接地电流谐波分析识别配电电缆缺陷

配电电缆的运行状态与配电网安全息息相关,本文以热老化、外护套损伤、金属屏蔽层损伤和过度弯折4种典型缺陷类型下电缆的接地电流信号为基础,采用加布莱克曼窗的快速傅里叶变换提取分析谐波特征规律,结合反向传播神经网络,实现了配电电缆缺陷的有效识别。研究发现,缺陷电缆接地电流以9次谐波为显著特点,随缺陷加深部分谐波含量呈单一变化趋势。准确检测配电电缆缺陷有助于保障电力系统的安全及可靠运行。

基于矩不确定性的虚拟发电厂分布鲁棒机组组合

由于分布式能源输出的随机性使得虚拟发电厂难以向独立系统运营商提供具体物理参数。为此,本文建立基于高阶矩模糊集的分布鲁棒优化模型来评估虚拟发电厂的物理特性。首先采用虚拟净负荷的矩信息(例如均值和协方差)来描述风电输出功率和负荷需求的不确定性;然后,在第1阶段优化虚拟发电厂的机组组合,在第2阶段优化机组出力和储能充放电,建立虚拟发电厂的两阶段分布鲁棒优化模型;最后,结合对偶变换将虚拟发电厂分布鲁棒机组组合模型转化为二次二阶锥规划模型,便于采用两阶段迭代求解。通过案例分析验证了本文所建立的虚拟发电厂分布鲁棒机组组合模型的有效性。

碳化硅MOSFET并联电流分配不均衡影响因素与抑制方法综述

碳化硅MOSFET凭借其高压、高温和高频等优异性能逐渐在工业中得到应用,然而碳化硅MOSFET并联电流分配不均衡问题限制了其性能发挥,并增加失效风险。为了充分发挥碳化硅MOSFET的性能优势,本文首先从芯片参数、功率回路参数和驱动回路参数3个方面阐述并联电流分配不均衡影响因素,然后综述了近年来国内外抑制并联不均衡电流的研究成果,对电流不均衡抑制方法从电流均衡种类、扩展难度、集成难度和经济成本四个维度进行了综合比较分析。最后,根据现有研究不足与面临挑战,本文对碳化硅MOSFET并联电流分配不均衡抑制方法进行展望。

北京电网多元分布式电源的准入容量计算

在分布式发电研究当中关于分布式电源的准入容量的研究是最重要的研究方向之一。本研究根据北京电网的实际情况,综合考虑电网的静态约束、暂态约束及电力平衡约束,采用试探法分别对风力发电、光伏发电和冷热电三联供3种形式的分布式电源的独立准入容量进行了仿真计算分析,找出了限制不同形式的分布式电源接入容量的主要因素;结合分布式电源资源约束以及国外运行成熟的多元分布式电源典型配比,对多元分布式电源的综合准入容量进行了仿真计算分析;研究结果可供3类典型分布式电源的未来发展规模参考。

基于SSHM模型的智能电能表操纵行为检测算法研究

由于智能电能表操纵行为产生的异常状态不仅会造成严重经济损失,而且会导致电网运行状态误判从而影响电网安全性。文章提出了一种基于超态隐马尔可夫(SSHM)模型的智能电能表操纵行为检测和定位方法。该方法在隐马尔可夫模型中引入超态量,并基于该模型转移矩阵和观测矩阵的稀疏性特点,给出了改进Viterbi算法,降低了数据存储和计量难度;通过包含典型操纵行为的数据集对模型的关键性能参数进行了评估和优化,从而建立起了高性能的SSHM模型;通过操纵行为算例分析对比了该方法与其他方法的检测性能,证明了该方法具有极高的准确性,是解决智能电能表操纵行为异常状态检测与定位问题的有效手段。

接地电流谐波多维特征评估XLPE电缆热老化

热老化是影响电缆绝缘寿命的主要因素之一,本文通过研究热老化交联聚乙烯电缆的接地电流谐波特征来评估电缆热老化状态。在实验室条件下以实际运行电缆为试样开展加速热老化实验,测试分析不同老化程度下电缆接地电流的变化规律,采用改进变分模态分解法提取接地电流中的敏感谐波,并建立接地电流谐波时域、频域、相对能量和样本熵等多维特征参数与电缆热老化程度的关联关系。研究发现,热老化使谐波的相对能量增大的同时,也增加了谐波序列的无序度。

工频和超低频交流电压下XLPE电缆局部放电特征对比分析研究

XLPE电缆局部放电实验技术能够及时发现设备绝缘缺陷,是目前电缆质量评价的重要手段。现有电缆局部放电实验多在超低频(0.1 Hz)电压和工频(50 Hz)电压下开展,为了深入挖掘两类电压下局部放电特征的关联性,本文在实验室内人工制作了四种典型XLPE电缆缺陷模型,包括断口不齐、绝缘划痕、夹层污染以及半导电层残留,开展了超低频、工频电压下XLPE电缆局部放电实验,依次从局部放电电压特征、放电活跃性、相基统计特征和放电统计时延四个维度对比分析了四种电缆缺陷的局部放电特性。结果表明,两类电压下局部放电特征有较高的一致性和等效性,且在不同放电类型下特征存在明显差异,可以较好地区分缺陷类型。此外,本文验证了超低频电压下局部放电测量的有效性和适用性,为XLPE电缆的绝缘状态评估提供了一定的技术依据。

社区级虚拟电厂态势感知系统应用与实践

态势感知技术是状态可观测性提升与系统稳定运行的重要保障,为了进一步融入电力市场调节,需要社区级虚拟电厂系统整体呈现良好的外部特性,为此,通过高效而及时的手段来实现对突发事件的智能快速响应显得尤为必要。对于社区级虚拟电厂系统而言,最重要的是实时感知系统的建立,即态势觉察技术。介绍了某社区级典型综合能源系统态势感知系统的总体架构和建设情况,园区综合能源试点示范成果展示可为建筑能效提升、虚拟电厂技术研究提供借鉴。

基于梯级利用电池的储能系统经济运行分析

电动汽车退运电池的回收利用是新能源可持续发展迫切需要解决的问题,将梯级利用电池储能系统与大功率快速充电站相结合,提出了一种考虑动力电池梯级利用的快速充电站容量优化配置方法。基于快速充电站负荷规律,综合分析梯级利用储能系统建设运维成本、延缓配电网升级改造收益、降低网损收益及移峰填谷等方面的经济价值,建立储能系统的经济效益模型,并引入遗传算法对模型进行优化。算例结果表明,在电动汽车快速充电站配置梯级利用储能系统,可减小变压器容量,能为电网企业带来较好的经济效益。

基于不平衡度差值的并联电抗器匝间短路故障检测方法研究

并联电抗器发生轻微匝间短路时,其短路匝的循环电流可达额定电流的十几甚至几十倍,导致绕组绝缘损坏,但其相电压、电流等电气量变化较小,无法作为匝间保护的故障特征量。本文通过建立直接接地和经小电抗接地的并联电抗器数学模型,提取并联电抗器的端电压不平衡度和相电流不平衡度的差值作为表征匝间短路的新故障特征量。并仿真分析了并联电抗器匝间短路的故障检测算法,仿真结果验证了该算法的有效性。该检测算法是对现有的零负序故障检测算法的极大提高。该方法不需要计算电抗值,计算简单,准确度高。

一种加载短路针的小型化气体绝缘组合电器内置特高频传感器

基于安全考虑及内置特高频传感器小型化、回波损耗小、灵敏度高的要求,设计了一种带短路针的气体绝缘组合电器(GIS),内置特高频传感器。通过仿真计算研究短路针数量、短路针位置对传感器的影响,结合GIS法兰尺寸确定最优设计。通过仿真及试验研究,对影响传感器的各项性能参数进行了探讨,结果表明:对于110k V GIS短路针数量为4、且短路针距离圆心距离为40mm时,回波损耗和灵敏度达到最优。在实验室对传感器高低温耐受、气密性检测及局部放电检测效果进行了验证,结果表明:本文研制的传感器高低温耐受循环、气密性检测效果好,对GIS内部典型局部放电具有良好的响应特性和较高的检测灵敏度,能够检测到清晰的特高频局部放电波形,且检测信噪比均大于10。

一种充电桩调试用电动汽车动力电池模拟装置

随着新能源电动汽车的迅速发展,充电桩的安装数量日益增多。考虑到充电桩的方便快捷调试,设计了一种充电桩调试用的电动汽车动力电池模拟装置。硬件部分以可编程序控制器为核心,通过协议转换模块实现与充电桩的CAN总线通信,还集成了AD转换器、充电控制装置、状态指示灯、操作显示单元以及保护装置等;软件程序包括模拟装置与充电桩的CAN总线通信应答过程、充电控制、电量处理程序、状态显示程序、报警程序等,完成了动力电池模拟装置与充电桩的CAN总线通信应答、动力电池充电、状态显示及系统报警等功能。通过对一款型号为TCZ-Z50kW/700V的充电桩的调试测试,所介绍的动力电池模拟装置可以实现充电桩的调试过程,满足设计要求。

高强度皮秒脉冲电场抑制HUVEC迁移、增殖及小管形成的实验研究

目前,国内外关于皮秒脉冲电场(picosecond pulsed electric field,ps PEF)治疗肿瘤的研究多集中于ps PEF对肿瘤的杀伤效应,对肿瘤所赖以生存的血管生成的研究鲜有提及。为此,采用脉冲宽度为800 ps,重复频率为3 Hz,脉冲个数为2 000,电场强度分别为20 MV/m、30 MV/m,40 MV/m的皮秒脉冲电场处理人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVEC),利用划痕实验、Transwell小室法、cell counting kit-8(CCK-8)法及体外小管形成实验,初步探究了ps PEF对血管生成的影响。实验结果表明:ps PEF可以有效降低HUVEC的迁移率和增殖率,且存在明显的剂量依赖关系,细胞迁移抑制率、细胞增殖抑制率均随ps PEF的增强而逐渐增大,其中细胞增殖抑制率在脉冲处理12 h后达峰值,细胞迁移和增殖抑制率最大可达73.68%,95.54%(40 MV/m);ps PEF可抑制HUVEC小管的形成,ps PEF场强越大,脉冲处理后小管形成抑制率越高,最高可达95.83%(40MV/m)。实验结果初步验证了高强度ps PEF对血管生成的抑制效果。

一种空间用双向直流斩波电路拓扑

针对空间环境应用的限制,提出一种空间用双向直流斩波电路拓扑。将放电变换器和充电变换器结合在一个变换器拓扑中,使得空间用电源系统体积更小、重量更轻以及功率密度更高。对提出的电路拓扑双向工作原理进行详细分析,对其升压过程和降压过程的电路增益进行理论推导。采用电压外环和电流内环的双环控制策略实现电路的升压和降压,完成电源系统的放电和充电过程。搭建计算机仿真模型和物理实验平台进行仿真和实验验证,结果表明提出的拓扑正确可行。

配电网防误逻辑优化提升

配电网在电气系统中有着重要的地位,如果职工操作不当会带来诸如大范围停电、人员伤害以及设备损害等严重后果,造成重大的经济损失。本文对电力系统以及相应的保护设置进行深入分析,建立起了相应的电力系统误操作故障诊断的数学模型,使得复杂的问题简单化。

退役锂电池快速评价及分选方法研究

针对退役锂电池梯次利用的问题,分析总结了现有梯次利用锂电池一致性判断方法的局限性。根据锂电池放电状态过程中不同放电倍率下对应的状态电压和状态电阻对不同单体锂电池的表现不一致性,提出了一种锂电池评价指标电池系数;根据该指标利用层次聚类分析和最小二乘原理建立了一套关于锂电池快速评价分选的流程,实现了对退役锂电池的快速分选。实验结果表明:通过该流程对锂电池的评价和分选最多只需要进行一次放电。

磷酸铁锂电池老化分析及模型搭建

为了对电动汽车动力电池进行精确建模,对磷酸铁锂电池进行了循环寿命测试及混合脉冲功率特性测试。通过循环寿命测试的结果分析,研究了电池老化对电池开路电压、电池内阻等参数的影响。结合混合脉冲功率特性测试的结果,在Simulink上搭建了电池的仿真模型。仿真结果表明,该模型精度较高,能够很好体现电池特性。

基于串联电容器冷工作状态试验的检测与探讨

目前用于串联补偿设备的电容器在运行过程中故障率较高,现有对串联电容器常规试验的标准中只采用直流电压做耐压试验,而没有符合实际工况的交流耐压试验。笔者根据IEC关于串联电容器的标准中冷工作状态试验这一型式试验,与实际工况相结合,对以工频为基础的串联电容器过负荷常规试验进行改进。首先通过MATLAB仿真软件确定试验回路的可行方案。随后建立了符合IEC冷工况波形参数的试验平台,并对实际试品进行试验与结果分析,发现了试品电容量随试验次数无规律小幅变化的现象。最后,根据试验分析结果,提出了将IEC型式试验改进为串联电容器耐受过负荷能力常规试验的若干建议。

铁心电抗器匝间短路的空间磁场分布

干式铁心电抗器发生轻微匝间短路时,其短路匝的循环电流可达额定电流的十几甚至几十倍,导致绕组绝缘损坏,但其相电压、电流等电气特征量变化较小,无法作为电抗器匝间保护的可靠判据。本文通过场路耦合有限元仿真分析了铁心电抗器在不同工况下的空间磁场分布,正常工况下,电抗器的漏磁场感应强度较小,空间磁场呈纵向对称分布;故障工况下,空间磁场的不对称程度随短路匝数增加而增大,轴向和径向的不同位置发生故障时空间磁场不对称度差异较大。结合分析结果,提出将电抗器空间磁场的不对称度作为匝间短路的检测判据。

水分对XLPE与LSR介电性能的影响

交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)及液体硅橡胶(liquid silicone rubber,LSR)绝缘材料受潮后对其介电性能有影响。为了探究水分对两种绝缘材料介电性能影响及其机理,本文以片状XLPE与LSR试样作为研究对象,测量试样在65℃不同浸水时间后的介电频谱、工频击穿场强、水分含量以及红外光谱特性。发现浸水后,水分对XLPE与LSR的介电性能均有影响,并且水分对LSR的介电性能影响更大,0.1 Hz下的损耗因数在反映XLPE与LSR的受潮方面更加明显;利用Pearson相关分析得到了0.1 Hz与50 Hz的tanδ之间的关系模型;浸水后,XLPE试样以结合水影响为主,LSR试样主要受自由水影响。