《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。
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电工理论与新技术
作者:张望;朱鑫辉;邱立;欧阳少威
摘要:电磁驱动成形技术是一种利用脉冲电磁力作用使高电导率驱动板发生运动,进而推动低电导率板件发生塑性变形的特种成形工艺,能够有效弥补传统电磁成形在成形低电导率材料时的不足。然而现有电磁驱动成形中驱动板同样发生塑性变形,无法得到重复利用,导致生产成本高,并且成形后形貌难以调控。为此,该文以TA2钛板为研究对象,提出一种利用铜环驱动钛板发生塑性变形的成形方法。数值模拟与实验结果表明,在单次放电下(7 kV),直径80 mm的金属铜环可驱动钛板发生塑性变形,成形高度达14 mm。同时,实心铜环并没有发生变形,可重复利用。此外,通过改变铜环尺寸和形状,可以灵活调节板件的成形形貌。当圆形驱动环的直径分别为65、80和95 mm时,在板件顶部可观察到直径分别为58、72和87 mm的均匀变形区域,与环的形状高度吻合。在此基础上,结合数值方法进一步研究了板件的动态变形过程,揭示了铜环驱动下钛板的变形行为与成形机理。相关研究成果对于推动电磁驱动成形技术发展和深度应用具有重要现实意义
作者:刘素贞;任佳乐;袁路航;徐志成;张闯
摘要:磷酸铁锂电池的开路电压与荷电状态(SOC)曲线平坦导致仅采用电信号难以实现对SOC的准确估计。鉴于此,该文从不同角度对实验获取的电-热-声多源数据进行全面特征提取,综合考虑不同特征选择方法的优势,提出了一种融合斯皮尔曼相关系数、互信息、分类提升树、最小绝对收缩和选择算法的特征选择方法,实现对电-热-声特征的联合选择,进而提高SOC估计精度。研究结果表明,相较于单一数据源特征,使用电-热-声多源关键特征构建的模型具有较高的SOC估计精度,在动态压力测试工况与新欧洲驾驶循环工况下,SOC估计的平均绝对误差分别为0.91%和0.98%,方均根误差分别为1.03%和1.13%,验证了该方法的有效性和准确性
电力系统与综合能源
作者:申刘飞;翟雨佳;吴星徵;黄晟 黄守道
摘要:海上风力发电不断向场群规模化和产业化方向发展,目前已成为国际可再生能源发展的重点领域。然而随着海上风电技术逐渐呈现单机大容量、深远海化趋势,单机容量进入“两位数时代”,风机质量和体积增大,海上运输、吊装、操作和维护难度大幅增加。此外由于海上风电显著的波动性和间歇性,导致大规模并网困难,出现严重的弃风现象。为解决上述两大世界难题,湖南大学风力发电团队首次提出新型超导风电制氢一体化技术,在研究超导风机特性和电解水制氢技术的基础上,将超导风机与液氢制备有机结合,设计了离网型海上超导风电与水电解制氢一体化系统,建立了新型超导风电制氢系统风、电、磁、热、氢多场耦合作用下的风电系统高效转换理论。利用电解水制氢技术将海上风能就地消纳制氢,液氢存储通过运输和可控液氢循环制冷为超导风机提供稳定的低温环境,大幅降低设备平台的体积和质量,实现可再生能源的高效转换,确保集成系统的可靠运行。该文简要介绍了近年来国内外高温超导风机技术与海上风电制氢技术的研究情况,分析了离网型海上超导风电制氢一体化系统的关键结构和可行性,提出耦合可再生能源发展的能源岛系统规划,探索了多能互补优化配置,为大规模深远海超导风电制氢产业提供共性技术,推动我国风电产业技术升级,助力实现“双碳”战略目标。
作者:逯华;王喜莲;周锦晗;何婷婷
摘要:高速铁路车网耦合系统电压低频振荡多发生在多台动车组同时轻载启动工况下,严重时会触发牵引网牵引闭锁,威胁高速铁路的运行安全。针对高速铁路低频振荡问题,该文以CRH3型动车组为研究对象,推导了车网耦合系统阻抗模型,对车网耦合系统稳定性进行了分析,得出了系统的临界稳定条件;提出一种基于虚拟阻抗的低频振荡抑制方法,通过在动车组四象限变流器控制策略中引入并联虚拟阻抗来校正负载子系统的阻抗特性,提高系统稳定性,抑制系统低频振荡。该文还设计了一种虚拟阻抗的自适应控制方法,可以针对不同工况自适应调节虚拟阻抗参数,提升了抑制方法的适应能力。通过仿真和实验验证了所提抑制方法的有效性。
作者:许洪胜;占萌;付聪;张水平;苗璐 等
摘要:随着新能源装备占比不断增加,其内在同步稳定机理逐步发生改变。为此,该文对转子转速尺度双馈风机单机无穷大系统的小扰动同步稳定机理进行研究。首先,构建该转子转速尺度下双馈风机的暂态模型,仿真验证了降阶模型的合理性。通过分岔分析,发现随着电网变弱,系统将出现小扰动失稳现象。采用主导模态分析法,确定转子转速尺度下双馈风机小扰动失稳的主导环节为功率平衡环节(转子动态与有功外环)。因此,以功率平衡环节为核心,构建了类Heffron-Phillips模型,并揭示了储能元件状态量与同步环节相位之间的关系。进一步地,基于复转矩系数法,发现锁相环环节对系统同步/阻尼特性影响很小,而端电压环节是引入负阻尼的主要因素。最后,针对有功外环、端电压环节的参数影响进行了分析,为参数优化提供相应指导。上述理论分析均通过了Matlab/Simulink仿真验证和硬件在环实验。
作者:马睿聪;曹永吉;张恒旭;李常刚
摘要:光伏电站并网时需要具备一定的无功支撑能力,通常需要配备无功补偿装置,二者之间的相互作用增加了静态同步稳定问题的分析难度。该文首先提出一种含静止同步补偿器(STATCOM)的光伏并网系统静态同步稳定分析方法;然后考虑不同并网变换器dq坐标系间的变换,构建多并网变换器并联系统的等效小信号模型,在阻抗分析方法基础上改进稳定判据,并利用衰减系数指标定量刻画系统的静态同步稳定性能,构建静态同步稳定量化评估指标体系;最后结合改进的判据和量化指标,详细地分析了STATCOM对光伏并网系统静态同步稳定性能的影响,总结了各控制参数对于系统运行零极点分布的影响规律。
作者:刘欣;吴柳颖;贾焦心;王利桐;邓昊
摘要:随着新能源渗透率的不断提高,以同步发电机为主的传统电力系统正向以多样化电力电子装备为主的新型电力系统转变,多变流器并网系统的小干扰稳定性问题受到广泛关注。然而,状态空间法和传统阻抗法在分析多变流器系统稳定性时仍存在复杂度高及难以准确评估闭环极点关于各变流器灵敏度的问题。针对上述问题,该文首先提出一种用于分析多变流器并网系统小干扰稳定性的单输入单输出(SISO)dq阻抗判据,该判据可将多输入多输出系统(MIMO)转换为若干SISO系统以简化稳定性分析过程,相比于MIMO系统分析方法,其在避免求解高维矩阵特征值的同时降低了奈奎斯特曲线分析的复杂度,同时该方法还具有从物理角度揭示振荡失稳机理的优点。然后,基于所提出的稳定性判据公式,进一步提出一种用于求取闭环极点关于各变流器阻抗/导纳灵敏度的分析方法,该方法可有效评估系统中不同变流器对振荡模态的影响程度,有助于实现诱发系统振荡的主导变流器的辨识。最后,通过Matlab/Simulink仿真和硬件在环实验验证了所提方法的正确性。
作者:卢奥煊;季天瑶;李梦诗;莫春;郑欣
摘要:由于风电机组工作环境恶劣,电力电子设备脆弱,变流器故障成为风电机组的常见故障之一。而变流器在风力发电系统中起到优化运行的作用,因此针对变流器开路故障的检测与识别至关重要。现有的检测方法存在鲁棒性不强及计算复杂的问题,为此该文提出一种同时基于直流母线电压和转子电流的故障识别方法。该方法基于数学形态学提取直流母线电压故障特征实现故障检测;基于Pearson相关系数提取转子侧三相电流波形特征定位故障相;基于电流平均值定位故障桥臂。该方法计算过程简单,可以准确识别变流器功率管的单管和双管故障,理论推导证明了所提方法的有效性和可靠性。仿真算例考虑了风速波动、负载波动和噪声环境的影响,结果表明所提方法具有较高的准确率及较强的鲁棒性。
作者:王丹;李勇;张益;付颖;刘泽洪
摘要:为了在不额外增设一次设备的条件下有效监测电网换相换流器型高压直流输电(LCC-HVDC)系统中馈入受端交流系统的运行动态特性及接入后的宽频振荡风险,提出一种非介入型LCC-HVDC系统阻抗宽频测量方法。所提方法与现有采用单一电压/电流扰动注入或宽频谐波扰动注入等介入型方法不同,无需向高压直流输电系统注入谐波扰动,避免了可能产生的谐振风险。同时所提方法引入了曲线相似度与动态调整时间步长的采样方案。该文首先阐述了LCC系统接入受端交流系统的交互原理;其次以单极大地回线的拓扑结构作为分析对象,采用谐波状态空间(HSS)理论建立了LCC-HVDC系统的HSS阻抗模型;进而提出非介入型阻抗宽频测量方法来观测系统的运行状态,判断宽频振荡风险,剖析LCC系统与受端电网的交互与宽频振荡特性;最后,以CIGRE标准模型算例仿真验证了所提方法的正确性与实用性。
作者:仝海昕;曾祥君;喻锟;周泽华
摘要:针对低压配电网零火触电故障检测存在的挑战,提出一种基于故障动态特性与轻量级梯度提升机(LightGBM)的低压零火触电检测方法。首先,在真实系统中搭建低压配电网11真型实验平台,重现多种家用负载的多模式运行场景,建立覆盖系统故障与非故障状态的真型样本库;其次,考虑接触点动态电阻、生物动态电阻和击穿电弧,建立故障回路电学等效模型,分析故障电流对主线路电流的影响方式;然后,从幅值和高频分量的角度提取主线路电流特征,比较故障发生前后单个特征的时序变化情况,搭建轻量级梯度提升机模型,利用其单边梯度采样模式与集成运行机制,实现两种状态的准确分类;最后,在规模为50666个样本的测试集中,所提方法的准确率达到了96.82%,其中,35831个正常状态样本的辨识准确率为97.50%,14835个零火触电故障样本的准确率为95.17%。与现有方法相比,该方法在检测低压零火触电故障的准确性方面具有优势。
作者:温紫豪;任洲洋;董朝阳;梁钰
摘要:氢能系统具有跨时空转移特性,在增强配电网弹性方面展现出巨大潜力。针对现有研究中多区域电-氢综合能源系统(MR-EH-IES)灾后协同恢复机制尚不明确,难以挖掘移动弹性资源跨区支撑潜力的问题,该文提出了一种跨区资源共享的MR-EH-IES灾后恢复策略。首先,基于“区内自治-资源统筹-区间共享”的思路,提出了MR-EH-IES双层灾后恢复框架,在下层,考虑移动电源、维修人员与氢能系统在灾后恢复中的协同配合潜力,提出电-氢综合能源系统灾后恢复策略;在上层,考虑移动弹性资源的跨区支撑潜力,提出移动弹性资源的区间共享策略。然后,基于上述框架与策略,提出考虑跨区资源共享的MR-EH-IES双层灾后恢复模型。最后,通过仿真分析验证了所提方法的有效性和优越性。
作者:于子淇;刘健阳;陈亚鹏;周振宇;孙中伟
摘要:在新能源广泛接入背景下,配电网业务数据采集终端接入规模与信号采集频次激增,对网络的业务承载能力提出更高要求。该文首先通过整合云边端算力资源,构建以最大化云边端协同处理数据量为目标的优化问题,并引入李雅普诺夫优化理论将其转换为仅依赖当前时隙信息的在线优化问题,实现排队时延与长时平均采集数据量的协同保障;然后,提出基于改进深度Q网络(DQN)的配电网云边端协同处理算法,通过引入基于贪婪策略的Q值排序机制与双重经验回放机制,解决多终端处理决策耦合导致的资源竞争冲突,在保障样本多样性处理能力的同时提升算法的收敛性;最后,仿真结果证明所提算法能够有效适配配电网采集业务高密度、高频次的发展趋势。
作者:李志伟;赵雨泽;吴培;张浩;赵书强
摘要:构建电力系统与氢能耦合发展的电氢能源系统是推动碳中和的可行路径。该文在计及新能源不确定性影响下,为实现系统经济与节能的均衡运行,提出了一种基于㶲经济分析的电氢能源系统区间鲁棒优化调度模型。首先,考虑电解槽动态效率特性,利用分段线性化处理功率-效率的动态映射关系引入的非凸项,构建包含制氢功率分配的设备运行模型;其次,精细分析系统的㶲损失分布,提出包含内和外两方面的㶲损失成本核算模型,内部利用成本分摊方法核算设备运行㶲损失成本,外部根据现行电价等政策核算输电线损和弃风惩罚成本;然后,构建最小总㶲损失成本目标下的电氢能源系统优化调度模型,转为基于置信区间不确定集的鲁棒优化形式,并提出模型的对偶转换求解方法;最后,仿真算例表明,所提模型在保障风电消纳能力的同时,可实现电氢耦合利用过程经济效益与㶲损失的平衡,也有利于降低电解槽运行的寿命损耗。
作者:张薇;王浚宇;杨茂;严干贵
摘要:考虑异质能源在网络中的流动时间差异性,提升系统设备在不同时间尺度下调控的灵活性,是实现区域综合能源系统(RIES)多时间尺度优化调度的关键。为此,该文提出一种面向冷-热-电RIES的分布式双层近端策略优化(DBLPPO)调度模型。首先将RIES内部能源的出力、储存和转换构建高维空间的马尔可夫决策过程数学模型;其次基于改进的分布式近端策略优化算法对其进行序贯决策描述,构建内部双层近端策略优化(PPO)的控制模型,局部网络采用“先耦合-再解耦”的求解思路对冷-热力系统和电力系统的设备进行多时间尺度优化决策,最终实现RIES冷-热力系统与电力系统的多时间尺度调度和协同优化运行;最后仿真结果表明,所提模型不仅能克服深度强化学习算法在复杂随机场景下的“维数灾难”问题,实现RIES各能源网络在不同时间尺度下的协同优化管理,还能加快模型的最优决策求解速度,提高系统运行的经济效益。
作者:向明旭;陈泓霏;曹晓峻;杨知方;金一丁
摘要:随着全国统一电力市场建设的推进,我国市场规模逐步增长。以省间电力交易为例,当前市场主体已达上千个。由于大量市场主体报价具有相似性,可能导致市场出现多组具有相同社会福利的购售匹配对,使得最大化社会福利的出清问题存在多个最优解。为保障出清的有效性与公平性,多解场景下需开展多层目标顺次寻优,但现有基于多目标优化的方法难以兼顾出清效果和效率。对此,该文以存在多解场景的省间电力交易问题为研究对象,提出多层目标顺次寻优的高效出清方法:构建多层目标顺次寻优出清模型,前序模型的最优目标函数将作为后续模型的约束,以确保高优先级目标函数的最优性;提出基于最优解达界约束的出清问题多解判定模型,以帮助了解出清问题的多解性,同时,将其嵌入顺次寻优出清流程,通过避免无效寻优实现出清进程加速;提出有效利用前序模型求解信息的出清无损加速方法,以满足计算效率要求。基于我国实际交易数据的算例仿真表明,所提方法可在保障首要目标最优性的前提下,有效地提升面向次要目标的出清效果;所提加速策略可将典型场景的出清计算效率无损提高37倍。
作者:杨德健;卢学炫;王枭;严干贵
摘要:电动汽车(EV)联网渗透率大幅提高后,可作为移动储能并网提供辅助频率控制。针对电动汽车调频策略较少计及充电行为不确定性而导致调频能力不准确的问题,提出了考虑用户特征与用户意愿的电动汽车调节功率边界刻画模型及频率支撑策略。首先,基于高斯混合分布方法对EV的用户行为模式、电池容量、充电和放电率等电动汽车相关的不确定性进行描述,并采用Logit模型对EV可调度意愿进行预测;其次,刻画了考虑用户特性和用户意愿的EV调节边界,通过改变EV功率波动上下限确定用户的调节方式,并提出一个保证用户荷电状态整体趋势呈现上升以及考虑用户不确定性特征和用户可调度意愿的EV调频策略;最后,对构建的模型和提出的控制策略进行仿真分析,并基于SPSS软件对仿真结果中影响用户可调度意愿的各决策变量进行相关性分析,随后采用T检验对其进行显著性验证,验证了所提方法的有效性。
作者:陈中;万玲玲;张梓麒
摘要:城市区域共享型电动汽车(ECSS)优化调度需要解决越发突出的用户用车需求与网点车辆供需不平衡、网点车辆充电与电网运行状态不匹配等问题。该文提出面向共享电动汽车的用户助推方案与充电优化的协同调度方法。首先,设计融合了认知和动机助推策略框架的面向强、弱助推场景的用户助推方案,并采用披露-模糊综合评价方法(r-FCEM)评估助推方案的用户响应度,通过助推引导用户还车至理想网点以解决车辆平衡调度问题;然后,基于计及经济性和低碳性的共享电动汽车充电优化模型,设计助推和充电优化协同调度下的ECSS环境,与深度Q网络(DQN)智能体交互,通过模拟用户-运营商-电网三者交互,对车辆的助推方案和充电优化策略进行协同求解,以解决充电匹配问题;最后,通过调研和算例,验证了所提方法能在满足用户选择自由权的基础上以非强制策略提高用户响应度,提升了运营商经济效益,降低了电网负荷波动。
高电压与放电
作者:孙瑞筱;胡玉耀;蒋兴良;咸日常;陈雨
摘要:瓷绝缘子复杂多样的劣化形式及其表面污秽均会影响红外检测结果,从而造成对于劣化绝缘子的误判或漏判,给电力系统的安全稳定运行带来严重威胁。目前针对不同污秽作用下绝缘子串的发热特征及污秽对劣化绝缘子红外检测结果的影响少有研究。为此该文结合现场试验及有限元仿真研究了劣化位置、劣化阻值以及不同污秽对瓷绝缘子串发热规律及其红外成像的影响。研究结果表明:绝缘子串中任意一片绝缘子的温升随着其内阻的减小呈现先升高后降低的趋势。干燥污秽对劣化绝缘子发热的影响可忽略不计,而湿润污秽对发热的影响与劣化绝缘子在串中的位置有关,温度差值变化率最小仅有37.9%。在由表面固体污秽(A类污秽)和盐雾(B类污秽)构成的污秽中,雾水电导率对染污附盐密度具有附加作用,表面轻度污秽时其对绝缘子温升的影响大,重污秽时影响较小。在实际工程应用中,应选择绝缘子背风侧作为红外观测点,且不考虑相对湿度大于90%的情况。
作者:黄岩城;刘博闻;董合;耿江海;律方成
摘要:为探究不同硅烷偶联剂改性的氮化硼填料对芳纶复合体系热力学性能的影响规律,该文选取KH550、KH560、KH580和QX1324共4种硅烷偶联剂对氮化硼(BN)进行接枝改性,在Materials Studio中构建了改性氮化硼掺杂对位芳纶(PPTA)的复合模型,并基于分子动力学方法探究了复合模型的热导率、玻璃化转变温度、力学性能以及分子间作用力等性质。结果表明,偶联剂改性能够进一步提高复合体系的热力学性能。其中,BN-QX1324/PPTA体系的改性效果最佳,其热导率为0.206 W/(m·K),较改性前提高74.58%,玻璃化转变温度达到597.746 K,杨氏模量相比改性前增强13.43%。BN-KH550/PPTA、BN-KH560/PPTA和BN-KH580/PPTA体系的玻璃化转变温度分别为562.192 K、568.581 K和547.264 K,杨氏模量依次提升8.09%、10.80%和7.21%。借助径向分布函数、内聚能密度、自由体积分数、氢键等参数计算从分子热运动和分子间相互作用力层面阐明了复合体系热力学性能提升的根本原因,最后通过实验验证了仿真结果的有效性。该文可为基于分子模拟手段进行偶联剂改性筛选和高性能对位芳纶复合体系的设计提供一定的理论指导。
作者:王齐斌;范晓舟;高宇轩;庾翔;刘云鹏
摘要:为增强间位芳纶绝缘纸的电绝缘及导热性能,该文选取了球形氮化铝(AlN)和片形氮化硼(BN)两种填料,采用聚多巴胺和硅烷偶联剂对填料表面进行化学修饰后,将填料掺入间位芳纶基体中。利用湿法抄造技术,制备了AlN/BN复配改性的间位芳纶绝缘纸试样,对其微观形貌、击穿场强、体积电导率以及面外热导率进行表征测试。结果表明,在复配改性体系中,当AlN和BN的复配质量比为3:7时,样品出现最优的击穿场强为186 kV/mm,较纯芳纶纸提升66.07%;而当复配质量比为7:3时,其面外热导率高达0.671 W/(m·K),较纯芳纶纸提升213.6%。基于密度泛函理论对基体和填料的能带结构进行计算分析发现,AlN和BN的引入在基体和填料界面形成了“阶梯陷阱”,进一步提高了电子跃迁势垒,抑制了击穿时漏电流的形成和发展。此外,借助相场法分析了不同复配比例下填料对基体电流密度和电场畸变的影响,发现AlN/BN的复配结合有助于均化电场分布,提高复合体系的绝缘强度。
作者:田文锐;任慧敏;杨定乾;冯煜轩;张大宁 等
摘要:频域介电谱(FDS)技术因其检测精度高、携带绝缘信息丰富等优势,在油纸绝缘电力设备的状态评估中被广泛应用。然而,低温环境会导致FDS测试结果异于常值,严重影响检测的准确性。因此,该文搭建了低温介电响应实验平台,测量不同温度(40~30℃)下油浸绝缘纸的介电响应。利用等温吸附实验发现,绝缘纸内部存在大量游离水和少量结合水,通过热刺激电流法与衍生对导数法研究了低温下弛豫过程的变化情况。进一步地,基于改进Havriliak-Negami模型对FDS结果进行解谱,探究低温对油浸绝缘纸内部极化与电导过程的作用机理,研究发现低温可能会导致浓差极化消失,界面极化和电导损耗减弱,偶极子极化增强。最后,提出针对低温环境的温度归一化方法,与传统“主曲线”法相比,所提方法可以有效地提高低温下FDS曲线温度归一化的精度,解决了传统校正方法测量精度差、频率数据点不足的问题。
作者:边浩然;姚成;董守龙
摘要:聚合物材料因其优异的介电性能被广泛应用于电气绝缘设备中。但长期带电运行会使得其内部缺陷处产生的电树枝快速发展,造成材料的绝缘击穿。数值模拟方法能为研究固体绝缘材料内部电击穿过程提供参考,然而现有的模拟方法依旧存在模型参数难以获得和校准的问题,其结果很难得到实际应用。考虑到电树枝损伤累积增长的唯象规律符合反幂定律,该文基于反幂定律建立局部电损伤方程,进一步结合有限元计算建立电树枝模拟方法,研究反幂定律模型参数(电压耐受指数n、累积损伤阈值DC及材料分散性)对模拟结果的影响规律,提出一种模型简单、参数可实验获取的电树枝模拟方法,并开展电树枝老化实验对模拟方法的有效性进行验证。结果表明,该方法能够基于实验获取的材料参数对电树枝进行模拟,对电树枝形态和生长规律的模拟效果良好。
作者:王健;秦诚意;张建民;吴昱怡;苏毅
摘要:气体绝缘开关设备(GIS)带电操作后故障频发,据统计,GIS带电操作后故障占总故障的比例超过60%。GIS带电操作产生的强烈冲击振动,不仅会产生金属污染物,还会激活潜伏微粒,严重影响GIS的绝缘安全。为厘清球形金属微粒在GIS内受冲击振动后的运动机理,该文首先研究了振动在腔体内的传播过程,在灵活边界三维圆柱振动模型的基础上进行了受迫修正,提升了与实际工况的等价性。其次对腔体和微粒受振后的能量传递过程进行分析,以能量为纽带,搭建了腔体-微粒动能传递守恒模型,并借助起跳场强界定了微粒激活条件,提出了微粒受振激活判据。然后在前述研究基础上,综合考虑微粒荷电运动特性及碰撞随机特性,建立了振动激励下微粒运动全过程模型,并进行实验验证。在验证基础上进行了考虑微观作用力的修正,并从微观角度对误差进行了分析。模型充分考虑了不同粒径大小和材质对微粒动力学的影响,相比恢复系数定义的方法,与实际工况等价性更高。最后明确了振动激励对微粒运动行为的影响,并结合传播衰减特性,提出了带电工况下微粒的临界激活距离判据,计算了不同因素下微粒临界激活距离的变化情况。研究表明,随着电压幅值和振动强度的增加,临界激活距离呈对数型增大。该文可为解决GIS带电操作后故障频发这一难题提供帮助。
作者:吕云龙;胡琴;胡紫园;武雨凡;林晖尧
摘要:目前基于机器学习的覆冰诊断方法需要依赖大量的时间序列数据进行建模预测,在实际工作过程中,由于受到设备和工作条件的影响,收集足够多的覆冰样本监测数据非常困难,这导致数据不平衡的问题普遍存在。因此,该文提出了一种融合诊断模型,该模型结合条件表格生成对抗网络(CTGAN)和轻量梯度提升网络(LightGBM),用于生成合成样本并进行覆冰诊断。首先,基于滑动窗口算法在原有特征的基础上,进一步构建新的混合特征;其次,利用CTGAN模型学习真实样本的数据分布,通过生成器和判别器对抗训练达到纳什平衡,生成与真实样本相似的新样本;再次,将合成样本输入LightGBM中以提取有效特征进行覆冰诊断,并通过引入焦点损失函数修正LightGBM模型,提高模型区分混淆样本的能力;然后,利用沙普利加性解释(SHAP)归因理论对覆冰影响因素进行分析;最后,基于真实风机数据集设计了多组不平衡样本实验,结果表明:该文所提出的融合诊断模型即使在训练样本数量较少的情况下,其诊断准确率依然保持在0.942,优于现有多种分类诊断模型,可为提高风机安全性和运维效率提供重要的技术支持。
作者:侯欣源;肖永健;杨洋;任成君;赵学童
摘要:冷烧结技术可实现陶瓷材料在300℃以下低温致密化烧结,这为以陶瓷材料为基体,利用有机聚合物和/或无机氧化物为填料进行陶瓷晶界设计提供了可能。该文基于冷烧结工艺制备了氧化锌(ZnO)-聚四氟乙烯(PTFE)基陶瓷复合材料,探究了金属氧化物对其微观结构、电气性能等方面的影响。结果表明,基于冷烧结技术,PTFE单掺杂、PTFE和金属氧化物(CoO、Mn2O3)共掺杂均可实现使ZnO-PTFE基复合陶瓷材料的致密度高达97%以上。研究发现,PTFE与CoO、Mn2O3共掺杂显著提升了ZnO-PTFE基复合陶瓷的电气性能,其击穿场强和非线性系数分别可达3 555.56 V/mm和13.55。伏安特性(J-E)测量结果表明,ZnO-PTFE基复合陶瓷材料的电导过程符合晶界场致热发射机制。此外,该复合陶瓷的弹性模量在掺杂PTFE后明显减小,而共掺杂金属氧化物(CoO、Mn2O3)后呈现升高的趋势。该研究表明,冷烧结技术可为制备陶瓷-聚合物基复合材料及调控其性能提供新的技术手段。
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