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采用EWT和OCSVM的高压断路器机械故障诊断

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仪器仪表学报 2015年第12期36卷 2773-2781页

作者：黄南天张书鑫蔡国伟徐殿国东北电力大学电气工程学院吉林132012 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001

根据断路器故障诊断对可靠性要求较高的实际工程需求,提出了一种采用经验小波变换(EWT)和单类支持向量机(OCSVM)的高压断路器机械故障诊断新方法。首先,通过EWT准确分离断路器振动信号中具有不同物理意义的固有模态函数(IMF);之后,通过H... 详细信息

根据断路器故障诊断对可靠性要求较高的实际工程需求,提出了一种采用经验小波变换(EWT)和单类支持向量机(OCSVM)的高压断路器机械故障诊断新方法。首先,通过EWT准确分离断路器振动信号中具有不同物理意义的固有模态函数(IMF);之后,通过Hilbert谱分析,获得时-频矩阵并计算其时-频熵,构成用于分类的特征向量;然后,仅使用易于获取的正常状态振动信号训练经粒子群算法(PSO)常数参数寻优的OCSVM,并通过OCSVM来准确判断断路器是否发生机械故障,提高故障诊断可靠性;如OCSVM判断发生机械故障,则进一步通过支持向量机(SVM)判断具体故障类型。在SF6高压断路器上进行实验证明,新方法能够更加准确地区分故障与正常样本,满足高压断路器故障诊断的高可靠性要求。

关键词：高压断路器机械故障诊断经验小波变换时-频熵单类支持向量机

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新型混合式高压直流输电DC/DC变换器

电力系统自动化 2018年第7期42卷 116-122页

作者：李彬彬张书鑫程达王卫徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

针对高压直流电网中现有DC/DC变换器拓扑在成本、效率方面的不足,提出了一种基于模块串联技术以及晶闸管、二极管串联技术的混合式DC/DC变换器拓扑,以实现高压直流电网中不同电压等级的互联。对该拓扑结构的工作原理、控制策略、元器件... 详细信息

针对高压直流电网中现有DC/DC变换器拓扑在成本、效率方面的不足,提出了一种基于模块串联技术以及晶闸管、二极管串联技术的混合式DC/DC变换器拓扑,以实现高压直流电网中不同电压等级的互联。对该拓扑结构的工作原理、控制策略、元器件参数设计、经济性等方面进行了全面的分析论证。最后,在MATLAB中进行了仿真,验证了所提DC/DC变换器的可行性。

关键词：高压直流输电直流电网 DC/DC变换器模块串联技术模块化多电平换流器

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新型线间直流潮流控制器

电力系统自动化 2018年第12期42卷 100-105页

作者：张书鑫李彬彬毛舒凯王卫徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

在含有网孔的多端直流输电系统或直流电网中,仅靠控制换流站难以实现对特定线路的潮流进行控制,因此需要引入直流潮流控制器来改善潮流分布。首先对现有的4类直流潮流控制器进行了原理介绍和优缺点分析,然后提出了一种新型线间直流潮流... 详细信息

在含有网孔的多端直流输电系统或直流电网中,仅靠控制换流站难以实现对特定线路的潮流进行控制,因此需要引入直流潮流控制器来改善潮流分布。首先对现有的4类直流潮流控制器进行了原理介绍和优缺点分析,然后提出了一种新型线间直流潮流控制器。新拓扑具有以下优点:需要的开关器件和驱动更少;拓扑结构更简单;控制更简单。最后,在PLECS中搭建了一个三端直流输电系统,通过仿真验证了新拓扑的有效性。

关键词：多端直流输电直流电网直流潮流控制器线间直流潮流控制器

基于容性能量转移原理的高压大容量DC/DC变换器

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中国电机工程学报 2021年第3期41卷 1103-1113页

作者：李彬彬张书鑫赵晓东杨杰徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001 先进输电技术国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京市昌平区102209

随着基于电压源型换流器的柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)技术的快速发展,十几年间世界范围内已建成数十个各种不同电压等级的VSC-HVDC工程。根据交流电网的发展历史,未来构建大... 详细信息

随着基于电压源型换流器的柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)技术的快速发展,十几年间世界范围内已建成数十个各种不同电压等级的VSC-HVDC工程。根据交流电网的发展历史,未来构建大规模直流电网是必然趋势。然而直流电网必须采用DC/DC变换器来充当直流变压器的角色,因此高效率、低成本的高压大容量DC/DC变换器是直流电网技术中亟待攻克的关键基础性课题。该文针对不同电压等级直流输电线路互联的技术需求,对经典低压DC/DC拓扑进行改造,推演出一系列基于容性能量转移原理的高压大容量DC/DC变换器拓扑,并揭示此类拓扑的演化规律和换流原理。相比传统变换器方案,该拓扑可降低器件数量,提升拓扑转换效率以及减小变换器体积重量。最后,通过仿真和实验验证基于容性能量转移原理的DC/DC变换器的可行性。

关键词：高压直流输电直流电网直流变压器 DC/DC变换器容性能量转移

一种具有直通电流抑制能力的低电压尖峰Y源逆变器

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电机与控制学报 2024年第8期28卷 72-82页

作者：马建伟刘鸿鹏魏来张伟张书鑫东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室吉林吉林132012 国家电网有限公司市场营销部北京100031

针对传统耦合电感型阻抗源逆变器存在直流链电压尖峰和直通电流过大的问题,提出一种具有直通电流抑制能力的低电压尖峰Y源逆变器。分析了所提拓扑在直通状态和非直通状态下的工作原理,并给出了一个开关周期内的主要波形。采用安秒和伏... 详细信息

针对传统耦合电感型阻抗源逆变器存在直流链电压尖峰和直通电流过大的问题,提出一种具有直通电流抑制能力的低电压尖峰Y源逆变器。分析了所提拓扑在直通状态和非直通状态下的工作原理,并给出了一个开关周期内的主要波形。采用安秒和伏秒平衡原理,分别推导出关键器件的电压、电流应力。与改进型Y源逆变器对比,当绕组系数相同时,所提拓扑在相同的升压比下具有更小的直通占空比,增大了调制比范围,提高了直流链电压利用率,并能够降低直流链电压尖峰。而且,所提拓扑能够抑制直通电流的增大,相同直流链电压下需要更小的直通时间使其直通状态下的开关管导通损耗更小。最后,搭建240 W实验装置充分验证所提拓扑的先进性。

关键词： Y源逆变器耦合电感直通电流抑制电压尖峰电压电流应力功率损耗分析

具备故障阻断能力的柔性直流输电DC/DC变换器

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电力系统自动化 2020年第5期44卷 53-59页

作者：李彬彬张玉洁张书鑫赵晓东徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

高压大容量DC/DC变换器作为未来直流电网中的关键设备,近年来成了国内外关注的热点。文中通过将晶闸管和半桥子模块进行有机组合,提出了一种混合式DC/DC变换器拓扑,通过闭锁子模块和晶闸管实现高低压侧短路故障阻断功能,且具有成本低、... 详细信息

高压大容量DC/DC变换器作为未来直流电网中的关键设备,近年来成了国内外关注的热点。文中通过将晶闸管和半桥子模块进行有机组合,提出了一种混合式DC/DC变换器拓扑,通过闭锁子模块和晶闸管实现高低压侧短路故障阻断功能,且具有成本低、效率高的优点。对该拓扑结构的工作原理、故障保护机制、控制策略、参数设计和经济性等方面进行了分析论证。最后,搭建了MATLAB/Simulink仿真模型,仿真结果验证了该拓扑和控制策略的可行性。

关键词：高压直流输电直流电网 DC/DC变换器故障阻断能力

基于子模块桥臂能量平衡的线间直流潮流控制器

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电力系统自动化 2023年第14期47卷 114-123页

作者：教煐宗全月李彬彬索之闻张书鑫徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001 国网经济技术研究院有限公司北京市102209 东北电力大学电气工程学院吉林省吉林市132012

随着直流电网技术发展,直流电网的潮流控制需求逐渐突出。在总结线间直流潮流调控原理的基础上,文中提出一种基于子模块桥臂能量平衡原理的线间直流潮流控制器,所提拓扑无须引入环流通路和交流滤波电路,可减少投资成本,避免交流环流的... 详细信息

随着直流电网技术发展,直流电网的潮流控制需求逐渐突出。在总结线间直流潮流调控原理的基础上,文中提出一种基于子模块桥臂能量平衡原理的线间直流潮流控制器,所提拓扑无须引入环流通路和交流滤波电路,可减少投资成本,避免交流环流的效率问题。首先,讨论并分析了线间直流潮流控制器的拓扑原理。然后,介绍了基于子模块桥臂能量平衡的拓扑结构和工作原理,并研究了参数设计方法;设计了电流、电压运行波形,并给出了所提拓扑的控制方法;同时,将所提拓扑与环流能量平衡型及电容耦合型拓扑进行了器件电流应力、数量和导通损耗的对比。最后,通过四端环形直流电网仿真验证了所提线间直流潮流控制器的功能。

关键词：直流电网潮流控制线间直流潮流控制器能量平衡子模块桥臂

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采用多分辨率广义S变换的电能质量扰动识别

哈尔滨工业大学学报 2015年第9期47卷 51-56页

作者：黄南天张卫辉徐殿国蔡国伟刘闯张书鑫东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001

为提高电能质量复合扰动识别能力,提出一种采用多分辨率广义S变换(multiresolution generalized S-transform,GST)的扰动识别方法.首先,将信号频谱分为低频、中频、高频3个频域,分别设定窗宽调整因子,使其在各个频域具有不同的时-频分辨... 详细信息

为提高电能质量复合扰动识别能力,提出一种采用多分辨率广义S变换(multiresolution generalized S-transform,GST)的扰动识别方法.首先,将信号频谱分为低频、中频、高频3个频域,分别设定窗宽调整因子,使其在各个频域具有不同的时-频分辨率,满足不同扰动信号识别要求.并针对高频振荡识别问题,设计基于基频傅里叶谱特征的自适应窗宽调整方法.在此基础上,提取6种特征用于构建决策树.最后,提出最小分类损失原则,确定决策树节点分类阈值,设计扰动分类器.仿真与实测信号实验证明,新方法能够准确识别含5种复合扰动在内的13种扰动.相较于S变换、广义S变换和Hyperbolic S变换,新方法具有更好的特征表现能力,分类效果好,抗噪声干扰能力强.

关键词：电能质量电能质量暂态扰动 S变换多分辨率决策树

参与电网调频的多端柔性直流输电系统改进下垂控制策略

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南方电网技术 2024年第3期18卷 146-155页

作者：董志国徐全海陈琦刘鸿鹏张书鑫国家能源集团青海电力有限公司西宁810001 国网秦皇岛供电公司河北秦皇岛066000 东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室吉林吉林132012

参与电网调频的传统下垂控制策略能够利用频率偏差和直流电压实现多端柔性直流输电系统频率之间的相互支撑。然而传统电压下垂系数固定,在分配不平衡功率时容易忽略电网的运行状态和换流站自身容量,导致换流站过载以及弱电网承担功率时... 详细信息

参与电网调频的传统下垂控制策略能够利用频率偏差和直流电压实现多端柔性直流输电系统频率之间的相互支撑。然而传统电压下垂系数固定,在分配不平衡功率时容易忽略电网的运行状态和换流站自身容量,导致换流站过载以及弱电网承担功率时频率波动较大。为解决这一问题,提出了一种参与电网调频的改进下垂控制策略。首先分析了参与电网调频的传统下垂控制策略能量调配关系。其次考虑电网的频率裕度以及换流站的自身容量重新设计电压下垂系数。在系统受到扰动后,提出的控制策略能够保证换流站不发生过载,同时实现弱电网的稳定运行。最后通过仿真软件MATLAB/SIMULINK进行仿真验证,结果表明所提控制策略提高了多端柔性直流输电系统的频率调节能力,使系统的运行水平得到有效提升。

关键词：传统下垂控制多端柔性直流输电系统频率裕度功率裕度弱电网