电工电能新技术杂志

电工电能新技术杂志2021年第1期

• 基于电容加压/续流回路的直流开断原理与仿真

  肖立业1,2,3， 张志丰1,2， 滕尚甫1,2,3， 韦统振2,3， 邱清泉1,2， 林良真1,2

  随着柔性直流输电技术在电网中不断得到应用，研究和开发合适的直流断路器已经成为当前智能电网技术的重要发展方向。目前已有的三种主要类型直流断路器通过将短路故障电流转移至MOV吸能支路来实施关断，降低了有效开断速度并增加了MOV阀组的吸能量。为此，本文提出了一种基于电容加压/续流回路的新型直流断路器原理，并进行了仿真，验证了所提原理的优越性，并就基于续流原理的直流开断问题进行了讨论。

• ±100 kV/1 kA超导直流输电系统建模与短路特性分析

  张建， 丘明， 陈盼盼

  超导直流输电是一种极具潜力的高压直流输电技术，具有能源损耗低、功率密度大、输送效率高等诸多优势。本文基于PSCAD与MATLAB的联合仿真，建立一个±100 kV/1 kA超导直流输电系统模型，该模型以柔性直流输电系统（MMC-HVDC）为基本框架，采用超导直流电缆作为输电线路。通过对系统模型进行仿真，研究超导电缆在MMC柔性直流输电系统中的正常运行特性以及直流侧短路故障特性，重点讨论超导电缆在系统直流侧发生不同短路故障下的冲击电流特性，并总结出超导电缆在该短路电流冲击下的失超过程，为今后超导电缆在柔性直流输电系统中的应用提供理论参考。

• 基于扇区平滑过渡三电平整流器中点电位滞环控制研究

  马明1， 肖宏伟2， 王玲1， 雷二涛1

  为了使三相三电平NPC整流器在空间矢量调制过程中实现中点电位的平衡且防止两相开关同时动作和输出电平非单位变化，提出采用具有扇区过渡的直流侧中点电位滞环控制方法对三电平整流器开关序列进行调制。分析了直流侧中点电位滞环控制方法在三电平整流器中的实现方法。阐述了整流器非单相动作和非单位电平输出对系统造成功率开关管承受电压过高、EMI兼容性差、开关损耗大的原因。提出加入扇区过渡调制方法改善中点电位滞环控制存在的这些问题。实验结果表明，加入扇区过渡的中点电位滞环控制方法能够对整流器直流侧中点电位平衡进行有效控制，同时实现扇区间的平滑过渡、减小了开关损耗和增强EMI兼容性。

• 基于差分-公共功率与滑模控制的直流互联交流电网振荡抑制

  李清1， 彭光强1， 熊林云2

  提出了一种基于差分-公共功率与滑模控制的高压直流(HVDC)互联交流电网振荡抑制方法。首先引进差分-公共功率与虚拟摩擦的概念，用于描述两个互联交流电力系统之间的频率波动与功率交换，并建立两个系统之间的等效发电机模型。随后，通过直流电压用于表征两个系统之间的频率偏差，以实现两个系统之间的信息交互。同时，提出了基于滑模控制的等效发电机转速控制方法，用于改善系统对于发电功率波动的鲁棒性。通过仿真算例，验证了虚拟摩擦概念的有效性；同时，验证了本文所提控制器在弱阻尼下的振荡抑制性能；最后通过等值发电机功率突降的算例验证了本文所提控制器的鲁棒性。

• 脉宽调制激励下电工钢片动态磁滞特性测量与模拟

  刘圳1， 张殿海2， 韩宇3， 薛倩1， 杨朝晖1， 任自艳2

  针对脉宽调制激励条件下电工装备铁心磁特性难以准确测量和模拟的问题，提出了改进的电工钢片复杂磁特性测量和模拟方法。在传统的爱泼斯坦方圈测量装置的基础上，通过改进线圈的绕制和连接方式，实现宽频测量的目的。结合改进的爱泼斯坦方圈，搭建了电工钢片复杂磁特性测量系统，测量了电工钢片在PWM电源激励下的磁特性。基于测量结果，结合经典的Jiles-Atherton(JA)磁滞模型和一阶回转曲线(FORC)模型推导了计及局部磁滞回环的磁滞模型。为考虑频率因素的影响，引入改进的粘滞模型实现了磁滞模型频率依赖的模拟。最后，通过将测量与模拟结果进行对比，验证了改进的动态磁滞模型的可行性。

• SF6气体绝缘电气设备故障分解物检测的多组分交叉干扰及校正算法综述

  陈图南1,2， 马凤翔3， 袁小芳3， 邱宗甲1， 李康1， 韩冬1,2， 张国强1,2

  SF6气体绝缘电气设备目前已被广泛地应用于电力行业中，因此通过检测SF6气体衍生物的成分和含量来对气体绝缘电气设备进行状态检测成为了一个重要的技术手段。基于光学方法的气体检测技术是目前最有效的检测技术之一，但受气体本身的光谱性质所限，在检测光学波段内往往会出现混合气体中各组分吸收峰重叠的现象，即交叉干扰，导致各组分的体积分数难以被准确测量，从而难以对气体绝缘电气设备内的潜在故障进行准确判断，降低电气设备运行的安全性和可靠性。因此，必须对交叉干扰进行校正以保证检测结果的准确性。本文研究了现阶段各类应用于微量气体检测的交叉干扰处理技术，总结了各处理技术的优势与缺点，并对相关技术进行展望，旨在为采用光学方法进行微量气体检测的相关人员提供参考。

• 基于振动分析的变压器铁心故障诊断

  闫荣格1,2， 董正予1,2， 焦佩林1,2， 谷浩伟1,2

  铁心松动是变压器故障中的一个重要问题，其诊断方法中振动法具有结构简单、安全性高、造价低等特点，应用前景良好，但现阶段研究的振动法均未考虑铁心松动引起的应力对硅钢片磁特性的影响，并且存在着受电压波动影响大的问题，容易误判。为此本文测试了在不同压应力下硅钢片的磁化特性和磁致伸缩特性，构建考虑压应力对硅钢片磁特性影响的变压器电磁-机械强耦合模型，采用有限元法计算铁心正常和松动状态下变压器振动特性，提出振幅故障特征值法实现对铁心松动故障的诊断。为有效避免电压波动带来的干扰，提出将电压和振动幅值故障特征值作为故障诊断条件，通过计算和实测证明此方法可行性和准确性，对精确诊断变压器铁心故障有重要意义。

• 基于SE-DenseNet的变压器故障诊断

  郭如雁， 彭敏放， 曹振其

  由于变压器故障数据有限，采用神经网络诊断容易出现过拟合。通过Wasserstein生成对抗网络(Wasserstein Generative Adversarial Networks, WGAN)数据增强，采用变压器油中溶解气体作为故障诊断参量，本文提出了SE-DenseNet神经网络模型，该模型使用无编码比值法，结合深度稠密神经网络(Densely Connected Convolutional Networks, DenseNet)进行数据融合，特征重复利用以及挤压和激励模块(Squeeze-and-Excitation，SE)的特征图权重值校准的优点，运用指数衰减学习率、dropout、L2正则化、损失函数Adam收敛算法等优化方法，并且在同样数据集下将深度卷积神经网络、DenseNet与SE-DenseNet的三者性能进行定量对比分析。实验结果表明，三者之中本文提出的SE-DenseNet模型收敛速度快，准确率最高，泛化能力最强。

• 基于VMD-LSTM的小电流接地系统故障选线方法

  翟二杰， 舒征宇， 汪俊， 黄志鹏

  提出一种基于VMD-LSTM的故障选线方法。首先通过VMD算法将各出线零序电流分解为表征其特性的高、中、低频分量，分时段计算各分量能量值，并依次输入到LSTM神经网络中，通过建立各分量能量随时序变化特征与故障线路的联系，从而实现故障选线。仿真结果表明，该方法不受故障初始相角、接地电阻以及故障距离等因素影响，且在有噪声干扰、异步采样和采样频率较低时依然可以取得良好的选线效果。