《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。

前沿·观点

电动车智慧无线电能传输云网

作者：杨庆新；张献；章鹏程

摘要：无线电能传输将是未来智能网联、无人驾驶、共享化电动车的必然选择。该文提出电动车智慧无线电能传输云网的概念、意义和构建中的关键问题及实现路径。将具有无线电能双向传输功能的电动车网和桩网通过云平台（即“两网一云”）进行智慧融合,实现各参与要素间的便捷、高效、协同运行以及资源优化匹配。电动车智慧无线电能传输云网的建立,将极大推进电动车智能网联化、无人驾驶和共享化以及电能的车网智慧交互,使交通出行模式和新能源电力储馈方式发生变革,真正满足人们对轻松自由并安全出行的美好追求,助力碳中和目标的实现。

数字化技术在输变电设备状态评估中的应用专题

专题特约主编寄语

特约主编：谢庆 教授；汲胜昌 教授 等

当前，数字化技术已成为推动电力系统等国民经济各行各业优质发展的新动力。将数字化技术应用于输变电设备状态评估中，可有效提升输变电设备状态评估的准确性、时效性和智能化水平，对保障电力系统运行安全，推动我国能源转型升级，促进“双碳”战略目标顺利实现具有重要意义。

为了集中反映我国电力科研人员和学者在“数字化技术在输变电设备状态评估中的应用”领域的最新研究成果，在《电工技术学报》编辑和特约编委的共同努力与支持下，本次专题应运而生。此次专题征稿得到了国内学者的积极响应，经过专家的认真评审和严格把关，优中选优，最终专题刊登10篇精选论文，以飨读者。

针对绝缘子故障检测 ，上海交通大学余颖等撰写的《配电线路针式绝缘子早期故障动态特性研究》从机理上探究针式绝缘子裂缝内部放电发展过程，基于磁流体动力学仿真建模，试验模拟针式绝缘子裂缝内部放电，探究裂缝内部电弧的发展过程和电流电压波形特征，研究结果为进一步实现针式绝缘子早期故障的辨识奠定了基础。

天津大学李斌等撰写的《基于多尺度特征融合的绝缘子缺陷检测》针对绝缘子缺陷区域的像素信息少、形状尺寸不一等问题，提出了一种基于多尺度特征融合的绝缘子缺陷检测网络（MSD 2 Net），进一步提升了绝缘子缺陷检测效果。

兰州交通大学苟军年等撰写的《基于改进掩膜区域卷积神经网络的输电线路绝缘子自爆检测》针对由于背景复杂、目标所占像素比例较小导致掩膜区域卷积神经网络（Mask R-CNN）模型对绝缘子缺陷检测能力不足的问题，提出一种改进的 Mask R-CNN 模型，有效提升了模型的检测精度和分割性能，且比原始模型更加鲁棒，可以满足电力巡检中准确性和快速性的要求。

针对变压器故障诊断与运维 ，华北电力大学谢庆等撰写的《基于 ALBERT 的电力变压器运维知识图谱构建方法与应用研究》针对电力变压器运维领域公开数据较少、运维知识难以被有效挖掘的问题，提出一种基于 ALBERT 的电力变压器运维知识图谱构建方法，在电力变压器运维领域文本中具有很好的表现，实现了基于电力变压器运维知识图谱的辅助决策功能。

西南大学杨童亮等撰写的《基于 SMA-VMD-GRU 模型的变压器油中溶解气体含量预测》针对电力变压器油中溶解气体浓度序列非线性、非平稳特性影响预测精度问题，基于黏菌算法（SMA）和变分模态分解（VMD）构成黏菌算法优化的变分模态分解（SMA-VMD），结合门控循环单元（GRU）组成分解-预测-重构的变压器油中溶解气体浓度预测模型，有效地提高了变压器油中溶解气体浓度含量预测精度。

华北电力大学杜厚贤等撰写的《基于振动信号多特征值的电力变压器故障检测研究》针对由于现有研究大多是针对某一特定型号或电压等级变压器开展的纵向比较，导致形成的诊断算法泛用性较差的问题，提出了一种基于振动信号多特征值的电力变压器故障检测方法，适用于多变压器的横向诊断和对不同测点、不同工作状态下数据的分类。

针对电力物联终端身份识别的问题 ，华北电力大学赵洪山等撰写的《基于多尺度窗口和区域注意力残差网络的无线电力终端身份识别方法》针对现有无线通信设备信号识别方法需对信号进行域变换、增加网络输入数据维数的问题，提出了基于多尺度窗口区域注意力残差网络的无线终端身份识别方法，显著提升了对相同型号设备的识别精度，进而有效增强了电力系统的通信安全。

针对高压断路器故障诊断 ，华北电力大学刘会兰等撰写的《面向高压断路器故障分类的电流-振动信号类聚几何敏感特征优选方法》针对利用电流-振动信号联合进行高压断路器故障分类过程中原始特征集维数较高，因而造成识别率低、分类性能退化的问题，提出了一种适用于高维小样本的类聚几何敏感特征优选方法，能够根据特征敏感因子优选得到不同故障类型下的类聚几何最优特征集，提高了目标分类的识别准确率。

针对电流互感器性能提升 ，太原理工大学王祎凡等撰写的《基于电压源型PWM 整流电路的输电线路测量与感应取电一体化互感器实现方法》针对传统的电流互感器（CT）为在线监测设备供电时，输电线电流的波动大，不仅导致小电流时 CT取能不足、大电流时CT磁心饱和的问题，而且会进一步影响输电线路电流实时监测的精确性等问题。提出了一种测量与感应取电一体化互感器的实现方法，有效调控励磁支路，以精确度1%的标准实时监测输电线路电流，实现对一次电流的精确测量。

针对磁场能量收集器功率提升 ，西安交通大学叶凯等撰写的《一种基于磁通控制的电磁感应式磁场能量收集器功率提升方法》针对电力线周围磁场强度的增大会导致磁心的磁通密度达到最大值，磁心深度饱和会造成功率损失并威胁收集器的安全等问题，提出了一种基于磁通控制的电磁感应式磁场能量收集器功率提升方法，通过控制其串并联状态来缓解磁心饱和，显著提升磁场能量收集功率。

本次专题反映了我国学者在“数字化技术在输变电设备状态评估中的应用”领域的最新进展，也为相关领域专家学者交流提供了平台，为促进输变电设备状态评估效果提升和数字化转型提供了新思路。感谢各位作者、专家、编委对本专题的支持，感谢《电工技术学报》编辑部为本次专题能够顺利出版付出的辛勤劳动。

基于电压源型PWM整流电路的输电线路测量与感应取电一体化互感器实现方法

作者：王祎凡；任*光春**；张佰富；杨宇；韩肖清

摘要：输电线路在线监测技术是实现能源互联与输配电系统安全稳定运行的重要保障。传统的电流互感器（CT）为在线监测设备供电时,输电线电流的大范围波动,不仅会导致小电流时CT取能不足、大电流时CT磁心饱和的问题,而且会进一步影响输电线路电流实时监测的准确性。

针对上述问题,该文提出一种基于电压源型PWM整流电路（VSR）的测量与感应取电一体化互感器的实现方法,根据CT一次电流的大小控制VSR工作在不同模式,实现CT二次侧阻抗从容性到感性的动态调节,保证取电CT在一次电流大范围变化时,维持稳定的输出电压。同时通过对二次侧等效阻抗及励磁电流进行等效建模及计算,从而实现对一次电流的精确测量。仿真与实验验证了该方案的有效性。

面向高压断路器故障分类的电流-振动信号类聚几何敏感特征优选方法

作者：刘会兰；许文杰；赵书涛；裘实；刘教民

摘要：针对利用电流-振动信号联合进行高压断路器故障分类过程中原始特征集维数较高,因而造成识别率低、分类性能退化的问题,该文提出一种适用于高维小样本的类聚几何敏感特征优选方法。

首先,利用广义维数谱和敏感维数定量刻画经魏格纳-威尔分布处理的振动信号时频图,结合线圈电流信号的突变信息,构建断路器完整动作过程的电-振联合多征兆域原始特征集;其次,通过定义“变异系数”细致描绘特征在样本类内和类间的波动性,由“赏函数”对类间发散性强的特征予以加权,根据特征敏感因子优选得到不同故障类型下的类聚几何最优特征集;最后,采用支持向量机和其他识别方法进行故障分类。试验结果表明采用最优特征集识别准确率明显提高,具有工程应用价值。

一种基于磁通控制的电磁感应式磁场能量收集器功率提升方法

作者：叶凯；刘柱；赵鹏博；杨爱军；袁欢 等

摘要：无线传感器网络作为电网的“神经末梢”,在智能电网建设中扮演着越来越重要的角色。如何稳定可靠地为传感器网络供能引发了人们的关注,能量收集技术成为解决这一问题最有效的技术,其中磁场能量收集技术因其受环境影响小、能量收集功率高脱颖而出。然而,电力线周围磁场强度的增大会导致磁心的磁通密度达到最大值,磁心深度饱和会造成功率损失并威胁收集器的安全。

针对这一问题,该文提出一种基于磁通控制的电磁感应式磁场能量收集器功率提升方法,在电路中增加了可控电容组件,通过控制电容组件的串并联来控制磁心电压,进而控制磁心磁通量,从而缓解了磁心饱和并显著提高了能量收集功率。实验结果表明,所提方法可以在频率为50Hz、有效值为4A的一次电流下显著提升收集功率,在该文研究的不同恒压负载下提升幅度达36.8%~153.2%。

基于改进掩膜区域卷积神经网络的输电线路绝缘子自爆检测

作者：苟军年；杜愫愫；刘力

摘要：由于背景复杂、目标所占像素比例较小,掩膜区域卷积神经网络（Mask R-CNN）模型对输电线路绝缘子缺陷检测能力不足,该文提出一种改进的Mask R-CNN模型。具体地,首先,在特征提取网络中引入卷积注意力模块（CBAM）,分别从通道和空间提升小目标特征保持性;其次,使用全局交并比（GIoU）计算目标间的相似度,提升定位准确性;最后,使用Tversky损失计算掩膜分支的损失,以提升不平衡样本下的检测效果。

使用某输电运检中心无人机巡检作业所得具有自爆缺陷的绝缘子照片作为数据集对该模型进行验证,实验结果表明,与原始Mask R-CNN模型相比,该方法的平均精确率AP50:90、AP50和AP75分别提升至0.56、0.79和0.72;与三种经典目标检测算法相比,该算法具有较高的检测精度,模型的分割性能有一定提升,且比原始模型具有更好的鲁棒性,可以满足电力巡检中准确性和快速性的要求。

基于多尺度特征融合的绝缘子缺陷检测

作者：李斌；屈璐瑶；朱新山；郭志民；田杨阳

摘要：绝缘子缺陷检测对于保障电网安全稳定运行具有重要意义。由于绝缘子缺陷区域的像素信息少、形状尺寸不一,造成识别效果不佳问题。为解决此问题,提出了一种基于多尺度特征融合的绝缘子缺陷检测网络（MSD2Net）。

在该网络中,采用残差注意力网络用于获取不同分辨率的绝缘子缺陷特征,设计了基于反卷积和多分支检测的多尺度特征融合网络将深层特征图与浅层特征图逐步融合,生成更加丰富的图像语义信息,用于实现目标的分类与位置回归,并结合Focal损失和高斯非极大抑制方法进一步提升检测效果。在变电站绝缘子缺陷数据集和输电线路CPLID公开数据集上进行测试,结果表明所提方法具有较好的检测性能与泛化能力。

配电线路针式绝缘子早期故障动态特性研究

作者：余颖；刘亚东；李维；丛子涵；严英杰

摘要：针式绝缘子在配电线路上广泛应用,由其导致的故障占比约为10%。从机理上探究早期故障的电弧动态发展过程、捕捉其波形特征,是实现针式绝缘子早期故障的检测与辨识基础。该文分析针式绝缘子裂缝内部放电发生机理,基于磁流体动力学仿真建模,同时试验模拟针式绝缘子裂缝内部放电,探究裂缝内部电弧的发展过程和电流电压波形特征。

结果表明：绝缘子内部燃弧与熄弧交替,电流电压波形符合早期故障间歇性起弧的特征;相比绝缘子外部,裂缝内部形成沿面闪络用时短、闪络瞬间电流变化率大;裂缝内部放电具有明显的极性效应,铝导线施加正电压时起弧概率更大。该文研究结果为进一步实现针式绝缘子早期故障的检测与辨识奠定了基础。

基于振动信号多特征值的电力变压器故障检测研究

作者：杜厚贤；刘昊；雷龙武；仝杰；黄建业 等

摘要：在基于振动的电力变压器故障检测领域,现有研究大多是针对某一特定型号或电压等级变压器开展的纵向比较,由此形成的诊断算法泛用性较差。为解决上述问题,该文提出了一种基于振动信号多特征值的电力变压器故障检测方法,搜集整理了不同电压等级、不同型号变压器正常与典型故障下的振动信号,统计了振动主频分布情况,改进了100Hz占比、总谐波畸变率的计算式,分别将两特征值的分类效果提高了79%、76%。提出了两段式故障诊断流程,利用截断正态分布拟合方法与合成少数类过采样技术（SMOTE）对故障数据进行扩充,进一步提高了分类精度。

测试结果表明,算法对正常、故障变压器的识别准确度达到92.6%,适用于多变压器的横向诊断和对不同测点、不同工作状态下数据的分类。

基于ALBERT的电力变压器运维知识图谱构建方法与应用研究

作者：谢庆；蔡扬；谢军；王春鑫；张雨桐 等

摘要：当前电网数字化转型升级,且电力变压器智能健康管理技术快速发展,而在运维过程中存在信息关联性弱以及决策生成效率低的问题。目前,知识图谱在航天器运维等其他工业领域已有应用,知识查询效率显著提升。

电力变压器运维领域鲜有知识图谱构建相关文献,且针对电力变压器运维领域公开数据较少、运维知识难以被有效挖掘的问题,该文提出一种基于ALBERT的电力变压器运维知识图谱构建方法。

首先获取电力变压器领域公开文献,并使用正则匹配的样本生成方法对电力系统事故调查报告等半结构化语料进行样本增强,构建电力变压器运维领域的训练数据集;然后应用ALBERT-BiLSTM-CRF深度学习算法从电力变压器相关文献与事故调查报告中抽取了电力变压器运维实体,并将此算法与传统深度学习算法进行对比,验证了此方法的优越性;接着,利用融入了ALBERT和注意力机制的ALBERT-BiLSTM-Attention深度学习算法对电力变压器运维实体进行关系抽取。

相较于其他深度学习算法,此算法在电力变压器运维领域文本中具有更好的表现;最后使用Neo4j图数据库对知识图谱进行可视化呈现,并实现了基于电力变压器运维知识图谱的辅助决策功能。

基于多尺度窗口和区域注意力残差网络的无线电力终端身份识别方法

作者：赵洪山；孙京杰；彭轶灏；赵仕策；许俊洋 等

摘要：针对现有无线通信设备信号识别方法需对信号进行域变换、增加网络输入数据维数的问题,该文提出基于多尺度窗口区域注意力残差网络的无线电力终端身份识别方法。首先,通过所提多尺度窗口模块完成信号前导码在各个周期尺度下的信息交互,使网络能够直接处理并识别原始无线通信信号数据;然后,设计区域注意力模块,以显著特征区域均值为评价指标对通道资源进行重新分配,提高了网络对信号局部特征的学习能力;最后,以池化分类器替代全连接层,采用Adam优化器进行梯度更新完成训练过程。

实际采集无线信号数据实验结果表明,设计的各模块可显著提升网络的训练与识别性能,相同型号设备识别准确率提高至97.316%,非法设备的检测率达82.8%,可有效增强电力系统的无线通信安全。

基于SMA-VMD-GRU模型的变压器油中溶解气体含量预测

作者：杨童亮；胡东；唐超；方云；谢菊芳

摘要：针对电力变压器油中溶解气体浓度序列非线性、非平稳特性影响预测精度问题,该文基于黏菌算法（SMA）和变分模态分解（VMD）构成黏菌算法优化的变分模态分解（SMA-VMD）,结合门控循环单元（GRU）组成分解-预测-重构的变压器油中溶解气体含量预测模型。首先,采用差分法提取原始序列趋势项;然后利用SMA-VMD对剩余序列进行分解,得到一组平稳的模态分量;之后通过GRU对分解所得各模态分量分别进行预测;最后对预测结果进行重构。

该研究通过对变压器油中溶解气体H2进行仿真实验,并与另外五种预测模型对比,得出SMA-VMD-GRU模型预测结果平均绝对百分比误差为0.36%,方均根误差为1.76μL/L,有效地提高了变压器油中溶解气体含量含量预测精度。通过对变压器油中溶解气体成分CH4、CO、总烃进行仿真实验,证明了该研究所提预测模型的有效性。

电工理论

高速滑动电接触电枢表面动态磨损过程研究

作者：李白；鲁军勇；谭赛；张永胜；蔡喜元

摘要：电枢是电磁发射装置的关键部件,其表面磨损是引起发射过程中转捩的原因之一,同时磨损也会严重削弱电枢本体的力学性能,影响发射安全性,因此有必要对高速滑动电接触电枢表面的动态磨损过程进行深入分析。首先,分析电枢表面产生磨损的机理,厘清相关耦合因素;其次,考虑表面磨损量变化、温度升高及电枢尾翼向外扩张过程中反向受力的影响,建立电枢尾翼磨损量的理论计算模型,研究其磨损规律;最后,考虑电磁场-温度场-应力场-磨损等耦合因素建立三维有限元计算模型,对电枢尾翼磨损量进行更为准确的分析。

结果表明：①电枢表面磨损量是在电因素及力因素的共同作用下产生的;②考虑了表面磨损量变化、温度及电枢尾翼向外扩张过程中反向受力等因素影响后,分析得到电枢表面磨损量较不考虑时小19.5%,但考虑后与实测值更为接近,证明了分析过程中上述影响因素不可忽略;③相比理论分析模型中对电枢尾翼法向力分量及反向受力的近似计算方法,有限元模型更为精确,其计算得到电枢尾翼磨损量与实测值也更为接近,验证了所建立模型的准确性。该文所建立模型及分析结果对于后续优化电枢结构、提高枢轨接触性能及保证发射安全性具有重要意义。

考虑漏感频变特性的三相立体卷铁心变压器建模及分析

作者：范学鑫；杨北超；揭贵生；王瑞田；高山

摘要：针对一种宽输入电压范围双向逆变电源,可采用磁集成方法提高其功率密度。与传统三相平面叠铁心变压器相比,立体卷铁心变压器具有磁路对称、重量轻等优势,该文拟开展PWM非正弦激励下考虑漏感频变特性的立体卷铁心变压器建模相关研究。

首先,基于Foster频变磁阻模型,提出一种考虑漏感频变特性的立体卷铁心变压器模型,通过全局优化算法计算模型参数;其次,针对级联H桥组合式DC-AC拓扑的典型工作点,分析了PWM非正弦激励的谐波特征,重点关注不同H桥之间各次谐波的相对相位关系,给出简化等效电路;最后搭建逆变电源试验平台,开展了稳态和动态试验,验证了模型的准确性。

电机及其系统

基于快速有限元的永磁电机绕组涡流损耗半解析高效计算

作者：曹龙飞；范兴纲；李大伟；曲荣海；刘京易

摘要：随着永磁电机朝着高效化和轻质化方向发展,其功率密度和转速越来越高,使得绕组交流铜耗增加,从而导致电机局部过热、效率降低。该文以永磁电机为研究对象,着重研究绕组涡流损耗的产生机理及计算方法,提出基于快速有限元的绕组涡流损耗半解析算法。

首先,介绍借助快速有限元提取槽漏磁的方法,并构建导体排布模型;其次,推导了导体涡流损耗的低频和高频解析计算方法,并通过搭建基于Matlab和开源有限元软件FEMM的仿真平台将提出的半解析方法予以实现,并与传统商用有限元软件仿真结果进行对比;最后,通过实验进一步验证了其准确性。结果表明,该方法的计算速度提高了近100倍,在较大频率范围内误差小于5%。

基于改进粒子群优化算法的永磁球形电机驱动策略研究

作者：周嗣理；李国丽；王群京；郑常宝；文彦

摘要：永磁球形电机（PMSpM）是一种结构紧凑、可多自由运动的单关节传动装置。该文提出一种适用于PMSpM驱动策略优化的改进粒子群优化（IPSO）算法,该算法可实时计算PMSpM期望转矩所对应的线圈驱动电流。

首先,通过圆环函数建立PMSpM转矩解析模型,并构建转矩Map图;然后,在确定种群数量后为标准粒子群优化（PSO）算法引入自适应动态惯性权重和自适应学习因子,将所提IPSO算法与PSO算法进行仿真对比,仿真结果表明,在同样的精度下采用IPSO算法计算驱动电流比采用PSO算法有更快的计算速度;最后,通过PMSpM控制试验进一步证明了该仿真结论的正确性。

基于Bang-Bang+前馈策略的磁轴承执行器失效故障容错控制

作者：刘奇；苏振中；姜豪；吴超；晏明

摘要：对于传统磁轴承系统,发生单个下执行器失效故障后,悬浮的转子通常会与保护轴承发生碰撞,影响运行稳定性,甚至导致悬浮系统失稳,危害系统安全运行。在不改变磁轴承硬件架构的基础上,通过容错控制可以避免该碰撞,对于提高系统可靠性具有重要意义。

为此,该文首先建立考虑部分执行器故障的两自由度转子动力学模型,提出针对上执行器的Bang-Bang控制算法,实现了故障磁轴承侧转子回到平衡位置的时间最优控制,并结合前馈控制使转子在Bang-Bang控制结束后直接达到稳定状态。

仿真和实验结果表明,在全转速范围内故障侧最大位移幅值与转子正常轴振幅值相差不超过0.04mm,且转子在0.2s内恢复至稳定悬浮,故障侧轴承座振动加速度在0.03s内恢复到正常幅值,避免了定转子碰撞,证明了该算法的有效性。

基于改进型双幂次趋近律与全局快速终端滑模观测器的IPMSM调速系统滑模控制

作者：郭昕；黄守道；彭昱；杨俊友；王海鑫

摘要：针对内置式永磁同步电机（IPMSM）速度环中存在的内部参数摄动与外部负载扰动等问题,为了提高速度控制系统的动态性和鲁棒性,该文提出一种基于改进型双幂次趋近律（IDPRL）与全局快速终端滑模观测器（GFTSMO）的滑模控制方法。所提趋近律在幂次项中引入系统状态变量,减少了稳态误差,解决了快速趋近滑模面和抖振抑制之间的矛盾。设计一种基于IDPRL的IPMSM滑模速度控制器。

为了进一步减少系统状态的稳态误差,设计了一种GFTSMO,该观测器不仅能够减少趋近律的开关增益,还能实现系统扰动的准确补偿。仿真和实验结果验证了所提的滑模控制方法的可行性和有效性。

基于机电信号融合的电励磁双凸极电机绕组匝间短路故障诊断

作者：赵耀；陆佳煜；李东东；杨帆；朱淼

摘要：定子绕组匝间短路是电励磁双凸极电机常见的故障,当匝间短路故障匝数较少时,对电机磁场的影响较小,使得难以通过单一故障特征精确地识别故障。该文通过分析该电机的本体结构和故障特征的提取机理,提出了一种基于振动和相电流信号的多源机电信号融合的电励磁双凸极电机短路故障综合诊断方法——基于多分类支持向量机及改进卷积神经网络的信号融合故障诊断。

该文首先根据电励磁双凸极的结构特点研究了短路故障发生时特征信号的变化情况及提取机理;其次根据理论分析结果提出了一种自寻优卷积神经网络结合支持向量机的多源信号融合的故障诊断方法,该方法首先分别利用两种算法计算两个单信号特征下的故障诊断概率,再利用D-S证据理论,得出融合后的诊断结果;最后通过实验表明,该文所提出的诊断方法可以更有效地识别电机不同的短路故障,降低了误判率,解决了单一信号源诊断方法精度较低的问题,具有良好的可靠性和互补性。

电力电子

自适应三次谐波注入的回接型LCL光伏逆变器共模谐振电流抑制方法

作者：张洪亮；张子成；陈杰；邢相洋

摘要：三电平逆变器具有损耗小、谐波低等优势,在非隔离型光伏系统中广泛应用。因其常采用中点回接型LCL滤波器抑制漏电流,易引发共模谐振电流,影响并网系统稳定性。为此,该文揭示了共模谐振电流的产生机理,研究了调制策略对共模谐振电流的影响。

提出一种自适应3次谐波注入算法,有效降低了共模谐振电流。首先,为保证调制的正确性,推导了3次谐波注入系数的取值范围;然后,根据直流电压和调制度,提出了3次谐波注入系数的自适应律,以提升逆变器系统并网性能;最后,为便于工程应用,降低控制器的计算负担,推导了基于电流闭环控制的3次谐波注入实现方法,该方法计算量小、稳定性好、适用范围广。

该方法为3次谐波注入调制算法的应用提供了理论支撑和实现途径,具有较强的工程应用价值。仿真和实验结果证明了不同工况下提出方法的正确性及有效性。

基于拓展型双曲正切函数的全桥LLC变换器大信号建模方法

作者：孙城皓；孙秋野；王睿；胡杰

摘要：连续模型的准确性对于电力电子变换器的特性分析与实时仿真十分重要。由于独特的谐振腔结构,LLC变换器在不同工作频率区间分别以连续电流模式和断续电流模式运行,故而传统方法很难以连续模型实现其多种运行模式的统一描述。为此,该文提出一种基于拓展型双曲正切函数的全桥LLC变换器大信号建模方法。

首先,分析各工作频率区间全桥LLC变换器特性,建立一种大信号非连续模型,该模型能够实现LLC变换器多种运行模式的统一描述。然后,构建含陡度因子/脉冲系数的拓展型双曲正切函数,利用其将上述大信号模型连续化,从而建立了全桥LLC变换器的大信号连续模型。基于此模型,连续系统的方法可以被直接应用以实现对变换器特性分析、实时仿真和控制器设计。同时,相比于现有LLC变换器大信号连续模型,该模型具有较低的阶数和更高的精确度。此外,该模型在时域中能够提供次级侧功率器件高准确性的开关信息,便于作为同步整流设计的参考。最后,仿真和实验结果验证了该模型的准确性和有效性。

高电压与放电

时变温度下油纸绝缘频域介电谱曲线校正方法研究

作者：姚欢民；穆海宝；张大宁；赵浩翔；丁宁

摘要：频域介电谱（FDS）技术被广泛应用于油纸绝缘电力设备状态诊断中。但FDS在低频段测试时间较长,测试时设备往往处于动态降温过程,所获得的FDS曲线与评估数据库差别较大,使用时变温度FDS曲线进行绝缘状态评估的结果存在一定误差。为将时变温度条件下的FDS曲线校正到恒定温度,该文通过仿真获得套管温度场分布,采用粒子群优化（PSO）算法反演出不同温度下介电弛豫Havriliak-Negami（H-N）模型的特征参数。

在此基础上,基于最小二乘法（LS）计算出时变温度条件下每个频点的等效温度,由此实现了曲线校正。结果表明：校正后的曲线与参考温度曲线具有较好的一致性,有助于电力设备绝缘状态的精确评估。

特高压GIS用单支撑绝缘子绝缘结构优化设计

作者：张语桐；吴泽华；徐家忠；刘鹏；彭宗仁

摘要：单支撑绝缘子是气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）中重要的绝缘支撑结构,其性能优劣影响着GIS运行的可靠性和稳定性。该文开展了1100kV GIS用单支撑绝缘子的结构优化研究,选取绝缘子表面合成电场强度、绝缘子表面切向电场强度、金属嵌件表面合成电场强度作为性能指标,分析绝缘子伞裙和金属嵌件各自的关键结构参数对性能指标的影响规律,采用自适应变异的粒子群算法进行整体优化。

在此基础上,提出了基于贝塞尔曲线的绝缘子表面轮廓描述方法,选取整体优化后电场畸变严重的绝缘子伞裙底部圆角结构开展局部精细化优化。优化结果与原始结构相比,金属嵌件表面电场强度下降24.2%,绝缘子表面合成电场强度下降25.6%,绝缘子表面切向电场强度下降22.6%。该文提出的参数整体优化和贝塞尔曲线局部精细化优化的分步优化方法,使特高压GIS用单支撑绝缘子的绝缘性能得到了显著提高,优化结果能够为GIS单支撑绝缘子的结构设计提供参考。

气体添加对水电极同轴介质阻挡放电直接分解CO2的影响

作者：陈慧敏；段戈辉；梅丹华；刘诗筠；方志

摘要：大气压低温等离子体能够打破热力学平衡的限制,促使常规情况下难以发生的反应在温和条件下进行。其中,介质阻挡放电（DBD）在CO2转化利用领域受到了广泛的关注,但是其性能受多种因素影响。该文采用水电极同轴介质阻挡放电反应装置进行CO2直接分解反应,研究分析添加N2、Ar和He及其不同含量对反应过程放电特性及反应效果的影响。

结果表明：相同反应条件下,在CO2气氛中添加N2、Ar和He可以增加微放电通道数量,提高放电功率,降低击穿电压,使更多的能量用于活化反应体系分子,但三种气体对放电过程的影响程度明显不同;对比添加气体N2、Ar和He,在CO2转化效果上表现为Ar>He>N2,这主要是由于添加Ar后反应体系具有最高的电子碰撞激发反应速率,在Ar含量为80%时,CO2的转化率最大为15.2%,CO的产率最大为9.3%;但是,上述气体的添加会降低CO2的能量转化效率,其中,N2添加下转化CO2的能量效率下降最为明显,由0.08mmol/kJ下降到0.02mmol/kJ。该文研究成果可以为低温等离子体转化CO2过程的优化提供有益参考。

科研快讯

电磁互易定理一般形式

作者：刘国强；刘婧

摘要：现有互易定理对电磁场相互作用关系的描述是彼此独立的,该文利用四元数理论推导出了电磁互易定理的能动量时空统一形式,该形式中的实标部、虚标部、实矢部和虚矢部分别对应经典电磁互易定理即洛伦兹互易定理、Feld-Tai互易定理和新发现的两组动量互易定理。