检索结果-内蒙古大学图书馆

Y_(2)O_(3)、Ga_(2)O_(3)和B_(2)O_(3)共掺杂对ZnO压敏电阻微观结构和电气性能的影响

高电压技术 2023年第11期49卷 4707-4716页

作者：程宽赵洪峰周远翔新疆大学电气工程学院电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室风光储分室乌鲁木齐830046 清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084

稀土元素的掺杂能显著提高ZnO压敏电阻的电压梯度(E1mA),但却会导致泄漏电流的增加,从而致使ZnO压敏电阻的老化稳定性降低。为了解决稀土元素掺杂导致泄漏电流增加的问题,研究了Y_(2)O_(3)、Ga_(2)O_(3)和B_(2)O_(3)共掺杂对ZnO压敏电... 详细信息

稀土元素的掺杂能显著提高ZnO压敏电阻的电压梯度(E1mA),但却会导致泄漏电流的增加,从而致使ZnO压敏电阻的老化稳定性降低。为了解决稀土元素掺杂导致泄漏电流增加的问题,研究了Y_(2)O_(3)、Ga_(2)O_(3)和B_(2)O_(3)共掺杂对ZnO压敏电阻微观结构和电气性能的影响。掺杂的Y_(2)O_(3)通过钉扎效应能够显著抑制ZnO晶粒的生长提高样品的E1mA。Ga_(2)O_(3)的掺杂则有助于提高晶界层的势垒高度(φb)、抑制泄漏电流密度(JL)的增加。而B_(2)O_(3)的掺杂则有助于改善样品的液相烧结,避免具有高电阻率Y尖晶石相聚集现象的发生,传输通道的阻断有利于降低样品的JL。此外,B_(2)O_(3)的掺杂能够促进ZnO晶粒与其他添加剂在晶界处的离子交换,使φb得到有效的提高,进一步降低其JL。通过Y_(2)O_(3)、Ga_(2)O_(3)和B_(2)O_(3)的共掺杂获得了综合性能相对优异的ZnO压敏电阻:其E1mA=466 V/mm,JL=0.41 A/cm^(2),非线性系数为95。高梯度、低泄漏ZnO压敏电阻的成功研发对于解决金属氧化物避雷器整体电位分布不均的问题具有重要的意义。

关键词：金属氧化物避雷器 ZnO压敏电阻电压梯度泄漏电流密度非线性系数

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基于图像处理-纹理分析的HVDC GIL缺陷识别方法

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高电压技术 2022年第12期48卷 4719-4730页

作者：周瑞旭高文胜刘卫东清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084

不同类型的绝缘缺陷具有不同的故障演变规律而且对绝缘材料老化的影响规律不同,对绝缘缺陷类型进行模式识别来实施故障诊断,有助于高压直流气体绝缘输电线路的长期稳定运行。通过搭建一套220 kV的实验平台及制造4种包含不同位置尺寸的... 详细信息

不同类型的绝缘缺陷具有不同的故障演变规律而且对绝缘材料老化的影响规律不同,对绝缘缺陷类型进行模式识别来实施故障诊断,有助于高压直流气体绝缘输电线路的长期稳定运行。通过搭建一套220 kV的实验平台及制造4种包含不同位置尺寸的绝缘缺陷,使用逐步升压法成功测得180828个脉冲电流信号共540个样本点。通过提取每次局部放电(partial discharge,PD)的放电时刻和视在放电量,对每个样本点使用空间灰度相关法提取了432种PD特征;进而基于广义判别成分分析及其核化形式的改进监督型子空间投影技术,对4种缺陷类型可以进行全部成功识别,解决了相位分布模式在直流情况下无法使用的难题。

关键词：高压直流气体绝缘输电线路故障诊断模式识别空间灰度相关法广义判别成分分析

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电力电子混杂系统多时间尺度分析控制与应用(二):应用部分

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中国电机工程学报 2023年第2期43卷 677-692页

作者：虞竹珺赵争鸣施博辰电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机工程与应用电子技术系) 北京市海淀区100084

文中在系列论文上篇介绍电力电子混杂系统多时间尺度分析和控制理论的基础上,进一步介绍其应用。首先从大容量和大规模电力电子系统应用需求出发,阐述电力电子技术应用面临的机遇和挑战;分析和介绍基于数值凸透镜原理的离散状态事件驱... 详细信息

文中在系列论文上篇介绍电力电子混杂系统多时间尺度分析和控制理论的基础上,进一步介绍其应用。首先从大容量和大规模电力电子系统应用需求出发,阐述电力电子技术应用面临的机遇和挑战;分析和介绍基于数值凸透镜原理的离散状态事件驱动建模仿真方法;分析和介绍基于多时间尺度的主动控制和能量平衡综合控制方法;特别综合展示这些方法在兆瓦级多端口多功能电力电子变压器中的实际应用情况;最后对多时间尺度分析控制方法的未来发展进行展望。

关键词：多时间尺度建模与仿真离散状态事件驱动主动控制能量平衡控制电力电子变压器

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省间电力现货交易优化设计与定价机制

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电力系统自动化 2024年第4期48卷 76-85页

作者：刘昊郭烨孙宏斌清华-伯克利深圳学院清华大学深圳国际研究生院电力规划设计总院电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 清华大学电机工程与应用电子技术系

在“碳达峰·碳中和”的目标驱动下，受新能源地理分布与随机性影响，以跨区域交易为媒介的区域间电能与灵活性互济重要性凸显。目前，中国正处于构建全国统一电力市场体系的关键阶段，需要有效的市场机制来管理省间电力现货交易。... 详细信息

在“碳达峰·碳中和”的目标驱动下，受新能源地理分布与随机性影响，以跨区域交易为媒介的区域间电能与灵活性互济重要性凸显。目前，中国正处于构建全国统一电力市场体系的关键阶段，需要有效的市场机制来管理省间电力现货交易。基于上述背景，设计了一种不依赖于跨区域投标者的省间电力现货交易方法。首先，提出了基于报价区的市场出清模型，采用分区边际定价的方法计算每个报价区的结算价格；然后，基于等效双边配对方法,按潮流贡献计算得到各区域间交易所需承担的输电费用；最后，采用算例验证了所提方法的有效性。与已有方法相比，所提方法在不依赖于跨区域投标者的前提下完成了跨区跨省电力交易，充分利用了输电线路容量，且市场出清过程中保护了各区域内部网架信息隐私。

关键词：省间电力现货交易市场出清结算方法输电费用定价机制

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基于SO-PAA-GAF和AdaBoost集成学习的高压断路器故障诊断

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电力系统保护与控制 2024年第3期52卷 152-160页

作者：司江宽吐松江·卡日范想高文胜朱炜新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830047 国网新疆电力公司哈密供电公司新疆哈密839000 清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084

针对在小样本和复杂工况下高压断路器故障诊断识别精度不高的问题,提出一种基于振动信号处理和Ada Boost集成学习的高压断路器故障诊断方法。首先,搭建高压断路器实验平台并采集8种工况下的分闸振动信号。其次,对振动信号进行绝对值处理... 详细信息

针对在小样本和复杂工况下高压断路器故障诊断识别精度不高的问题,提出一种基于振动信号处理和Ada Boost集成学习的高压断路器故障诊断方法。首先,搭建高压断路器实验平台并采集8种工况下的分闸振动信号。其次,对振动信号进行绝对值处理后,使用分段聚合近似(piecewise aggregate approximation,PAA)进行分段平均,将输出的新序列采用格拉姆角场(Gramian angular field,GAF)转换成图片,并使用Relief F方法对提取的高维图片特征进行重要度排序。最后,将保留的重要特征输入到Ada Boost集成学习模型进行故障诊断,并用蛇优化算法确定最优PAA分段步长和输入分类器特征数量,以进一步提高故障诊断精度。通过分析多种信号处理方式及分类模型可知,图片信号和Ada Boost集成学习模型能够有效处理振动信号并准确判断故障类型,为准确、可靠地诊断高压断路器故障提供了新途径。

关键词：高压断路器振动信号处理分段聚合近似格拉姆角场故障诊断

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基于耦合负压原理的10kV直流负荷开关设计

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高压电器 2024年第5期60卷 20-30页

作者：李伟谢文刚刘博宋中建张志成屈鲁山东泰开高压开关有限公司山东泰安271000 清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084

为满足柔性直流配电系统负荷电流频繁投切对开关操作寿命的高要求,解决直接采用直流断路器方案成本高、体积大的难题,文中研究了一种基于耦合负压原理的直流负荷开关方案。首先对其拓扑和工作原理进行了介绍,然后设计了基于双动结构和... 详细信息

为满足柔性直流配电系统负荷电流频繁投切对开关操作寿命的高要求,解决直接采用直流断路器方案成本高、体积大的难题,文中研究了一种基于耦合负压原理的直流负荷开关方案。首先对其拓扑和工作原理进行了介绍,然后设计了基于双动结构和电磁斥力机构的主支路快速机械开关、基于耦合负压装置的换流单元和采用反串联拓扑的电力电子开关阀单元,最后,根据苏州某换流站工程需求,研制出10 kV耦合负压型直流负荷开关样机并进行试验验证。结果表明:所研制的10 kV直流负荷开关可在3 ms内开断额定电流和最大开断电流,且能连续动作,体积为目前国内同等参数最小,并具有低损耗、高机械寿命和高可靠性的优点,完全满足工程要求,同时为后续直流负荷开关产品的开发提供了参考。

关键词：直流配电频繁投切耦合负压直流负荷开关双动结构反串联拓扑

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基于逆阻型IGCT器件的固态式直流断路器设计及研制

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高电压技术 2024年第2期50卷 551-560页

作者：严鑫余占清屈鲁甘之正任春频曾嵘清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084 清华四川能源互联网研究院直流研究中心成都610042 清华大学能源互联网创新研究院北京100084

直流系统是支撑高比例新能源接入与灵活高效用能的重要技术方向。固态式直流断路器(solid state DC circuit breaker,SSCB)具有开断速度极快、无电弧、寿命长等优点,在中低压直流系统的故障保护中得到广泛应用。随着电力电子器件的发展... 详细信息

直流系统是支撑高比例新能源接入与灵活高效用能的重要技术方向。固态式直流断路器(solid state DC circuit breaker,SSCB)具有开断速度极快、无电弧、寿命长等优点,在中低压直流系统的故障保护中得到广泛应用。随着电力电子器件的发展,固态式直流断路器的拓扑结构、工作性能也在不断进步。为此基于逆阻型集成门极换流晶闸管(intergated gate commutate thyristor,IGCT),提出了一种新型的固态式直流断路器结构及设计方法,通流支路采用逆阻IGCT反并联结构实现双向通流,缓冲支路采用金属氧化物避雷器(metal oxide varistor,MOV)-电容结构来抑制过电压,吸能支路采用MOV吸收系统能量。进一步地,给出了关键元器件的参数设计方法,并验证了有效性;设计了性能良好的重力热管散热器,单个模块散热功率可达700 W;提出了主被动结合的控保策略,提高断路器的保护性能。最后,研制了固态式直流断路器样机,可用于750 V以内的低压直流系统,额定通流可达2 kA,可在百微秒内开断10 kA故障电流,成本低、体积小、高可靠,具有良好的应用前景。

关键词：直流输配电固态式直流断路器逆阻型IGCT 反并联结构缓冲设计

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ZnO压敏微球/硅橡胶复合材料介电弛豫特性

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中国电机工程学报 2022年第2期42卷 827-834页

作者：何金良孙岗胡军谢竟成黄智文袁之康电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机工程与应用电子技术系) 北京市海淀区100084

控制高压设备内部电场均匀分布是有效防止高压设备绝缘材料老化及故障的关键,ZnO压敏微球/硅橡胶(SiR)复合材料因其非线性电导和介电特性,常用于高压设备均压结构中。该文制备ZnO体积分数为5%~40%的ZnO/SiR复合材料,在0.1Hz~1.0MHz频率... 详细信息

控制高压设备内部电场均匀分布是有效防止高压设备绝缘材料老化及故障的关键,ZnO压敏微球/硅橡胶(SiR)复合材料因其非线性电导和介电特性,常用于高压设备均压结构中。该文制备ZnO体积分数为5%~40%的ZnO/SiR复合材料,在0.1Hz~1.0MHz频率范围以及-40~160℃温度范围内,利用宽频介电谱仪获得不同ZnO体积分数的ZnO/SiR复合材料的弛豫过程,可知ZnO/SiR复合材料中存在β弛豫、内部偶极极化(intermediate dipolar effect,IDE)弛豫和α弛豫3种弛豫形式,分别由硅橡胶基体的粘流态转变、聚合物支链运动以及ZnO压敏微球引起。通过对IDE弛豫时间对数与温度倒数的线性拟合可知,ZnO/SiR复合材料IDE弛豫的产生机制为ZnO压敏微球内部热激活载流子的迁移与积累。研究结果为ZnO/SiR复合材料的弛豫过程提供了基础数据,并为该复合物在高压设备中的应用提供参考。

关键词： ZnO压敏微球硅橡胶非线性材料介电弛豫

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超导直流能源管道载流导体设计

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清华大学学报（自然科学版） 2022年第10期62卷 1715-1720页

作者：黄伟灿蒋晓华薛芃李欣阳沈稚栋孙宇光清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京100084

超导直流能源管道将高温超导直流输电技术和长距离液化天然气管道输送技术结合为一体,管道中流动的液化天然气起到超导电缆制冷剂的作用,能够大幅提高能量的输送密度和效率。为保证大容量超导输电系统在直流能源管道这种特殊运行工况下... 详细信息

超导直流能源管道将高温超导直流输电技术和长距离液化天然气管道输送技术结合为一体,管道中流动的液化天然气起到超导电缆制冷剂的作用,能够大幅提高能量的输送密度和效率。为保证大容量超导输电系统在直流能源管道这种特殊运行工况下的安全可靠运行,有必要研究其中载流导体的设计方法。该文分析了能源管道运行温区中超导带材临界电流密度受磁场影响的衰减情况和铜支撑骨架在超导电缆短路失超中所起的作用。对±10 kV/1 kA双极同轴超导直流能源管道的载流导体进行了优化设计,得到单极电缆所需的超导带材最少数量为12根,铜支撑体最小截面积为1.48×10^(-4)m^(2)。通过有限元仿真,验证了超导能源管道中的载流导体优化方案在短路故障下的热稳定性。该载流导体设计方法对于不同电压电流等级和管道结构的超导直流能源管道设计也具有普适意义。

关键词：高温超导带材有限元仿真热稳定性超导直流能源管道

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多元施主掺杂对直流ZnO压敏陶瓷结构与电气性能的影响

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材料工程 2022年第8期50卷 153-159页

采用传统的陶瓷烧结工艺制备B_(2)O_(3),In_(2)O_(3),Al_(2)O_(3)多元施主掺杂的直流ZnO压敏陶瓷样品,考察不同掺杂比(0.1%~0.4%,摩尔分数)的B_(2)O_(3)对直流ZnO压敏陶瓷样品微观结构和电气性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微... 详细信息

采用传统的陶瓷烧结工艺制备B_(2)O_(3),In_(2)O_(3),Al_(2)O_(3)多元施主掺杂的直流ZnO压敏陶瓷样品,考察不同掺杂比(0.1%~0.4%,摩尔分数)的B_(2)O_(3)对直流ZnO压敏陶瓷样品微观结构和电气性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱及数字源表等分别对样品的物相、微观形貌、成分及电性能进行表征。结果表明,多元施主掺杂剂(Al_(2)O_(3),In_(2)O_(3)和B_(2)O_(3))的共掺杂明显改善直流ZnO压敏陶瓷的综合性能,其中,Al_(3)+提高样品的电导率,降低样品的残压比;In^(3+)通过钉扎效应限制晶粒的生长,改善样品的电压梯度;B^(3+)的掺杂增加样品的表面态密度,提高势垒高度并有效抑制泄漏电流的增加。B_(2)O_(3)掺杂量为0.3%时,样品的综合性能最优:电压梯度为486 V/mm,泄漏电流密度为0.58μA/cm^(2),非线性系数为85,残压比为1.55。

关键词：表面态密度晶粒电导率残压比

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