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基于边界强化混合采样的两阶段电力系统暂态稳定评估

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电力自动化设备 2024年第4期44卷 143-150页

作者：周生存罗毅易煊承吴亚宁李丁雷成华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室湖北武汉430074 南方电网能源发展研究院有限责任公司广东广州510530

受制于样本固有的不平衡性,基于数据挖掘的暂态稳定预测方法不易用于工程实践,为此,提出一种基于边界强化混合采样的两阶段暂态稳定评估模型。在第1阶段,利用预训练的级联卷积神经网络模型确定边界和非边界样本集,利用条件生成对抗网络... 详细信息

受制于样本固有的不平衡性,基于数据挖掘的暂态稳定预测方法不易用于工程实践,为此,提出一种基于边界强化混合采样的两阶段暂态稳定评估模型。在第1阶段,利用预训练的级联卷积神经网络模型确定边界和非边界样本集,利用条件生成对抗网络合成边界集失稳样本,并对非边界集稳定样本进行欠采样,以实现边界强化;在第2阶段,利用混合采样后的重构样本集再训练卷积神经网络模型,以更好地挖掘失稳样本的隐含特征,并采用改进后的焦点损失函数加强模型对边界集样本的学习能力。新英格兰39节点系统与南方某省级电网的仿真结果表明,所建模型有效降低了对失稳样本的漏判率,提高了整体预测精度,在样本极不平衡的情况下仍有良好的评估性能。

关键词：边界强化混合采样暂态稳定不平衡分类卷积神经网络

基于振动超声复合信号的变压器套管及升高座故障监测方法

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电瓷避雷器 2024年第1期 177-186页

作者：高树国相晨萌王丽丽孟令明田源杨欣颐贾云飞张凡国网河北省电力有限公司电力科学研究院石家庄050000 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

套管是变压器的关键部件之一,保障套管的安全正常工作对变压器乃至整个供电系统的稳定运行都有重要意义。近年来,随着在线监测技术的不断发展成熟,基于振动分析法和超声法的状态监测技术在不同电力设备上都得到了广泛运用,但在变压器套... 详细信息

套管是变压器的关键部件之一,保障套管的安全正常工作对变压器乃至整个供电系统的稳定运行都有重要意义。近年来,随着在线监测技术的不断发展成熟,基于振动分析法和超声法的状态监测技术在不同电力设备上都得到了广泛运用,但在变压器套管上的应用还有待进一步研究。套管的常见故障可分为放电性故障、机械故障、过热性故障及油位异常几类,本文提出了通过监测套管上的振动超声复合信号对变压器套管的机械故障与局部放电故障的监测,给出了基于振动超声复合信号传感器的故障检测装置及信号处理电路。振动超声复合信号包括较低频率的振动信号(20 kHz),通过对套管表面的振动超声复合信号及电压相位进行测量、分离、滤波、检波和分析,提取其中能反映套管缺陷和故障的特征量,并在具有套管和L型升高座的单相100 kVA 0.4/35 kV试验变压器上进行实验验证。结果表明,所提出的故障监测方法能实现对变压器套管及升高座上的紧固件松动故障、局部放电故障的识别与诊断。

关键词：套管套管升高座振动超声复合信号紧固件松动故障局部放电故障故障监测

基于Maxwell方程和R-L分数阶导数的高频激励条件下纳米晶材料磁滞特性预测模型

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中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5431-5440,I0035页

作者：姬俊安赵志刚张时杜振斌翟志强贾慧杰省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津市北辰区300401 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学) 天津市北辰区300401 河北省输变电装备电磁与结构性能重点实验室(保定天威保变电气股份有限公司) 河北省保定市071056

准确预测高频激励条件下纳米晶材料的磁滞特性,对电力电子变压器等高频电力设备磁性元件的优化设计具有重要意义。该文基于Maxwell方程和Riemann-Liouville(R-L)分数阶导数,建立高频激励下纳米晶材料磁滞特性预测模型。首先,根据Maxwel... 详细信息

准确预测高频激励条件下纳米晶材料的磁滞特性,对电力电子变压器等高频电力设备磁性元件的优化设计具有重要意义。该文基于Maxwell方程和Riemann-Liouville(R-L)分数阶导数,建立高频激励下纳米晶材料磁滞特性预测模型。首先,根据Maxwell方程,首次推导出计及趋肤效应影响的涡流磁场强度解析式;其次,针对现有静态磁滞特性和异常效应建模方法未考虑趋肤效应影响的问题,依据R-L型分数阶导数理论,建立有效描述带材内部磁通密度分布不均时纳米晶静态磁滞特性与异常效应综合预测模型,并提出一种考虑频率效应的阻尼系数ρ和非整数阶n的解析计算方法;最后,基于磁场分离理论,建立高频激励下纳米晶材料磁滞特性预测模型。通过与纳米晶材料1K107B在高频激励下实测磁滞回线进行对比,验证该文所建预测模型的有效性。相较于经典模型,该文所建模型对磁滞回线的预测精度提升了35.8%。

关键词： Maxwell方程 Riemann-Liouville(R-L)分数阶导数趋肤效应磁滞回线

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弹性配电网恢复力快速评估的解析方法研究

电网与清洁能源 2024年第10期 50-58+66页

作者：李继红张笑弟周泰斌李大任辛正堃李更丰卞艺衡国网浙江省电力有限公司国网浙江省电力有限公司温州供电公司西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室

该文从解析方法入手，开展了对弹性配电网恢复力评估指标与方法的相关研究。引入系统功能图以及节点元胞，简化网络拓扑复杂度，获取各个元胞的灾害中停电时间期望、灾害后维修时间期望以及系统的失负荷期望值3类评估指标；通过供能通... 详细信息

该文从解析方法入手，开展了对弹性配电网恢复力评估指标与方法的相关研究。引入系统功能图以及节点元胞，简化网络拓扑复杂度，获取各个元胞的灾害中停电时间期望、灾害后维修时间期望以及系统的失负荷期望值3类评估指标；通过供能通路，将元胞在自然灾害各阶段的响应表述为概率事件并进行解析表达，得到可用计算机实现的评估指标解析式；基于IEEE 13和IEEE 123节点算例进行测试分析，并结合评估结果，提出相应提升配电网弹性的措施。算例表明：所提解析方法可快速评估配电网恢复力，具有较强适用性。

关键词：配电网弹性恢复力解析法

新型SF_(6) 环保替代绝缘介质CF_(3)SCF_(3)热动与输运特性

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广东电力 2024年第9期37卷 3-12页

作者：李兴文汪冠宇唐念孙东伟郑晓光张博雅电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学) 陕西西安710049 广东电网有限责任公司电力科学研究院广东广州510080

电力绝缘设备中广泛应用的SF_(6)气体因其极强的温室效应持续危害气候安全,新型环保气体CF_(3)SCF_(3)有望成为替代SF_(6)的绝缘气体。针对这一前景,对比评估CF_(3)SCF_(3)的基础物理特征参数,并基于吉布斯自由能最小化原理以及Chapman-... 详细信息

电力绝缘设备中广泛应用的SF_(6)气体因其极强的温室效应持续危害气候安全,新型环保气体CF_(3)SCF_(3)有望成为替代SF_(6)的绝缘气体。针对这一前景,对比评估CF_(3)SCF_(3)的基础物理特征参数,并基于吉布斯自由能最小化原理以及Chapman-Enskog理论,研究其作为电力开关设备中灭弧介质的热动与输运性质。结果表明:与大多数环保气体相比,CF_(3)SCF_(3)表现出较好的能量耗散能力与灭弧特性,具备开关装备应用潜力;气压的变化会影响CF_(3)SCF_(3)等离子体中的化学反应进程以及粒子间的相互作用强度,同时改变系统中各类粒子数密度,进而影响其热物理性质;向N 2气体中添加摩尔比25%的CF_(3)SCF_(3)可以将纯N 2在5000 K以下的热耗散参数(质量密度与比热容的乘积)提升约2.5倍以上,且CF_(3)SCF_(3)-N 2混合物的物理特征与CF_(3)SCF_(3)相似,具备作为高气压下灭弧介质的可能。研究结果为开断过程中CF_(3)SCF_(3)环保气体的电弧建模仿真提供了必要基础数据,有助于进一步研究其灭弧特性。

关键词： CF_(3)SCF_(3) SF_(6)替代气体粒子组分热动属性输运系数电弧等离子体

基于多电气端口频域特性的新能源发电设备控制参数辨识方法

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中国电机工程学报 2024年

作者：周佩朋孙华东刘涛李亚楼安宁张星电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司)

在对含新能源接入的电力系统进行电磁暂态仿真分析时，新能源发电设备型号众多且控制参数难以直接获取。通过对实际设备或厂家封装模型特性的拟合，辨识其中的关键控制参数，是实现精确建模的重要途径。本文研究了全功率变流器型设备和... 详细信息

在对含新能源接入的电力系统进行电磁暂态仿真分析时，新能源发电设备型号众多且控制参数难以直接获取。通过对实际设备或厂家封装模型特性的拟合，辨识其中的关键控制参数，是实现精确建模的重要途径。本文研究了全功率变流器型设备和双馈风电机组(doubly fed induction generator，DFIG)动态调节参数的频域辨识方法，其关键是建立多个电气端口的频域分析模型并进行充分解耦简化，以及明确控制参数的可辨识条件。首先建立了两类设备的多个电气端口频域阻抗模型；其次定义了端口频域特性对控制环节的使能灵敏度，通过分析使能灵敏度和参数灵敏度，明确了各控制参数的可辨识性和辨识顺序；然后建立了简化参数辨识模型并与详细模型进行对比验证，确定了参数辨识流程；最后基于主流厂家封装模型仿真算例，给出了具体参数辨识过程，将最终得到的通用结构仿真模型与厂家封装模型进行频率特性对比，验证了模型结构及辨识方法的有效性。该参数辨识流程不依赖于优化算法，获得的仿真模型可用于研究宽频带振荡等对动态调节参数较敏感的问题。

关键词：参数辨识频域灵敏度阻抗宽频带振荡

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

横磁触头真空电弧起始运动的临界触头开距实验研究

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宁夏电力 2024年第2期 46-53页

作者：李秀广姚晓飞周秀张庆平亓亮国网宁夏电力有限公司电力科学研究院宁夏银川750011 西安交通大学电力设备与电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049

起始桥柱状真空电弧运动的临界开距是对应于横磁触头大电流真空电弧运动模式演变的标志性物理量,对横磁触头真空断路器大电流开断性能具有重要影响。本文的研究目标是实验研究横磁触头开槽方式、燃弧时间和电弧电流等因素对横磁触头起... 详细信息

起始桥柱状真空电弧运动的临界开距是对应于横磁触头大电流真空电弧运动模式演变的标志性物理量,对横磁触头真空断路器大电流开断性能具有重要影响。本文的研究目标是实验研究横磁触头开槽方式、燃弧时间和电弧电流等因素对横磁触头起始桥柱状真空电弧运动临界开距的影响规律。研究结果显示在燃弧时间0 ms~10 ms、电流有效值5 kA~31.5 kA的实验条件下,3种结构的横磁触头的起始桥柱状电弧有越靠近电流峰值起弧,停滞时间越长的趋势。直角槽型卐字形横磁触头(CuCr40)、螺旋槽型横磁触头(CuCr25)和曲线槽型卐字形横磁触头(CuCr50)的电弧运动临界开距分别在0.96,1.1 mm和1.7 mm有概率最大值点。相关研究结果对横磁触头大电流真空电弧的发展和演变特性的理解提供基础。

关键词：真空电弧横磁触头临界开距起始运动

快重离子辐照改性介电聚合物的结构演变与储能性能提升

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1365-1373页

作者：黄帅康郭鹏张琦忠王文涛谭划张晓东段敬来李飞郭新胡永明张海波华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 湖北大学铁电压电材料与器件湖北省重点实验室武汉430062 中国科学院近代物理研究所兰州重离子加速器国家实验室兰州450008 西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室西安710049 广东华中科技大学工业技术研究院广州东莞523808

由于薄膜电容器具有低极性,绝缘阻抗高,频率响应宽等优点,具有旁路、去耦、滤波和储能的功能,广泛应用于通信、电子、航空航天、医疗设备、新能源等行业。近年来,由于行业的发展,低介电损耗、高击穿场强与高能量密度的新型介电材料的研... 详细信息

由于薄膜电容器具有低极性,绝缘阻抗高,频率响应宽等优点,具有旁路、去耦、滤波和储能的功能,广泛应用于通信、电子、航空航天、医疗设备、新能源等行业。近年来,由于行业的发展,低介电损耗、高击穿场强与高能量密度的新型介电材料的研发变得愈发重要。采用氙重离子束对聚(偏二氟乙烯–六氟丙烯)进行辐照改性,系统地研究了辐照注量对材料微观结构、介电性能和储能性能的影响。结果表明,^(129)Xe^(27+)快重离子辐照促进了优势相变与表面交联结构形成,提高了材料的储能效率与击穿场强。同时,辐照断键提高了材料的介电常数,增强了有效极化。多种效应协同作用下,成功制备了高击穿场强(540 MV/m)、高放电能量密度(16.3 J/cm^(3))的辐照改性聚合物材料,为促进聚合物介质电容器的发展提供了理论与实验依据。

关键词：快重离子辐照介电材料相变交联储能密度