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飞秒激光光丝电学特性实验及模型分析

中国激光 2023年第5期50卷 57-62页

作者：刘晓松裴哲浩陈维江张乔根傅中杜斌西安交通大学电气工程学院电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049 国家电网有限公司北京100031 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院安徽合肥230001 合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽合肥230009

飞秒激光在高压放电、电场测量等领域中有广阔的应用前景,准确测量飞秒激光的相关电学参数是各领域中飞秒激光应用的前提。基于激光电学特性实验得到了光丝通道在恒定电场下的电流特征,通过电路仿真得出了实验电路的等效元件参数,并通... 详细信息

飞秒激光在高压放电、电场测量等领域中有广阔的应用前景,准确测量飞秒激光的相关电学参数是各领域中飞秒激光应用的前提。基于激光电学特性实验得到了光丝通道在恒定电场下的电流特征,通过电路仿真得出了实验电路的等效元件参数,并通过仿真结果与实验条件联立的方法逆推得出以下结论:对于飞秒激光经过辅助聚焦后形成的光丝,其在实验电路中的等效电阻随光丝传播距离的增加呈现先减小后增大的变化趋势。2.7 mJ飞秒激光光丝在通过5 m焦距透镜后,贯穿2.5 cm放电间隙。在这个过程中,当光丝传播距离为473.6~501.6 cm时,等效电阻为457.5~9122.5 kΩ。所提分析方法能够表征具体激光能量和聚焦距离下的飞秒激光光丝的电学特性,研究结果为飞秒激光在高电压领域中的应用提供了参数支持。

关键词：测量飞秒激光光丝激光能量聚焦距离等效电阻电学特性

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氩气环境中铝单丝电爆炸空间形态演化特性

中国电机工程学报 2020年第10期40卷 3377-3384页

作者：刘浩宇赵军平裴哲浩张锐张乔根电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

搭建用于研究气氛环境中电爆炸过程的光–电联合诊断平台,对直径20μm铝丝在20~400kPa氩气中电爆炸过程的电参数及空间形态进行观测。根据电压、电流及辐射强度测量结果,对2种模式(内部击穿与外部分流)下的爆炸过程进行分析,计算得到比... 详细信息

搭建用于研究气氛环境中电爆炸过程的光–电联合诊断平台,对直径20μm铝丝在20~400kPa氩气中电爆炸过程的电参数及空间形态进行观测。根据电压、电流及辐射强度测量结果,对2种模式(内部击穿与外部分流)下的爆炸过程进行分析,计算得到比沉积能量、峰值功率、击穿场强等电参数随气压的变化规律。通过分幅图像与基于激光探针的阴影、纹影及干涉图像相结合,对泡沫状结构、分层现象及轴向分布不均匀性进行观测,同时分析得到3种典型形态的径向分布特征。通过阴影图像确定高密度丝核边界及冲击波的位置,重建不同气压下丝核与冲击波的扩散轨迹,并计算得到了其扩散速度。该文的研究结果对气氛环境中金属丝电爆炸机制的研究及其在应用中的参数优化具有参考价值。

关键词：金属丝电爆炸空间形态分幅成像激光探针干涉测量

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避雷针端部曲率半径对雷击接闪效能的影响

高电压技术 2022年第9期48卷 3636-3642页

作者：裴哲浩陈维江陈家宏向念文殷禹丁立健傅中张乔根黄胜鑫顾建伟傅毓斐樊星章志远西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 国家电网公司北京100031 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074 合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 中国电力科学研究院北京100085 国网安徽电力科学研究院合肥230001 华中科技大学强电磁与新技术国家重点实验室武汉430074

通常认为避雷针端部曲率半径越小,端部附近电场越强,雷击接闪效能越强;一些学者认为不同高度避雷针端部曲率半径对接闪效能的影响不同;还有学者则认为曲率半径对接闪效能没有影响。因此,研究避雷针端部曲率半径是否影响其雷击接闪效能... 详细信息

通常认为避雷针端部曲率半径越小,端部附近电场越强,雷击接闪效能越强;一些学者认为不同高度避雷针端部曲率半径对接闪效能的影响不同;还有学者则认为曲率半径对接闪效能没有影响。因此,研究避雷针端部曲率半径是否影响其雷击接闪效能对新型避雷针的设计研发和工程应用具有指导意义。论文开展了针–板间隙下不同曲率半径避雷针流注放电与先导放电模拟实验,结合实验室针–板间隙和避雷针–雷云超长间隙放电的空间电场计算,对曲率半径是否影响避雷针迎面流注和迎面先导接闪效能进行了分析。结果表明,不同曲率半径下避雷针流注放电起始时刻差异<0.22μs,发展速度差异<5%;当曲率半径小于临界半径时,避雷针连续稳定先导起始时刻差异<1.27μs,发展速度差异小于5%;自然雷电环境下,避雷针端部曲率半径的变化仅对端部附近区域电场产生影响。研究表明,避雷针端部曲率半径对其雷击接闪效能几乎不产生影响。

关键词：曲率半径雷击接闪效能临界半径迎面流注放电迎面先导放电避雷针

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基于最少燃耗的飞行器着陆避障控制策略

科学通报 2016年第13期61卷 1488-1494页

作者：王一凯陈磊裴哲浩肖宇何雅玲陶文铨西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049 西安交通大学电气工程学院西安710049

针对登月飞行器着陆粗避障和精避障阶段的策略控制问题,本文基于软着陆动力学思想,通过计算机仿真及模拟退火算法求解了避障段的最优燃料消耗控制策略.以嫦娥三号登月为算例,粗避障时,首先将距月面2400 m数字高程图划分为100 m×100 m... 详细信息

针对登月飞行器着陆粗避障和精避障阶段的策略控制问题,本文基于软着陆动力学思想,通过计算机仿真及模拟退火算法求解了避障段的最优燃料消耗控制策略.以嫦娥三号登月为算例,粗避障时,首先将距月面2400 m数字高程图划分为100 m×100 m的子区域块,并将标准化后的最高海拔、最低海拔、最小坡度角作为指标,评价各子区域着陆安全度,进而利用柯西隶属函数对各安全度定量评价,绘出安全度灰度图;然后将考虑燃料消耗作为优化的目标函数建立非线性规划模型,采用模拟退火算法寻找最佳的落月位置,并仿真绘出该阶段的下落轨迹,求得嫦娥三号粗避障用时25.7 s,耗油63.86 kg.在粗避障操作基础上,通过各发动机的脉冲组合调整使嫦娥三号水平飞行至最佳落月地点上方,可实现精避障段的最优控制策略.

关键词：嫦娥三号避障阶段模拟退火子区域着陆安全度

基于行波法的GIS局部放电特高频检测标定系统研究

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高压电器 2018年第11期54卷 91-96,102页

作者：牛博吴娟张健裴哲浩李晓昂张乔根国网陕西省电力公司电力科学研究院西安710100 国网汉中供电公司西安723000 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

特高频(ultra-high frequency,UHF)检测因其可有效避免现场噪声干扰,在气体绝缘全封闭组合电器(gas insulated substation,GIS)中具有广泛应用,但工程上尚未明确针对不同频带特高频信号检测装置的标定方法。文中设计了一种GIS局部放电... 详细信息

特高频(ultra-high frequency,UHF)检测因其可有效避免现场噪声干扰,在气体绝缘全封闭组合电器(gas insulated substation,GIS)中具有广泛应用,但工程上尚未明确针对不同频带特高频信号检测装置的标定方法。文中设计了一种GIS局部放电标定平台,由局部放电模拟脉冲信号源、同轴阻抗过渡段、同轴信号标定段、同轴阻抗匹配段、高速示波器和特高频传感器组成。其中,3通道局部放电模拟脉冲信号源,可分别输出上升沿240 ps、460 ps、1 ns的脉冲信号波形,用于模拟尖刺、悬浮微粒、绝缘子内部气泡等不同缺陷类型所产生的不同频带的特高频信号;同轴阻抗过渡段可用于连接SMA接口与550 kV真型GIS,大幅降低信号失真度,对特高频信号的传输性能远优于普通锥形过渡段;最终完成系统测试,验证该系统可用于特高频传感器标定。

关键词：气体绝缘全封闭组合电器特高频 GIS局部放电标定平台脉冲信号源

不同类型避雷针雷击接闪效能差异的实验评价方法

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高电压技术 2021年第11期47卷 3854-3862页

作者：裴哲浩陈维江陈家宏殷禹丁立键傅中张乔根黄胜鑫顾建伟傅毓斐樊星章志远西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 国家电网有限公司北京100031 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司武汉430074 中国电力科学研究院有限公司北京100085 合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院合肥230001 华中科技大学强电磁与新技术国家重点实验室武汉430074

探讨一种直观、易于理解且反映雷击放电机理的实验方法,以评价不同类型避雷针的雷击接闪效能差异,对雷电防护领域形成共识显得尤为重要。为此,论文首先分析了雷电环境下地面目标物上避雷针的雷击接闪过程,指出不同类型避雷针接闪效能的... 详细信息

探讨一种直观、易于理解且反映雷击放电机理的实验方法,以评价不同类型避雷针的雷击接闪效能差异,对雷电防护领域形成共识显得尤为重要。为此,论文首先分析了雷电环境下地面目标物上避雷针的雷击接闪过程,指出不同类型避雷针接闪效能的差异主要体现在对迎面放电过程的影响上;接着,提出了如下实验评价方法:采用针-板间隙的放电实验布置,对4 m及以上间隙施加1.2/50μs标准雷电波模拟迎面流注放电过程,对6 m及以上间隙施加250/2500μs标准操作波模拟迎面先导放电过程;然后,通过比较非传统避雷针与传统避雷针的放电起始时刻与平均发展速度2个指标,以评价不同类型针的接闪效能差异;最后,利用所提方法对典型提前放电(early streamer emission,ESE)非传统避雷针与传统避雷针开展了接闪效能差异的评价实验。实验结果表明:ESE针与传统避雷针的评价指标基本一致,不具备研发商所宣称的引雷增效作用。

关键词：非传统避雷针雷击接闪效能差异放电起始时刻放电平均发展速度迎面流注放电迎面先导放电

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FLTD气体火花开关自放电特性

太赫兹科学与电子信息学报 2019年第5期17卷 919-923页

作者：张昱钊李晓昂裴哲浩马超群刘琳刘轩东张乔根西安交通大学电气工程学院

快脉冲直线变压器驱动源(FLTD)是目前经济、高效构建大型脉冲功率源的重要技术途径,但其多"子块"串并联的电路拓扑对开关提出极严苛的技术要求。针对多开关同步时系统自放电概率骤增的难题,开展FLTD气体火花开关自放电特性研究。选取三... 详细信息

快脉冲直线变压器驱动源(FLTD)是目前经济、高效构建大型脉冲功率源的重要技术途径,但其多"子块"串并联的电路拓扑对开关提出极严苛的技术要求。针对多开关同步时系统自放电概率骤增的难题,开展FLTD气体火花开关自放电特性研究。选取三电极场畸变和多间隙两种典型开关结构,在±100 kV条件下研究放电电流和开关结构参数对自放电概率的影响规律。研究结果表明,29 kA脉冲电流多次作用下,三电极场畸变开关和六间隙开关自放电电压均服从Weibull分布,三电极开关放电分散性约4%,而六间隙开关放电分散性超过15%,两类开关均出现较明显的提前放电现象。分析认为开关放电分散性大与中间电极悬浮导致间隙电压分布不均有关,采用电阻强制均压的方式,三电极场畸变和六间隙多通道开关放电分散性明显减小,分别减小至2%和5%。

关键词：快脉冲直线变压器驱动源气体火花开关三电极场畸变多间隙自放电概率

基于多权重混合分布模型的光伏出力波动特性研究

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太阳能学报 2020年第6期41卷 278-287页

作者：王振浩康佳裴哲义成龙董存雷震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(东北电力大学) 吉林132012 国家电力调度控制中心北京100031 国网江苏省电力有限公司电力调度控制中心南京210024

建立光伏发电理论出力模型,通过求取其实际出力和衰减理论出力差值提取光伏出力的随机性分量,采用不同单一概率密度函数对随机性分量进行拟合,并分析拟合结果存在较大偏差的原因。为降低拟合偏差,采用基于二分K均值聚类的权重值划分方法... 详细信息

建立光伏发电理论出力模型,通过求取其实际出力和衰减理论出力差值提取光伏出力的随机性分量,采用不同单一概率密度函数对随机性分量进行拟合,并分析拟合结果存在较大偏差的原因。为降低拟合偏差,采用基于二分K均值聚类的权重值划分方法,提出三权重混合t Location-scale概率密度函数模型以描述光伏出力波动量的数字特征。最后通过Matlab仿真结果与指标值验证所提出模型拟合效果的优异性。

关键词：光生伏特效应随机性变量概率密度函数聚类算法

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广域分布式光伏发电监测与出力估计研究

中国电力 2020年第6期53卷 87-96页

作者：裴哲义梁志峰陆为华李欣彤王振浩国家电网有限公司北京100031 东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012

为准确评估光伏出力对电力系统的运行影响,掌握分布式发电的实时数据,为调度中心提供电网的实时运行状态,需开展广域分布式光伏发电监测与出力估计研究。首先,提出光伏全局出力估计的分布式光伏国-省-地一体化信息建模方法,实现广域分... 详细信息

为准确评估光伏出力对电力系统的运行影响,掌握分布式发电的实时数据,为调度中心提供电网的实时运行状态,需开展广域分布式光伏发电监测与出力估计研究。首先,提出光伏全局出力估计的分布式光伏国-省-地一体化信息建模方法,实现广域分布式光伏发电的有线与无线全景监测;其次,开展不同场景下分布式光伏出力特性研究,通过掌握组件类型、安装方式、地理位置、光资源分布、地形条件等场景对分布式光伏出力的影响,对分布式光伏进行聚合分析,并提出全局出力估计方法;最后,研发广域分布式光伏发电聚合分析和全局出力估计系统,并在省调示范应用。

关键词：广域分布式光伏发电监测出力估计系统研发