电工电能新技术杂志

电工电能新技术杂志2021年第11期

• 基于聚类分类算法的IGBT健康状态分类研究

  王志远， 孙鹏菊， 王海波， 杨舒萌

  绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是功率变流器中最常用，也是故障率最高的元器件，因此其健康状态分类评估极为重要。文中基于聚类分类算法建立了IGBT模块的健康状态分类评估模型。首先根据聚类分类原理，简述了IGBT模块状态分类模型建立的步骤。然后以饱和压降和短路电流作为老化特征量，分析了老化过程特征量的变化趋势。最后搭建了IGBT模块健康状态分类评估模型，基于已有的数据集对模型进行了检测，模型分析结果与测试结果基本一致，验证了健康状态分类评估模型的准确性。

• 智能软开关选址定容模型及其求解算法

  张利1， 杨洁2， 仉志华3， 曲泽奇4

  基于现代电力电子技术的智能软开关能够实现同区甚至异区馈线互联，进而通过闭环运行提高供电可靠性及分布式电源接纳能力。智能软开关选址与定容策略是决定其潮流调节能力及应用经济性的关键因素。文中提出了一种基于有功潮流灵敏度的智能软开关选址策略；在此基础上，考虑投资和运行成本，建立了确定智能软开关容量的双层规划模型，上层以年综合费用最小为目标函数，下层以系统网络损耗、节点电压偏差以及智能软开关内部损耗综合最优为目标；采用改进的差分进化与二阶锥规划混合算法求解智能软开关优化定容模型。最后基于改进的33节点算例，仿真验证了文中提出的选址与定容策略及其优化求解方法的有效性。

• 考虑脉冲负载影响的直流微电网变换器模型预测控制策略

  赵新宽1， 陈燕东2， 姚鹏3， 姜洪朝4

  围绕含脉冲负载的直流微电网稳定运行问题，设计了抑制脉冲负载影响的直流微电网中变换器的预测控制策略。所设计的模型预测控制器是一种最优鲁棒协调控制器，可直接应用于直流微电网中混合储能系统，并减轻脉冲功率负载的负面影响。在分析直流微电网构成基础上，推导了系统动态模型以开发模型预测控制器，同时将系统硬约束引入控制策略中，进而采用线性矩阵不等式方法求解模型预测控制条件。利用搭建的直流微电网测试平台进行了实验研究，实验结果验证了新型模型预测控制策略的有效性。

• 基于广义S变换和随机子空间的局放窄带干扰抑制方法

  宋立业， 蒲霄祥， 李希桐

  为了解决传统方法难以有效抑制局部放电中周期性窄带干扰的问题，本文提出了一种基于广义S变换和随机子空间的局部放电窄带干扰抑制方法。该方法首先利用广义S变换将染噪局放信号从时域变换到时频域中，接着利用局放信号和窄带干扰不同的时频特征确定窄带干扰数目和无局放时间片段，最后利用随机子空间算法估计窄带干扰参数，实现染噪局放信号的窄带干扰抑制。仿真和实际测试结果表明：相比于传统的广义S变换模矩阵方法和频率切片小波变换方法，本文所提方法对窄带干扰抑制效果更好，能更好地恢复原始局放波形。

• 高温超导磁通泵研究进展与发展趋势

  翟雨佳1,2， 刘欣怡1， 汪沨1， 刘建华2， 王秋良2

  高温超导磁通泵是一种基于电磁感应定律的高温超导磁体无接触式供电设备，可在没有任何直接电接触或物理接触下将磁通量泵入超导闭环线圈，以补偿高温超导磁体系统衰减的电流并确保磁体磁场稳定性，从而使高温超导磁体能够工作在持续电流模式下，为实现稳态强磁场提供技术支持。超导磁通泵未来能够替代昂贵的高温超导磁体电流引线，在减小体积和重量的前提下有效提高无线电源设备的能效及可靠性，降低超导磁体带材使用量及制冷机功率，极大地推动高温超导磁体的广泛应用，将对航空航天、国防军事、轨道交通、生物医疗、高能物理等工程应用领域的技术革新做出贡献。本文总结了不同类型高温超导磁通泵的设计方案、技术特点以及最新研究进展，对比分析了各类型超导磁通泵的优缺点与应用前景，阐述了磁通泵在超导磁体及超导电机等应用领域中的潜在发展趋势，为高温超导磁体无线直流电源技术提供了理论支持与技术展望。

• 谐波磁场下永磁体涡流损耗测试与分析

  耿惠1,2， 李永建1,2， 范子容1,2， 栗浩森1,2， 杨占力1

  针对永磁电机的时间谐波和空间谐波引起电机中永磁体涡流损耗增加的问题，本文搭建了永磁体谐波磁特性测试系统。分析了基波叠加不同谐波次数、含量和相角之后磁通密度B的波形变化规律，测量了钕铁硼（NdFeB）永磁体在不同谐波激励下的动态磁滞回线，研究了谐波次数、含量和相角三个因素对钕铁硼涡流损耗的影响，并对比了钕铁硼、钐钴（Sm2Co17）、铝镍钴（AlNiCo）三种永磁材料在谐波磁场下的磁特性。结果证明谐波次数和含量对永磁体涡流损耗具有较大影响，谐波相角对永磁体涡流损耗无明显影响。研究结果对永磁电机的电磁优化和设计具有重要的参考价值。

• 基于小样本及贝叶斯推理的避雷器缺陷分类技术

  李亚锦， 刘英男， 于大洋

  不同设备和缺陷发生概率的差异性导致避雷器缺陷样本具有小样本特点，难以训练准确的预测模型。仅依靠避雷器监测指标及阈值判断缺陷，很难识别出避雷器监测数据未超限值平稳增长时的异常状态。因此提出一种基于小样本数据及贝叶斯推理的避雷器缺陷分类方法，扩展数据维度，建立多阶段信息的缺陷诊断模型，利用贝叶斯推理算法，计算不同特征量下缺陷原因类别的概率。根据新的检测证据更新不同特征量下缺陷原因类别的概率，从而识别缺陷原因。算法基于新的检测数据和标注结论，自动调整模型中关于设备缺陷和原因的先验概率指标，保证缺陷原因分类准确率。利用某电力公司避雷器运维数据和在线监测系统，分析和验证了本文所提方法的有效性和正确性，为避雷器运维提供有效支撑。

• 高压开关柜温度流场仿真研究

  王辰旭1， 李永华1， 彭志敏2

  高压开关柜是火电机组重要的电力控制设备，其中无风机自然散热型开关柜长期连续运行，由于内部积灰和触头弹簧松弛，可能出现局部温度异常上升，存在安全隐患，因此对高压开关柜进行温度场分析尤为重要。本文采用SpaceClaim绘制宁夏某电厂6 kV自然散热高压开关柜模型，根据近似电阻值计算不同工况下的发热功率作为热源参数，导入Fluent有限元分析模块，对开关柜温度流场进行仿真分析，结果显示断路器回路温度最高，其次为触头温度，并且上柜器件温度比下柜温度高10 ℃左右。结合厂内安装的光纤光栅测温系统监测数据，对比温度场模拟结果，误差在10%以内，表明温度流场仿真结果具有现实意义。最后基于大电流高温度工况，加装轴流风机，模拟不同入口风速下柜内温度场，对改善柜内温度环境具有重要意义。

• 架空线路动态增容等效换热稳态模型的误差分析及改进

  骆书剑1， 王锐1， 黄振1， 余欣1， 刘昭2， 彭瑞东2， 郭德明2， 刘刚2

  随着电力需求的不断增长，充分挖掘现有输电线路输送能力的动态增容技术越来越重要。架空输电线路动态增容等效换热稳态模型具有既不需要测量环境风速、也不需要测量导线运行状态的优点。但是在实际应用中，由于铝球内热源和支撑部分结构的存在，试验铝球装置与模型中的理想单一铝球存在结构差异，造成铝球的热特性发生了改变。本文基于已提出的架空导线动态增容的等效换热稳态模型，首先采用有限元仿真的手段分析了在利用试验铝球装置情况下的模型误差；接着基于铝球热对流的理论计算公式，提出相应的模型改进方法；最后通过搭建风洞实验平台模拟试验铝球装置的运行，并结合IEEE标准的结果对改进的等效换热稳态模型进行验证，且相对误差不超过6%。因此，本文提出的改进等效换热稳态模型能够在工程实际应用中准确评估架空输电线路的载流量。