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高压电缆绝缘低密度聚乙烯交联过程中级数和自催化反应的逆向调控

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电工技术学报 2024年第1期39卷 13-22页

作者：李加才尚恺司志成王诗航李盛涛电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学) 西安710049

在保证交联度的前提下提升耐焦烧性能是进一步发展国产高压电缆低密度聚乙烯绝缘料的关键之一。焦烧和交联度本质上是交联反应及其结果的反映,该文基于高分子化学流变学和凝胶理论,提出了绝缘料耐焦烧性能的定量表征方法,结合实验分析... 详细信息

在保证交联度的前提下提升耐焦烧性能是进一步发展国产高压电缆低密度聚乙烯绝缘料的关键之一。焦烧和交联度本质上是交联反应及其结果的反映,该文基于高分子化学流变学和凝胶理论,提出了绝缘料耐焦烧性能的定量表征方法,结合实验分析和交联反应动力学模型,首次全面探讨了交联反应与焦烧和交联度的关联机理,提出了提升耐焦烧性能并保证交联度的优化策略。研究发现,低密度聚乙烯交联过程中有级数反应和自催化反应,低温下级数反应的级数越低,越有利于延缓交联反应,增加凝胶时间,提高耐焦烧性能;而高温下自催化反应的级数越高,越有利于加速交联反应,提高交联度。单一添加剂只能同向改变级数反应和自催化反应的级数,复合添加剂的协同作用则能逆向改变级数反应和自催化反应的级数,从而实现了在保证交联度的前提下提升绝缘料的耐焦烧性能。该研究为推进高压电缆低密度聚乙烯绝缘料国产化提供了重要理论支撑。

关键词：低密度聚乙烯级数反应自催化反应焦烧交联度

基于V2G与应急通信的配电网信息物理协同快速恢复方法

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电力系统自动化 2024年第7期48卷 147-158页

作者：刘达夫钟剑杨祺铭陈晨李更丰别朝红电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

随着新型配电系统的快速发展,配电网与通信网络的相互依赖程度逐渐加深。在极端灾害发生后,一方面,配电网失电后的恢复控制需要依靠通信网络的有效支撑,灾后使用电动汽车与电网互动(V2G)恢复负荷电力供应的过程,同样离不开通信网络的引... 详细信息

随着新型配电系统的快速发展,配电网与通信网络的相互依赖程度逐渐加深。在极端灾害发生后,一方面,配电网失电后的恢复控制需要依靠通信网络的有效支撑,灾后使用电动汽车与电网互动(V2G)恢复负荷电力供应的过程,同样离不开通信网络的引导作用;另一方面,通信网络的正常运行依靠配电网的电力供应。因此,为解决配电网灾害后电力网络与通信网络交互影响下的负荷恢复问题,提出了一种基于V2G和应急通信的配电网信息物理协同快速恢复方法:在灾害发生后,通过调配搭载无线通信基站的无人机前往通信故障区域构建应急通信网络,从而迅速恢复对区域线路开关的控制能力与对电动汽车的引导能力,进而引导电动汽车前往车辆并网站形成分布式电源并控制配电网拓扑重构,以恢复负荷的电力供应。该方法基于灾后无人机与电动汽车的调度约束以及配电网的运行约束,建立了配电网信息物理协同恢复模型,并通过配电网和交通网耦合算例验证了所提方法的有效性。

关键词：信息物理系统应急通信弹性配电网电动汽车配电网恢复微电网重构灵活资源调配无人机

利用换流器构建有源边界的单端全线速动保护原理

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电力系统自动化 2024年第13期48卷 160-170页

作者：宋国兵杨佳怡常仲学张晨浩徐瑞东西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049 电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049

换流器技术变革导致线路边界的无源元件弱化甚至被取消,仅凭单端电气量特征难以实现全线范围内的故障识别。针对该问题,文中充分发挥换流器的高可控性,主动构建换流器对区内外故障的特异性响应特征,建立与单端量保护具有配合关系的有源... 详细信息

换流器技术变革导致线路边界的无源元件弱化甚至被取消,仅凭单端电气量特征难以实现全线范围内的故障识别。针对该问题,文中充分发挥换流器的高可控性,主动构建换流器对区内外故障的特异性响应特征,建立与单端量保护具有配合关系的有源边界,进而实现单端全线范围的故障识别。在此基础上,进一步讨论有源边界特性的附加控制策略和关键参数的选择依据,并分析有源边界响应在故障回路中的传播规律,进而设计与之配合的单端全线速动保护判据。仿真验证结果表明,所提方法在高阻故障时仍能够可靠识别,提高了传统单端量保护的可靠性和灵敏性。

关键词：线路保护边界保护有源边界响应特性高阻故障识别

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考虑平台运动的浮式海上风机频率响应控制

中国电机工程学报 2024年

作者：梅铭洋寇鹏张智豪田润泽张远航梁得亮电工材料电气绝缘全国重点实验室陕西省智能电网重点实验室(西安交通大学电气工程学院)

受水动力扰动和气动负阻尼两方面影响，浮式海上风机的频率支撑能力随浮式平台运动变化。此外，在调频过程中，浮式平台可能出现大幅纵摇运动，危及浮式风机的安全运行。针对上述两个问题，本文提出了一种考虑平台运动的频率响应控制策... 详细信息

受水动力扰动和气动负阻尼两方面影响，浮式海上风机的频率支撑能力随浮式平台运动变化。此外，在调频过程中，浮式平台可能出现大幅纵摇运动，危及浮式风机的安全运行。针对上述两个问题，本文提出了一种考虑平台运动的频率响应控制策略。该策略以自适应下垂控制为基础，根据浮式平台运动自适应确定下垂系数，从而补偿浮式平台纵摇、纵荡运动对于风轮气动性能的影响。特别地，针对来流风速高于额定风速的工况，设计了针对频率响应的独立变桨控制，显著抑制了浮式平台在调频过程中的大幅纵摇运动。在NREL 5MW和IEA 15MW半潜浮式风机上的仿真结果表明，本文策略不仅实现了浮式风机频率支撑能力的尽限利用，还将频率响应期间浮式平台的纵摇运动减少20%以上。

关键词：浮式风机调频控制策略水动力扰动气动负阻尼自适应控制独立变桨控制

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电力嗅觉传感原理与关键技术研究综述

高电压技术 2024年第08期 3339-3353页

作者：杨爱军潘健彬王琼苑褚继峰邓卓立荣命哲电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学)

仿生感知技术在电力设备状态监测与故障诊断领域已被广泛应用。结合微型气体传感器与智能算法的电力嗅觉技术，通过检测绝缘介质的特征分解气体，可以有效评估电力设备的故障类型和严重程度。因其成本低、体积小和集成度高的优势，电力... 详细信息

仿生感知技术在电力设备状态监测与故障诊断领域已被广泛应用。结合微型气体传感器与智能算法的电力嗅觉技术，通过检测绝缘介质的特征分解气体，可以有效评估电力设备的故障类型和严重程度。因其成本低、体积小和集成度高的优势，电力嗅觉技术受到越来越多关注。因此，该文针对SF6气体绝缘设备、空气绝缘设备、变压器、电力电缆和储能电池的应用背景，梳理了当前电力嗅觉传感技术的研究现状。首先，总结了不同电力设备状态劣化的产气特性及内在机理，分析了特征分解气体的异同；之后，针对不同特征分解气体，总结了电力嗅觉敏感材料的研究进展与改进方向；然后，对比了陶瓷基底、柔性基底和硅基底的封装差异性，提出了电力嗅觉传感器件的芯片化、集成化发展方向；最后，讨论了基于特征工程和数据驱动的传感器信号处理算法，点明了边缘计算技术在电力嗅觉智能算法方面的应用潜力。该文对电力嗅觉传感原理与关键技术进行了详细归纳，强调了在气体分析方法、气敏材料开发、传感器制备技术和智能算法应用等方面的技术创新潜力，为电力设备的智能化发展提供了指导方向。

关键词：电力设备气体分解嗅觉感知敏感材料智能算法

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高压电缆缓冲层烧蚀缺陷超声检测实验

电力工程技术 2024年第1期43卷 174-180页

作者：高建张浩然张可李建英西安交通大学(电工材料电气绝缘全国重点实验室) 陕西西安710049

高压电缆缓冲层烧蚀故障是近年来频发的电缆故障类型,而目前的烧蚀缺陷检测手段难以满足存量电缆的检测需求。为此,文中首次研究基于铝护套内表面粗糙度的高压电缆缓冲层烧蚀缺陷的超声检测方法。首先,开展潮湿条件下的缓冲层烧蚀模拟实... 详细信息

高压电缆缓冲层烧蚀故障是近年来频发的电缆故障类型,而目前的烧蚀缺陷检测手段难以满足存量电缆的检测需求。为此,文中首次研究基于铝护套内表面粗糙度的高压电缆缓冲层烧蚀缺陷的超声检测方法。首先,开展潮湿条件下的缓冲层烧蚀模拟实验,并对烧蚀后的铝片进行激光共聚焦显微镜测试以及电化学阻抗谱分析,发现随着烧蚀时间的增加,铝片的表面粗糙度逐渐增大,同时铝片表面的腐蚀程度逐渐加深,对应的缓冲层烧蚀缺陷逐渐加重,表明铝片的表面粗糙度与潮湿条件下缓冲层的烧蚀程度存在关联。其次,对烧蚀后的铝片开展超声检测实验,并通过相邻超声回波信号的幅值比推算出铝片腐蚀面的粗糙度,与实验测得的粗糙度具有相同的变化趋势。文中结果表明超声检测可用于检测缓冲层烧蚀缺陷的严重程度,为高压电缆缓冲层烧蚀缺陷超声检测方法的应用奠定了研究基础。

关键词：高压电缆缓冲层烧蚀超声检测电化学腐蚀粗糙度反射系数

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大功率高频变压器绝缘问题研究综述

中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3306-3326,I0032页

作者：尚星宇庞磊卜钦浩吴治诚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

高频变压器是电力电子变换系统中负责电气隔离和电压变换的关键器件。大功率高频变压器紧凑化的结构使其复合绝缘或浇注绝缘承受严苛的电、热和机械应力,给绝缘设计带来很大挑战。该文首先回顾了高频变压器的应用背景和结构形式,然后分... 详细信息

高频变压器是电力电子变换系统中负责电气隔离和电压变换的关键器件。大功率高频变压器紧凑化的结构使其复合绝缘或浇注绝缘承受严苛的电、热和机械应力,给绝缘设计带来很大挑战。该文首先回顾了高频变压器的应用背景和结构形式,然后分析了高频变压器主绝缘和纵绝缘承受的电压应力,指出变压器局部介电损耗的问题,从优化设计的角度表明了功率密度与绝缘可靠性之间的矛盾,并阐明了高频变压器绝缘承受机械应力。提取了近年来高频变压器样机的绝缘设计中常用的绝缘材料、绝缘形式、绝缘等级,分析了绝缘设计对变压器体积、电场分布及寄生参数等的影响,提出绝缘设计流程的改进方向。高频电压下聚合物绝缘的介电损耗、局部放电和空间电荷特性是目前相关研究的关注重点,而这些因素之间通常互相耦合。分析归纳了高频方波波形参数和温度等条件对局部放电、绝缘寿命、空间电荷和电树枝发展规律的影响,指出研究领域的空白。最后,对高频变压器应力特点、绝缘设计和绝缘问题研究现状进行了总结。

关键词：高频变压器高频电压多应力电介质绝缘绝缘设计

应用显式模型预测控制的永磁同步风电机组频率电压协同调节

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西安交通大学学报 2024年第8期58卷 9-18页

作者：闫逸辰寇鹏张远航李华李旭东熊尉辰梁得亮西安交通大学电气工程学院西安710049 西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049 西安交通大学陕西省智能电网重点实验室西安710049 国网陕西省电力有限公司电力科学研究院西安710100

为解决高压直流输电线路发生闭锁故障引起送端近区功率冗余、造成频率和电压升高的问题,提出了一种面向频率电压协同调节的永磁同步风电机组的显式模型预测控制(EMPC)策略。该控制策略利用了直驱式永磁同步风力发电机组具有同时调节电... 详细信息

为解决高压直流输电线路发生闭锁故障引起送端近区功率冗余、造成频率和电压升高的问题,提出了一种面向频率电压协同调节的永磁同步风电机组的显式模型预测控制(EMPC)策略。该控制策略利用了直驱式永磁同步风力发电机组具有同时调节电网频率和电压的能力。根据频率摆动方程和电压灵敏度模型建立了换流站母线电压和电网频率的状态空间模型;将永磁同步风电机组的有功输出和无功输出相结合,利用多个EMPC控制器计算代价函数下的最优输出并进行组合,计算出故障后永磁同步风电机组的参考功率输出,以实现送端近区频率和电压的协同控制。在MATLAB/Simulink平台进行仿真验证表明:当闭锁故障发生时,EMPC控制策略不仅可以降低送端近区的频率和电压的峰值与稳态值,而且与其他控制方法相比,频率峰值降低了0.089 Hz,电压峰值降低了0.012(标幺值)。该研究可为电力系统的频率电压控制提供理论及工程参考。

关键词：永磁同步电机风力发电频率控制电压控制显式模型预测控制

基于智能储能软开关的多馈线共享储能鲁棒性规划

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电力自动化设备 2024年第7期44卷 238-245页

作者：刘洋谢平平黄炳开陈玥胡骞文吴国炳李更丰广东电网有限责任公司电力调度控制中心广东广州510030 西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室陕西西安710049

通过固定位置接入的储能,空间调节能力受到限制,难以应对配电网不同馈线上出现的灵活性不足问题。为此,可以将储能接入智能软开关(SOP)的直流端口,形成基于智能储能软开关(E-SOP)的多馈线共享储能,实现储能功率在不同馈线间的灵活转供... 详细信息

通过固定位置接入的储能,空间调节能力受到限制,难以应对配电网不同馈线上出现的灵活性不足问题。为此,可以将储能接入智能软开关(SOP)的直流端口,形成基于智能储能软开关(E-SOP)的多馈线共享储能,实现储能功率在不同馈线间的灵活转供。建立了一种多馈线共享储能多目标双层鲁棒规划配置模型。该模型采用多面体不确定性区间刻画随机性源-荷的功率波动范围;规划层确定多馈线共享储能的配置方案,运行层以新能源消纳、网损降低、功率支撑以及电压治理等综合目标最优,确定“最恶劣”场景下的最优运行方式。随后,采用对偶法和列与约束生成算法(C&CG)完成模型求解。通过IEEE 33节点系统进行算例分析与对比验证,结果表明多馈线共享储能可有效提升储能利用率,改善配电网运行灵活性。

关键词：储能配置共享储能智能软开关鲁棒性规划不确定性