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电力建设 2025年

作者：吕世轩王伟杨冬冬刘宗伟郑丽君国网山西省电力公司电力科学研究院煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室(太原理工大学)

本文针对基于直流电压-电网频率耦合控制的虚拟同步机混合储能系统功率分配方法在电网频率剧烈波动时，其惯量功率模拟精度及惯量支撑能力下降的问题，提出了直流电压补偿及防越限控制策略。防越限控制策略利用双曲正切函数的渐近性限... 详细信息

本文针对基于直流电压-电网频率耦合控制的虚拟同步机混合储能系统功率分配方法在电网频率剧烈波动时，其惯量功率模拟精度及惯量支撑能力下降的问题，提出了直流电压补偿及防越限控制策略。防越限控制策略利用双曲正切函数的渐近性限制直流电压最大偏差，并通过设计线性度修正系数以保证直流电压与电网频率的耦合线性度。直流电压补偿控制策略利用高通滤波器补偿电压偏差，通过分析滤波器截止频率对直流电压恢复时间和惯量模拟精度的影响，选择了最佳截止频率。最后，基于RTDS实时仿真平台进行验证，实验结果表明所提控制策略不仅可以确保直流电压在电网频率骤降时不超出安全范围，还能使直流电压随电网频率变化后逐渐恢复至其额定值，从而保障虚拟同步机具有良好惯量功率模拟精度及惯量支撑能力。

关键词：虚拟同步机直流电压补偿防直流电压越限高通滤波器双曲正切函数

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基于超声纵波法的GIS盆式绝缘子应力测量方法研究

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高压电器 2025年第3期61卷 80-86,95页

作者：李小婧焦国勋杨晟杨冬冬王伟程胤章宋建成国网山西省电力公司电力科学研究院太原030001 国网太原供电公司太原030001 太原理工大学煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室矿用智能电器技术国家地方联合工程实验室太原030024

GIS盆式绝缘子的导电杆不对中是盆式绝缘子产生内部应力的原因之一,它会使盆式绝缘子在局部承受较大的应力甚至产生裂纹,从而引发漏气或局部放电等严重故障。文中分析了GIS盆式绝缘子在导电杆不对中工况下的应力分布规律,采用有限元仿... 详细信息

GIS盆式绝缘子的导电杆不对中是盆式绝缘子产生内部应力的原因之一,它会使盆式绝缘子在局部承受较大的应力甚至产生裂纹,从而引发漏气或局部放电等严重故障。文中分析了GIS盆式绝缘子在导电杆不对中工况下的应力分布规律,采用有限元仿真软件对盆式绝缘子在导电杆不对中工况下的应力分布进行了仿真计算,根据仿真计算结果,基于超声纵波法对盆式绝缘子在导电杆不对中时不同位置处的应力进行了测量并与仿真结果进行了对比。结果表明,盆式绝缘子在导电杆不对中工况下的应力最大处位于盆体凸面的中间位置,仿真计算与实验测量结果一致性较好,可以用于盆式绝缘子的应力测量。

关键词： GIS盆式绝缘子应力导电杆不对中超声波

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乙丙橡胶绝缘的表面击穿与沿面放电特性

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高电压技术 2016年第12期42卷 3924-3933页

作者：雷志鹏冯晨宋建成任鸿秋田慕琴吝伶艳太原理工大学煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室太原030024

为了探究乙丙橡胶绝缘的表面击穿特性和沿面放电行为，选择板-板电极、棒-环电极和针-板电极3种典型的电极结构来模拟不同电场分布，分别测量并分析了3种电极下外施交流和负极性直流电压时乙丙橡胶的表面击穿电压和击穿痕迹。在外施交... 详细信息

为了探究乙丙橡胶绝缘的表面击穿特性和沿面放电行为，选择板-板电极、棒-环电极和针-板电极3种典型的电极结构来模拟不同电场分布，分别测量并分析了3种电极下外施交流和负极性直流电压时乙丙橡胶的表面击穿电压和击穿痕迹。在外施交流电压下，测量了不同电压下的沿面放电，分析了沿面放电起始和发展过程。试验结果表明：电场分布越均匀，表面击穿电压越大；板-板电极下的起始放电电压与电极间距成正相关性，而棒-环电极和针-板电极下的起始放电与起晕电压相关，其值在1．9～2．4kV之间；在不同电场分布和放电阶段，发生的放电类型和放电谱图也有所差别，而且在沿面放电前期，放电脉冲幅值较小，约为1．2V；但是在沿面放电后期，放电比较分散，放电脉冲幅值较大，最高可达43V。据此可以对沿面放电发展的严重程度进行判断。

关键词：乙丙橡胶表面击穿沿面放电击穿痕迹起始放电电压放电谱图

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基于流固耦合分析的矿用干式变压器温度场仿真

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高电压技术 2016年第12期42卷 3972-3981页

作者：田慕琴朱晶晶宋建成温敏敏彭炜文太原理工大学煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室太原030024

壁面对流换热系数是影响干式变压器换热分析和温度场计算结果准确与否的关键因素,但其值很难精确测量。为了更准确地计算壁面对流换热系数,提出了一种基于FEM的干式变压器流固耦合数学分析模型,同时采用Fluent对干变的3D温度场和流体场... 详细信息

壁面对流换热系数是影响干式变压器换热分析和温度场计算结果准确与否的关键因素,但其值很难精确测量。为了更准确地计算壁面对流换热系数,提出了一种基于FEM的干式变压器流固耦合数学分析模型,同时采用Fluent对干变的3D温度场和流体场进行了仿真计算,分析了干变内部温度场的分布情况,并与解析结果进行了比较。在此基础上,分析了谐波、负载系数对干变谐波损耗及温升的影响,得到谐波损耗及温升与谐波次数、负载系数的关系。结果表明,考虑空气流场的流固耦合模型能准确分析变压器运行中的温升问题,同时指出干变谐波损耗和温升随谐波次数的增加而增大,并逐渐趋于平缓,且随负载系数的增大而急剧增大。这为变压器的定点监测提供了参考依据,有助于减少变压器的损耗,延长使用寿命,保证变压器的安全稳定运行。

关键词：矿用干式变压器流固耦合分析漏磁场分析谐波损耗温度场分析负载系数

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异步电动机断条与静偏心复合故障的电流特征

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电机与控制学报 2017年第6期21卷 1-9页

作者：田慕琴李双双宋建成吝伶艳太原理工大学煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室山西太原030024

为了研究笼型异步电动机断条和静态偏心复合故障特征,采用多回路数学模型和改进的绕组函数法对复合故障下的定子电流特征进行了机理分析和仿真研究。首先建立笼型异步电动机的多回路数学模型,通过改进的绕组函数法计算了笼型异步电动机... 详细信息

为了研究笼型异步电动机断条和静态偏心复合故障特征,采用多回路数学模型和改进的绕组函数法对复合故障下的定子电流特征进行了机理分析和仿真研究。首先建立笼型异步电动机的多回路数学模型,通过改进的绕组函数法计算了笼型异步电动机复合故障下的电感参数,推导了复合故障在定子电流中产生的特定谐波频率计算公式,然后建立了笼型异步电动机正常状态和复合故障时的有限元仿真模型,通过仿真对理论结果进行了验证。结果表明,复合故障发生时定子电流中除存在单一断条和静态偏心故障的特征频率外,还会产生一系列附加谐波分量,理论分析与仿真结果相符。

关键词：笼型异步电动机复合故障转子断条静态偏心多回路模型绕组函数法

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一种穿越频率自适应的四阶广义积分锁频环

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电网技术 2021年第10期45卷 4142-4151页

作者：吕世轩郑丽君王子鹏宋建成煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室(太原理工大学) 山西省太原市030024

滤波器级联型锁频环可以抑制电网电压中非基频分量对频率估计的影响,适用于直流偏置严重和谐波复杂多变的场景,但是难以同时兼顾动态和稳态性能。分析对比了级联二阶广义积分锁频环(cascaded second-order generalized integrator frequ... 详细信息

滤波器级联型锁频环可以抑制电网电压中非基频分量对频率估计的影响,适用于直流偏置严重和谐波复杂多变的场景,但是难以同时兼顾动态和稳态性能。分析对比了级联二阶广义积分锁频环(cascaded second-order generalized integrator frequency-locked loop,CSOGI-FLL)和四阶广义积分锁频环(fourth-order generalized integrator frequency-locked loop,FOGI-FLL)两种典型的滤波器级联型锁频环,推导并建立了两者传递函数和线性模型,采用振荡指标法整定两者的控制参数,证明了FOGI-FLL的参数设计灵活性优于CSOGI-FLL。针对FOGI-FLL分析了中频宽和幅值穿越频率影响其动态和滤波性能的规律,提出了根据电网电压估计误差自适应调整FOGI-FLL幅值穿越频率的方法,从而实现FOGI-FLL动态和滤波性能的自适应调节,称其为穿越频率自适应的四阶广义积分锁频环(FOGI-FLL with crossover frequency adaptation,CFAFOGI-FLL)。最后,实验对比了CFAFOGI-FLL、SOGI-FLL、CSOGI-FLL和FOGI-FLL的各项性能。实验结果表明,CFAFOGI-FLL相较于其他比照技术可以兼顾动态和稳态性能,能够同时满足收敛速度快、估计精度高、滤波能力强的应用要求。

关键词：电网同步锁频环四阶广义积分器穿越频率自适应畸变电网

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基于荷电状态的直流微电网中多储能分级运行控制方法

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电网技术 2021年第3期45卷 1006-1014页

作者：郑丽君王子鹏吕世轩宋建成田慕琴煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室(太原理工大学) 山西省太原市030024

无通信前提下,直流微电网中储能单元常用的控制策略难以实现储能荷电状态(state of charge,SOC)均衡、最大化新能源利用率和母线电压支撑三方面的平衡控制,提出一种基于荷电状态的直流微电网中多储能单元分级运行控制方法。首先,考虑微... 详细信息

无通信前提下,直流微电网中储能单元常用的控制策略难以实现储能荷电状态(state of charge,SOC)均衡、最大化新能源利用率和母线电压支撑三方面的平衡控制,提出一种基于荷电状态的直流微电网中多储能单元分级运行控制方法。首先,考虑微电网多运行状态下对储能单元的不同需求,将储能单元状态划分为5种工作模式,且各模式的电压区间是根据SOC动态调节的。利用直流母线电压信号作为工作模式判据,各储能单元根据SOC大小投入充放电,实现分级运行。随后,功率调节控制根据储能单元各模式的电压区间自动调整下垂曲线,使投入运行的储能单元间根据SOC合理分配功率。最后,搭建了Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果表明所提控制策略在无通信条件下可实现各储能单元SOC均衡,并且能够实现与其他源储单元协调运行,以最大化新能源利用率,避免了工作模式切换过程中母线电压大幅波动,证明了所提控制策略的可行性和有效性。

关键词：直流微电网分布式储能下垂控制荷电状态无通信

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LCL型并网逆变器重复双闭环控制方法

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中国电机工程学报 2017年第10期37卷 2944-2954页

作者：江法洋郑丽君宋建成任鸿秋田慕琴煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室(太原理工大学) 山西省太原市030024

并网逆变器需要具有较高的稳态控制精度、快速的动态响应性能以及较强的抗干扰能力。而传统单环重复控制方法动态特性较差,基于逆变侧电流反馈的重复双闭环控制方法和网侧电流反馈单环控制方法纹波较大,稳态精度不高。因此,提出了一种... 详细信息

并网逆变器需要具有较高的稳态控制精度、快速的动态响应性能以及较强的抗干扰能力。而传统单环重复控制方法动态特性较差,基于逆变侧电流反馈的重复双闭环控制方法和网侧电流反馈单环控制方法纹波较大,稳态精度不高。因此,提出了一种基于电网电流反馈内环和重复控制外环的双闭环控制策略。利用数字控制固有的一拍延时特性,设计了控制系统内环,实现LCL滤波器的稳定控制;根据内环闭环传递函数特性,设计了相应陷波器、二阶滤波器以及超前环节作为控制系统外环;同时,引入了给定前馈和电网电压前馈控制环节来抑制电网电压对系统的影响,以增强系统的动态性能。理论分析和实验结果表明,该方法使LCL型并网逆变器具有稳态精度高、动态性能好以及抗干扰能力强的优点。

关键词：并网逆变器 LCL滤波器重复控制双闭环控制谐波抑制

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基于无线跳频通讯的液压支架工作状态无线采集和监测系统的研究

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传感技术学报 2016年第9期29卷 1457-1463页

作者：宋鑫宋建成田慕琴陈惠英李新胜太原理工大学煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室太原030024

针对煤矿井下综采工作面液压支架机械状态信息获取困难,无法监测其工作状态的问题,提出了一种基于无线跳频通讯感知液压支架工作状态的方法,设计了无线感知传感器,它利用电阻式应变片将压力、应力等力学信号转化为电信号,通过无线收发... 详细信息

针对煤矿井下综采工作面液压支架机械状态信息获取困难,无法监测其工作状态的问题,提出了一种基于无线跳频通讯感知液压支架工作状态的方法,设计了无线感知传感器,它利用电阻式应变片将压力、应力等力学信号转化为电信号,通过无线收发模块进行数据交换。开发了基于C8051F020和n RF905射频电路的无线收发模块,模块之间通过无线跳频的方式通讯,在多个信道进行数据传输,可避免同频信号对传输数据的干扰。基于IEEE 802.11相关协议,采用CSMA/CA、RTS/CTS/DATA/ACK握手机制和CRC差错校验机制,可确保无线通信的可靠性。考虑液压支架的支护状态和安全强度,提出了液压支架安全程度分级方法,实现对液压支架机械故障的预警,进而为液压支架的寿命管理提供可靠的数据支撑。

关键词：液压支架无线跳频通讯安全分级状态监测

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高渗透率条件下考虑功率协调性的可再生能源调频方式

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电力建设 2022年第11期43卷 122-131页

作者：高启瑄吕世轩郑丽君张文杰煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室(太原理工大学) 太原市030024

随着可再生能源发电的占比不断提高,现代电力系统存在转动惯量不断降低,频率特性以及功率传输不稳定的现象。文章分析了可再生能源接入对传统电网频率、功率的动稳态特性影响,明确了可再生能源需要参与系统调频。同时考虑到传统机组与... 详细信息

随着可再生能源发电的占比不断提高,现代电力系统存在转动惯量不断降低,频率特性以及功率传输不稳定的现象。文章分析了可再生能源接入对传统电网频率、功率的动稳态特性影响,明确了可再生能源需要参与系统调频。同时考虑到传统机组与可再生能源出力的协调性,以及系统频率特性的性能,分析了3种可再生能源参与系统调频的方式,对比了在负荷阶跃下对频率以及功率特性的影响,提出了传统机组与可再生能源出力协调性调频方案。基于RTDS的硬件仿真实验表明,所提调频方案保证了系统频率响应的动稳态特性,并且解决了同步发电机与可再生能源功率相互协调的问题。

关键词：可再生能源传统同步机频率特性功率响应协调性高渗透率

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