抢鲜看｜《电气技术》2021年第1期目次及摘要
《电气技术》
中国电工技术学会主办的电气工程行业品牌技术期刊，关注实用工程技术、聚焦前沿发展。中国科学研究院电工研究所王秋良院士任《电气技术》主编，武汉大学电气工程学院唐炬院长任《电气技术》执行主编。
研究与开发
基于磁-结构场耦合的变压器绕组变形的因素分析
作者：杜国安；徐玉珍；兰生；陈杰；林野
摘要：变压器绕组在短路电动力冲击作用下，受多重因素的影响，绕组的形变量发生显著变化。本文采用磁-结构场耦合的有限元仿真方法，建立变压器的三维模型，运用Ansys Maxwell计算出绕组的短路电动力体密度分布，采用顺序耦合的方法把电动力体密度耦合到Ansys Workbench中的结构场，进行绕组的静力学分析；运用相关理论分别分析温度、预紧力等变化对绕组的形变量的影响。结果表明，温度和预紧力均能影响绕组强度，温度对绕组辐向形变量影响更大，预紧力对绕组轴向形变量影响更显著，在电磁力分布较大的区域，二者的影响效果均明显增加。研究结果对变压器抗短路设计有一定参考意义。
面向电网侧、新能源侧及用户侧的储能容量配置方法研究
作者：白桦；王正用；李晨；许寅
摘要：电网中普遍存在负荷率过高,电网峰谷差较大的情况。随着风电、光伏等新能源的不断接入,其出力的波动性使得电网调峰问题更加严峻。储能因其具有响应快速、双向调节等优势,在缓解重负载、削峰填谷、平抑新能源波动、提高供电可靠性等方面可发挥关键作用。本文针对电网侧,提出了用于变电站降载及削峰填谷的储能容量配置方法;针对新能源侧,提出了用于平抑新能源出力波动的储能容量配置方法;针对用户侧,提出了用于提高供电可靠性的储能容量配置方法。最后,以某地区电网的实际数据进行了示例分析。
平行和交叉跨越直流模拟试验线段三维电场的一种计算方法
作者：杨勇；谢莉
摘要：直流模拟试验线段常用来试验研究平行和交叉跨越高压直流输电线路的电场以验证理论研究结果的有效性,因此需要研究一定线段高度下线段长度对其电场的影响,为试验线段的几何结构参数设计提供依据。本文提出一种线段电荷所产生电位和电场的解析表达式,将其应用到优化模拟电荷法中求解平行和交叉跨越直流模拟试验线段的三维电场。通过计算和分析,得到如下结论：本文提出的方法能用来计算平行和交叉跨越直流模拟试验线段的电场;所得到的电场分布规律能为将来进一步预测平行和交叉跨越直流模拟试验线段发生电晕放电时所产生的离子流电场提供技术支撑。
百兆瓦级反向开关晶体管脉冲功率组件及其水下脉冲放电研究
作者：尚超；刘云龙；董义华；张雪原；张玉芝
摘要：基于反向开关晶体管的工作原理,设计了水下脉冲放电系统。根据负载击穿特性,首次提出不使用磁开关阻断主电压的设计思路,这提高了主电流上升率。确定了实验参数,并进行了放电实验。实验过程可见,在击穿过程中,负载相当于一阻值很小的电阻,且击穿过程有一个时间延迟。在12kV主电压和4kV预充电压下,负载击穿时间约为25μs;反向开关晶体管预充电流峰值为397A,脉宽为3μs;主电流峰值为6.5kA,脉宽为5μs,di/dt为3.2kA/μs。
基于WT-IPSO-BPNN的电力系统短期负荷预测
作者：康义；师刘俊；郭刚
摘要：鉴于短期负荷预测精度对电力系统安全、经济和可靠运行的重要性,为提高预测精度,本文提出了基于小波分解（WT）、改进粒子群算法（IPSO）和BP神经网络的组合预测模型。首先运用小波分解对负荷数据预处理,将历史数据分解成cd1、cd2、cd3以及ca3;然后对分解后的小波序列分别进行神经网络建模和预测;最后小波重构负荷序列的最终预报。为提高BP神经网络所需样本的精确性和神经网络的收敛速度及稳定性,采用改进粒子群算法优化网络,形成了“分解-预测-重构”模型。经实例验证,与小波分解BP神经网络方法相比,本文所提方法具有训练学习能力更强、收敛速度更快、预测精度高和适应能力更强的优点。
低压电网线性负载漏电流的特性分析
作者：许冠炜；郑荣进；邓明在
摘要：本文针对低压电网的漏电问题,归纳了漏电流的类型及检测手段,研究了漏电流故障等效负载的种类,建立了线性负载等效电路模型;针对TT接地系统的低压电网,在电磁暂态仿真软件中建立其模型,将TT接地系统中可能存在的漏电流模型加入电网,同时将等效负载电路模型也接入电网中,进行接地故障漏电流仿真分析,证明了模型的可行性,并得到相应的结论,可为漏电故障的检测和定位等提供理论依据。
基于叶片载荷的变桨后备电源能量计算方法
作者：王振威；刘佳伟；吕峰
摘要：超级电容已成为现今主流的变桨系统后备电源。本文以超级电容为例,针对风电机组变桨系统后备电源设计,提出一种基于叶片载荷的能量计算方法。通过与传统顺桨能量计算方法对比发现,本方法能提高能量计算的准确度,实现成本优化,对变桨系统整体设计具有指导意义。
智能变电站跳合闸监测系统研究与应用
作者：董中和；宋晓航；唐昱恒；王盛威；王义波
摘要：高压断路器是电力系统中必不可少的电气设备,断路器跳合闸回路的完好是保证断路器正常工作的必要条件。对跳合闸回路进行在线监测,是实现跳合闸回路预知性维修的前提,是保证电网安全可靠运行的关键因素。本文对跳合闸回路的工作状态与回路电流变化情况进行原理分析,并设计了跳合闸监测系统。该系统由电流采集电路、模数转换电路、主控系统和通信电路组成,完成跳合闸回路电流采集、量化、控制、过滤和发送等操作,配合使用在线监测设备监测软件,可以实现跳合闸回路实时监视和故障报警等多种功能。
电气节能技术及应用
基于流固耦合的永磁直驱风力发电机传热分析
作者：邢军强；汪明武；孔莹莹
摘要：海上的风力发电已经逐渐变成一种大趋势。大功率的电机对装置的散热要求很高,因此对电机进行温度场分析可以很好地指导电机冷却系统的设计。强迫水冷电机与自然风冷电机相比具有散热效果好、噪声产生少,以及使用寿命更高等优点。本文以一台外转子永磁直驱风力发电机组为研究对象,基于流固耦合和共轭传热的分析方法,利用Ansys软件对正常工作下的电机进行温度场分析,从而得到电机内部主要部件的温度分布。最终,通过对一台10MW外转子电机进行流固耦合分析,对比计算不同冷却水流速下的电机温升分布,得出冷却流体流速与电机温升的关系曲线,为电机冷却设计提供参考。
交流架空线路导线电磁感应取能功率分析与研究
作者：侯建军；左中印；葛宏宇
摘要：本文介绍了在智能电网背景下的架空线路在线监测装置对供电的需求特点,论述了当前交流架空线路在线感应取能的几种方式及其原理,重点对导线电磁感应取能技术进行了分析。通过导线电磁感应取能原理建立了取能的物理和电路模型,在对影响取能的各因素进行分析后,进行了该方式在特定取能条件下的最大功率估算,并对影响取能功率的因素进行了分析,为导线电磁感应取能技术的工程应用提供了参考。
基于变压器新技术的高速铁路牵引变电所节能与标准化布置
作者：程卫军
摘要：通过对我国高速铁路初期开通运营的京津城际和2019年末开通运营的智能京张牵引变电所的布置和牵引变压器出线方式的阐述,结合电力变压器电缆出线新技术和植物绝缘油新技术,提出了高速铁路在采用牵引变压器新技术下的变电所布置在节能和标准化方面的优化思路。
一种600MW级及以上机组保安段切换系统的设计与实现
作者：张钢；周亚群；谈博；牛利涛；赵俊杰
摘要：600MW级及以上的机组,当装设发电机断路器或负荷开关时,可不设高压厂用备用变压器,从另一台机组的高压厂用母线引接本机组的高压停机电源,互为事故停机电源,而事故停机电源通常仅作为本机组停机检修电源,无法实现与工作电源之间的快速切换,这种接线方式对保安段切换系统提出了更高的要求。通过在保安段配置四电源切换系统,由快切装置实现保安段电源之间切换,切换方式灵活,运行安全可靠,具有一定的借鉴参考意义。
水冷静止变频器的研究与设计
作者：王超；漫自强；徐峰；蔡恒
摘要：通过分析静止变频器的应用现状,提出水冷型静止变频器的应用需求。该静止变频器核心设计包括紧凑型阀组和水冷系统两部分,文中首先介绍了紧凑型阀组设计及特点,其次介绍应用于静止变频器的水冷系统设计要点,最后通过仿真对散热器流量进行匹配计算,保证各元器件的可靠运行。
冷水机组在电力电子水冷却系统中的应用研究
作者：张辉亮；刘金革
摘要：现有电力电子设备水冷却系统中,通常使用空气冷却器或冷却塔作为外冷设备,该种设备不适合在常年高温缺水的地区应用。本文通过对目前换流站中电力电子设备水冷却系统的分析和研究,提出了将冷水机组应用于外冷却系统的新思路,即采用冷水机组直接冷却去离子水。通过实际工程应用,验证了该方案的可行性,为高温缺水地区大功率电力电子阀的冷却提供了技术支持。
共直流母线能量回馈系统在起重机上的应用与分析
作者：夏文艳
摘要：针对起重机机构的电动机所传动的位能负载下放时,或电机处于再生发电状态,所产生的再生能量通过外接制动电阻消耗掉,造成能量浪费的问题,本文提出了一种将公共直流母线能量回馈式变频调速系统技术并将其应用于起重机,将各机构产生的再生能量通过有源逆变装置回馈到电网,解决了能量的浪费问题,且对电网无污染,提高了调速系统的控制性能。
技术与应用
北斗高精定位在输电杆塔边坡监视上的研究与应用
作者：刘永琦；詹志英
摘要：输电杆塔边坡滑坡会造成输电杆塔结构失稳。为了提高输电系统监视的自动化程度和响应效率,本文搭建了一个基于北斗高精定位技术的输电杆塔边坡在线监测系统。该系统数据采集终端配置发电与储能模块,实现能量自给;数据传输网络采用无线专网,保障数据安全;位置解算平台通过地面基站校准,实现毫米级偏移量监测。本文还通过高边坡输电杆塔应用实例验证了系统的可靠性,为输电杆塔边坡监测实施提供了借鉴。
储能对火电厂励磁稳定性影响分析
作者：朱建华；赵启；许立长；冯斌；焦春雷
摘要：本文针对目前储能接入电厂后对发电厂励磁系统调差系数、无补偿相位特性、阻尼特性造成一系列影响的问题,研究了储能接入电厂对励磁系统稳定性的影响。首先,建立考虑储能影响的发电厂单机模型,给出了储能与调差系数、无补偿相位特性、阻尼特性的理论关系,在此基础上分析了不同储能出力对上述三者的影响。仿真结果表明,储能接入电厂后,对励磁系统的调差系数、阻尼特性、励磁系统无补偿特性都产生了一定影响,需要对上述三者进行安全性评估。
基于PLC的光纤通信技术在变压器远程监控中的应用
作者：许金红
摘要：在某电厂110kV变压器改造过程中,针对变压器现场信号多、与后台传输距离远等特点,本文提出并采用通过可编程逻辑控制器将变压器二次开关量信号、模拟量信号转化成数字信号再经由光纤通信传到远方后台的方法,成功解决了实际困难。
基于变电站物理配置描述的换流站控保系统物理回路可视化比对方法
作者：汤晓峥；施琳；喻春雷；宋金山；张祥
摘要：随着直流输电技术的大力发展,换流站的可靠稳定运行将面临着巨大的挑战。虽然智能变电站光纤物理回路模型文件已经规定了智能站二次回路中光纤回路描述信息,但许多换流站特有的物理对象都没有涉及,从而无法完全兼容直流换流站使用;并且模型图纸数量过多,内部时分多路复用总线、DP总线修改等原因,导致运维人员需要对物理回路模型文件不断地进行修改调整,于是便出现了变电站物理配置描述文件版本较多、运维不便的问题。本文针对上述问题,在光纤物理回路模型文件的基础上进行一定程度扩展,以适配换流站特有的总线和继电器等,并设计了一种基于变电站物理配置描述模型的可视化比对方法,实现了换流站内物理对象模型属性、屏间物理线缆、屏间线缆缆芯和柜内缆芯回路4个层级的可视化和版本差异比对,从而方便运维人员对变电站物理配置描述版本进行管理,有效提高运维效率。
基于北斗系统的地质灾害监测系统建设
作者：张同伟；李凌瑛
摘要：为降低地质灾害对供电线路的影响,需要对山体滑坡进行连续观测,获取地质情况变动的动态信息。传统监测方法在耗费大量人力和物力的同时难以保证可靠性。为实现在线监测地质变动情况,本文提出了一种基于北斗高精度定位系统的地质灾害监测方法。通过北斗高精定位技术和无线通信技术,实现地质情况的在线监测,支撑电力设备运维人员及时准确实施灾害预防及救援措施,为地质灾害预警系统建设提供了借鉴。
低压配网剩余电流保护运行现状及相关措施分析
作者：陈航宇；李天友；杨智奇
摘要：在低压配电网中主要采用剩余电流保护装置来实现触电保护,但是现有的实际投运率并不高,运行效果不明显。针对此问题,本课题组在福建省部分地区展开调研,分析运行存在的主要问题,针对性地提出技术管理措施,同时就这方面的技术研发提出建议。