西北有高楼,奋翅起高飞——记西安交通大学

西安交通大学,位于十三朝古都长安。忆起第一次踏入脚下这片土地时,内心安然里带着一丝激动。西交大,一直是我梦想中的模样,巍然而立,岁月静好。这是心之所向的地方,愿为之素履以往。早知西交大是国家“七五”“八五”首批重点建设高校,是国家“双一流”建设高校、“985工程”“211工程”首批重点建设的大学之一。初见她时,阳光透过梧桐树叶在她古老的面容下留下斑驳的剪影,耳边回荡着三三两两结伴而行的学生经过我身侧留下的热烈讨论声。在校园里抱着一本书,闭上眼静立,耳边拂过的清风,身边人经过的嬉笑,感受在历史中积淀下的古朴静谧。没有太多点缀,无需语言渲染,就能真切地感受到这就是百年西交大。

面向电气工程实际的多物理场数值仿真开放实验教学

在电气工程专业本科生电磁场实验教学中,开展面向电气工程实际的多物理场数值仿真开放实验教学,对培养学生的工程观念、综合应用多学科专业知识解决实际电气工程问题的能力具有重要的意义。以电力系统中广泛应用的电力设备——干式空心电抗器为研究对象,阐述了开设干式空心电抗器电、磁、热以及力场等多物理场数值仿真开放实验的目的、内容及实施过程。这些开放实验取得了良好的教学效果。

西安交通大学高压电力系统及电器设备科研近况

西安交通大学在不断深入学习八届八中全会文件的基础上掀起了教学、科研、生产劳动全面的跃进和思想工作双丰收的1960年元旦献礼运动。在这次献礼运动中有关高压电力系统及高压电器设备的各专业教研组鼓足干劲。

电气工程专业数字电路与微处理器合并课程教学探索及国外教材研究

“数字电子技术”与“微处理器”类课程的教学内容发展和更新换代快,同时在学时压缩和双一流建设的背景下,逐步有高校对这些课程进行整合。探索和建立整合课程的教学内容及教学方法十分重要。本文研究了国外同类课程教材并对教材内容进行分类,论述了国内“微处理器”类课程教学存在的问题,简单介绍我院整合课程以实验为核心的教学及教材建设,总结了国外一部经典教材的特色内容。希望这些对国内类似课程的教学有一定的指导作用。

关于我国电气工程专业学位认证的国际化

本文主要介绍了我国大学电气工程的专业认证的现状,就如何能将专业认证国际化作出了分析。

压电材料与器件在电气工程领域的应用

随着能源革命的不断深入和能源互联网的持续建设,对电网自动化、智能化、信息化的需求日益迫切,亟需先进的电力设备传感量测方法为电网多场景应用提供信息支撑,以保证智能电网在复杂工况下的安全可靠运行。压电材料作为感知电力设备放电、振动等信号的关键材料,在电力设备振动监测、放电检测、探伤、温度测量、电压传感等领域得到广泛应用。该文总结了典型压电传感材料的发展概况,归纳了压电振动传感器、声传感器、电压传感器在电气工程中的实际应用。在此基础上,指出当前压电传感器仍存在精确度较低、稳定性差、环境适应性弱和误判率高等显著问题,需要从高性能材料快速开发、传感器拓扑设计、智能化补偿等方面发展新一代智能化压电传感器件。

基于电气转矩法的VSC-HVDC系统直流电压振荡稳定性评估

文章采用电气转矩法分析了VSC-HVDC系统的直流电压振荡稳定性。首先,基于电压源型换流器的平均值模型,分别研究了基于功率控制的换流器及基于电压控制的换流器的动态响应特征以得到适用于电气转矩法的并网换流器模型。基于提出的评估模型,建立了双端VSC-HVDC系统的Phillips-Heffron模型并推导出系统的阻尼系数和同步系数。经典电气转矩法指出:电力系统稳定性与系统阻尼系数高度相关。因此,基于电气转矩法推导出的稳定条件揭示了系统直流电压振荡失稳机理,量化了直流网络动态及换流器控制动态对直流电压振荡稳定性的影响。当由基于电压控制的换流器及直流网络提供的正阻尼无法抵消由基于功率控制的换流器产生的负阻尼时,系统直流电压振荡稳定性将无法得到保证。此外,合理设置电压控制器的比例增益能够使系统获得足够的稳定裕度。最后,通过仿真验证了电气转矩法在分析VSC-HVDC系统直流电压振荡稳定性问题时的可行性及所得稳定条件的正确性。

电力工程中的电气自动化技术应用

随着电力系统的高水平建设要求不断提高,为了满足人们对用电量的需求,必须全力确保电力系统的安全稳定运行。目前,电力工程建设在现代科技的支撑下,电气自动化水平也得到了大大提高。文章概述了电气自动化技术,分析了电力工程中应用自动化技术的优势,并对在电力工程中相关自动化技术进行了应用研究。

基于模糊单神经元PI的煤矿电气设备电源频率自动化控制系统

为确保煤矿电气设备电源频率不偏离标准频率,保障煤矿电气设备安全稳定运行,设计基于模糊单神经元PI的煤矿电气设备电源频率自动化控制系统。数据采集层通过电源频率信号输出检测仪,采集电源频率数据,并使用改进小波阈值法,去噪频率数据,然后由数据传输层发送其至控制中心,控制中心在接收该数据的同时,由理想电源频率求解模块,通过多元回归模型预测电源理想频率,而后模糊神经元PI控制模块以实际、理想电源频率为输入,经频率偏差求解、模糊化等操作,获得控制信号,控制电源频率无线接近理想值。实验结果表明,该系统可实现煤矿电气设备电源频率自动化控制,控制设备电源频率无线接近理想值,电源频率控制效果显著。

一种适用于混合三端直流输电线路的故障定位方法

针对因结构复杂导致的混合三端直流输电线路故障定位困难的问题,提出了一种结合变分模态分解算法与改进卷积神经网络(CNN)的故障定位方法(VMD-CNN)。首先,利用PSCAD/EMTDC软件构建混合三端直流输电系统模型,获得故障电流数据,应用克拉克变换对其解耦,获取故障电流的线模分量;其次,对得到的线模分量进行变分模态分解(VMD),得到多个本征模态函数(IMF)分量,选取特征信息最丰富的IMF分量作为VMD-CNN模型的输入;然后,利用高效的分类模型支持向量机(SVM)判别故障发生的区域,将提取到的IMF分量作为SVM输入进行训练学习,可以准确判断出故障发生区域;最后,搭建VMD-CNN模型进行故障定位,挖掘出行波信号中蕴藏的故障信息,同时通过麻雀搜索算法优化CNN中的超参数,实现混合三端直流输电线路的精确定位。仿真结果表明:过渡电阻为100Ω,不同故障位置情况下的定位相对误差均在0.17%以内;故障位置为460 km,不同过渡电阻情况下的定位相对误差均在0.25%以内;过渡电阻为50Ω,不同故障类型情况下的相对误差均在0.3%以内。所提方法能够提升不同故障位置、过渡电阻和故障类型下的定位准确性。

电气化铁路用混合电力滤波器的研究

该文针对电气化铁道谐波、无功的综合治理要求和特点提出了一种新型的混合型电力滤波器,它由TSF(晶闸管投切滤波器)和APF(有源电力滤波器)构成。通过分析混合滤波器谐波补偿原理,文中提出了一种复合控制策略。在负载功率为1MVA的中功率试验装置上得到的试验结果证明了此方案的有效性。

介电功能梯度材料在电气绝缘领域的研究进展

介电功能梯度材料(dielectric functionally graded materials,d-FGM)是一种具有空间非均匀介电参数分布的新型绝缘材料。在电气绝缘领域,d-FGM可通过调节材料介电常数或电导率的空间分布,实现电场分布的有效调控,进而显著提升绝缘结构的耐电强度。相对于传统绝缘设计中结构优化与材料改性相对分离的情况,d-FGM创新性地将两者有机结合起来,有望带来绝缘设计理念的变革。该文分析了d-FGM在电气绝缘领域的应用原理,综述了其研究进展,并进一步从d-FGM设计、制备、性能评价(包含介电特性无损检测、放电起始及发展物理机制探索)等方面,阐述了d-FGM研究中的关键科学问题及解决思路,以期对电气绝缘d-FGM的学术研究及工程应用起到指导和促进作用。

电气设备局部放电检测技术述评

局部放电检测被认为是电气设备最为重要和有效的绝缘状态评估方法,在电气设备绝缘状态的诊断和评估中得到了大量的研究和应用。从局部放电的检测方法、缺陷类型的模式识别及局部放电源的定位等几个方面进行归纳,综述了这些方面近年来的重要研究成果。讨论了带电检测和在线监测、不同检测方法的局限性、局部放电源的危险程度评估方法及不同类型电压作用下局部放电的检测等目前局部放电研究及实践中存在的问题,提出了今后研究和应用中可能的发展方向。认为应加强在线监测系统的可靠性和准确性,研究不同检测方法对不同缺陷检出的有效性,研究对局部放电检测结果更为合理和科学的评估方法,并进一步深入研究不同类型电压作用下的局部放电特性和检测方法。

电气介数及其在电力系统关键线路识别中的应用

提出线路的电气介数并将其用于电力系统关键线路识别。该方法基于电路方程,克服了加权介数模型假设母线间潮流只沿最短路径流动的不足,能有效反映各"发电–负荷"节点对对线路的真实利用情况,其物理背景更符合电力系统特点且可考虑不同发电容量及负荷水平的影响。同时提出系统最大传输能力指标,其变化量同已有指标相结合能更全面地反映系统的故障程度。对IEEE-39系统和西北网的计算表明,高电气介数线路往往属于电网的长程连接,具有关键性地位,且电力系统在针对这些线路的攻击下更为脆弱。对蓄意攻击下系统连锁故障过程的追踪也显示最大传输能力指标的必要性,证明该模型比已有模型更为合理有效。

变压器绝缘老化引起预试电气绝缘参数变化的仿真研究

变压器绝缘的老化会影响其预试电气绝缘试验结果,但对于它影响试验结果的机理及程度,国内外尚未开展有效研究。为此,结合变压器油纸绝缘的扩展德拜模型,在国外研究者所提供的一套实际变压器的等效模型具体参数值的基础上,仿真研究了变压器油纸绝缘老化对其预试电气绝缘参数(绝缘电阻R60s、吸收比K、极化指数PI和工频电容量C、介损tanδ)的影响。结果表明,变压器预试电气绝缘参数的影响因素多而复杂,且绝缘油、纸的老化对不同电气绝缘参数的影响存在较大区别。初步认为,绝缘油的老化基本不影响绝缘电阻R60s、极化指数PI和工频电容C,但使介损tanδ小幅度增加,同时增大了吸收比K;而绝缘纸的老化对绝缘电阻R60s、吸收比K、极化指数PI的影响较大,会使它们减小,同时小幅度地增大了介损tanδ,但它对变压器的工频电容C没有影响。

基于双端电气量的串补输电线路故障测距算法

装设串补装置的输电线路,由于与串联电容并联的保护元件金属氧化物可变电阻(metal oxide varistor,MOV)的非线性,使得一般线路的故障测距方法不能直接用于串补线路的故障测距。为此,在贝瑞隆(Bergeron)线路模型下推导了利用本端电压和对端电流计算本端电流的公式,并将推导公式运用于故障测距,提出一种串补线路故障测距算法,该算法利用双端电压电流进行测距,采用分布参数时域模型,理论上不依赖串补装置的模型,不受MOV非线性的影响。利用PSCAD和Matlab进行仿真,结果表明,该算法测距精度高,且不受故障类型、故障位置和过渡电阻的影响。

基于电气介数的电网连锁故障传播机制与积极防御

提出使用电气介数分析电网连锁故障传播机制的方法,研究不同电气介数节点失效对系统连通性和输电能力的影响。同时提出基于生成介数的连锁故障积极防御方法。理论分析表明所提方法基于基尔霍夫定律,克服了已有模型假设潮流只沿母线间最短路径流动的不足,物理背景更符合电力系统实际。IEEE39节点系统算例显示,电气介数阈值较低时单一节点故障极易引发系统连锁故障,提高介数阈值可相对减弱这种风险,但仍无法改变电网在高电气介数节点故障面前极为脆弱的本质。在故障初期,根据生成介数主动切除极少量不重要节点,可以较小代价显著抑制连锁故障的蔓延,且简单经济。对西北网的计算也证明了上述结论。

基于地质–工程条件约束的可控冲击波煤层致裂行为数值分析

可控冲击波(CSW)岩层致裂技术作为岩层改造领域的一项变革性技术,已在煤层改造等方面取得显著应用效果,并在煤炭安全开采领域开展应用探索。然而,受实验及现场监测条件限制,前期对地质-工程因素约束下的CWS岩层致裂基本规律理解不足,制约了对致裂机理的探索及现场作业参数的优化。鉴于此,在阐述CSW煤层改造及其面临的工程科学问题基础上,采用基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)开展数值模拟,以进一步揭示地应力、煤岩力学性质、冲击波加载条件约束下的CSW煤层致裂行为及其基本规律。结果显示,CSW加载条件对致裂效果的影响存在最优范围,过度加载会导致近井地带煤体崩解,煤粉产出率增加,造成煤储层伤害;同时,煤体破碎导致波阻抗及冲击波衰减速度增大,限制有效改造半径扩展;地应力增大,破裂半径、破裂度存在临界值,水平主应力差对CSW冲击裂隙形态、扩展方位及缝网连通程度存在显著影响。研究揭示,CSW煤岩致裂效果对力学性质的响应存在选择性:弹性模量与破裂半径、破裂度之间存在拐点临界值;黏聚力增大,煤岩脆性变小,致裂效果变差;抗拉强度似乎对CSW致裂效果没有明显影响。研究成果可为CSW作业煤层优选及参数优化措施提供参考。

采用有向电气介数的脆弱线路选取

针对电力网络是有向加权网络的特性,在当前运行方式下考虑网络结构的脆弱性,利用线路功率组成,提出了将有向电气介数作为线路脆弱性指标.这样可以真实反映出"发电-负荷"节点对之间功率传输对各线路的占用情况,并且引入发电机出力来考虑不同电压等级线路阻抗的差异,能有效识别出系统的关键线路,同时将传统的只考虑发电机负荷间最短路径的全局效能指标替换为考虑发电机负荷间所有传输路径的有向全局导纳指标,这样物理背景更符合电力系统实际.采用IEEE-39节点系统进行仿真计算,结果验证了该算法的有效性和可行性.

高能电子束辐照对有机介质电气性能的影响

研究在辐射环境下介质材料的带电与介电性能及其性能退变规律,对于应用在辐射环境下介质材料的发展具有重要意义,对于提高在辐射环境下的设备及运载工具等的可靠性与寿命具有重要应用价值。该文主要以聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)、三元乙丙橡胶(EPDM)和环氧树脂(ER)为研究对象,通过实验研究了它们在经过高能电子辐射后的空间电荷分布规律;研究了PTFE和EPDM在经高能电子束辐照前后电导率γ,复介电常数ε′和ε″,介质损失角正切值tanδ等电性参数的变化规律,获得了一些有价值的研究成果。