电工电能新技术杂志

电工电能新技术杂志2023年第2期

• LCL型逆变器的积分IDA-PBC控制策略

  柴秀慧， 张艳蕾， 张迪， 张纯江， 赵晓君

  本文基于LCL型逆变器采用互联和阻尼分配无源控制设计控制器，针对控制模型多变量相互耦合和控制结构复杂等问题，对互联和阻尼分配无源控制(IDA-PBC)模型进行等效处理，建立IDA-PBC的去耦等效控制模型，基于该模型提出了一种注入阻尼参数设计方法，推导计算注入阻尼的大小和范围；为了减小并网电流的稳态误差，在IDA-PBC的基础上引入积分控制器，并提出了一种积分IDA-PBC控制策略，动态调节时采用注入阻尼，稳态时采用积分控制，该控制策略兼顾了系统动静态性能，提高系统的全局稳定性。最后，经过实验证明了提出的参数设计方法的合理性以及改进控制策略的可行性。

• 非闭合式磁心感应取能供电模块功率输出研究

  杨洋1,3， 许晓彦1， 刘鹏2,3， 李伟2,4

  为了解决在线监测传感器广泛应用于地下高压交流电缆时的能量供应问题，本文针对电缆附近丰富变化的磁场，设计了非闭合式磁心磁感应取电模块为传感器自供电。通过理论研究和有限元分析仿真建立了磁感应取电模块的功率输出模型，对磁心域的尺寸和形状进行优化设计。并用功率密度概念描述磁心的磁感应取电效率，通过等效可抽动式磁心的应用来提高磁心功率密度。再根据要求对绕在磁心上线圈域的匝数和线径进行设计，并基于谐振原理来提高系统带载能力。最后优化设计出适用于电缆的直角形抽动磁心取电模块。磁感应取电模块感应出的电压通过电能变换管理电路来获得稳定可靠的输出电压，可实现在线监测传感器的电源供应自给自足。

• 计及灵活性供需匹配的耦合系统优化配置模型

  吴雪翚1， 王强钢1， 吴晓政2， 李哲3， 杨龙杰1

  可再生能源与火电机组在同一并网点对外形成耦合系统的场景在东北地区普遍存在。在该场景下，考虑可再生能源和火电机组作为统一的运营整体进行优化配置是实现系统经济运行的关键。本文针对耦合系统中可再生能源接入的波动性和负荷的不确定性，提出一种考虑系统内灵活性供需匹配的优化配置模型。首先，为提升系统应对可再生能源输入及负荷需求不确定性的能力，根据耦合系统内的灵活性需求和灵活性供给匹配程度，建立灵活性供需匹配指标；其次，以耦合系统综合收益最优为目标，以灵活性供需匹配指标为约束，建立耦合系统优化配置模型；最后以东北地区某局域电网为例进行仿真分析，证明在耦合系统优化配置中考虑一定的灵活性供需匹配，在实现系统经济运行的基础上，可进一步提高系统配置的有效性和合理性。

• 基于改进型匹配滤波的非稳态电能质量信号分析方法

  杨金东1， 吴万军2， 唐立军1， 杨子龙3

  现代电力系统中出现了越来越多的非稳态电能质量问题，为了提高电能质量非稳态成分分析的准确度，本文提出一种基于改进型匹配滤波的分析方法。分析了常规匹配滤波算法误差的产生原因和变化规律，发现正弦时频基函数与所匹配的稳态谐波在数据窗中点附近具有相位精确逼近的特性。在理论分析的基础上，构建含非稳态扰动成分的信号算例进行算法验证。结果表明所提出的分析方法能够实现稳态谐波参数的准确估计和非稳态扰动成分的精细分离，提高了电能质量信号分析的准确度。

• 基于Markov状态空间法的稳控系统隐性故障建模方法

  蒋航1， 熊俊1， 陈愚1， 陈柏汗1， 封科2， 刘平2， 欧阳金鑫3

  安全稳定控制系统（稳控系统）对于电网的安全稳定运行意义重大，但是稳控系统隐性故障的存在可能导致电力系统事故的进一步扩大和蔓延。现有稳控系统故障的研究较少，且主要集中于定性分析，缺乏对隐性故障的量化建模。为此，本文分析了稳控系统隐性故障的特点和存在环节，建立了稳控系统隐性故障评估指标体系；基于稳控系统隐性故障各环节的故障率，建立了基于Markov状态空间法的稳控系统隐性故障概率模型；提出了稳控系统可靠性分析指标的计算方法，实现了稳控系统的可靠性评估；最后以某220 kV稳控系统为例，通过对稳控系统隐性故障概率的准确计算，验证了所提模型的合理性和有效性，实现了稳控系统的可靠性评估。

• 无线电能传输技术发展与应用综述

  刘耀1,2， 肖晋宇1,2， 赵小令1,2， 吴佳玮1,2， 杜宇维3， 赵宇霏3， 王贺阳3， 王振兴3

  二十一世纪以来，无线电能传输技术进入飞速发展阶段，相关的理论研究、创新实验以及应用推广都有了长足的进步，随着全球能源互联网的提出和构建，相关技术在未来会有更大的发展潜力和应用价值。本文从无线电能传输技术的发展历史出发，阐述了无线电能传输的诞生与发展；其次重点梳理了磁场耦合式、电场耦合式、微波式、激光式和超声式五种不同的无线电能传输技术在国内外近20年的关键研究动态；然后面向电力系统、交通运输、航空航天等领域，归纳展望了具体的应用场景；最后针对不同的无线电能传输技术分别讨论了各自面临的主要技术挑战。

• 变温条件下钐钴永磁材料损耗特性测量与定量分析

  李永建1,2， 范子容1,2， 张长庚1,2， 耿惠1,2

  大功率永磁电机较高的工作温度会对转子永磁体的磁性能和损耗特性产生较大影响。本文通过自主研制的变温条件下永磁体交流损耗测试系统，对钐钴永磁体开展多磁通密度、宽频率、宽温度范围内的交流损耗测量实验，并基于测量数据在Bertotti损耗分离理论的基础上提出变温条件下交流损耗计算公式，对不同频率下交流损耗随温度升高的变化情况进行解释和验证。结果表明：钐钴永磁材料的磁滞损耗与温度呈正相关，而涡流损耗与温度呈负相关。且当交流磁场频率升高时，总损耗中涡流损耗占比增加而磁滞损耗占比下降，导致在不同频率交流磁场下总损耗随温度升高呈现出不同的变化趋势。研究结果可为实际工况下钐钴永磁电机的优化和设计提供重要参考。

• 基于有限元的电力变压器抗短路能力校核方法研究

  罗竣匀1,3， 刘君2,4， 胡晓1， 徐舒蓉4

  为了减少在变压器抗短路校核中由于电磁力计算差异引起的应力计算值误差，本文以某110 kV三绕组变压器为例，搭建了二维有限元电磁仿真模型，计算出不同工况下各绕组的漏磁通密度与短路电磁力；对绕组结构稳定性应力解析算法进行了分析和改进，用改进的算法计算了绕组结构稳定的关键应力指标，并按照GB 1094.5—2008判据给出校核结果；最后与专业校核软件(WELDINST)的校核结果进行了对比，计算结果偏差在工程应用可接受范围内。案例变压器返厂解体结果证明该校核思路和改进的应力解析算法用于变压器绕组稳定性校核的有效性。

• 基于EEMD与CNN模型的多标签负荷识别方法

  程志友1,2， 程安然2， 李悦2， 姜帅2

  识别用户用电负荷组成与用电行为是智能电网技术发展的重要研究内容之一。本文提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)结合卷积神经网络(CNN)的多标签负荷识别方法，实现对用户负荷有效的非侵入式监测。首先从检测到事件的聚合测量数据中提取单周期电流波形，应用集合经验模态分解将电流分解为两种模态分量，接着应用欧氏距离相似度函数将分解后的电流转化为二维矩阵表示，通过CNN多标签分类器自动提取矩阵的有效特征，最后利用公开数据集对所提出的方法进行了实验验证。结果表明，基于EEMD处理后的负荷识别准确率高，能够有效地实现多标签负荷识别。