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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 2024年

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)

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... 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。本文总结了四种常见构网型技术方案的发展历程，并对下垂控制、VSG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

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^(18)F气溶胶监测仪校准方法研究

原子能科学技术 2024年第2期58卷 451-460页

作者：孟令泽陈禹轩朱保吉陈细林罗明杰来居翰刘蕴韬徐利军夏文杜志宇姚顺和中国原子能科学研究院北京102413 陕西卫峰核电子有限公司陕西西安710199

压水堆冷却系统压力边界的泄漏会引发严重安全事故。冷却剂在反应堆高中子通量下会产生^(18)F,在泄漏后形成的放射性气溶胶可使用^(18)F气溶胶监测仪连续监测,以确认泄漏的位置与严重程度;监测仪测量结果的准确性关系到核电站的稳定运行... 详细信息

压水堆冷却系统压力边界的泄漏会引发严重安全事故。冷却剂在反应堆高中子通量下会产生^(18)F,在泄漏后形成的放射性气溶胶可使用^(18)F气溶胶监测仪连续监测,以确认泄漏的位置与严重程度;监测仪测量结果的准确性关系到核电站的稳定运行,但目前尚缺乏可用的现场校准方案。本文对^(18)F气溶胶监测仪进行校准方法研究,使用放射性^(18)F标准滤膜源、22 Na及68 Ge/68 Ga标准点源对国内新设计的某型号^(18)F气溶胶监测仪进行计量校准,确定新测量方案下仪器的活度响应,研究不同校准方法对活度响应的影响。利用^(18)F标准滤膜源得到的活度响应的扩展不确定度为6.0%(k=2),满足监测仪校准的准确度要求。利用22 Na及68 Ge/68 Ga标准点源进行的校准研究还表明,正电子发射能谱对该监测仪活度响应的影响最大,应选取与^(18)F能谱接近的长寿命核素作为替代,现场校准推荐使用22 Na点源或标准滤膜源。

关键词： ^(18)F 放射性气溶胶监测仪校准放射性活度

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能源革命下的电力系统范式转换分析

中国电力 2024年第3期57卷 1-11页

作者：周勤勇李根兆秦晓辉施浩波陈文静龚浩岳中国电力科学研究院有限公司北京100192

科学革命的本质是范式转换,将此基本科学哲学观点应用于能源革命,“碳达峰、碳中和”目标下,能源革命的本质是发展范式的转换,即由从低能量密度向高能量密度转型升级的范式,由低环保向高环保的能源利用范式转换。在能源发展范式转换下,... 详细信息

科学革命的本质是范式转换,将此基本科学哲学观点应用于能源革命,“碳达峰、碳中和”目标下,能源革命的本质是发展范式的转换,即由从低能量密度向高能量密度转型升级的范式,由低环保向高环保的能源利用范式转换。在能源发展范式转换下,传统电力系统将逐渐呈现高比例新能源电力系统特征,系统面临经济性、安全稳定水平、充裕度下降,发展空间受限等危机,且原有电源集约化、电网等级高压化、同步电网扩大化规则构成的规模化发展范式无法化解危机。原有范式失效,规则逐渐松弛,分布式电源、微电网、大容量储能等发展要素驱动下的技术创新模式的转变将会引导建立新的发展范式,新的发展范式下建立的电力系统即为新型电力系统。

关键词：科学革命范式转换新能源新型电力系统

基于高斯混合模型聚类的双馈风电场动态等值建模方法

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太阳能学报 2024年第1期45卷 342-350页

作者：邓俊张阳李怡然夏楠戚正浩高桐国网陕西省电力有限公司电力科学研究院西安理工大学电气工程学院

针对风电场动态运行条件下等值建模精度偏低、聚类依据不足的难题，提出一种基于高斯混合模型聚类思想的风电场等值建模方法。首先，分析单台双馈感应式风力发电机在低电压穿越期间的动态响应特性，根据响应特性的集群特征构建聚类指标... 详细信息

针对风电场动态运行条件下等值建模精度偏低、聚类依据不足的难题，提出一种基于高斯混合模型聚类思想的风电场等值建模方法。首先，分析单台双馈感应式风力发电机在低电压穿越期间的动态响应特性，根据响应特性的集群特征构建聚类指标。然后，提出基于高斯混合模型动态初步聚类、优化聚类数目的两阶段等值建模方法，推导出赤池信息和贝叶斯信息准则下聚类数目的寻优算法。以典型中等规模风电场为例，在Matlab/Simulink平台进行不同故障穿越条件的仿真测试，结果表明所提风电场等值建模方法聚类有效、精度高。

关键词：风电场低电压穿越风速双馈风力发电机高斯混合模型聚类等值建模

SF_(6)混合气体和环保替代气体设备标准化研究

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中国电力 2024年第3期57卷 95-102页

作者：和彦淼黄印颜湘莲李志兵中国电力科学研究院有限公司北京100192

为助力“双碳”目标,适应SF6气体限制使用需求,提升电网设备环境友好性,需要开展SF_(6)混合气体和环保替代气体设备标准化研究。立足环保气体设备研发与应用现状,梳理了SF_(6)/N_(2)混合气体设备技术标准,从设备材料、运维检修、试验检... 详细信息

为助力“双碳”目标,适应SF6气体限制使用需求,提升电网设备环境友好性,需要开展SF_(6)混合气体和环保替代气体设备标准化研究。立足环保气体设备研发与应用现状,梳理了SF_(6)/N_(2)混合气体设备技术标准,从设备材料、运维检修、试验检测、仪器仪表等方面构建标准化框架;并针对环保替代SF_(6)的C_(4)F_(7)N气体设备,构建了包含气体性能检测技术和方法、设备运行维护、试验检测、回收再利用等标准化框架,在此基础上提出了SF_(6)混合气体和环保替代气体设备准体系,6个子分支与原电力行业GIS设备标准体系一致,体现了环保气体设备标准化建设方向。

关键词： SF_(6)/N_(2)混合气体 C_(4)F_(7)N环保替代气体电气设备标准体系

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低压直流配电网强弱电弧特征及检测算法

中国电力 2024年第2期57卷 94-102页

作者：刘国强李国春郝亚楠李贵海吴中杰国网山东省电力公司电力科学研究院山东济南250003

直流电弧没有过零点特性,难以自行熄灭,易引发电气火灾,威胁直流配用电安全。通过搭建电弧模拟发生实验平台,采集不同电压下电弧信号,研究电弧电阻、电压等特性,分析了不同电压下电弧特征的差异性。以GB/T 35727—2017中低压直流配网标... 详细信息

直流电弧没有过零点特性,难以自行熄灭,易引发电气火灾,威胁直流配用电安全。通过搭建电弧模拟发生实验平台,采集不同电压下电弧信号,研究电弧电阻、电压等特性,分析了不同电压下电弧特征的差异性。以GB/T 35727—2017中低压直流配网标称电压优选值为依据,研究220 V、750 V、1 500 V3种不同电压等级电弧检测特征,对比傅里叶、小波、奇异值分解等频域特性,最大值、最小值、平均值、标准差等时域特性,得到不同电压等级下电弧检测的优质判据,证明了不同时频域特征适用于不同的电压等级。结合神经网络模型,设计了适用于750 V系统的电弧检测算法,算法检测精度为99.12%。

关键词：直流配电网电弧小波包奇异值时频域特性

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GIS内触头过热的无线感知系统研制

高压电器 2024年第5期60卷 31-38,45页

作者：李爽鲁旭臣唐红唐佳能崔文军国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院沈阳110006

为了实现72.5 kV及以上电压GIS内触头温度的无线感知,文中阐述了一套GIS内触头温度无线感知系统的设计思路,并进行了研制。通过功能性试验,验证了本系统的有效性和可行性。最后,建立了252 kV GIS角型隔离开关接触良好和接触不良工况模型... 详细信息

为了实现72.5 kV及以上电压GIS内触头温度的无线感知,文中阐述了一套GIS内触头温度无线感知系统的设计思路,并进行了研制。通过功能性试验,验证了本系统的有效性和可行性。最后,建立了252 kV GIS角型隔离开关接触良好和接触不良工况模型,开展了一系列局部过热无线感知试验。试验数据与热电偶测试数据进行了对比,验证了本系统的可信性。试验结果表明:本系统能够实现GIS内部触头温度的无线感知;当接触电阻Rj>250μΩ,动触头及静触头座的温度上升较快;当Rj达到620μΩ,负荷电流600 A时,静触头座的温度已接近50℃,可勉强通过红外成像检出;当Rj达到1.8 mΩ,负荷电流大于400 A时,触头的温度一直在增长,可通过红外成像清晰检测。

关键词： GIS内触头无线感知局部过热红外成像接触电阻

储能电池系统对地电压电流特征及影响因素分析

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 1802-1812,I0011页

作者：苏家明渠展展陈浩惠东中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

电池系统外壳或机架采用直接接地设计并且存在寄生电容,导致电池系统正负极对地存在共模电压和共模电流效应,共模电压与电流问题成为影响电池系统绝缘的关键因素。该文在现有储能系统集成架构基础上,开展电池系统共模电压和共模电流问... 详细信息

电池系统外壳或机架采用直接接地设计并且存在寄生电容,导致电池系统正负极对地存在共模电压和共模电流效应,共模电压与电流问题成为影响电池系统绝缘的关键因素。该文在现有储能系统集成架构基础上,开展电池系统共模电压和共模电流问题研究,建立适用于储能系统的二阶共模等效电路模型,量化分析电池系统共模电压和共模电流特征以及在寄生电容、开关频率等因素影响下的变化规律,仿真与实验结果表明,共模电压和共模电流问题是影响电池系统对地电气特征的主要因素,为系统优化设计提供了技术支撑。

关键词：储能电池系统共模电压共模等效模型寄生电容极地电压

变频电流激励下GIS隔离开关机械缺陷的振动非线性行为及其辨识方法

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高电压技术 2024年第2期50卷 579-589页

作者：李旭郝建李滢邵子琦钟尧蒋西平重庆大学输变电装备技术全国重点实验室重庆400044 贵州电网有限责任公司电力科学研究院贵阳550002 国网重庆市电力公司电力科学研究院重庆401123

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)机械缺陷是导致设备故障的关键因素之一,为此开展了变频电流激励模式下隔离开关底座松动缺陷的时频域振动图谱变化规律研究,进行了波形因子、重心频率等6个振动特征量的量化分析,采用灰... 详细信息

气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)机械缺陷是导致设备故障的关键因素之一,为此开展了变频电流激励模式下隔离开关底座松动缺陷的时频域振动图谱变化规律研究,进行了波形因子、重心频率等6个振动特征量的量化分析,采用灰狼算法优化的支持向量机研究提出了变频电流激励模式下GIS隔离开关底座松动缺陷严重程度辨识方法。结果表明:GIS隔离开关缺陷振动信号特征量与电流激励频率具有强相关性,与单一工频电流激励模式相比,变频电流激励具备更有效检测GIS设备机械缺陷的优势;基于126 kV真型GIS试验平台验证获得构建的隔离开关底座松动缺陷辨识模型的平均识别准确率达90%以上。该研究成果为揭示GIS设备的非线性机械振动特性及提升其机械缺陷检测水平提供了重要参考。

关键词：隔离开关变频电流激励机械缺陷非线性行为缺陷辨识