抢鲜看｜《电工技能学报》2023年增刊1目次及摘要

《电工技能学报》是中国电工技能学会主理的电气工程领域综合性学术期刊，宣布根本理论研究、工程运用等方面具有国际和海内领先水平的学术及科研成果。
中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任，兼《学报》主编。

计及氢气-天然气混输的气电综合能源系统动态最优能流打算

作者：刘文昕；方家琨；胡可崴；钟治垚；艾小猛

择要：利用可再生能源电解水制氢并注入天然气管道进行跨区域输运和利用，能够有效改进“三弃”征象，助力能源系统低碳转型。
然而，氢气与天然气归天性子存在较大差异，掺氢后气网各管道、节点气质不均一，压力、流量等运行工况发生显著变革。

该文建立了含掺氢环节的气电综合能源系统动态最优能流模型，重点推导了计及分布参数效应的混氢天然气动态潮流方程，反响节点处氢气质量分数与气体流速的定量关系和传输网络中各管道气质差异，揭示掺氢后气网动态过程的关键特色。
同时，为降落优化问题求解难度，将模型中难以处理的双线性项等价重构为具有物理意义的新变量，并采取低掺氢比假设等简化方法进一步肃清模型非线性，从而将非凸非线性问题转换为线性方案问题。

该模型在反响异质气体注入对系统能飘泊布的影响的同时能够适应大规模优化问题的求解哀求。
末了通过仿真算例验证了所提模型的合理性和有效性。

频率突变影响下基于Lyapunov法的孤岛微电网暂态稳定性剖析

作者：李锡林；查晓明；田震；黄萌；胡宇飞

择要：以电力电子变流器为主导的微电网作为一种灵巧、可靠的分布式能源消纳和集成办法，近年来越来越受到关注。
由于短缺电网稳定的电压和频率支撑，孤岛微电网在故障扰动下易涌现暂态失落稳征象。
考虑锁相环受扰瞬间的被动频率突变和下垂掌握器无功环影响，该文建立了由构网型和跟网型逆变器共同组成的孤岛微电网的改进暂态模型，改进了暂态模型精度。

在此根本上，构建了一种二次型Lyapunov函数，用于孤岛微电网的暂态稳定性剖析。
通过待定系数，减小了非耗散区的影响，从而改进了传统Lyapunov方法的守旧性。
利用Lyapunov稳定判据，对不同形式扰动下的功角稳定边界进行了估计，剖析了孤岛微电网对不同形式扰动的敏感度，揭示了系统参数对暂态稳定性的影响。
末了，利用Matlab/Simulink仿真和基于RT-Lab的硬件在环实验对该文所提方法进行了验证。

基于压力约束重构的多批次成品油管网操持-运行联合优化模型

作者：刘晶冠；艾小猛；方家琨；崔世常；王盛世

择要：成品油管网具有多批次顺序运送特性，其管道网络参数为连续时变变量，导致压力约束中存在多个连续时变变量相乘项，具有很强的非线性。
为此，该文借鉴流体力学中描述流体运动的思路，首先，将建模视角从传统基于欧拉法的管网视角切换到基于拉格朗日法的批次视角对模型进行等价重构以降落非线性；然后，综合大M法、分段线性化和二维凸组合等多种线性化技能进一步肃清非线性，将非线性模型转换为易于求解的稠浊整数线性方案模型；末了，进行算例剖析，结果表明所提模型较现有模型更能反响管网的繁芜工况，在确保运输安全的同时提高经济性，个中电力本钱降落27.95%，均匀近似偏差从19.74%降落至0.61%。

基于电磁式旋转潮流掌握器的有源配电网多场景掌握

作者：颜湘武；邵晨；吴鸣；彭维锋；贾焦心 等

择要：分布式电源的高比例接入及两端电源供电系统的发展推进，给配电网带来了电压越限、相位差线路合环、潮流调控困难等问题，为此该文提出采取电磁式旋转潮流掌握器（RPFC）的办理方案，具有适用性强、本钱低、可靠性高的优点。

首先，剖析了RPFC的拓扑构造和事情事理，建立了RPFC稳态电压源模型；然后，分别构建了基于RPFC的电压越限模型及变转速掌握策略，基于相量合成事理的RPFC相位差线路柔性合环模型及其掌握策略，基于瞬时无功理论的RPFC功率解耦掌握模型及对应转速折衷掌握策略；末了，搭建了RPFC的380 V/40 kVA样机，实验结果表明，仅改变RPFC掌握策略即可实现其在多种场景下有效稳定的调节，验证了所提掌握策略的有效性和精确性。

考虑灵巧性补偿的高比例风电与多元灵巧性资源博弈优化调度

作者：潘郑楠；邓长虹；徐慧慧；梁宁；何熙宇

择要：在含高比例风电的新型电力系统中，针对由于缺少灵巧性调节勉励机制造成的灵巧性资源调节积极性不高、风电颠簸性平衡困难的问题，该文提出一种考虑灵巧性补偿的高比例风电与多元灵巧性资源博弈优化调度方法。

首先，计及风电颠簸性与负荷颠簸性的时空耦合特性，定义了风电颠簸性评价指标，并以此为根本提出了风电灵巧性调节需求量化方法；然后，考虑各灵巧性资源主体决策的差异性和趋利性，提出了基于主从博弈的灵巧性供需均衡剖析方法，以各主体利益最大化为目标建立灵巧性资源供需博弈优化模型；末了，通过仿真案例验证了所提方法可以有效提高源-荷-储多方灵巧性资源参与调节的积极性，并促进高比例风电的上网消纳。

基于旋转潮流掌握器的用户侧电压调控方法

作者：颜湘武；彭维锋；邵晨；贾焦心；李铁成

择要：针对高比例光伏并网引起的用户侧电压越限问题，可采取由旋转移相变压器（RPST）构成的旋转潮流掌握器（RPFC）进行电压调控。

首先，剖析了RPST与RPFC的事情事理；然后，比拟研究了两者的调压办法，指出RPFC具有更好的运用前景，并进一步提出了RPFC的电压调控方法，即根据用户侧电压实际值与额定值的偏差得到RPFC输出电压幅值的设定值，再通过调节旋转角的大小掌握输出电压幅值，并利用旋转角之间的偏差对RPFC伺服电动机的占空比进行量化打算，从而对两个旋转角的转速进行闭环折衷掌握，担保用户侧的电压水平；末了，从稳态与暂态掌握特性方面分别对RPST和RPFC的调压能力进行比拟实验，验证了RPFC实现用户侧电压调控的可行性和有效性。

一种高速直线电机定位测速系统硬件在环仿真

作者：范满义；史黎明；李子欣；徐飞；周世炯

择要：高精度高实时性的定位测速系统对高速直线电机的稳定运行至关主要。
为验证基于激光阵列的定位测速系统对高速直线电机掌握系统的适用性，该文首先剖析了激光阵列式编码器的事情事理，推导了定位测速系统参数设计的约束条件。
其次建立了编码器及激光传感器阵列的数学模型，根据给定的位置信息产生脉冲旗子暗记驱动激光器，以仿照传感器在不同速率下产生的光脉冲旗子暗记，根据检测的光脉冲旗子暗记来打算动子位置和速率。
末了基于所研制采集器、脉冲发生器、多通道仿照器及掌握器，构建了一套定位测速硬件在环仿真系统。

通过比拟给定的位置/速率与检测到的位置/速率的数据结果，量化丈量偏差。
通过与电机掌握系统的硬件在环闭环系统联合仿真，验证了该方法的有效性，且能够为位置与速率检测算法的改进与仿真验证供应良好的测试平台。

小尺寸双排绕组感应同步器输出电动势的谐波抑制

作者：刘承军；张逸飞；孙剑飞

择要：感应同步器作为一种电磁式位置传感器，具有精度高、安装大略等优点，广泛运用于各种高性能伺服系统。
传统的感应同步器采取定子分段式构造，绕组制作工艺的严苛哀求制约了感应同步器向小型化高精度的发展。

该文提出一种新型的定子双排绕组构造感应同步器，可以有效地抑制加工不善带来的导体偏差。
对双排绕组感应同步器的测角事理进行剖析，打算了其输出的偏差电动势，并通过建立有效导体的电流密度模型来提出抑制3、5次谐波的优化策略，进一步提高感应同步器的测角精度，终极根据比电动势同等事理提出双排绕组感应同步器的设计方法并建立3D仿真模型，采取有限元剖析与快速傅里叶分解的方法验证了策略的精确性与可行性，并制作样机进行实验。

永磁同步风力发电机高频共模电流谐波分布及幅值影响成分研究

作者：贾磊；刘瑞芳；李知浩；李术林；黄鑫 等

择要：永磁同步发电机由于能量密度大、构造大略、运行效率高档优点，成为风力发电系统广泛利用的机型之一。
永磁同步发电机在通过变流器向电网供电时，变流器产生的高频共模电流会带来严重的电磁滋扰和轴承电堕落问题。
定量研究共模电流频谱分布以及幅值的影响成分，就可以根据须要人为地改变共模电流的谐波分布，将共模电流的幅值掌握在合理的范围内，从而降落共模电流对系统的负面效应。

该文从一台MW级风力永磁同步发电机的共模电流测尝尝验出发，提出一种变流器-电缆-电机的建模及实验提取参数的方法，从时域和频域两个方面验证了模型的准确性。
在此模型根本上，针对谐振和上升韶光两个成分，对共模电流的谐波分布和幅值的影响进行定量剖析和仿真研究，结果表明，共模回路阻抗决定共模电流的谐波分布，共模电流上升韶光与共模电流的幅值成反比。

一种改进型高转换比两相串联电容变换器

作者：刘桂花；王博鑫；王卫；焦文渤

择要：传统两相串联电容降压变换用具有自动相电流平衡、稳态开关电压应力小等优点，该文在传统两相串联电容降压变换器的根本上，增加两个电容和一个开关，提出一种改进型高转换比的两相串联电容变换器。
该变换用具有传统两相串联电容降压变换器优点，同时还具有更高的电压转换比和更低的输出电流纹波，可以有效降落输入滤波电容值和变换器启动过程中开关的电压应力。
该文在详细剖析该变换器事情事理的根本上，搭建了110 W的实验样机，实验结果证明了理论剖析的精确性。

中点钳位型三电平逆变器并联系统的零序环流抑制策略

作者：徐畅；宫金武；张国琴；代克民；查晓明

择要：针对中点钳位型（NPC）三电平逆变器并联系统内普遍存在的零序环流问题，该文首先剖析模块间环流的通路，建立零序环流的电路和数学模型。
根据等效模型阐述零序环流各身分的产生机制，并对零序环流进行定量剖析。

定义零序环流的三类详细身分：通态零序环流、开关零序环流及稠浊零序环流。
对付不同类别的零序环流，提出共享直流侧中线和改进型LCL滤波器的硬件方法及准比例积分谐振（PIR）掌握器的软件方法去抑制对应环流身分的高频、低频分量；其余，针对改进型LCL滤波器中互换滤波电容中点和直流侧电容中点连接电缆上有较大高频电流的毛病，提出载波移相掌握下模块共用滤波电容的优化方案，在担保环流抑制效果的同时将奇数次开关频率的高频纹波转移到共用电容上，实现奇数纹波分量的自动抵消，使连接电缆上的电流减小近50%；末了，仿真与实验结果验证了所提环流抑制策略的可行性。

串联型12脉波整流器无源脉波倍增策略

作者：李泉慧；李峰；殷昕羽；吴晋蒙；孟凡刚

择要：多脉波整流器作为互换发电机与直流母线的通用接口，在航空航天、船舶电推进等领域有着广泛的运用。
为了提高串联型多脉波整流器的电能质量，并增强其可靠性，提出一种无源脉波倍增策略。
根据整流器的拓扑构造，剖析整流器的事情模态，并根据事情模态研究整流器的事情波形；根据整流器的拓扑构造以及事情波形，得到输入电压与注入变压器匝数比的定量关系，并根据定量关系得到最优匝比，完成无源脉波倍增电路的设计。

实验结果表明，利用脉波倍增策略后，整流器输入电压的总谐波畸变率（THD）由8.6%降至4.4%，输入电流的THD由6.5%降至2.6%，注入变压器容量仅为负载功率的2%。
所提出的无源脉波倍增策略本钱低、损耗小，且具有良好的谐波抑制能力。

不平衡电网电压下精简矩阵变换器扩展直接功率模型预测掌握

作者：韩思鹏；宋卫章；胥少杰；李佳耿；杜晓斌

择要：针对精简矩阵变换器（RMC）传统直接功率预测掌握在电网电压不平衡工况下网侧电流畸变严重、输入功率和直流侧输出电压存在较大颠簸的问题。
该文提出一种适用于RMC的扩展直接功率预测掌握方法。
推导剖析不平衡输入电压下有功功率和无功功率的二倍频颠簸表达式，利用1/4电网周期延迟法提取电网电压、电流正负序分量，采取扩展瞬时功率理论重新构建瞬时功率的参考值，实现网侧功率和直流电压纹波颠簸的自抑制，末了搭建一台实验样机对所提方法进行了验证。

实验结果表明，电网电压不平衡下所提方法使直流侧输出电压、有功功率和无功功率颠簸相较传统直接功率预测得到了有效抑制，实现了RMC网侧电流正弦且单位功率因数运行，验证了所提出方法的有效性和精确性。

含自由金属微粒流动变压器油的直流击穿特性

作者：姚雨杭；陶霰韬；于梦悦；潘成；唐炬

择要：自由金属微粒的污染是导致油浸式电力变压器绝缘性能低落的主要缘故原由之一，其运动行为与分布规律会受到油流的影响，从而导致变压器油的击穿特性发生变革，目前流动状态下含金属微粒变压器油的击穿特性和机理均不明确。

该文利用所构建的流动变压器油击穿特性试验平台，分别开展了无预压和有预压两种办法下变压器油的击穿试验，并记录了击穿前微粒的分布规律以及击穿时候的放电旗子暗记。
不雅观测结果表明：无预压时，击穿前油隙内仅存在少量游离的金属微粒，而有预压后微粒则会在油流静止和较低流速时于电极间汇聚，显著提高击穿前的微粒浓度；此外，含金属微粒变压器油的特色击穿电压将随着流速的增大先迅速上升随后逐渐趋于稳定。
在流速小于0.25 m/s时，预压后的击穿电压将低于无预压时，随流速的增大而逐渐靠近。

通过击穿过程不雅观测创造含微粒变压器油的击穿均是由单颗金属微粒引起的，其在靠近上电极时将引发局部放电从而导致击穿的发生。
末了，结合油隙内微粒分布的变革情形谈论了油流速率对变压器油击穿特性的影响机制。

连续冲击电流脉冲下避雷器阀片电气性能研究

作者：蔡力；田汭鑫；魏俊涛；周蜜；王建国

择要：自然界中大部分闪电都包含多次还击过程，连续雷击随意马虎造成避雷器劣化及破坏。
该文利用不同电流幅值、脉冲间隔、冲击次数的连续雷击对五种不同尺寸的避雷器阀片进行试验，研究了避雷器阀片在连续雷击下的电气性能。

结果表明：不同的冲击韶光间隔（10、50、100 ms）下避雷器阀片的电气性能变革差别不大，在ms量级的冲击间隔韶光下阀片散热可忽略不计，可视作为绝热过程；雷电流的幅值和冲击次数对避雷器阀片的电气性能有较大影响，冲击电流幅值越高，冲击次数越多，避雷器阀片的伏安曲线下移越明显，直流参考电压减小越显著，残压略微增加；温度是影响阀片性能的主要成分，温度越高，阀片性能劣化越严重，再次受到冲击后的劣化速率也会加快；避雷器阀片的温升与接管能量和质量的比值呈现显著线性关系。

人工触发闪电箭式先导和企图先导光电同步不雅观测与仿照

作者：蔡力；储汪祥；韦道明；闫继平；高耀庭

择要：基于同步光学和电场数据剖析了人工触发闪电的箭式先导和企图先导的发展过程，测得了两种先导的二维传播速率，箭式先导的二维传播速率的取值范围为1.5106～10.9106 m/s，企图先导二维传播速率在0.4106～2.9106 m/s之间。
企图先导终止前在光学和电场上同箭式先导都存在一定的相似性。
企图先导二维传播速率小于箭式先导的速率，放电过程也不如箭式先导强烈。
利用分段速率源电荷模型对箭式先导和企图先导的电场波形进行仿照，估算了先导发展时的电荷密度，终极所得的仿照曲线与实测曲线能较好地吻合。

基于电弧模型的直流开关振荡回路参数研究

作者：于雷；李劲彬；袁佳歆；王伊帆；蒋紫薇 等

择要：振荡回路在直流开关开断过程中通过供应振荡电流来创造“过零点”，振荡过程对成功开断与否具有决定性浸染，因此亟须研究振荡回路参数对开断的影响。
现有研究尚未在结合开断回路电弧特性的根本上考虑振荡回路寄生参数，存在参数不匹配、准确性低等局限性。
该文首先根据实际工程参数，建立了含寄生参数的等效多电容组合的振荡回路改进模型。
然后，基于Simulink仿真平台对振荡回路改进模型开展仿真研究；同时开展了振荡回路本体特性实验，验证了仿真的精确性。
末了，在考虑电弧特色的根本上，深入研究振荡回路参数对开断过程的影响机理，得出了RLC参数与开断特性间的映射关系。

五种吸附剂与C4F7N气体及 CF3SO2F气体的相容性试验研究

作者：吕浥尘；郑宇；朱太云；周文俊；李涵

择要：全氟异丁腈（C4F7N）和三氟甲基磺酰氟（CF3SO2F）是两种具有运用前景的SF6替代气体，有必要研究其与设备中常见吸附剂的相容性。
该文通过试验研究了五种常用的吸附剂（3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛、13X分子筛及活性氧化铝）与C4F7N气体、CF3SO2F气体的相容性，采取C4F7N/CO2、CF3SO2F/N2稠浊气体进行试验，检测试验前后稠浊气体的比例及身分，创造活性氧化铝会使C4F7N气体体积分数低落，但不会使CF3SO2F气体体积分数低落；其他几种吸附剂均不会使两种气体体积分数低落。

剖析表明，C4F7N气体分子的CN基团会与活性氧化铝发生弱相互浸染，从而导致其被活性氧化铝吸附，因此活性氧化铝不适宜作为C4F7N气体设备中的吸附剂。
该文涉及的五种吸附剂均与CF3SO2F气体相容。

500 kV换流变压器无人机巡检路径方案

作者：普子恒；张隆；余欣芸；陈建宝；万泉

择要：针对换流变压器上层存在巡视盲区的问题，拟采取无人机进行巡检，但换流变压器区域繁芜的电磁环境可能使无人机受到滋扰而失落控，需方案安全的巡检路径。
为此，该文根据某换流站实际支配和设备尺寸建立换流变压器广场区域三维模型，利用有限元法打算空间电磁场分布。

基于无人机可承受的安全阈值，并结合盲区须要巡检的部位，方案路径如下：无人机由隔离墙外起飞，在靠近阀厅侧的小电场强度区域进入变压器巡检区域，低落至巡检高度后依次对大储油柜、高压套管、小储油柜、压力开释阀和在线滤油机进行巡检。
路径上的最大电场强度为27 kV/m，最大磁感应强度为60T，均小于安全阈值。
末了，根据方案路径进行实地翱翔测试，可安全稳定地完成巡检作业。

环保绝缘气体介电强度预测方法评估

作者：周文俊；邱睿；郑宇；Pascal Brault

择要：为明确各种气体介电强度预测方法的准确性，基于9种气体（N2、CO2、N2O、CF4、SO2F2、c-C4F8、C3F8、C5F10O和C4F7N）在50 Hz工频互换电场下测得的相对介电强度对5种预测方法进行了评估。
结果表明，各方法预测准确性与其给出的可决系数R2不一致。
这紧张与其利用的样本数据测试条件分歧一、同一气体的相对介电强度不一致有关。
当改动上述问题后，各方法准确性得到提升，并与其R2符合。
分子参数的丰富和放电理论的参与可使预测方法准确性提升。

利用样本外气体进行验证的方法，其预测结果在改动前后都具有较高的准确性；利用基团贡献法的预测方法也具有上述特性。
通过上述评估结果可知，样本中的气体数据需在统一条件下得到，并根据试验条件和样本分子特色确定预测方法的适用范围。
放电理论、分子几何特色和新分子参数的引入有助于提高预测模型的准确性。
模型验证和基团贡献法可提高预测方法对样本数据的原谅性。

基于机器视觉的高压断路器机器特性丈量方法

作者：刘亚魁；李红运；林天然；王烽超

择要：高压断路器是电力系统中关键的掌握和保护设备，断路器机器特性的准确丈量是其故障诊断和寿命预测的先决条件，对付担保系统的安全稳定运行具有主要意义。
近年来，多种基于打仗式传感器的机器特色监测方法被提出。
但是，打仗式传感器必须安装在断路器的本体构造上，存在诸多毛病，例如传感器类型及安装位置对旗子暗记的影响、对机构正常事情的影响。

针对传统打仗式传感器的毛病，该文提出一种基于机器视觉的机器特色提取方法。
首先，利用高速图像采集系统采集机构的运动轨迹；然后，利用霍夫变换对视频图像中的关键角点进行自动定位；末了，基于Lucas-Kanade光流法跟踪关键角点的运动轨迹，得到高压断路器的机器特性。
通过与行程传感器丈量的数据比拟，验证了上述方法的准确性。

等离子体活化水溶液用于癌症治疗的研究综述

作者：张浩；张基珅；许德晖；刘定新；荣命哲

择要：大气压冷等离子体作为高效产生外源活性粒子的新技能，很有可能成为安全、高效的癌症治疗新方法，但等离子体直接处理人体组织存在渗透深度浅、有效韶光短的固有局限，使得运用潜力难以有效开释。
等离子体活化水溶液（PAS）作为大气压冷等离子体的一种间接应用形式，具有活性韶光长、穿透能力强和浸染范围大等上风，近年来被广泛用于癌症治疗研究。

该文紧张环绕PAS制备、体外抗癌效应和生物学机制、活体抗癌运用及生物安全性三个层面，对近十年来的国内外干系研究进展进行了综述。
PAS癌症治疗研究朝阳东升，该综述将为干系的理论和运用研究供应参考。

能量分布均匀性对恒功率下多极射频勾引胶原蛋白分泌的影响

作者：徐晗；张浩；刘定新；谢楷；邵明绪

择要：针对多极射频的电极极性排布模式开展研究，建立仿真模型剖析皮肤组织中射频能量分布和热量分布随不同处理模式的变革规律，并通过细胞实验和动物实验定量剖析了能量分布均匀性对恒功率下多极射频勾引胶原蛋白分泌的影响。

结果表明，正、负电极交错排列模式下，多极射频浸染于皮肤组织的电流密度均值、能量分布均匀性和热量分布均匀性相对最优。
多极射频处理可有效促进体外培养的皮肤成纤维HFF-1细胞增殖并提升细胞活力，同时该运用效果与射频能量分布均匀性正干系。
不同电极极性排布模式下多极射频勾引胶原蛋白分泌的效果有显著差异，能量分布均匀性越高，成纤维细胞分泌胶原蛋白量及大鼠皮肤胶原蛋白层厚度增加越明显。
以上结果为多极射频技能的临床研究供应了理论和实验支撑。

基于激光勾引石墨烯的柔性超疏水温度传感器研究

作者：杨丽；陈雪；王子涵；高鹏；徐桂芝

择要：体温是人体康健状况的主要指标，柔性温度传感器可以实现长期、远程、实时的体温监测，对付老龄化人口家庭床边监测与疾病早期预警具有主要意义。
该文提出一种在聚酰亚胺（PI）薄膜上通过激光直写一步制备三维多孔石墨烯，并同步实现图案化柔性温度传感器的高精度组装方法。
该传感器基于蛇形几何构造设计，可以有效抑制波折形变的滋扰，与人体皮肤共形贴附；疏水二氧化硅封装层的引入能够有效隔绝环境高湿度的影响，并且没有捐躯温度传感性能。

该温度传感用具有高灵敏度（TCR=-6.53410-4/℃）、0.991 84的拟合优度、宽检测范围（25～75℃）、高分辨率（0.1℃）和良好的稳定性。
采取粘合剂可以与日常生活用品（例如口罩和创可贴）便携集成，实现呼吸频率、体温的实时监测，并通过枢纽关头部位体温检测，实现骨枢纽关头炎的早期预警，在康健管理与疾病预警方面具有主要运用潜力。