建立污秽等级检测模型；并运用分段直接标准化校正陶瓷、硅橡胶样本谱线数据，实现同一模型下不同材质样本的污秽等级检测。

结果表明：不同材质样本同一污秽等级下，高光谱谱线吸收峰、反射峰位置及变化趋势有明显差异；同一材质不同污秽等级谱线差异主要为幅值。

检测模型对玻璃、陶瓷和硅橡胶样本的污秽等级检测准确率分别为98.3%、95.0%和91.7%，并利用人工积污试验对模型进行了验证，污秽等级检测准确率为83.3%，证明了该模型可有效实现不同材质绝缘子表面污秽等级的高光谱检测。

考虑湿度气压影响的瓷绝缘子沿面类辉光放电仿真及其紫外光谱特性分析

作者：李泳霖；黄世龙；刘云鹏；耿江海；牛雷雷

摘要：为研究湿度和气压对瓷绝缘子沿面类辉光放电日盲紫外波段光辐射的影响机制，结合试验和仿真模型，从宏观、微观两个角度分析了湿度和气压对放电点日盲紫外波段光辐射产生过程的影响特性。

该文首先搭建了污秽瓷绝缘子放电试验平台，利用光谱仪测量了不同湿度和气压下240～280 nm日盲紫外波段的放电发射光谱。根据发射光谱的特征谱线，确定了放电时产生日盲紫外波段光辐射的激发态N2和NO分子的具体退激跃迁反应。基于试验，利用有限元软件建立了瓷绝缘子沿面类辉光放电的二维仿真模型，主要考虑了25种粒子和37个化学反应，其中包括与产生日盲紫外波段光辐射有关的2种激发态粒子及9个相关化学反应。

在模型中分别改变湿度和气压，得出了2种激发态粒子的粒子数密度及生成速率的变化特性，与试验中不同湿度和气压下的日盲紫外波段光辐射强度的变化特性进行对比分析可知，湿度、气压通过影响2种激发态粒子的产生与淬灭过程，改变了光辐射的强度。

550 kV GIS盆式绝缘子小型化设计（三）——缩比结构验证

作者：王超；李文栋；陈俊鸿；李金殊；宫瑞磊；张冠军

摘要：为制造经小型化设计的550 kV盆式绝缘子并验证其电气性能，采用3D打印结合环氧树脂浇注工艺制备了1:10缩比绝缘子。

首先，将氧化铝填料与光敏树脂复合作为低相对介电常数（3.98～4.20）3D打印浆料，根据光固化与流变特性确定填料含量及打印参数后，利用立体光固化3D打印机制备低介电常数的绝缘子主体。随后，将二氧化钛填料与环氧树脂复合作为高相对介电常数（11.32～14.58）真空浇注浆料，浇注至3D打印绝缘子预留的高介电常数区域内，加热固化完成缩比绝缘子的制造。0.2 MPa下SF6氛围中的工频耐压实验结果表明，优化后的绝缘结构具有更优的绝缘强度。

相同绝缘距离下，几何形状优化绝缘子闪络电压较常规绝缘子提高13.6%，几何形状/介电分布联合优化的绝缘子提高13.8%；绝缘距离减少15%后，联合优化绝缘子耐电强度与常规绝缘子相当；当法兰侧“楔形”气隙内存在金属丝时，相同绝缘距离下，仅进行形状优化的绝缘子耐电强度提升幅度降低至6.7%，而联合优化绝缘子由于在法兰侧形成低电场区域，闪络电压仍可提高13.1%。

结果表明，几何形状/介电分布联合优化绝缘子具有显著的绝缘优势。

考虑制造参数的批量化真空交流接触器机械寿命预测

作者：李东晖；周学；王傲；王茹；翟国富

摘要：制造参数通过改变传动关系影响真空交流接触器内关键零件的断裂周期，使产品的机械寿命无法满足指标。

该文根据多体动力学和电磁场理论建立考虑制造参数的真空交流接触器虚拟样机，使用Gerber模型计算零件的断裂周期。以实际测量获得的产品制造参数作为输入，将虚拟样机计算的断裂周期作为输出训练鲸鱼算法优化过的神经网络。使用蒙特卡洛法从制造参数的分布中抽取虚拟样本，通过神经网络对样本中零件的断裂周期进行预测。

选择真空交流接触器作为研究对象验证该方法的有效性，以转臂与转臂套筒间的间隙作为制造参数预测批次产品中转臂的断裂周期分布，并通过机械寿命实验对预测结果的准确性进行验证。