01 基于气网动态代理模型的电-气综合能源系统最优能流计算

作者：许康平，王程，毕天姝

单位：新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220553

摘要：电-气综合能源系统是“双碳”目标下我国能源转型和能源变革的重要探索方向之一。本文提出了一种基于气网动态代理模型的电-气综合能源系统最优能流计算 模型。首先，基于神经网络拟合气网流量、气压关系，提取神经网络参数构建气网动态代理模型；其次，提出了基于气网最大时间常数的滚动代理模型构建方法，降低了代理模型规模与模型训练代价，提升了模型拟合精度；随后，并将含非线性激活函数的气网动态代理模型等价转化为混合整数线性规划模型，并与电力系统潮流模型结合，建立了电-气综合能源系统最优能流模型；最后，以配网级电-气综合能源系统为例，验证了本文所提模型较之于基于管道参数均一化假设的物理模型、气网全时段代理模型的优势。

02 氮化镓功率器件/模块封装技术研究进展

作者：刘斯奇，梅云辉

单位：1. 天津大学材料科学与工程学院；2. 天津工业大学电气工程学院

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220032

摘要：Ga N作为典型的宽禁带半导体材料，具有高耐温、高耐击穿电压以及高电子迁移速率的优势，封装技术对于充分发挥Ga N的以上优势并保障工作可靠性十分关键。本文首先对比分析了Si基、SiC基和Ga N基器件/模块封装的异同，随后从封装杂散电感、封装散热设计和封装连接可靠性三个方面，分别介绍其带来的问题以及解决方案，讨论了目前研究可能存在的不足。基于综述分析，最后本文提出了未来GaN功率器件/模块封装技术亟待解决的问题以及研究展望。

03可控有源振荡直流断路器设计与试验

作者：刘远，贺之渊，张升，周万迪，高冲，李弸智

单位：1. 先进输电技术国家重点实验室(国网智能电网研究院有限公司)；2. 大功率电力电子北京市重点实验室(国网智能电网研究院有限公司)

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.221000

摘要：直流输配电网为大规模高比例可再生能源并网和大容量远距离电能传输等难题提供了解决方案，是构建以可再生能源为主体的新型电力系统重要发展方向。直流断路器可快速开断故障电流、有效隔离故障，是保证直流输配电网可靠运行的关键设备之一。但是目前直流断路器仍存在开断电流能力受限、价格昂贵等问题。本文针对可控有源振荡新型直流断路器拓扑，阐述其拓扑构成与开断、关合原理，完成参数设计数学解析及影响规律分析。开发出10kV可控有源振荡直流断路器样机，开展额定电流及故障电流双向电流开断试验，验证所提拓扑设计正确性和工程应用可行性。

04基于矩阵变压器的全移相双有源全桥直流变换器的电流应力优化方法

作者：吴春华，陈修淋，李智华，汪飞

单位：上海市电站自动化技术重点实验室(上海大学电气工程系)

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.213271

摘要：针对传统单一移相策略下，双有源全桥(dual active bridge，DAB)变换器无法真正实现全局最优电感电流应力的问题，提出一种基于矩阵变压器的全移相调制优化算法。全面分析由三个移相自由度组成的六种移相模式对电感电流应力的影响，并结合传输功率的数学模型得出所有电压传输比对应的全局最优解。使用了一种低压侧并联高压侧串联的新型矩阵变压器结构，并分析由此结构引入的第四个移相角对优化结果的影响。最后通过直接功率控制将调制优化算法应用到此拓扑中。仿真和实验结果表明，本文提出的调制优化算法可以使得DAB变换器全局电感电流应力最优，提高工作效率，在轻载时能够实现软开关。

05公交枢纽灵活性赋能的高可靠城市配电网 多层协同优化规划方法

作者：曾博，罗旸凡，周吟雨，吴晨，刘一贤

单位：新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220833

摘要：作为城市交通基础设施的重要组成部分，公交枢纽(PTH)是城市能源和交通系统的耦合汇聚节点。如何实现PTH和城市配电系统的有机协调发展，在满足公交服务需求的前提下，尽可能地降低电动公交负荷并网的负面影响，并利用其运行灵活性促进电力系统提质增效，已成为未来城市规划的重要课题。为此，本文在深入分析PTH与配电网交互机理的基础上，分别考虑正常和故障情况下PTH参与电网侧需求响应的贡献，提出了一种面向PTH灵活性赋能的高可靠性城市配电网多层协同规划方法。模型以系统投资运维总成本最小化为目标，综合考虑电力-交通系统运行和供电可靠性/公交服务质量等多域约束，通过对PTH选址定容、配电线路/变压器扩容以及正常/故障多模场景下系统运营策略进行协同优化，以实现PTH灵活性资源的高效利用和配电系统的可靠经济运行。根据模型中多元场景密切耦合的特点，提出了多层Benders分解方法将其等效转化为上层（投资主问题）、中层（正常运行子问题）、下层（故障运行子问题）的三层迭代模型，实现精确高效求解。最后，以修改的IEEE-33节点配电网和北京四惠公交枢纽的实际数据为例，验证了所提模型和方法的有效性。

06考虑碳交易的风光储场站参与电力现货市场报价策略与调控方法

作者：王凯，延肖何，蒋凯，刘念

单位：新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.221117

摘要：随着我国“双碳”目标的提出，大规模风光储场站的建设已经成为了电力减排的有效途径。然而，风光储之间的耦合性难以刻画，碳交易对风光储出力的影响不明确，如何合理报量报价来实现现货市场收益最大等问题已经成为制约大规模风光储发展的关键问题。为此，本文首先设计了考虑碳交易影响的电力现货市场机制；然后，基于风光储之间的耦合效应，提出了场站的最优报价策略与协同调控方法，并考虑风光出力不确定性，构建了风光储场站参与报量报价的双层模型，以实现其收益的最大化；最后，利用IEEE-14节点系统的算例证明了方法的有效性。算例结果表明本文框架与模型能够优化风光储场站报价，丰富储能套利手段，在提升场站收益的同时降低系统碳排放。

07输入输出共地型三电平Buck/Boost变换器飞跨电容电压自平衡分析

作者：宋磊，段善旭，米慧瑶，卢沁书

单位：强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220812

摘要：输入输出共地型Buck/Boost变换器中飞跨电容的平衡机理是变换器正常运行及飞跨电容电压控制的关键。在实际应用中，飞跨电容虽然具有一定的自平衡作用，但是其平衡能力与多种因素有关。在现有的文献中，针对Buck/Boost变换器飞跨电容的自平衡能力与哪些因素相关的问题尚未有深入的分析。因此，基于输入输出共地型Buck/Boost变换器，建立高次谐波模型，定量分析了飞跨电容具有自平衡能力的原因；在谐波模型基础上，更进一步分析了驱动误差、变换器回路交流阻抗、母线电容、负载电阻以及飞跨电容对于飞跨电容平衡能力的影响，指出变换器回路交流阻抗是实际应用中飞跨电容具有自平衡能力的主要因素。最后，在实验平台上对相关分析进行了实验验证。

08一种减小双电机转矩差的主从结构MPDTC优化控制策略

作者：肖雄，白秉堃，张勇军，李小占，宋国明，石向星

单位：1. 北京科技大学高效轧制与智能制造国家工程研究中心；2. 台北科技大学；3. 三一重机有限公司研究院 

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220788

摘要：本文以典型的主传动双电机刚性连接系统为对象，以双电机同轴连接的数学模型和预测控制方式为出发点，针对双电机主从控制下的转矩动、稳态均衡问题，提出了一种双电机主从结构MPDTC优化控制策略。该策略在二步预测MPDTC传统代价函数的基础上，引入了误差反馈闭环预测，并结合主从转矩统一化和主从电机转矩差限制项设定，分别对启动、稳态和动态阶段进行深度优化配置，形成了模型预测新型融合代价函数，最终达到分阶段抑制的转矩误差效果。仿真与实验验证结果表明本文所提出的主从控制策略能进一步抑制稳态转矩脉动并减小负载突变及系统参数摄动下的动态转矩差，实现两电机间的转矩均衡和系统动态性能的整体提升。

09机理骨架结合表征参数的换热器建模方法研究

作者：王轩，凌智，舒歌群，田华，王瑞

单位：1. 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室；2. 中国科学技术大学

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.221302

摘要：间壁式换热器广泛应用于能源动力系统中，并对整个系统的稳态和动态性能都有至关重要的影响作用，因此建立准确的动态仿真模型至关重要。目前针对间壁式换热器的动态仿真模型主要有两大类即基于机理和基于辨识的模型。针对机理建模方法计算速度较慢，并需要实验数据标定保证精度的缺点，以及模型辨识技术不可解释，适用性和稳定性差的缺点，本文提出使用最基本的机理作为模型骨架奠定模型稳定性并减少模型计算量，同时推导出一些具有物理意义的表征参数来保证模型精度，并使用深度强化学习算法来获得这些参数的准确值。本文将这种方法称之为机理骨架结合表征参数的建模方法，其中机理骨架比拟事物的基本框架特征，表征参数比拟事物的表象特征。基于此，本文通过针对一个有机朗肯循环中蒸发器的建模，将这种建模方法和基于机理的建模方法做了对比。对比结果证明了所提出的建模方法与机理建模方法具有等价性，同时还可以显著提高计算速度；而相比于模型辨识方法，该方法具有可解释性，以及很好的稳定适用性。

10多激励端WPT系统基于模型逆的输出控制

作者：戴欣，夏梓壹，犹安红

单位：重庆大学自动化学院

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.213076

摘要：无线电能传输技术（Wireless Power Transfer Technology）应用已拓展至车间AGV、电动汽车等诸多领域，然而，在技术应用过程中，由于单体容量局限，整体功率传输能力受到一定的限制，具有多激励端（Multi excitation unit， MEU）拓扑结构的WPT系统能很有效提升系统功率传输能力，同时赋予更高的功率调节自由度，降低单体电压、电流应力。然而，多激励端间交叉耦合与高系统阶数极大地增加了控制的难度。本文利用多激励端WPT系统模态能量集中的特性，提出了一种基于模型逆的控制器矩阵设计方法，实现了用低阶(仅1阶)控制器对高阶WPT系统(17阶）的控制，并且实现了多个激励单元整体的输入电压协调，处理了回路之间的交互作用。同时，本文也为多输入多输出WPT系统控制器的设计提供了一种通用的框架。该方法可直接推广到具有多个发射线圈与多个接收线圈的多自由度WPT系统中。最后设计的实物实验验证了控制方法的有效性。

11量化电网不确定性对调度计划影响的经济运行域概念及其凸包求解方法

作者：徐华廷，江博游，冯斌，郭创新，万灿，姚建国，杨胜春

单位：1. 浙江大学电气工程学院；2. 中国电力科学研究院有限公司(南京)

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220360

摘要：建设以新能源为主体的新型电力系统是实现“双碳”目标的重要途径，刻画考虑多种不确定性因素的电网经济运行区间是支撑高渗透率新能源消纳的关键技术。因此，提出了计及电网不确定性因素经济性影响的电网经济运行域(Economy Operation Region，EOR)概念，圈定强不确定性环境下电网最优调度计划集合。在此基础上，以考虑新能源出力不确定性为例，构建了适用于工程实际的凸包经济运行域(Convex Hull-Economy Operation Region，CH-EOR)数学模型，并提出了基于双层迭代的求解算法。最后，分析了凸包经济运行域的形态和物理内涵，证明了凸包经济运行域相比于箱型经济运行域（Box Constrained-Economy Operation Region，BC-EOR）具有更好的经济性，验证了所提双层迭代算法的有效性和较好的适用性。

12基于广义层合理论的无线电能传输纳米晶高性能屏蔽方法研究

作者：窦润田，张献，李永建，章鹏程，杨庆新

单位：1. 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学)；2. 清华大学电机工程与应用电子技术系

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.213306

摘要：铁氧体+纳米晶（FN）层合后的屏蔽性能与材料及结构相关。为解决传统铁氧体屏蔽性能不足问题，提出了一种综合考虑材料特性与结构尺寸的广义层合理论，给出了磁屏蔽性能评价参数与理论计算公式，基于所提理论分析了FN层合磁屏蔽综合性能，并设计了新型FN高性能层合磁屏蔽。通过有限元仿真分析了层合屏蔽系统的能效损耗和空间漏磁分布，搭建了相应的无线电能传输实验系统和三维空间磁场测试平台，定量测试了FN层合屏蔽系统的功率损耗，传输效率，以及空间磁感应强度。仿真及实验结果表明，提出的广义层合理论方法具备准确性，新型FN层合磁屏蔽较传统铁氧体具备更高性能。

13多类型电解协同的风光互补制氢系统与容量优化

作者：郑博，白章，袁宇，胡文鑫

单位：中国石油大学(华东)新能源学院

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220655

摘要：耦合电解水制氢是实现风光等可再生能源稳定和多元化利用的重要技术手段，然而风光资源的随机性与波动性将对电解制氢的动态运行产生不利影响。对此，提出了基于多类型电解制氢协同运行的风光互补制氢系统，有机结合碱性电解槽(alkaline electrolyzer，AEL)和质子交换膜电解槽(proton exchange membrane electrolyzer ，PEMEL)的动态运行响应特征，以实现对波动风光发电出力的灵活消纳，并结合非劣分层遗传算法(nondominated sorting genetic algorithm Ⅱ ，NSGA-Ⅱ)优化了电解制氢设备容量配置。研究结果表明：PEMEL具有较好的冷态启动和瞬态响应特性，增加其容量占比，将有效提高多类型电解制氢协同运行的灵活调控能力，提高制氢收益。结合案例分析，优化得到AEL与PEMEL的容量比例分别为72.5%和27.5%，对比单一AEL制氢方案，系统能量效率与内部收益率分别提升了40%和38.7%，显著改善了系统的能量转化特性和经济性。研究成果将为实现可再生能源制氢系统的高效和灵活运行提供有益参考。

14基于分数阶滑模控制的双馈风电系统次同步振荡抑制方法

作者：王智伟，李鹏瀚，刘鑫，王文倬，柯贤波，李征

单位：国家电网有限公司西北分部

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.221357

摘要：双馈风电并网系统易发生次同步振荡，通过线性化方法进行参数调节或附加阻尼控制设计，存在适应性不强的问题。本文提出基于分数阶滑模控制的次同步振荡抑制方法，通过滑模控制策略的非线性与强鲁棒性解决次同步振荡的频率漂移问题，充分利用分数阶微积分算子增加的系统自由度实现对振荡的快速抑制。以定子功率的瞬时误差作为状态变量，构建分数阶滑模面，证明所设计的分数阶滑模控制可使系统在有限时间内达到稳定状态。基于IEEE第一标准模型、冀北沽源风电系统模型进行仿真及实验分析，将分数阶滑模控制与整数阶滑模控制和次同步阻尼控制进行对比。结果表明，分数阶滑模控制可在不同工况下实现对次同步振荡的快速抑制，增强系统鲁棒性。

15基于导纳矩阵与圆盘估计的多节点直流配电系统谐振稳定性分析方法

作者：赵文梦，陈鹏伟，姜文伟，陈新，李欢

单位：1. 江苏省新能源发电与电能变换重点实验室(南京航空航天大学)；2. 直流输电技术国家重点实验室(南方电网科学研究院有限责任公司)

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.221025

摘要：为充分利用多节点直流配电系统节点导纳矩阵建模的便利性，同时实现谐振稳定性的高效判定，本文在接口变换器直流阻抗降阶建模的前提下，结合节点导纳矩阵对广义Nyquist判据进行了拓展，并应用Ward等值，给出了采用特征值谐振频率与阻尼因子的简化判据。进而为满足快速判稳需求，提出了圆盘估计和牛顿法迭代相结合的特征值谐振频率(阻尼因子)求解方法。最后，以三端直流配电系统为例，通过对比状态空间特征值轨迹、矩阵广义Nyquist曲线和MATLAB/Simulink时域仿真，验证了所提稳定性分析方法的有效性和高效性。

16油浸式电力变压器匝间故障早期的电热特性研究

作者：张立静，盛戈皞，倪子瞻，江秀臣

单位：上海交通大学电气工程系

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220591

摘要：油浸式电力变压器匝间绝缘的老化和劣化会造成匝间绝缘电阻减小，并导致故障线圈上电流和产生热量增加，从而引起顶层油温和油箱外壳温度升高。因此，研究变压器匝间故障早期的电热特性具有重要意义，可为早期故障的检测提供理论依据。本文分析了匝间故障电阻对变压器等效电路和绕组损耗的影响，提出了基于电磁、热-流体场耦合的变压器匝间故障模型。基于数字孪生(digital twin，DT)的理念，建立了变压器的高保真仿真模型，通过传递变压器实体的结构、尺寸、材料参数等，实现了对绕组电流和不同部件温度的准确模拟。实验和仿真分析表明：仿真所得的绕组温度和油箱外壳温度的误差均不超过3℃，从而验证了所建仿真模型的有效性。采用此高保真仿真模型，研究了高压绕组发生1%匝间故障的电热特性，结果表明低压绕组电流幅值仅增加了2%，而顶层油温升高了9.4℃，油箱外壳整体温度升高了10℃。并分析了匝间故障电阻、故障线圈匝数、故障位置对绕组电流、顶层油温、油箱外壳温度等电热特性参量的影响。

17基于柔性馈电螺旋天线和硅光电倍增管的GIS局部放电联合传感技术

作者：芮逸凡，王亚林，周明瑜，罗艺，王海田，孙浩，尹毅

单位：1. 上海交通大学电子信息与电气工程学院电气工程系；2. 全球能源互联网欧洲研究院

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220479

摘要：由于现场干扰和系统噪声的影响，通过常规电学方法检测气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear，GIS)内的局部放电(partial discharge，PD)容易造成漏检与误检的情况。为提高局部放电检测的准确率，并进一步探究GIS中不同缺陷的放电特性差异，该文提出基于粒子群优化算法的四臂螺旋天线优化流程，设计适配的柔性功分馈电网络，并与荧光光纤加载的硅光电倍增管结合，形成基于特高频(ultra high frequency，UHF)天线和硅光电倍增管结合的局部放电光–电联合传感技术。在此基础上，通过联合传感器对GIS典型缺陷放电信号进行侦测并作统计分析。结果表明，柔性功分网络加载的四臂螺旋天线在0.5～2.0GHz范围内增益均高于5.0dBi，具有高增益与小型化特性；联合传感器的光信号与特高频信号均与放电量保持线性关系；光电联合传感对于电晕放电、沿面放电和气隙放电具有不同的感知效率，不同缺陷类型的局部放电间隔时间也具有不同的特征。使用光–电联合检测技术能够为GIS中的局部放电检测提供新的、可靠的解决方案。

18煤粉预热燃烧技术研发进展

作者：吕清刚，朱书骏，朱建国，欧阳子区

单位：1. 中国科学院工程热物理研究所；2. 中国科学院大学

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.221436

摘要：煤粉预热燃烧技术是正在研发的新型煤粉清洁高效燃烧技术，适用于工业锅炉、电站锅炉、热风炉、窑炉的新建和改造，具有燃料适应性强、NOx排放低、负荷调节灵活等优点。该文对煤粉预热燃烧技术进行系统性的综述，介绍预热燃烧技术的发展历程，阐述预热燃烧关键技术研发相关成果，包括颗粒流动特性、预热特性、燃烧特性、NOx排放、能质平衡和模型预测等，并对预热燃烧技术中试研究及示范 工程项目进展和部署进行总结。最后，对煤粉预热燃烧技术未来的发展趋势进行展望，以期为煤粉清洁高效燃烧及相关技术领域的发展提供参考。

19整体煤气化燃料电池发电系统构建及模拟优化研究

作者：许世森，周贤，安航，彭烁

单位：煤基清洁能源国家重点实验室(中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司)

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220618

摘要：整体煤气化燃料电池(integratedgasificationfuelcell，IGFC)发电技术是一种清洁、高效、绿色的煤基发电技术，可以与CO2捕集技术高效结合，实现CO2近零排放。为实现对IGFC系统的高效模拟与计算分析，该文基于利用固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcell，SOFC)的百MW级IGFC系统流程，在AspenPlus软件上建立模拟仿真模型。以操作温度800℃、操作压力1.5MPa、燃料利用率80%、阴极空气循环比例0.5、阴极空气利用率12.5%为燃料电池单元的典型操作条件进行模拟，实现了46.24%的系统净发电效率，并对系统中各单元的出力、耗能情况进行分析。进一步，针对阴极空气循环比例、燃料利用率、燃料电池操作温度、阴极空气利用率等关键控制参数进行敏感性分析，研究其对系统效率和系统各单元出力、耗能的影响作用规律。研究结果可为进一步提高IGFC系统性能提供指导建议。

20分接开关油室电弧故障压力传播过程研究

作者：李金忠，汪可，任家帆，彭旭，李斌，梁宁川

单位：1. 国家电网有限公司；2. 中国电力科学研究院有限公司；3. 南京理工大学

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.212712

摘要：为了研究有载分接开关(On Load Tap Changers，OLTC)油室电弧放电故障情况下的压力传播过程，结合分接开关内部电弧故障模拟试验，基于纳维-斯托克斯方程组建立了计算流体力学模型，并采用有限体积法进行数值求解。计算结果表明，故障发生后压力波以球面波形式向四周传播，距离故障点较近的侧壁和底部位置在3ms左右达到压力峰值，侧壁监测点压力峰值3MPa，底部监测点压力峰值2.8MPa。顶部泄压阀由于距离故障点较远，到达压力峰值的时间为6.3ms，峰值压力5MPa。将数值仿真结果与现场试验结果进行对比，二者压力变化趋势基本一致，验证了所建立数学模型的可靠性以及数值仿真方法的正确性。

21基于多级滞环控制器的表贴式双三相永磁同步电机低电流谐波直接转矩控制策略

作者：宋战锋，毛丰羽，崔严谨，贾依林

单位：天津大学电气自动化与信息工程学院

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220385

摘要：传统的双三相永磁同步电机直接转矩控制策略往往伴随着较大的转矩脉动和谐波电流。为了解决上述问题，本文提出了基于多级滞环的直接转矩控制策略，该策略采用24种矢量组合的电压合成方案，可根据开关表在α-β平面输出多种电压等级。同时，提出的控制策略还可基于比例谐振控制器调制z1-z2平面电压，实现闭环谐波电流抑制。实验结果表明，在同等开关频率下，本文提出的直接转矩控制策略可以有效降低电流谐波和转矩脉动。

22交直流复合电场–温度场下油纸绝缘内水分暂态分布规律研究

作者：刘骥，杨航，张明泽，刘贺千，孟繁昊，周玟，贾海峰

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.212730

摘要：换流变压器的稳定运行是维护电网安全的重要保证，其主绝缘承受交直流复合电场-温度场的联合作用，内部水分暂态分布规律与传统模型不同。因此，该文构建复合电场-温度场下的单、双侧水分暂态扩散模型，修正了油纸界面处水分的平衡条件，并进行相关的仿真与试验验证。首先，根据仿真结果可知，油浸纸板的厚度、活化能均会对油浸纸板内部水分暂态分布情况产生影响。在复合电场-温度场作用下，纸板内部水分扩散方向与电场方向有关，纸板微元内电阻率的分布直接影响水分的迁移速率；油浸纸板内部水分的迁移速率较仅受温度场作用时更快，且在油纸界面水分平衡时，纸板内部稳态含水率更高。同时，该文根据频域介电响应曲线的“二次平衡”规律发现，随着测试温度的升高，油纸绝缘模型内水分达到第一次稳态平衡时，油浸纸板内水分变化量逐渐增大，测试温度越高，水分变化量越明显；在相同大小的电场应力作用下，高温将对油纸绝缘模型内水分的第二次稳态平衡起到一定的促进作用。

23基于密度泛函理论的油中特征气体在钯掺杂SnP3单层上吸附及传感性能研究

作者：刘宇鹏，侯文君，周渠，陈伟根

单位：1. 西南大学工程技术学院；2. 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.212821

摘要：油中溶解气体分析(Dissolved gases analysis， DGA)被认为是目前变压器故障诊断技术中最可靠的方法之一。本文基于密度泛函理论，计算了过渡金属钯(Pd)改性的SnP3单层对六种油中溶解特征气体(H2、CO、C2H2、C2H4、CH4及C2H6)的吸附及传感性能。首先，通过不同掺杂位点的建模和计算分析，得到结构最稳定的Pd掺杂SnP3(Pd-SnP3)单层模型作为后续DFT计算的基础。基于该模型，构建了多种吸附结构并进行几何优化，通过比较吸附能等参数得到SnP3单层对六种特征气体最稳定的吸附结构。进一步，分析了吸附体系的电子密度、态密度、能带及解吸附时间。结果表明，Pd-SnP3单层对CO、C2H2和C2H4有着良好的吸附性能，同时C2H2和C2H4能在室温下从Pd-SnP3单层表面快速脱吸附。Pd-SnP3具有作为检测C2H2和C2H4特征气体的低功耗气敏传感器和清洁CO气体的固体吸附剂材料的潜力。本文的仿真计算为开发检测油中溶解特征气体的SnP3传感器提供了理论指导。 

24有载分接开关级间气泡形变规律及对电场分布的影响

作者：李鹏，李嘉熙，汪可，张书琦，李刚，李戈琦，杨帆

单位：中国电力科学研究院

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220526

摘要：有载分接开关(On-load tap changer， OLTC)机构快速动作不可避免地会产生气泡，容易在OLTC级间部位诱发局部放电。该文针对气泡在OLTC主触头级间形变及电场畸变特性开展研究。首先，构建了包含气泡及变压器油的OLTC主触头气液两相流模型，对主触头级间电场进行仿真，通过Kerr效应的光电试验平台验证了仿真结果。然后，以OLTC实际工况作为边界条件，研究了油温、气泡体积、变压器油流量对气泡形变及电场分布的影响。结果显示，毫米级气泡在经过OLTC级间时经历多次拉伸及形状回复，其长短轴比＞1.5，气泡引起OLTC级间场强增大10%左右。当OLTC油室内变压器油流流量达到7L/min时，经过级间的气泡开始出现破裂，形成内部场强相近的两枚子气泡。级间场强达到气泡击穿场强时，两枚气泡均可能发生放电，从而增大了油隙放电的概率。本文研究工作为后续OLTC设计及运行提供有益参考。

25接枝苯乙烯对聚丙烯绝缘材料介电性能的影响

作者：樊林禛，郝国辉，张雯嘉，董新华，屠幼萍，胡世勋，邵清，郑重，王伟，袁浩，李琦，何金良

单位：1. 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)；2. 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系)；3. 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220029

摘要：为开发高性能的环保型聚丙烯(polypropylene， PP)电缆绝缘材料，本文对苯乙烯(Styrene， St)接枝PP材料的结构形态以及交流击穿强度、相对介电常数和介电损耗进行了详细研究。实验结果表明，接枝St能够在PP试样内部增加深陷阱密度、引入独特的物理交联结构并形成小球晶结构，这些因素均有利于抑制交流电场下试样内部低密度区的引发，进而显著提升交流击穿强度。随着接枝含量的增加，接枝试样的击穿强度先提高后降低，并在接枝率为3.38 wt%时达到相对最优值，其特征击穿强度较纯PP提升约30.9%。实验还发现，接枝St在PP试样内部引入了界面结构，增加了界面极化形式。由于St分子链与PP分子链均为非极性且不相容，这种界面极化作用相对较弱，使得接枝试样的相对介电常数和介电损耗较纯PP仅略有提升，表现出优异的介电特性。实验结果可以为PP绝缘材料在交流电缆中的应用提供依据。

26混合励磁轴向磁场磁通切换永磁电机多矢量模型预测电流控制

作者：林克曼，徐磊，刘浩，林明耀，范文杰，蔡晓磊

单位：1. 河海大学能源与电气学院；2. 江苏大学电气信息工程学院；3. 东南大学电气工程学院

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.220496

摘要：混合励磁轴向磁场磁通切换永磁(Hybrid excitation axial field flux-switching permanent magnet， HEAFFSPM)电机是一种具有高效率、高功率密度、宽调速的新型永磁同步电机。本文针对该类混合励磁轴向磁场永磁电机的电励磁磁场与电枢磁场矢量耦合、参数非线性等问题，提出一种多矢量模型预测电流控制策略。详细分析电励磁磁场与电枢磁场耦合机理，构建HEAFFSPM电机离散数学模型。在此基础上，基于三矢量电流模型预测方法，提出电枢电压矢量与励磁电压矢量合成方法。在每个采样周期内，将多个基本电压矢量合成为两个幅值和方向均可调的虚拟电压矢量，实现对交、直轴电流与励磁电流的无差拍控制，有效缓解了电枢与励磁独立控制下磁场耦合导致的驱动系统运行性能恶化、电流畸变等问题，提高了HEAFFSPM电机控制系统的控制精度和响应速度。最后，通过实验验证所提出的多矢量模型预测电流控制策略的有效性。

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