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自适应调节有功功率偏差的虚拟同步发电机暂态控制策略

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电机与控制学报 2024年第8期28卷 104-114页

作者：张赟宁谢永辉张磊蔡明磊三峡大学电气与新能源学院三峡大学智慧能源技术湖北省工程研究中心国家电网福建省电力有限公司南平供电公司

虚拟同步发电机(VSG)控制的并网逆变器在电网电压跌落时存在功角暂态失稳及过电流现象，为此提出一种VSG暂态控制策略。根据VSG功角特性，推导出有功功率与功角暂态稳定性之间的联系，并基于VSG暂态电流特性，分析VSG无功动态响应特性... 详细信息

虚拟同步发电机(VSG)控制的并网逆变器在电网电压跌落时存在功角暂态失稳及过电流现象，为此提出一种VSG暂态控制策略。根据VSG功角特性，推导出有功功率与功角暂态稳定性之间的联系，并基于VSG暂态电流特性，分析VSG无功动态响应特性与暂态功角变化的关系。在此基础上，以角频率偏差、有功功率偏差及有功功率偏差变化率三者的正负作为功角特性曲线的区间划分依据，设计出有功功率偏差系数分段自适应调节策略，通过控制有功功率偏差抑制功角增大，并对VSG输出过电流进行抑制，基于等面积准则证明了VSG的暂态稳定性。仿真分析结果表明，采用所提控制策略能够有效消除VSG控制并网逆变器的功角暂态失稳及过电流现象，且无论暂态期间是否存在稳定运行平衡点，所提策略均可确保VSG功角稳定。

关键词：并网逆变器虚拟同步发电机暂态稳定电网电压跌落过电流抑制自适应调节

基于改进混合运动麻雀搜索算法的水电站ROV路径规划

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水下无人系统学报 2024年第2期32卷 320-327页

作者：曾学文黄秀华陈敏周达张福林国家能源集团江西电力有限公司江西南昌330000 国家能源集团江西电力有限公司万安水力发电厂江西吉安343800 中国电力建设集团(广东)工程监测检测技术有限公司广东广州510000

水下遥控机器人(ROV)路径规划是水电站水下巡检作业的关键。针对电站水库下复杂环境及现有路径规划算法存在规划时间长、算法稳定性差、易陷入局部最优及生成路径不平滑等问题,提出一种基于改进混合运动麻雀搜索算法的水电站ROV路径规... 详细信息

水下遥控机器人(ROV)路径规划是水电站水下巡检作业的关键。针对电站水库下复杂环境及现有路径规划算法存在规划时间长、算法稳定性差、易陷入局部最优及生成路径不平滑等问题,提出一种基于改进混合运动麻雀搜索算法的水电站ROV路径规划方法。首先,引入佳点集改进麻雀种群初始化方法,提高了种群多样性;其次,提出混合运动策略优化麻雀群体位置更新方式,提高了算法收敛精度及稳定性;然后,结合工程实际问题,考虑水库下水流速度大、强磁场、障碍物以及投入成本等因素,建立了包含时间成本、路径威胁、水流扰动和偏置函数的多元目标函数;最后,采用三次B样条插值得到最优光滑路径。仿真结果表明,相较于其他路径规划算法,所提方法在计算精度、收敛速度和稳定性方面表现更好,适用于水电站水下巡检任务。

关键词：水下遥控机器人路径规划麻雀搜索算法

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一种基于夏普利值及油中溶解气体分析的可解释变压器故障诊断方法

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电网技术 2024年第4期48卷 1752-1761,I0099页

作者：廖才波杨金鑫邱志斌胡雄曾清霖黄智勇南昌大学能源与电气工程系江西省南昌市330031 国网江西省电力有限公司赣州供电分公司江西省赣州市341000

相比于三比值等传统方法,基于机器学习算法的变压器故障诊断方法在诊断效率及准确性等方面具有一定的优势,但“黑箱模型”的本质属性决定了其决策过程及诊断结果的不可解释性。针对该问题,该文提出了一种基于油中溶解气体分析的可解释... 详细信息

相比于三比值等传统方法,基于机器学习算法的变压器故障诊断方法在诊断效率及准确性等方面具有一定的优势,但“黑箱模型”的本质属性决定了其决策过程及诊断结果的不可解释性。针对该问题,该文提出了一种基于油中溶解气体分析的可解释变压器故障诊断方法,采用树形夏普利加法解释(tree Shapely additive explanations,TreeSHAP)方法实现了基于树结构概率密度估计优化极端梯度提升(tree-structured parzen estimator-extreme gradient boosting,TPE-XGBoost)的变压器故障诊断模型的可解释性分析。首先,构建了涵盖油中溶解气体含量、比值及编码等多结构数据的24维故障特征集合,并筛选得到10个有效特征量。其次,提出了基于TPE-XGBoost算法的变压器故障诊断方法,采用树结构概率密度估计完成XGBoost模型的多参数同步优化,实现对故障类型的准确判断。最后,引入TreeSHAP理论开展变压器故障诊断模型的可解释性分析,实现了故障诊断决策过程及其影响因素的可视化,并获取了不同故障类型的关键特征量。研究表明,该文所述变压器故障诊断方法的平均准确率为90.23%,同时可反映特征量对模型决策的影响过程及程度。该方法具有较好的准确性、鲁棒性及可解释性,可为变压器运维检修提供针对性的指导建议。

关键词：变压器故障诊断树结构概率密度估计极端梯度提升可解释性夏普利值

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废旧锂电池电极材料浮选行为及表面性质

工程科学学报 2024年第1期46卷 97-108页

作者：赵光金谷昆泓夏大伟胡玉霞陈玲玲覃文庆韩俊伟国家电网国网河南省电力公司电力科学研究院郑州450052 中南大学资源加工与生物工程学院长沙410083

锂离子电池中含有丰富的金属元素和多种毒害性物质,废旧锂电池回收不仅能实现资源循环利用,而且能防止环境污染.本文以废旧动力锰酸锂电池为研究对象,利用“焙烧强化浮选”的方法解决锰酸锂电池资源化回收过程中正负极电极材料难以浮选... 详细信息

锂离子电池中含有丰富的金属元素和多种毒害性物质,废旧锂电池回收不仅能实现资源循环利用,而且能防止环境污染.本文以废旧动力锰酸锂电池为研究对象,利用“焙烧强化浮选”的方法解决锰酸锂电池资源化回收过程中正负极电极材料难以浮选分离的问题,即通过焙烧去除电极材料表面的有机粘附物,从而增大电极材料表面润湿性差异,进而强化浮选分离过程.结果表明,商品化锰酸锂和商品化石墨具有相反的浮选行为,而废旧锰酸锂和废旧石墨具有相似的疏水性浮选行为.废旧锰酸锂电极材料浮选分离时,锰酸锂和石墨浮选分离效率低,而商品化锰酸锂和石墨的浮选分离效率高.XRD、XPS、SEM、FT-IR及接触角分析表明,废旧锂电池电极材料表面均包裹一层含C、O、F等元素的有机物,导致正负极电极材料具有相似的表面性质,因而表现出相似的浮选行为,导致两者的浮选分离难度大.不同焙烧参数下电极材料的浮选分离试验结果表明,550℃焙烧2 h后锰酸锂和石墨的浮选分离效率明显优于未焙烧的电极材料.此时,浮选精矿中锰酸锂的品位由未焙烧的63.10%提高到90.98%;小型闭路浮选精矿中石墨残留量少,锰酸锂的纯度达到99%.

关键词：废旧锂电池锰酸锂正极材料负极材料浮选

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外置式散热模块对配电变压器热点温升的影响

高压电器 2024年第3期60卷 135-143页

作者：唐智健邱志斌廖才波周银彪蔡木良郝钰南昌大学能源与电气工程系南昌330031 国网江西省电力有限公司南昌330096 国网江西省电力有限公司电力科学研究院南昌330096

对于电网季节性过载引起的配电变压器温升过高情况,文中提出在油浸式配电变压器的散热片上安装外置式散热模块强化变压器散热能力,以降低热点温升。为验证该方法的可行性,以一台S13-M-200/10型配电变压器为研究对象建立三维模型,在变压... 详细信息

对于电网季节性过载引起的配电变压器温升过高情况,文中提出在油浸式配电变压器的散热片上安装外置式散热模块强化变压器散热能力,以降低热点温升。为验证该方法的可行性,以一台S13-M-200/10型配电变压器为研究对象建立三维模型,在变压器模型的散热片上建立外置式散热模块。改变散热模块建立的位置与数量从而形成4个不同计算模型。通过有限体积法计算4个模型在不同负载状态下的热点温升。对部分仿真结果使用短路法温升试验验证,仿真与计算误差小于3 K。试验与仿真结果表明合理的安装外置式散热模块可以使油浸式配电变压器的热点温升降低10 K左右,为配电变压器的温升降低提供一种新的思路。

关键词：配电变压器散热模块热点温升有限体积法温度场

基于电流和电压联合制动的线路差动保护新原理

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中国电机工程学报 2024年

作者：郭雅蓉周泽昕刘宇王兴国戴飞扬徐凯华北电力大学中国电力科学研究院有限公司国家电网有限公司

针对新能源电源控制特性导致新能源送出线路故障后穿越性电流增大，造成传统电流差动保护的差动电流减小，制动电流增加，保护灵敏度下降，增加保护拒动风险的问题。本文提出了利用电流和电压联合制动的差动保护新原理。在电流制动维度... 详细信息

针对新能源电源控制特性导致新能源送出线路故障后穿越性电流增大，造成传统电流差动保护的差动电流减小，制动电流增加，保护灵敏度下降，增加保护拒动风险的问题。本文提出了利用电流和电压联合制动的差动保护新原理。在电流制动维度，建立电流差动保护复平面，跳出基尔霍夫电流定律对电流差动保护门槛值的束缚，基于反映线路两侧电流相量关系的复平面，构建利用电流制动的动作特性，解决区外故障不平衡电流造成保护误动的问题。在电压制动维度，建立线路导纳特征复平面，降低了补偿电容电流对线路参数的依赖，且消除了区内故障时穿越性电流对保护灵敏度的影响，并提出电压修正技术和高电压低余弦值闭锁技术，解决低电压死区问题和高电压灵敏度问题。最后基于电流和电压联合制动构成差动保护新原理，仿真结果表明，该保护原理在新能源送出线路故障电流仅为500A时仍能可靠动作，与现有差动保护相比灵敏度提升了一倍，并在区外故障时具有高可靠性，解决了新能源送出线路故障穿越性电流增大导致现有电流差动保护灵敏度严重不足的问题，为大规模新能源消纳创造了条件。

关键词：差动保护电流制动电压制动联合制动新能源送出线路

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基于单电流传感器的改进相电流重构技术

电力自动化设备 2024年第6期44卷 96-101页

作者：徐航肖曦谢玉龙王潇曾萍刘志刚清华大学电机工程与应用电子技术系北京100080 国网江西省电力有限公司吉安供电分公司江西吉安343000

在电机闭环控制过程中,电流传感器故障、不同电流传感器的不一致性等因素可能导致系统失稳。为提高系统的容错能力,减小故障对控制系统稳定性的影响,提出一种基于单电流传感器的改进相电流重构技术。通过移动脉宽调制的脉冲矢量来消除... 详细信息

在电机闭环控制过程中,电流传感器故障、不同电流传感器的不一致性等因素可能导致系统失稳。为提高系统的容错能力,减小故障对控制系统稳定性的影响,提出一种基于单电流传感器的改进相电流重构技术。通过移动脉宽调制的脉冲矢量来消除母线电流采样盲区,进而通过母线电流重构获得三相电流。相比于传统电流重构方法,所提改进方法重构的电流更接近真实电流值,能够减小电流总谐波,降低电磁转矩脉动,提升系统的稳态性能。通过仿真和实验对比2种重构方法,证明了所提改进方法的优势。结果表明所提改进方法能有效实现电流重构,提升系统稳态性能。

关键词：母线电流相电流重构脉冲移位单电流传感器电流信号采样矢量合成

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汽轮机当量配汽级组变工况计算方法

发电设备 2024年第2期38卷 82-85页

作者：吴宏亮孙涛黄达万忠海陈显辉周帆国家电投集团江西电力有限公司新昌发电分公司南昌330117 国家电投集团江西电力有限公司南昌330096 国网江西省电力有限公司电力科学研究院南昌330096 东方汽轮机有限公司四川德阳618000 南京英纳维特自动化科技有限公司南京210000

将汽轮机主汽阀至一段抽汽口视为当量配汽级组,建立不同总阀位指令下的当量配汽级组特性曲线,进而实现包含总阀位指令信息的汽轮机配汽端特性的变工况计算。经验证,当量配汽级组简化仿真计算与汽轮机配汽端全面仿真计算结果趋于一致。... 详细信息

将汽轮机主汽阀至一段抽汽口视为当量配汽级组,建立不同总阀位指令下的当量配汽级组特性曲线,进而实现包含总阀位指令信息的汽轮机配汽端特性的变工况计算。经验证,当量配汽级组简化仿真计算与汽轮机配汽端全面仿真计算结果趋于一致。该方法计算简便,符合试验机组的实际特性,满足工程应用的要求。

关键词：汽轮机配汽变工况总阀位指令流量特性顺序阀

基于去离子水冷却±800 kV换流变压器阀侧套管的冷却效果和参数的影响

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3884-3894页

作者：刘杉高冲侯俊义周建辉卢斌先先进输电国家重点实验室(全球能源互联网研究院有限公司) 北京102211 北京市直流输配电工程技术研究中心(中电普瑞电力工程有限公司) 北京102200 华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

随着我国±800 kV大容量特高压直流输电的快速发展,环氧树脂套管的过热问题备受关注。基于去离子水冷却,该文将环氧树脂套管的水道结构由多管道式改进为一体化结构。采用三维电-热-流场耦合分析方法,考虑热传导和热对流的影响,模拟了换... 详细信息

随着我国±800 kV大容量特高压直流输电的快速发展,环氧树脂套管的过热问题备受关注。基于去离子水冷却,该文将环氧树脂套管的水道结构由多管道式改进为一体化结构。采用三维电-热-流场耦合分析方法,考虑热传导和热对流的影响,模拟了换流变压器阀侧套管的温度场分布。通过与温升实验数据对比,仿真结果与实验结果的误差在3.99%以内,验证了该套管模型设计的合理性。与去离子水冷却的多管道式套管相比,改进后的±800 kV去离子水冷却一体化套管的载流导体外表面的最高温度更低且环氧树脂内表面的温差更小,结果表明该套管的去离子水冷却效果极强。研究了水道尺寸、流量和入口水温对去离子水冷却一体化套管温度分布的影响,结果表明该套管的温度分布主要由入口水温和流量控制,将去离子水的流量设置为10 L/min时几乎可以带走套管产生的全部热量,且入口水温越低冷却效果越好。分析结果可用于去离子水冷却±800 kV环氧树脂套管的结构优化与设计。

关键词：去离子水电-热-流场耦合模型冷却效果参数扫描高压套管