抢鲜看电工技术学报2023年第1期目

《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊,报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国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。

前沿·观点

电动车智慧无线电能传输云网

作者:杨庆新;张献;章鹏程

摘要:无线电能传输将是未来智能网联、无人驾驶、共享化电动车的必然选择。该文提出电动车智慧无线电能传输云网的概念、意义和构建中的关键问题及实现路径。将具有无线电能双向传输功能的电动车网和桩网通过云平台(即“两网一云”)进行智慧融合,实现各参与要素间的便捷、高效、协同运行以及资源优化匹配。电动车智慧无线电能传输云网的建立,将极大推进电动车智能网联化、无人驾驶和共享化以及电能的车网智慧交互,使交通出行模式和新能源电力储馈方式发生变革,真正满足人们对轻松自由并安全出行的美好追求,助力碳中和目标的实现。

数字化技术在输变电设备状态评估中的应用专题

专题特约主编寄语

特约主编:谢庆教授;汲胜昌教授等

当前,数字化技术已成为推动电力系统等国民经济各行各业优质发展的新动力。将数字化技术应用于输变电设备状态评估中,可有效提升输变电设备状态评估的准确性、时效性和智能化水平,对保障电力系统运行安全,推动我国能源转型升级,促进“双碳”战略目标顺利实现具有重要意义。

为了集中反映我国电力科研人员和学者在“数字化技术在输变电设备状态评估中的应用”领域的最新研究成果,在《电工技术学报》编辑和特约编委的共同努力与支持下,本次专题应运而生。此次专题征稿得到了国内学者的积极响应,经过专家的认真评审和严格把关,优中选优,最终专题刊登10篇精选论文,以飨读者。

针对绝缘子故障检测,上海交通大学余颖等撰写的《配电线路针式绝缘子早期故障动态特性研究》从机理上探究针式绝缘子裂缝内部放电发展过程,基于磁流体动力学仿真建模,试验模拟针式绝缘子裂缝内部放电,探究裂缝内部电弧的发展过程和电流电压波形特征,研究结果为进一步实现针式绝缘子早期故障的辨识奠定了基础。

天津大学李斌等撰写的《基于多尺度特征融合的绝缘子缺陷检测》针对绝缘子缺陷区域的像素信息少、形状尺寸不一等问题,提出了一种基于多尺度特征融合的绝缘子缺陷检测网络(MSD2Net),进一步提升了绝缘子缺陷检测效果。

兰州交通大学苟军年等撰写的《基于改进掩膜区域卷积神经网络的输电线路绝缘子自爆检测》针对由于背景复杂、目标所占像素比例较小导致掩膜区域卷积神经网络(MaskR-CNN)模型对绝缘子缺陷检测能力不足的问题,提出一种改进的MaskR-CNN模型,有效提升了模型的检测精度和分割性能,且比原始模型更加鲁棒,可以满足电力巡检中准确性和快速性的要求。

针对变压器故障诊断与运维,华北电力大学谢庆等撰写的《基于ALBERT的电力变压器运维知识图谱构建方法与应用研究》针对电力变压器运维领域公开数据较少、运维知识难以被有效挖掘的问题,提出一种基于ALBERT的电力变压器运维知识图谱构建方法,在电力变压器运维领域文本中具有很好的表现,实现了基于电力变压器运维知识图谱的辅助决策功能。

西南大学杨童亮等撰写的《基于SMA-VMD-GRU模型的变压器油中溶解气体含量预测》针对电力变压器油中溶解气体浓度序列非线性、非平稳特性影响预测精度问题,基于黏菌算法(SMA)和变分模态分解(VMD)构成黏菌算法优化的变分模态分解(SMA-VMD),结合门控循环单元(GRU)组成分解-预测-重构的变压器油中溶解气体浓度预测模型,有效地提高了变压器油中溶解气体浓度含量预测精度。

华北电力大学杜厚贤等撰写的《基于振动信号多特征值的电力变压器故障检测研究》针对由于现有研究大多是针对某一特定型号或电压等级变压器开展的纵向比较,导致形成的诊断算法泛用性较差的问题,提出了一种基于振动信号多特征值的电力变压器故障检测方法,适用于多变压器的横向诊断和对不同测点、不同工作状态下数据的分类。

针对电力物联终端身份识别的问题,华北电力大学赵洪山等撰写的《基于多尺度窗口和区域注意力残差网络的无线电力终端身份识别方法》针对现有无线通信设备信号识别方法需对信号进行域变换、增加网络输入数据维数的问题,提出了基于多尺度窗口区域注意力残差网络的无线终端身份识别方法,显著提升了对相同型号设备的识别精度,进而有效增强了电力系统的通信安全。

针对高压断路器故障诊断,华北电力大学刘会兰等撰写的《面向高压断路器故障分类的电流-振动信号类聚几何敏感特征优选方法》针对利用电流-振动信号联合进行高压断路器故障分类过程中原始特征集维数较高,因而造成识别率低、分类性能退化的问题,提出了一种适用于高维小样本的类聚几何敏感特征优选方法,能够根据特征敏感因子优选得到不同故障类型下的类聚几何最优特征集,提高了目标分类的识别准确率。

针对电流互感器性能提升,太原理工大学王祎凡等撰写的《基于电压源型PWM整流电路的输电线路测量与感应取电一体化互感器实现方法》针对传统的电流互感器(CT)为在线监测设备供电时,输电线电流的波动大,不仅导致小电流时CT取能不足、大电流时CT磁心饱和的问题,而且会进一步影响输电线路电流实时监测的精确性等问题。提出了一种测量与感应取电一体化互感器的实现方法,有效调控励磁支路,以精确度1%的标准实时监测输电线路电流,实现对一次电流的精确测量。

针对磁场能量收集器功率提升,西安交通大学叶凯等撰写的《一种基于磁通控制的电磁感应式磁场能量收集器功率提升方法》针对电力线周围磁场强度的增大会导致磁心的磁通密度达到最大值,磁心深度饱和会造成功率损失并威胁收集器的安全等问题,提出了一种基于磁通控制的电磁感应式磁场能量收集器功率提升方法,通过控制其串并联状态来缓解磁心饱和,显著提升磁场能量收集功率。

本次专题反映了我国学者在“数字化技术在输变电设备状态评估中的应用”领域的最新进展,也为相关领域专家学者交流提供了平台,为促进输变电设备状态评估效果提升和数字化转型提供了新思路。感谢各位作者、专家、编委对本专题的支持,感谢《电工技术学报》编辑部为本次专题能够顺利出版付出的辛勤劳动。

基于电压源型PWM整流电路的输电线路测量与感应取电一体化互感器实现方法

作者:王祎凡;任春光;张佰富;杨宇;韩肖清

摘要:输电线路在线监测技术是实现能源互联与输配电系统安全稳定运行的重要保障。传统的电流互感器(CT)为在线监测设备供电时,输电线电流的大范围波动,不仅会导致小电流时CT取能不足、大电流时CT磁心饱和的问题,而且会进一步影响输电线路电流实时监测的准确性。

针对上述问题,该文提出一种基于电压源型PWM整流电路(VSR)的测量与感应取电一体化互感器的实现方法,根据CT一次电流的大小控制VSR工作在不同模式,实现CT二次侧阻抗从容性到感性的动态调节,保证取电CT在一次电流大范围变化时,维持稳定的输出电压。同时通过对二次侧等效阻抗及励磁电流进行等效建模及计算,从而实现对一次电流的精确测量。仿真与实验验证了该方案的有效性。

面向高压断路器故障分类的电流-振动信号类聚几何敏感特征优选方法

作者:刘会兰;许文杰;赵书涛;裘实;刘教民

摘要:针对利用电流-振动信号联合进行高压断路器故障分类过程中原始特征集维数较高,因而造成识别率低、分类性能退化的问题,该文提出一种适用于高维小样本的类聚几何敏感特征优选方法。

首先,利用广义维数谱和敏感维数定量刻画经魏格纳-威尔分布处理的振动信号时频图,结合线圈电流信号的突变信息,构建断路器完整动作过程的电-振联合多征兆域原始特征集;其次,通过定义“变异系数”细致描绘特征在样本类内和类间的波动性,由“赏函数”对类间发散性强的特征予以加权,根据特征敏感因子优选得到不同故障类型下的类聚几何最优特征集;最后,采用支持向量机和其他识别方法进行故障分类。试验结果表明采用最优特征集识别准确率明显提高,具有工程应用价值。

一种基于磁通控制的电磁感应式磁场能量收集器功率提升方法

作者:叶凯;刘柱;赵鹏博;杨爱军;袁欢等

摘要:无线传感器网络作为电网的“神经末梢”,在智能电网建设中扮演着越来越重要的角色。如何稳定可靠地为传感器网络供能引发了人们的


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