检索结果-内蒙古大学图书馆

光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 510-518页

作者：吴柯洁陈伟根张知先宋雨轩田皓元李萌刘帆重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 国网湖北省电力科学研究院湖北武汉430000

为实现变压器局部放电的灵敏检测,避免漏检局部放电信号,基于光纤布拉格光栅(FBG)与法布里珀罗腔(Fabry-Perot cavity)传感原理提出了一种结合FBG-FP的变压器油中局部放电光纤全方向传感方法。介绍了FBG与FP腔的局部放电传感原理,局部... 详细信息

为实现变压器局部放电的灵敏检测,避免漏检局部放电信号,基于光纤布拉格光栅(FBG)与法布里珀罗腔(Fabry-Perot cavity)传感原理提出了一种结合FBG-FP的变压器油中局部放电光纤全方向传感方法。介绍了FBG与FP腔的局部放电传感原理,局部放电产生的超声波会引起FBG反射光谱与FP腔干涉光谱的偏移,通过光谱边缘解调法进行光强解调可实现局放信号的检测。研制了局部放电光纤全方向传感器,通过3D打印技术制作了尺寸为25 mm×25 mm×25mm的长方体探头,探头中空结构用于插入单模光纤形成FP腔,四个侧面用于形成膜片式FBG传感结构,可接收不同方向的超声信号。基于变压器油中局部放电的频谱特性与液相环境中膜片的振动模型设计了超声传感膜片,选用镀有高反介质膜的康宁玻璃作为FP腔传感膜片,膜片半径为1.7 mm,厚度为0.165 mm,理论谐振频率为82 kHz;选用单晶硅作为FBG传感膜片,膜片半径为2.5 mm,厚度为0.1 mm,理论谐振频率为25.6 kHz。搭建了光纤局部放电传感系统并进行了局部放电光纤全方向传感器性能测试。通过断铅实验测得变压器油中传感器FBG传感膜片实际谐振频率约为23 kHz,FP腔传感膜片实际谐振频率为71.4 kHz。将光纤全方向传感器与压电传感器(PZT)对同一局部放电信号进行对比检测,光纤全方向传感器FBG传感部分可检测到83.8 pC的金属尖端放电,FP腔传感部分可检测到27.1 pC的金属尖端放电,其局部放电检测灵敏度高于PZT。测试了传感器的方向响应,普通的FP传感器高灵敏检测范围有限,存在检测盲区,所研制的光纤全方向传感器FP腔传感部分与FBG传感部分高灵敏检测范围互补,可实现局部放电全方向灵敏检测,具有良好的方向响应性能。

关键词：变压器局部放电光纤布拉格光栅法布里珀罗腔全方向

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一种基于离散时域模型的单相PWM整流器控制参数多目标优化设计方法

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电工技术学报 2024年第1期39卷 206-216页

作者：晏益朋余城洋熊露婧罗全明胡书昌输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 美的集团中央研究院佛山528000

单相PWM整流器一般采用电压外环比例积分、电流内环比例谐振的双闭环控制方法,在实现交流侧高功率因数的同时稳定直流侧输出电压,因此受到国内外学者的广泛研究。然而,在内外环控制参数设计阶段,传统设计方法一般根据经验选取控制参数,... 详细信息

单相PWM整流器一般采用电压外环比例积分、电流内环比例谐振的双闭环控制方法,在实现交流侧高功率因数的同时稳定直流侧输出电压,因此受到国内外学者的广泛研究。然而,在内外环控制参数设计阶段,传统设计方法一般根据经验选取控制参数,参数选取范围较大,且无法量化评估控制参数的时域控制效果,导致参数优化整定困难。为此,该文提出一种基于离散时域模型的内外环控制参数多目标优化设计方法。首先,采用传统设计方法确定电压外环比例、积分控制参数以及电流内环比例、谐振控制参数的安全设计空间;然后,基于离散时域模型将安全设计空间正映射至控制参数的时域性能空间,实现电流内环控制参数对交流侧功率因数以及电压外环控制参数对直流侧电压超调量的量化评估。在此基础上,通过进一步约束性能目标得到性能优化设计空间,考虑内外环控制参数的耦合效应,对内外环性能优化设计空间进行重新组合,再将其映射至性能空间,得到内外环控制目标帕累托最优前沿下的最优设计空间,从中选取内外环控制参数的优化设计点,在典型工况下实验测得的交流侧功率因数为0.981 26,直流输出电压超调量绝对值为1.37%,证明了所提优化设计方法的正确性。

关键词： PWM整流器离散时域模型控制器参数多目标优化动态性能优化

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分区匹配气象及功率特征的运行备用需求量化

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电力自动化设备 2024年第3期44卷 150-157页

作者：刘晟向明旭刘硕于松泰杨知方重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 北京电力交易中心有限公司北京100031

现有运行备用需求量化方法未考虑气象因素对系统整体预测随机性的影响,难以兼顾电网运行安全性和经济性。为此,提出了分区匹配气象及功率特征的运行备用需求量化方法。根据历史数据建立气象-功率二维区间,采用非参数核密度估计方法拟合... 详细信息

现有运行备用需求量化方法未考虑气象因素对系统整体预测随机性的影响,难以兼顾电网运行安全性和经济性。为此,提出了分区匹配气象及功率特征的运行备用需求量化方法。根据历史数据建立气象-功率二维区间,采用非参数核密度估计方法拟合不同区间内的净负荷预测误差分布,从而刻画不同气象、功率条件下系统整体预测的随机性;提出基于数据特征相似度的历史数据筛选和数据区间划分策略,以提升预测随机性的刻画准确性;根据运行日隶属的二维区间估计其净负荷预测随机性,据此量化给定置信水平下的系统运行备用需求。以我国某省级电网的实际数据为算例,验证了所提方法的有效性。

关键词：运行备用预测随机性气象因素非参数核密度估计特征相似度

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免疫异常数据的金属回流双极直流配电线路状态估计保护方法

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电力自动化设备 2025年第1期45卷 16-24页

作者：曾琦曾维刚廖建权王少雄郑宗生王渝红周念成四川大学电气工程学院四川成都610065 重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

实际工程中的量测可能存在异常数据干扰,增加保护误动的风险。为此,基于模型匹配的思想,提出一种免疫异常数据的直流配电线路状态估计保护方法。考虑金属回流双极直流线路的极间耦合,建立线路的精细化等值模型。据此得到系统的量测方程... 详细信息

实际工程中的量测可能存在异常数据干扰,增加保护误动的风险。为此,基于模型匹配的思想,提出一种免疫异常数据的直流配电线路状态估计保护方法。考虑金属回流双极直流线路的极间耦合,建立线路的精细化等值模型。据此得到系统的量测方程,并根据二次积分法将其离散化以便于求解。对于可能存在的异常数据问题,提出基于窗口图傅里叶变换对数据进行预处理,将数据视为图信号并赋予“频率”的概念,通过提取低频信号达到剔除随机脉冲等高频异常数据的目的。基于递推最小二乘算法对预处理后的状态估计模型进行求解,根据估计模型和实测模型的匹配度构建保护判据,实现区内和区外故障的识别。仿真结果表明,该方法可快速、准确识别区内故障,并有效避免异常数据干扰,同时具有较强的耐高阻、抗通信延时等性能。

关键词：直流配电线路保护异常数据图傅里叶变换状态估计递推最小二乘

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基于行波模态分解的特高压直流输电线路双端行波测距方法

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电力系统保护与控制 2024年第4期52卷 109-120页

作者：王洪彬周念成王伟王强钢于大川周丹莹吕元正输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 国网重庆市电力公司电力科学研究院重庆401123

基于晶闸管换流器的特高压直流输电系统(ultra-high voltage direct current based on line commutated converter,LCC-UHVDC)的故障定位算法对智能电网的安全稳定运行起着重要作用。针对长距离特高压直流输电系统故障测距方法精准度低... 详细信息

基于晶闸管换流器的特高压直流输电系统(ultra-high voltage direct current based on line commutated converter,LCC-UHVDC)的故障定位算法对智能电网的安全稳定运行起着重要作用。针对长距离特高压直流输电系统故障测距方法精准度低、快速性差的问题,提出了一种基于变分模态分解法(variational mode decomposition,VMD)和Teager能量算子(Teager energy operator,TEO)的双端行波故障测距方法。首先,研究了LCC-UHVDC线路故障电压行波的传播特性。利用零模电压随线路传播衰减明显的特征,通过VMD算法提取采样点处零模电压行波的时频特性。针对VMD参数选择不当导致的模态混叠问题,利用K-L散度(Kullback-Leibler divergence)对提取的模态指标进行优化。然后采用TEO对分解后信号进行瞬时能量谱提取,精确标定波头到达时间,最后采用双端迭代测距法迭代求解故障距离。在PSCAD/EMTDC搭建±800 kV LCC-UHVDC仿真模型进行验证。结果表明,所提方法在不同故障位置、过渡电阻和故障类型下具有较强的鲁棒性。

关键词：特高压直流输电变分模态分解 Teager能量算子故障测距电压行波

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融合边缘计算的互感器宽频电压测量方法

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高电压技术 2022年第5期48卷 1644-1652页

作者：司马文霞胡广富杨鸣邹滨阳汪小丰熊钊重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室

电压互感器作为广泛应用的电压状态监测设备，能够提供高精度的工频电压信息，但在高频、低频暂态电压激励下，电压互感器难以保持平坦的传输特性。为此提出将传统互感器与边缘计算单元相结合形成互感器宽频电压智能感知架构。通过建立... 详细信息

电压互感器作为广泛应用的电压状态监测设备，能够提供高精度的工频电压信息，但在高频、低频暂态电压激励下，电压互感器难以保持平坦的传输特性。为此提出将传统互感器与边缘计算单元相结合形成互感器宽频电压智能感知架构。通过建立电压互感器宽频非线性模型的逆向数学模型，提出基于互感器电磁暂态模型的系统电压边缘计算方法。采用同一型号3个10 kV电压互感器对所提方法进行可行性与通用性仿真测试。低频和高频仿真误差分别为0.33%和0.1%，三相通用性交叉验证误差均低于0.4%。结果表明：提出的宽频电压边缘计算方法能够基于二次侧电压准确计算出复杂的暂态一次侧电压波形，可将电磁暂态测量误差大幅减小至允许范围内。该方法对同型号互感器有一定普适性，为一次侧宽频电压在互感器端的准确计算提供了一种算法和框架基础。

关键词：智能电网边缘计算电磁式电压互感器暂态电压反演计算

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考虑轴系特性的汽轮发电机阻抗模型

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电工技术学报 2024年第15期39卷 4767-4781页

作者：李佳龙卢新宇杜雄刘俊良樊丽娟输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 南方电网科学研究院系统研究所广州510663

与状态空间法和复转矩系数法相比,基于阻抗的分析方法更便于拓扑扩展和黑盒系统建模。然而,现有的汽轮发电机阻抗模型,如RL串联阻抗模型或同步发电机等效电路阻抗模型,仅关注汽轮发电机的电气特性。上述简化的阻抗模型无法考虑汽轮发电... 详细信息

与状态空间法和复转矩系数法相比,基于阻抗的分析方法更便于拓扑扩展和黑盒系统建模。然而,现有的汽轮发电机阻抗模型,如RL串联阻抗模型或同步发电机等效电路阻抗模型,仅关注汽轮发电机的电气特性。上述简化的阻抗模型无法考虑汽轮发电机轴系特性的影响,甚至导致错误的分析结果。针对这一问题,该文建立了考虑轴系特性的汽轮发电机阻抗模型,并以风火打捆外送系统为研究对象,对比了基于RL等效阻抗模型和所建立阻抗模型的振荡分析结果。验证了所建立模型在含有新能源以及电力电子设备的电力系统中进行稳定性分析的适用性与准确性。研究结果可为含汽轮发电机的复杂结构电力系统的稳定性分析提供模型。

关键词：阻抗模型汽轮发电机轴系扭振风火打捆

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计及电池寿命损耗的电动汽车参与能量-调频市场协同优化策略

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电工技术学报 2022年第1期37卷 72-81页

作者：张谦邓小松岳焕展孙韬刘志强输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

针对电动汽车参与电力市场引起电池损耗导致用户参与意愿降低以及参与后的里程焦虑等问题,该文提出计及电池寿命损耗下,电动汽车参与能量-调频市场的协同优化策略。首先研究了电池放电引起容量衰减的主要因素,结合电动汽车放电功率控制... 详细信息

针对电动汽车参与电力市场引起电池损耗导致用户参与意愿降低以及参与后的里程焦虑等问题,该文提出计及电池寿命损耗下,电动汽车参与能量-调频市场的协同优化策略。首先研究了电池放电引起容量衰减的主要因素,结合电动汽车放电功率控制特点,建立计及放电深度与放电区间的电池循环寿命损耗模型;然后,在市场价格引导下,以电动汽车集群收益最大为目标,提出功率-调频容量线性约束以及充放电循环识别及限制的线性约束,建立电动汽车调度功率及调频容量协同优化模型;最后,通过算例验证了所提策略能在确保用户收益的情况下,避免频繁充放电、深度放电、高位放电等不规则的放电行为,大幅度降低电动汽车参与电力市场的电池寿命损耗,有利于推进电动汽车参与电网互动。

关键词：电动汽车车网互动电池寿命电力市场协同优化

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基于IGBT结温波动平滑控制的主动热管理方法综述

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电工技术学报 2022年第6期37卷 1415-1430页

作者：魏云海陈民铀赖伟张金保胡宇隆输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

IGBT作为功率变流器的核心器件,被广泛应用于电动汽车、轨道交通、航空航天和电力系统等领域,由于功率变流器的运行环境复杂多变,处理功率大幅波动,导致IGBT内部结温发生剧烈变化,器件在热应力持续作用下引起疲劳老化失效,进而影响系统... 详细信息

IGBT作为功率变流器的核心器件,被广泛应用于电动汽车、轨道交通、航空航天和电力系统等领域,由于功率变流器的运行环境复杂多变,处理功率大幅波动,导致IGBT内部结温发生剧烈变化,器件在热应力持续作用下引起疲劳老化失效,进而影响系统运行可靠性的问题已受到业界的普遍关注和高度重视。近年来,国内外学者围绕如何通过内部热管理来平抑功率器件的结温波动、延长运行寿命展开了大量的研究工作,从不同的角度提出各种主动热管理方法,这对延缓功率器件疲劳老化速率、提升器件运行可靠性有着重要意义。该文分别从功率器件层面和变流器运行控制层面系统性地阐述和归纳现有IGBT主动热管理方法的原理和特点,并基于IGBT器件寿命评估模型对各类主动热管理方法的效果进行量化评估,从热应力缓解程度、实现难度、寿命延长倍数和适用范围等多角度进行综合对比分析,并对IGBT器件主动热管理方法的进一步研究提出建议,为IGBT器件健康管理和运行可靠性的提升提供参考意义。

关键词：主动热管理结温平滑损耗控制可靠性

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基于响应面的车用功率模块Pin-Fin优化设计

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电工技术学报 2022年第22期37卷 5836-5850页

作者：张嘉伟曾正孙鹏王亮输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

集成Pin-Fin散热器可以降低功率模块的结-流热阻,提升车用电机控制器的功率密度和可靠性,是车用功率模块先进热管理技术的发展趋势。然而,Pin-Fin散热器的设计面临电-热-流多物理场耦合的挑战,难于解析表征与定量优化,设计的周期长、成... 详细信息

集成Pin-Fin散热器可以降低功率模块的结-流热阻,提升车用电机控制器的功率密度和可靠性,是车用功率模块先进热管理技术的发展趋势。然而,Pin-Fin散热器的设计面临电-热-流多物理场耦合的挑战,难于解析表征与定量优化,设计的周期长、成本高。基于响应面优化方法,该文提出一种集成Pin-Fin散热器的模型化设计方法,建立集成Pin-Fin形貌结构与阵列排布的数学描述,给出Pin-Fin散热器热-流性能的理论模型,建立Pin-Fin的多目标优化模型,获得Pin-Fin散热器结构的最优设计。为了验证理论模型和优化设计的可行性和有效性,搭建面对面变流器对拖实验平台,对标商业化车用功率模块的Pin-Fin设计,采用大量固定工况,以及实际车用工况实验结果,对比验证优化后的Pin-Fin能降低车用功率模块7.62%的结-流热阻,减小65%的功率模块损伤,提升车用电机控制器寿命1.8倍,为车用功率模块低热阻集成Pin-Fin散热器提供新的研究思路。

关键词：车用功率模块集成Pin-Fin散热器响应面方法多目标优化设计

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