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水电机组动态气隙传感器的多尺度分数阶信息融合法

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振动与冲击 2025年第3期44卷 202-209页

作者：荆岫岩孙尔军谭志锋郝国文李燕孙万泉国家电网有限公司北京200240 国网电力科学研究院有限公司南京211000 中国电力科学研究院有限公司南京210009 国网新源集团有限公司北京100052 国网四川省电力公司电力科学研究院成都610095 华北电力大学水利与水电工程学院北京102206

针对水电机组动态气隙监测中产生的强噪声、尖峰特性和非高斯等复杂信号,将分数阶理论引入到机组动态信息融合处理中,通过分析定转子不同位置处传感器动态气隙的变化特性和信息相关性,提出并建立了动态气隙监测的多时间尺度分数阶信息... 详细信息

针对水电机组动态气隙监测中产生的强噪声、尖峰特性和非高斯等复杂信号,将分数阶理论引入到机组动态信息融合处理中,通过分析定转子不同位置处传感器动态气隙的变化特性和信息相关性,提出并建立了动态气隙监测的多时间尺度分数阶信息融合法。结合机组运行和振动的数值仿真分析,针对不同噪声和故障信号的动态气隙传感器信号进行了不同时间尺度下的分数阶信息融合处理,并与传统的卡尔曼滤波结果进行了比较,充分验证了该方法的有效性和可靠性。该理论方法的研究进一步充实了水电机组状态监测和故障诊断的系统理论,也为复杂信号的处理分析提供了新的思路和方法。

关键词：水轮发电机气隙分数阶信息融合多尺度分析

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基于薄膜超声的轴向-剪切载荷同步测量技术

应用声学 2025年

作者：景雪潮龙会国王文良杨兵张俊谢阿萌国家电网湖南电力科学研究院湖南省湘电锅炉压力容器检验中心有限公司武汉大学动力与机械学院

为了实现螺栓轴向载荷与剪切载荷的同步高精度测量，设计并制备了一种集成在螺栓上的压电薄膜传感器。提出了一种基于集成在螺栓顶部传感器阵列的轴向载荷-剪切载荷同步测量方法。通过标定不同剪切载荷与轴向载荷下传感器阵列上不同传... 详细信息

为了实现螺栓轴向载荷与剪切载荷的同步高精度测量，设计并制备了一种集成在螺栓上的压电薄膜传感器。提出了一种基于集成在螺栓顶部传感器阵列的轴向载荷-剪切载荷同步测量方法。通过标定不同剪切载荷与轴向载荷下传感器阵列上不同传感器的超声声时变化规律，确定不同传感器声时与不同载荷之间关系，拟合声时与载荷关系斜率，建立了螺栓双向载荷测量系统。确定了该测量方法在剪切载荷相对预紧力较小时(小于预紧力的1/2)，轴向载荷与剪切载荷测量的相对误差小于10％，满足工程测量精度需求。

关键词：剪切载荷轴向载荷螺栓阵列超声传感器压电薄膜

基于交流小信号注入的不准确馈线阻抗孤岛微网频率恢复控制策略

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电源学报 2025年

作者：胡雪凯孟良殷一林李磊王海旭雷万钧国家电网河北电力科学研究院西安交通大学电气工程学院

随着国家“双碳”战略的提出，由分布式电源组成的微电网成为解决能源危机和环境污染问题的有效途径。为了提升微电网系统电能质量，分布式电源通常会加入频率恢复控制补偿负荷变化带来的频率偏差。为减少系统对高速通信的依赖，计算负... 详细信息

随着国家“双碳”战略的提出，由分布式电源组成的微电网成为解决能源危机和环境污染问题的有效途径。为了提升微电网系统电能质量，分布式电源通常会加入频率恢复控制补偿负荷变化带来的频率偏差。为减少系统对高速通信的依赖，计算负荷端频率时需获知准确的馈线阻抗信息，这在实际工程中往往难以保证，从而导致分布式电源间功率分配差异并最终恶化系统频率稳定。为此，本文分析了不准确馈线阻抗导致系统失稳的机理，指出负荷端频率计算值误差是分布式电源间功率发散的根本原因；在此基础上提出一种基于交流小信号注入的频率恢复控制策略，该方法在每个分布式电源输出电压中注入一个附加的交流小信号，在交流小信号频率与负荷端频率计算值间构建下垂关系，利用小信号有功功率补偿不准确馈线阻抗引起的负荷端频率计算值偏差，实现补偿频率偏差的同时维持系统功率均分；为说明该控制策略的适用范围，本文建立系统差分小信号模型讨论了相关参数设计方法，最后通过半实物实验验证了该方法的有效性。

关键词：孤岛微网频率恢复二次控制功率均分交流小信号注入

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抑制换相失败的低电压限电流控制研究综述

电力建设 2025年

作者：朱璇汤奕郑晨一王莹党杰崔挺东南大学电气工程学院国家电网有限公司华中分部国网湖南省电力有限公司电力科学研究院

低电压限电流控制（voltage dependent current order limiter， VDCOL）是高压直流输电系统的重要控制策略，增强其对换相失败的抑制能力是当前的研究重点之一。在分析传统VDCOL局限性的基础上，从提升故障响应灵敏性、增强电流控制灵... 详细信息

低电压限电流控制（voltage dependent current order limiter， VDCOL）是高压直流输电系统的重要控制策略，增强其对换相失败的抑制能力是当前的研究重点之一。在分析传统VDCOL局限性的基础上，从提升故障响应灵敏性、增强电流控制灵活性、实现多直流协同控制三方面，对抑制换相失败的VDCOL改进控制方法进行了详细梳理和分析，对当前研究存在的问题和亟需开展的研究工作提出了建议，指出计及多因素影响的启动策略改进、输入-输出特性曲线的斜率优化设计、多直流VDCOL自适应协同控制是今后研究的重要问题，交直流混联电网的发展对VDCOL控制的精细化和协同化提出了更高的技术要求。

关键词：高压直流输电低电压限电流(VDCOL) 改进控制策略换相失败抑制

提升新能源场站分布式调相机暂态稳定的励磁附加控制方法

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电网技术 2025年第1期49卷 417-425,I0121页

作者：秦川梁浩谢欢赵天骐赵焱易姝娴张广韬华北电力科学研究院有限责任公司北京市西城区100045 源网荷储灵活运行与协调控制国家电网公司实验室(华北电力科学研究院有限责任公司) 北京市西城区100045

新能源场站部署分布式调相机可有效提升新能源送出能力,但故障下调相机与新能源机组相互耦合易引发暂态功角稳定问题,改进调相机自身励磁控制策略是解决本问题的经济有效手段。首先,构造了调相机能量函数,利用李亚普诺夫第二方法分析了... 详细信息

新能源场站部署分布式调相机可有效提升新能源送出能力,但故障下调相机与新能源机组相互耦合易引发暂态功角稳定问题,改进调相机自身励磁控制策略是解决本问题的经济有效手段。首先,构造了调相机能量函数,利用李亚普诺夫第二方法分析了调相机有功功率、转速四象限波动下有利于暂态稳定的功率调整需求;其次,阐明了调相机励磁控制对电磁功率影响的机理,提出以调相机有功功率过零点及转速过额定点为判据的励磁附加控制策略,通过叠加机端电压附加给定值实现调相机暂态稳定调节;最后,在国内某主流型号励磁控制器完成开发应用,通过硬件在环仿真测试验证了所提励磁附加控制方法的有效性。结果表明,该方法在调相机转子减速和加速过程均有明显提升暂态功角稳定的效果。

关键词：分布式调相机新能源场站暂态稳定能量函数励磁附加控制

电力电容器在工频与谐波条件下的热稳定性能研究

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高压电器 2025年第1期61卷 136-144页

作者：吴永利国江冯春林马跃黄有祥朱庆东林峰桂林电力电容器有限责任公司广西桂林541004 中国电力科学研究院武汉分院电网环境保护国家重点实验室武汉430074 国家电网有限公司北京100031 国网山东省电力公司电力科学研究院济南250001

电力电容器在工频交流下的热稳定性能研究较多,但在工频叠加谐波情况下的热稳定性能目前还没有相关报道。为研究电力电容器在实际运行谐波环境下的温升情况,通过分析电容器损耗功率与谐波频率的关系,搭建谐波加载电路,在工程给定的谐波... 详细信息

电力电容器在工频交流下的热稳定性能研究较多,但在工频叠加谐波情况下的热稳定性能目前还没有相关报道。为研究电力电容器在实际运行谐波环境下的温升情况,通过分析电容器损耗功率与谐波频率的关系,搭建谐波加载电路,在工程给定的谐波电压、谐波电流条件下和根据标准确定的电容器额定电压下的热稳定试验对比,以及工频叠加单次谐波电压下的热稳定性试验研究,得出当系统谐波含量大到一定程度时,电容器按标准选取的额定电压下的热效应不能覆盖实际运行谐波下的热效应,还需要考虑I_(N)=√∑I^(2)_(n)时的热效应核算。

关键词：电力电容器谐波损耗热稳定性试验温升

跟/构网型双馈风电机组宽频稳定及主动支撑性能量化对比

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电网技术 2025年

作者：张进李少林秦世耀张怡李春彦可再生能源并网全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 国家电网国家电力调度控制中心

构网型与跟网型风电机组均可进行频率主动支撑，但不同控制模式对机组稳定性影响机理不清、频率动态支撑量化对比研究不足。为此，首先建立了构网型双馈风电机组状态空间模型并进行了时域验证，在此基础上，基于特征模态与参与因子，研... 详细信息

构网型与跟网型风电机组均可进行频率主动支撑，但不同控制模式对机组稳定性影响机理不清、频率动态支撑量化对比研究不足。为此，首先建立了构网型双馈风电机组状态空间模型并进行了时域验证，在此基础上，基于特征模态与参与因子，研究了构网型与跟网型主动支撑响应链路与机组宽频动态特性，探明了弱阻尼特征模态及关键控制参数。进一步，聚焦主动支撑关键参数对机组稳定性与动态特性的影响，刻画了跟/构网型风电机组主动支撑参数稳定域，阐明了跟/构网不同控制模式对频率响应的作用机制及影响。最后，在Matlab/Simulink中搭建了构网型与跟网型主动支撑双馈风电机组接入无穷大电网仿真模型，验证了所得结论的合理性与有效性。

关键词：构网型跟网型风电机组主动支撑稳定性动态性能

金属化膜电容器多频阻抗特征及健康状态评估方法

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西安交通大学学报 2025年第3期59卷 160-171页

作者：闫昕旖郑琳子许馨愉熊庆祝令瑜汲胜昌徐阳陈阳西安交通大学电气工程学院西安710049 国家电网江苏省有限公司电力科学研究院南京211100

为评估柔性直流输电系统中金属化膜电容器的运行状态,分析其失效原因,提出了一种利用多频阻抗特征实现金属化膜电容器健康状态评估的方法。首先,建立电容器的串并联等效模型,提取表征金属化膜电容器劣化特性参量;其次,搭建金属化膜电容... 详细信息

为评估柔性直流输电系统中金属化膜电容器的运行状态,分析其失效原因,提出了一种利用多频阻抗特征实现金属化膜电容器健康状态评估的方法。首先,建立电容器的串并联等效模型,提取表征金属化膜电容器劣化特性参量;其次,搭建金属化膜电容器加速老化测试平台及多频阻抗测试平台,获取不同劣化状态与劣化原因的电容器样品;最后,提取金属化膜电容器多频阻抗曲线中特征参量α_(S)、α_(P)和转折频率,对不同电容器的特征参量变化进行分析。结果表明,电容器在直流电压作用下劣化时,α_(S)>1.91表征导电部分劣化加剧,α_(P)>0.17及转折频率高于150 Hz表征介质部分劣化加剧。该方法不仅可以识别电容器的劣化程度,还能直观反映电容器的劣化部位及原因,对喷金不良、灌封品质差的电容器具有良好的检出效果。

关键词：金属化膜电容器健康状态评估劣化特性多频阻抗

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构网型变流器控制技术及原理综述

中国电机工程学报 2025年第1期45卷 277-296,I0023页

作者：刘辉于思奇孙大卫吴林林李蕴红王潇国网冀北电力科学研究院(华北电力科学研究院有限责任公司) 北京市西城区100045

近年来,电网中新增的大量新能源机组多采用跟网型(grid-following,GFL)控制方式,削弱了系统的交流同步机制,已导致多次由于频率、电压支撑能力不足而发生的稳定问题。构网型(grid-forming,GFM)控制技术可实现变流器作为等效电压源并网,... 详细信息

近年来,电网中新增的大量新能源机组多采用跟网型(grid-following,GFL)控制方式,削弱了系统的交流同步机制,已导致多次由于频率、电压支撑能力不足而发生的稳定问题。构网型(grid-forming,GFM)控制技术可实现变流器作为等效电压源并网,能够有效为系统提供电压和频率支撑,并提升电网的惯量和阻尼特性。该文总结了4种常见构网型技术方案的发展历程,并对下垂控制、虚拟同步控制和匹配控制构网型变流器的各环节控制原理及其与跟网型控制方式的本质区别进行了详细的解析和对比。进一步,借助电磁暂态仿真工具对比了多类型构网型/跟网型控制方式在系统中的暂态响应特性,指出了构网型控制在实现主动支撑功能上的优越性。最后,总结了构网型控制技术的难点问题和未来研究展望。

关键词：构网型新能源频率响应虚拟同步机匹配控制