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基于双侧消去法的隧道电缆系统故障环流计算及接地散流优化

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中国电机工程学报 2025年第3期45卷 1160-1172页

作者：王恩哲陈向荣张添胤朱汉山乐军耀浙江大学电气工程学院中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司

由隧道电缆接地短路所引起的故障受到广泛的关注，针对隧道电缆故障模型的建立和工作井的优化设计对其安全稳定运行尤为重要。该文通过π型电路等效，基于双侧消去法建立隧道电缆系统故障环流模型，推导隧道电缆短路接地故障时金属护套... 详细信息

由隧道电缆接地短路所引起的故障受到广泛的关注，针对隧道电缆故障模型的建立和工作井的优化设计对其安全稳定运行尤为重要。该文通过π型电路等效，基于双侧消去法建立隧道电缆系统故障环流模型，推导隧道电缆短路接地故障时金属护套故障环流公式；基于有限元法构建螺旋式和立笼式接地模式下工作井的接地散流模型，推导2种接地模式下工作井接地点地表电势计算方法。利用上述方法对甬舟铁路项目海底隧道220 kV电缆系统开展故障环流计算及接地散流优化研究。结果表明：随着隧道电缆系统短路设置点的后移，金属护套故障环流最大值逐渐减小，幅值最高为136.74 kA。相比于螺旋式，立笼式接地模式具有更好的散流效果，且当立笼式导体根数增加至6根时，工作井接地点地表电势为917.64 V，在人体接触和跨步电势所允许的安全范围(<955 V)之内。研究结果可为隧道电缆系统故障环流计算和接地散流优化提供新的计算方法和实际工程应用参考。

关键词：隧道电缆系统双侧消去法故障环流接地散流优化地表电势

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电力变压器剩磁的仿真拟合及验证

兵器材料科学与工程 2025年

作者：孔煜斌中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司

电力变压器在投入运行后铁芯内部会产生剩磁，导致在后续的空载合闸等操作中产生励磁涌流，对电网运行产生不利影响。因此预先对铁芯剩磁值进行测量研究，对于后续遏制励磁涌流的出现具有积极意义，而目前尚没有合适的设备来对电力变压... 详细信息

电力变压器在投入运行后铁芯内部会产生剩磁，导致在后续的空载合闸等操作中产生励磁涌流，对电网运行产生不利影响。因此预先对铁芯剩磁值进行测量研究，对于后续遏制励磁涌流的出现具有积极意义，而目前尚没有合适的设备来对电力变压器剩磁进行准确测量。考虑到工程领域的电力变压器大多为三相柱式的铁芯，本文选择方形铁芯为研究对象，寻找合适且能够准确测量铁芯剩磁值的方法，以便后续退磁，从而遏制励磁涌流出现。首先探究了铁芯剩磁的测量原理，基于场路耦合建立了测量回路中暂态物理量与剩磁值的关系，同时阐述了剩磁方向的概念及判断方法。其次，对方形铁芯的充磁过程、剩磁测量进行了有限元仿真建模及分析。分别对预设剩磁值与测量回路正向、反向输入能量值的关系建立了拟合曲线与表达式，并进行了统计学误差分析。最后搭建了剩磁测量的平台，对单相变压器方形铁芯进行剩磁测量实验。实验结果表明正向输入能量值拟合的剩磁值与实际预设剩磁值相对误差不超过4%，且剩磁值较小时拟合值比暂态电流法更准确。

关键词：剩磁能量值有限元仿真误差分析

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近海单桩式风机地震响应分区耦合分析方法

岩土工程学报 2025年第1期47卷 96-105页

作者：徐小凤陈少林孙杰南京航空航天大学民航学院土木与机场工程系江苏南京211106 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司江苏南京211106

海上风机是低碳可持续能源的重要战略选择之一,其地震安全性问题是急需解决的重要课题。将近海单桩式风机三维地震响应问题看作波动散射问题,结合人工边界条件实现海域场地的波动输入,并基于广义饱和多孔介质统一计算框架,发展了一套海... 详细信息

海上风机是低碳可持续能源的重要战略选择之一,其地震安全性问题是急需解决的重要课题。将近海单桩式风机三维地震响应问题看作波动散射问题,结合人工边界条件实现海域场地的波动输入,并基于广义饱和多孔介质统一计算框架,发展了一套海水-饱和海床-风机耦合作用高效分区分析方法,实现了综合考虑土-结构相互作用效应和流固耦合效应的近海单桩式风机三维地震响应分析,并分析了海水深度、海床波速和地震波入射角度对近海单桩式风机地震响应的影响。分析结果表明,海水深度和海床剪切波速的变化,一方面会改变自由场,另一方面会改变海域场地-风机体系的自振特性,从而影响风机结构的地震反应。当海水增加到某深度时,体系自振频率与地震波输入频率接近时,风机的地震响应会急剧增大;海床剪切波速对塔底弯矩的影响要比对位移的影响大;当入射角度增大时,塔顶水平向位移和加速度以及塔底弯矩均有不同程度的减小,塔顶竖向位移和加速度均有不同程度的增大。本文没有考虑海床和风机的非线性,考虑非线性时的影响规律需进一步研究。

关键词：近海单桩式风机地震响应分析土-结构相互作用流固耦合

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高空风能电站运维辅助系统研究与设计

南方能源建设 2025年第1期12卷 22-30页

作者：何航汪少勇周家慷杨源张文鋆林侃中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广东广州510663

[目的]目前,国内及国际都已开展对高空风力发电技术的研究,主要集中在运行控制、机理分析和系统设计领域,尚未出现针对高空风能电站运维领域的研究成果。[方法]文章提出1种高空风能电站智能运维辅助系统设计方案,为将来在高空风能电站... 详细信息

[目的]目前,国内及国际都已开展对高空风力发电技术的研究,主要集中在运行控制、机理分析和系统设计领域,尚未出现针对高空风能电站运维领域的研究成果。[方法]文章提出1种高空风能电站智能运维辅助系统设计方案,为将来在高空风能电站推广应用智能运维技术、推进运维数字化建设工作提供思路。通过对我国首个示范性伞梯组合型高空风能电站进行调研,分析现阶段的运维痛点,设计1套高空风能电站智能运维辅助系统,以解决站内监视后台分散、运行数据表单多样、设备台账不成体系、故障维修历史不便追溯等问题。[结果]基于微服务开发了1套高空风能电站智能运维可视化平台,实现集中监视发电系统设备状态,标准化设备台账,规范设备维修工单流程,监测运行环境安全,主动识别危险事件并输出报警。[结论]高空风能电站是出现不久的新事物,其智能运维平台的设计应首先侧重于提高电站运行数据的集中可视化程度、推进设备数字化管理模式及保障电站运行环境安全,以匹配起步阶段的电站运维需求。随着以后高空风能发电系统的核心控制技术攻关和设备选型制造技术攻关的完成,高空风能电站智能运维技术可与之适配进步,进一步推进高空风能电站的兴起。

关键词：风力发电高空风能电站高空风能智能运维设备管理

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海上风电多风场集中送出方式优选方法

南方能源建设 2025年第1期12卷 100-108页

作者：刘生中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广东广州510663

[目的]传统海上风电送出研究对象为单一风电场点对点向陆上送电,存在局限性,且采用的经济评价方法仅考虑初期投资,系统性和科学性不足。针对当前海上风电连片开发的应用场景,文章提出一种多风场集中送出方式优选方法,指导确定最优送出... 详细信息

[目的]传统海上风电送出研究对象为单一风电场点对点向陆上送电,存在局限性,且采用的经济评价方法仅考虑初期投资,系统性和科学性不足。针对当前海上风电连片开发的应用场景,文章提出一种多风场集中送出方式优选方法,指导确定最优送出方案。[方法]技术性方面,根据工作原理,海上风电送出包括交流、直流和交直流混合3种类型,每种类型有各自的特点和适用范围。经济性方面,除了初期投资,还应考虑设备使用年限内的损耗、维护、停运损失和海域租赁等运行过程中产生的费用,其中对称单极系统和对称双极系统根据系统特点应采用不同的计算方法。[结果]针对典型案例提供了6种集中送出方案,涵盖了目前交流送出和直流送出的全部主流技术方案。通过对不同方案的技术性和经济性进行对比,选择最优送出方案。[结论]我国海上风电目前正由小规模示范应用走向大规模连片集中开发。文章提出的海上风电多风场集中送出优选方法深度契合未来深远海多片区大容量海上风电集中送出的市场需求,具有很高的指导价值。

关键词：海上风电多风场集中送出柔性直流全生命周期对称单极对称双极

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光伏电站集群化并网模式下的调控技术研究

电力设备管理 2025年第1期 82-84页

作者：曾文珺王英豪张延中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司

本文开展了光伏电站集群一体化调控技术的研究,主要为应对大范围光伏电站接入电网所带来的机遇和挑战。为了解决这一问题,本文通过提出集群化控制的手段,以提升电网的稳定性和调度效率。同时,研究了不同并网场景下光伏电站间的协同控制... 详细信息

本文开展了光伏电站集群一体化调控技术的研究,主要为应对大范围光伏电站接入电网所带来的机遇和挑战。为了解决这一问题,本文通过提出集群化控制的手段,以提升电网的稳定性和调度效率。同时,研究了不同并网场景下光伏电站间的协同控制、调度方式以及分布式优化方案,为将来新能源电站的并网模式和调度方法提供了理论基础和研究参考。

关键词：光伏电站集群一体化调控分布式控制新能源电站

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新型双电容三相感应电机单相运行稳态性能

电工技术学报 2025年第2期40卷 415-424页

作者：赵国新崔效源白浩男陈德志张鹏沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870 中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司沈阳110179

针对三相感应电机进行单相运行的工况,该文提出一种三相感应电机单相运行的新型双电容接线方式,通过选择合适的电容,使三相感应电机在单相交流电源供电时,三相绕组电流仍接近对称,电机性能与三相电机接近,优于普通单相电机。首先基于对... 详细信息

针对三相感应电机进行单相运行的工况,该文提出一种三相感应电机单相运行的新型双电容接线方式,通过选择合适的电容,使三相感应电机在单相交流电源供电时,三相绕组电流仍接近对称,电机性能与三相电机接近,优于普通单相电机。首先基于对称分量法,分析新型单相运行接法电机的对称运行条件,研究该接法电机稳态运行时性能的计算方法;然后将双电容连接方法应用在一台550 W三相感应电机(Y2-801-4)上,计算出该电机单相运行时的性能,研究不同电容值对电机性能的影响,并且利用有限元法对电机进行仿真分析;最后对电机进行了性能测试,实验结果验证了理论分析的正确性,采用新型接法的单相运行感应电机的效率和额定功率等性能参数与三相对称运行时接近,功率因数则优于同功率的三相感应电机。

关键词：三相感应电机单相运行对称分量法稳态性能单相感应电机

计及纵向扰动稳定的高空风电系统建模与稳定运行控制方法

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南方能源建设 2025年第1期12卷 1-11页

作者：罗必雄胡均亮杨亚军任宗栋何亚东中国电力工程顾问集团有限公司北京100101 中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司安徽合肥230601

[目的]文章旨在探索伞梯式陆基高空风力发电系统(Airborne Wind Energy systems,AWEs)动态建模方法及高空风场变化的纵向扰动时伞梯及伞梯间稳定轨迹跟踪控制方法。[方法]以25 MW级伞梯式陆基AWEs为例,探究伞组组件力学响应特性,构建伞... 详细信息

[目的]文章旨在探索伞梯式陆基高空风力发电系统(Airborne Wind Energy systems,AWEs)动态建模方法及高空风场变化的纵向扰动时伞梯及伞梯间稳定轨迹跟踪控制方法。[方法]以25 MW级伞梯式陆基AWEs为例,探究伞组组件力学响应特性,构建伞梯系统多刚体绳索动力学模型,在施加纵向扰动的高空风场模拟环境中,基于伞体姿态控制,设计跟踪与同步控制律,实现伞梯轨迹跟踪与运行安全控制。[结果]研究表明:调整伞体的有效迎风面积能够实现高空风场变化的纵向扰动下,伞梯的实际运动轨迹与期望轨迹之间的误差收敛,且基于所设计同步控制律,实现了多伞梯间的运行同步,达到防碰撞的安全运行目的。[结论]可基于伞体姿态控制,设计伞梯式陆基AWEs运行的跟踪与同步控制策略,实现系统在高空风场动态环境中的安全高效运行控制目标。

关键词：高空风电系统系统建模姿态控制同步控制 AWEs

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漂浮式风机纵摇模态阻尼特性及变桨控制优化

高电压技术 2025年

作者：顾晓庆梁栋炀束加庆竺明星石鑫中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司中国电力工程顾问集团中南电力设计院江苏科技大学清华大学能源互联网创新研究院

为了探究漂浮式风机闭环变桨控制与浮体纵摇模态的耦合机理，揭示“负阻尼”产生的原因，并开发功率调节-运动抑制-载荷降低的多目标变桨控制策略，首先建立气弹-水动-伺服多因素作用下的半潜漂浮式风机纵摇模态单自由度运动模型，定量... 详细信息

为了探究漂浮式风机闭环变桨控制与浮体纵摇模态的耦合机理，揭示“负阻尼”产生的原因，并开发功率调节-运动抑制-载荷降低的多目标变桨控制策略，首先建立气弹-水动-伺服多因素作用下的半潜漂浮式风机纵摇模态单自由度运动模型，定量分析美国可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory， NREL) 5 MW和国际能源署(International Energy Agency， IEA)15 MW半潜漂浮式风机纵摇模态阻尼特性，揭示变桨控制作用下漂浮式风机纵摇模态可能出现负阻尼的原因，并分析其影响范围，给出变桨控制策略优化方向。然后，基于漂浮式风机纵摇模态阻尼特性分析，提出改进的增益调度统一变桨控制策略，并设计独立变桨控制器。最后，在OpenFAST/Simulink联合仿真平台下，以NREL 5 MW和IEA 15 MW半潜漂浮式风机为参考机型，分析不同控制器参数和控制策略在大范围变工况风浪载荷环境下的多目标变桨控制性能，以验证所提出控制策略的有效性。研究结果可为未来漂浮式风机变桨控制提供参考。

关键词：漂浮式风机负阻尼纵摇运动统一变桨独立变桨风浪耦合