《電工技術學報》是中國電工技術學會主辦的電氣工程領域綜合性學術期刊，報導基礎理論研究、工程應用等方面具有國際和國內領先水平的學術及科研成果。中國工程院院士馬偉明任《學報》編委會主任，兼《學報》主編。

電工理論

垢層動態膜阻對換流閥冷卻系統內均壓電極動態沉積特性影響機理研究

作者：李通；劉鵬龍；李寧瑞；康超；盧斌先

摘要：換流閥內冷卻系統發生的故障絕大多數直接或間接由內部均壓電極沉積結垢導致，占比在70%以上，均壓電極沉積結垢問題已成為影響整個直流輸電系統的安全穩定運行的重要因素。

該文建立了換流閥單個閥段內冷卻系統的電場、流場、傳質場三維仿真模型，引入垢層動態膜阻模型，與實際換流站的均壓電極垢層厚度對比，確定了等效電導率，驗證了方法的準確性。分析了垢層的動態生長規律、垢質沉積質量、垢層厚度和沉積速率，給出了相應擬合公式，確定了沉積質量、垢層平均厚度和沉積速率時間常數。沉積質量和垢層平均厚度時間常數均為1111天，極限沉積質量為377 mg，極限垢層平均厚度為1.03 mm。該文的研究成果為換流閥均壓電極的垢層預測和檢修除垢工作提供了可靠依據。

一種利用矯頑點微分磁化率定量評估取向電工鋼片機械應力的新方法

作者：孟肖戈；李琳

摘要：不同大小的應力會對取向電工鋼片的磁化及損耗特性產生不同影響，定量評估取向電工鋼片的應力大小對減小鐵心損耗，提高電氣設備的運行效率具有重要意義。該文提出一種利用磁滯回線在矯頑點的微分磁化率來檢測電工鋼片應力的新方法。

首先基於擴展的磁力學磁滯模型推導出了矯頑點微分磁化率的倒數與應力的線性關係表達式，給出了一條可以用來定量評估應力的線性校準曲線。然後為驗證理論公式的正確性和適應性，測量了兩種不同型號的取向電工鋼片在承受不同大小彈性拉應力和壓應力時的矯頑點微分磁化率。實驗結果與理論計算結果有很好的一致性，這為定量評估取向電工鋼片的機械應力提供了一種簡單實用的方法。

基於多核相關向量機優化模型的鋰離子電池容量在線估算

作者：呂治強；高仁璟；黃現國

摘要：準確的鋰離子電池容量在線估算是電池管理系統的核心功能之一。基於放電過程的電池容量估算易受運行工況的複雜外界因素影響，該文基於部分充電數據的容量增量曲線，提取表徵電池容量退化的兩個老化特徵，建立以老化特徵為輸入量、電池容量為輸出量的多核相關向量機優化模型。

以灰狼優化算法確定多核相關向量機的核函數權值和核參數，結合在線提取的老化特徵估計電池容量。利用Matlab和LabVIEW聯合仿真，建立基於多核相關向量機優化模型的電池管理系統。通過馬里蘭大學單體電池老化數據集和大連理工大學電池組老化數據集進行模型驗證。

結果表明，該文提出的電池容量在線估算方法對單體電池和電池組容量估計誤差均在2.3%以內。

電力系統與綜合能源

計及擾動源輸出原副邊特性的直流配電網諧振分析方法

作者：王瑩鑫；徐永海；陶順；徐少博；秦本雙

摘要：現有阻抗和模態分析法均忽略了擾動源經換流器傳遞對系統諧振特性的影響，容易造成分析結果的偏差和諧振點的遺漏。為此，該文首先定義擾動源傳遞函數為換流器輸入側擾動源與輸出側等效電流源之間的對應關係，從系統尺度提出了計及擾動源傳遞函數的系統阻抗修正模型，揭示擾動源輸出特性對直流配電網諧振特性的影響機理，提高了分析結果的準確性和全面性。

然後，基於修正的系統阻抗模型，從元器件參數尺度提出計及擾動源傳遞函數的換流器模態靈敏度計算方法，量化擾動源輸出特性對諧振的影響程度，拓展了靈敏度分析的應用場景，實現了直流配電網全局元器件靈敏度分析；最後，通過PSCAD/EMTDC搭建了直流配電網仿真模型，驗證了兩種尺度下所提分析方法的有效性。

基於小波耗散能量譜的電力系統強迫振盪源定位

作者：姜濤；高浛；李筱靜；陳厚合；李國慶

摘要：快速、準確地定位強迫振盪源是抑制電力系統強迫功率振盪的關鍵。目前，基於廣域量測信息的電力系統強迫振盪源定位方法大多基於時域耗散能量流理論，其計算過程較為複雜，計算效率有待提高。

首先，提出一種基於小波耗散能量譜（WDES）的電力系統強迫振盪源頻域定位方法，該方法首先將電力系統廣域測量信息進行連續小波變換，得到各廣域量測信息的小波係數矩陣；然後，根據獲得小波係數矩陣定義小波耗散能量譜，闡述小波耗散能量譜和傳統時域耗散能量流的關聯關係；進而，由小波耗散能量譜的躍變特性確定系統的強迫振盪頻率；再根據各發電機在強迫振盪頻率處的小波耗散能量譜準確定位振盪源。

最後，將所提方法應用到WECC-179節點測試系統和ISO New England中進行仿真和驗證，結果驗證了所提方法的準確性和有效性。

提高LCC-HVDC在弱交流系統下的穩定性和動態性能的控制參數優化方法

作者：郭春義；呂乃航；張加卿

摘要：基於電網換相換流器的高壓直流（LCC-HVDC）系統在逆變側連接弱交流系統時可能出現小信號失穩以及動態性能惡化的問題，需要同時關注系統的穩定性和動態性能。而現有的控制參數優化方法所用的目標函數往往僅描述系統的穩定性或動態性能，而不能同時兼顧。

針對這一問題，該文提出一種利用能夠同時衡量系統穩定性和動態性能的能量衰減指標作為目標函數的LCC-HVDC控制參數優化方法。首先，建立LCC-HVDC系統的小信號模型，通過根軌跡和靈敏度分析辨識影響系統穩定性的關鍵控制參數；然後，通過能量衰減指標計算適用於不同工況的優化可行域，在可行域內以能量衰減指標為目標函數用蒙特卡洛算法對關鍵控制參數進行優化；

最後，通過不同運行點下的測試，證明經過參數優化的LCC-HVDC在弱交流系統下的穩定性和動態性能有明顯提升，優化後的控制參數適用於傳輸功率不同的工況，證明了優化方法的有效性和適用性。

基於時空正交配置的電力-天然氣互聯繫統最優校正控制方法

作者：杜蕙；林濤；李輕言；張效寧；徐遐齡

摘要：構建電力-天然氣互聯繫統（EGIS）有助於促進能源結構轉型，但同時造成了耦合系統間故障傳播的風險。為消除EGIS中N-1故障造成的安全越限，防範連鎖故障發生，該文提出一種基於時空正交配置（STOC）的EGIS最優校正控制方法。

首先，針對偏微分方程描述的無限維氣網動態管流模型，採用STOC在時空維度同時離散，轉換為配置點處的有限維代數方程約束；然後，基於STOC氣網動態管流約束和電網交流潮流約束，構建以校正控制代價最小為目標的安全約束最優能流模型，以獲取最優校正控制策略；最後，通過算例驗證了基於STOC方法與現有方法相比在精度和效率上的優越性，以及所得最優校正控制策略的有效性。所提方法在EGIS故障後具有在線輔助決策的應用潛力。

基於控保協同海底觀測網供電系統保護方案

作者：褚旭；劉琦；呂昊澤；嚴亞兵；許立強

摘要：海底觀測網的供電系統保護問題是海底觀測網技術發展所面臨的難點之一。負極恆壓海底觀測網供電系統拓撲結構複雜，故障區段判別困難，故障電流增長迅速、分支單元開斷能力有限，致使故障隔離困難。為限制故障電流迅速蔓延，準確判別、可靠隔離故障，該文提出一種基於控保協同的海底觀測網供電系統保護方案。

首先，利用基於岸基電源直流側電流變化率的判據來檢測海纜故障是否發生，故障後岸基電源進行限流控制來限制故障暫態電流；然後，保護方案利用分支單元電流方向實現支纜故障判別及主纜故障區段判別，利用分支單元/岸基站電壓實現主纜故障判別；最後，在有限電流水平下，由分支單元/岸基站斷路開關快速動作來實現故障有效隔離。

該文利用PSCAD/EMTDC軟體搭建了負極恆壓海底觀測網供電系統仿真模型，驗證了所提出保護方案的可行性、有效性。

基於速度-關聯約束的風電機組風速感知異常數據識別方法

作者：李陽；沈小軍；張揚帆；王璵

摘要：該文以風速時空關聯特性為理論依據，針對風速數據單獨清洗構建一種基於速度-關聯約束的異常風速數據識別方法。分析了風電場典型異常風速的產生原因和分布特徵，根據數據的變化趨勢，將異常風速概括為突變型異常數據和漸近型異常數據兩類；為提升風速數據清洗方法的準確性，提出一種基於二元形態分割算法的風速數據時序區間分割方法，將全局風速序列在時序上劃分為多段分布獨立的局部風速子序列，分別對每段風速子序列構建速度-關聯約束條件，實現異常風速數據的識別。

驗證結果表明，所提方法能夠有效識別風電場各類異常風速數據，清洗效果好、效率高，具有普適性和魯棒性。

基於測量阻抗變化軌跡智能識別的水輪發電機失磁保護

作者：劉超；肖仕武

摘要：大型水輪發電機傳統失磁保護無法反映複雜電網環境下各種擾動測量阻抗的變化，難以同時滿足選擇性和速動性。

該文提出一種基於測量阻抗動態軌跡識別的數據驅動型失磁保護新方案，首先分析了蘊含大量系統運行信息的機端測量阻抗動態軌跡時序運動特徵，從數據驅動的角度引入統計學描述軌跡時序特徵分布，並利用最大相關-最小冗餘算法（mRMR）提取關鍵特徵以增強解釋性。在此基礎上構建兼顧全局與局部信息的多核支持向量機（MKLSVM）模型以提升模型的泛化能力，依據先驗知識提出基於分類函數距離的雙時窗判別原理以提高可靠性。

通過簡化等效水輪機輸電系統和考慮不同電源接入的擴展系統對所提方案進行仿真驗證，結果表明，保護方案在保證選擇性的同時提高了速動性，並且在面對電網發生複雜變化時仍具有優良的適應能力。

基於A-SA-WOA算法的直流微電網全釩液流電池儲能系統功率分配策略

作者：付華；陸鵬；張俊男

摘要：全釩液流儲能系統能夠平抑直流微電網中光伏、風力發電引起的功率波動，該系統中功率的合理分配問題可以通過有效的控制策略去解決，進而實現提高儲能系統運行效率的目的。

首先，在荷電狀態和功率平衡的約束條件下，建立以儲能系統總成本及平均損耗率最低，荷電狀態均衡度最好的優化目標函數；然後，提出基於自適應權重和模擬退火策略的鯨魚優化算法（A-SA-WOA）功率分配策略；最後，將分配策略應用在場景1和場景2算例下運行仿真，並與傳統策略進行對比分析。

結果表明，該優化分配策略有效地降低了儲能電池單元的運行成本和折損率，電池充放電次數明顯減少，且荷電狀態一致性較好。A-SA-WOA分配策略比傳統策略下的目標值收斂速度快，驗證了所提優化方法的準確性和模型的適用性。

計及電動汽車違約不確定性的微電網兩段式優化調度策略

作者：李長雲；徐敏靈；蔡淑媛

摘要：為避免電動汽車無序放電行為可能對電網造成的危害，以微電網為研究對象，研究家用型電動汽車的出行特性，針對電動汽車放電過程與微電網系統供需差額匹配問題，提出電動汽車預約-違約放電機制。

在此基礎上，考慮到電動汽車數量多且用戶行為差異大及電動汽車違約的不確定性，制定了含「微電網-EV聚合商」及「EV聚合商-電動汽車」的兩段式調度，第一段調度採用以微電網最小運行成本為目標的優化策略；第二段調度針對電動汽車放電功率分配問題，提出考慮荷電狀態，以用戶放電綜合收益差最小為目標的分配策略。進一步，考慮電動汽車的違約不確定性，並在預約放電計劃及調度策略等方面採取對策。

最後，在Matlab平台建立含風機、光伏、儲能、電動汽車的小型微電網系統，通過仿真算例驗證預約、違約放電機制及調度策略的有效性。

分散架構下多虛擬電廠分布式協同優化調度

作者：李翔宇；趙冬梅

摘要：雙碳戰略與電力市場改革背景下，未來配電網中將形成多虛擬電廠共存的格局。為實現利益主體各異的多虛擬電廠協調優化調度，該文基於「信息分離、決策協同」思想，提出一種基於拉格朗日對偶鬆弛的多虛擬電廠分布式協調優化調度方法。

首先，構建多虛擬電廠分布式協調優化控制機制；接著，構建多虛擬電廠多時段協調優化調度模型，基於供需關係構建虛擬電廠間交易電價函數；然後，利用拉格朗日對偶鬆弛理論對優化模型進行鬆弛，將原問題轉為多虛擬電廠分布式優化問題，並採用分布式部分可觀測的馬爾科夫決策過程將日前多時段協調優化調度問題重構為實時優化調度問題，基於改進量子遺傳算法對優化問題進行求解；最後，通過仿真計算驗證了所提方法的有效性。

基於雙層深度強化學習的園區綜合能源系統多時間尺度優化管理

作者：陳明昊；孫毅；謝志遠

摘要：園區綜合能源系統（PIES）的能源轉換結構複雜性、新能源出力與多能負荷的不確定性以及不同能源系統管理時間尺度的差異性，是阻礙PIES實現高效管理與經濟效益優化的主要原因。

該文提出了一種基於雙層深度強化學習的園區綜合能源系統多時間尺度優化管理方法。該方法面向包含燃氣、熱力、電力三種能源的園區綜合能源系統模型，構建上、下兩層深度確定性策略梯度（DDPG）管理模型，分別以0.5h和5min為長短時間尺度滾動制定燃氣與熱力系統、電力系統的管理方案。

仿真結果表明，所提方法不僅能有效克服深度強化學習算法在訓練過程中出現「維數災難」情況，還能以差異化時間尺度滾動制定PIES的不同能源系統管理方案，並優化其總體經濟效益。

電力電子

數字控制DC-DC變換器改進離散疊代建模和穩定性分析

作者：李子陽；杭麗君；鄭翔；何震；曾平良

摘要：離散疊代模型是一種能精確描述數字控制變換器特性的工具，然而傳統的離散模型通常計算複雜而且不夠直觀，不利於控制器的設計。該文對離散疊代模型進行合理近似，推導出數字控制DC-DC變換器在前沿和後沿調製下的二階全局等效電路模型，解決了傳統模型直觀性和精確性之間的矛盾。

該模型可以反映具有不同脈衝寬度調製方法的DC-DC變換器的穩態和動態行為。在等效電路的基礎上，分析了數字控制的特性，推導出了z域傳遞函數，從而得到了不同調製方式下控制-輸出的頻率響應，並且分析了兩種調製方式對系統穩定性的影響。此外，等效電路模型可以準確地跟蹤詳細開關電路的工作波形，並且對系統參數變化時系統的穩定邊界做出精確預測。最後，搭建了DC-DC變換器的樣機，驗證了模型和理論分析的有效性。

電壓自平衡碳化矽MOSFET間接串聯功率模塊

作者：劉基業；鄭澤東；李馳；王奎；李永東

摘要：目前，常見商用寬禁帶碳化矽金屬-氧化物場效應電晶體（SiC MOSFETs）的阻斷電壓不超過1.7kV，為提高其等效耐壓等級，提出一種二極體-電容混合鉗位的間接串聯拓撲和准兩電平開環調製方法，可實現拓撲中串聯器件的電壓自動均衡。

基於此，該文利用SiC MOSFET裸晶片封裝製作了一個3.6kV/20A的間接串聯功率模塊，並設計出與之配套的驅動保護電路，整體等效為通用中壓、兩電平功率模塊，具有體積小、集成度高的優點。最後通過實驗驗證了該模塊的通用性，以及其在開關損耗和經濟性等方面的優勢。

基於前饋解耦控制的有源中點鉗位五電平模型預測控制

作者：宋琳；聶子玲；葉偉偉；許傑

摘要：為解決五電平變換器電容電壓不均衡且控制算法運算量過大的問題，該文結合前饋解耦控制方法提出了一種有限控制集模型預測控制優化算法。以變換器電容均壓控制和永磁同步電機dq電流控制為目標選擇最優電壓矢量，採用前饋補償對中點電壓和懸浮電容電壓進行解耦控制，並將解耦後的值代入模型預測控制算法中，以實現電流跟蹤的目的。通過突加突卸負載和正反轉切換仿真和實驗，從響應時間和懸浮電容電壓偏移度等多角度驗證了該控制策略的有效性。

高電壓與放電

基於混合Lanczos-Tikhonov算法的絕緣子表面電荷反演計算

作者：毛詩壹；潘成；羅毅；邱宇傑；唐炬

摘要：表面電荷反演計算是表面電荷密度分布測量的重要環節。該文針對盆式或錐形絕緣子這類平移變化系統，引入疊代正則化方法，提出了基於Lanczos雙對角化與Tikhonov正則化算法混合方法的表面電荷反演算法。

通過Lanczos雙對角化將電位-電荷之間的矩陣運算投影至維數更小的子空間後，應用Tikhonov正則化求解子空間投影最小二乘問題，大大減小了矩陣的計算量；同時引入自適應加權廣義交叉驗證（A-WGCV）方法選擇正則化參數；結合仿真算例討論了該算法的實現過程以及計算精度，並與視在電荷法及維納濾波法進行了對比；最後，通過粉塵圖法驗證了該算法的準確性和可靠性，並結合粉塵圖像和算法反演兩種方法獲取了針電極下不同電壓等級下的電荷分布。

基於深度-廣度聯合剪枝的電力設備局部放電輕量化診斷方法

作者：張翼；朱永利

摘要：邊緣計算技術使在智能電力設備端開展基於神經網絡的就地智能診斷成為可能，但存在電力智能終端資源受限與局部放電診斷模型高資源占用之間的矛盾。為解決此問題，該文提出了基於深度-廣度聯合剪枝的電力設備局部放電輕量化診斷方法。

該方法將MobileNetV2作為基礎模型，在訓練中引入可疊代重要度因子，「端到端」地感知並裁剪模型中的冗餘模塊，實現深度方向的結構壓縮；採用幾何中值濾波器剪枝（FPGM）進一步去除各卷積層的冗餘濾波器，並提出增強型模擬退火搜索算法（ESA）自主求解各層的剪枝比例，循環搜索直至獲得最大限度的無損壓縮模型。

結果表明，該方法可以在數據驅動下自主設計高精度、輕量化、低延遲的局部放電深度診斷模型，相較於現有的深度模型，資源占用大幅降低、推理速度顯著提升，為資源受限的電力設備邊緣側部署提供了技術支持。

不同材質絕緣子污穢等級高光譜檢測方法研究

作者：張血琴；周志鵬；郭裕鈞；楊坤；吳廣寧

摘要：該文提出了適用於不同材質（陶瓷、玻璃和矽橡膠）絕緣子表面污穢等級的高光譜檢測方法，採集不同材質和污穢等級樣本的高光譜數據，經預處理後提取標籤集及檢測集譜線數據；採用玻璃材質樣本標籤集數據建立污穢等級檢測模型；並運用分段直接標準化校正陶瓷、矽橡膠樣本譜線數據，實現同一模型下不同材質樣本的污穢等級檢測。

結果表明：不同材質樣本同一污穢等級下，高光譜譜線吸收峰、反射峰位置及變化趨勢有明顯差異；同一材質不同污穢等級譜線差異主要為幅值。

檢測模型對玻璃、陶瓷和矽橡膠樣本的污穢等級檢測準確率分別為98.3%、95.0%和91.7%，並利用人工積污試驗對模型進行了驗證，污穢等級檢測準確率為83.3%，證明了該模型可有效實現不同材質絕緣子表面污穢等級的高光譜檢測。

考慮濕度氣壓影響的瓷絕緣子沿面類輝光放電仿真及其紫外光譜特性分析

作者：李泳霖；黃世龍；劉雲鵬；耿江海；牛雷雷

摘要：為研究濕度和氣壓對瓷絕緣子沿面類輝光放電日盲紫外波段光輻射的影響機制，結合試驗和仿真模型，從宏觀、微觀兩個角度分析了濕度和氣壓對放電點日盲紫外波段光輻射產生過程的影響特性。

該文首先搭建了污穢瓷絕緣子放電試驗平台，利用光譜儀測量了不同濕度和氣壓下240～280 nm日盲紫外波段的放電發射光譜。根據發射光譜的特徵譜線，確定了放電時產生日盲紫外波段光輻射的激發態N2和NO分子的具體退激躍遷反應。基於試驗，利用有限元軟體建立了瓷絕緣子沿面類輝光放電的二維仿真模型，主要考慮了25種粒子和37個化學反應，其中包括與產生日盲紫外波段光輻射有關的2種激發態粒子及9個相關化學反應。

在模型中分別改變濕度和氣壓，得出了2種激發態粒子的粒子數密度及生成速率的變化特性，與試驗中不同濕度和氣壓下的日盲紫外波段光輻射強度的變化特性進行對比分析可知，濕度、氣壓通過影響2種激發態粒子的產生與淬滅過程，改變了光輻射的強度。

550 kV GIS盆式絕緣子小型化設計（三）——縮比結構驗證

作者：王超；李文棟；陳俊鴻；李金殊；宮瑞磊；張冠軍

摘要：為製造經小型化設計的550 kV盆式絕緣子並驗證其電氣性能，採用3D列印結合環氧樹脂澆注工藝製備了1:10縮比絕緣子。

首先，將氧化鋁填料與光敏樹脂複合作為低相對介電常數（3.98～4.20）3D列印漿料，根據光固化與流變特性確定填料含量及列印參數後，利用立體光固化3D印表機製備低介電常數的絕緣子主體。隨後，將二氧化鈦填料與環氧樹脂複合作為高相對介電常數（11.32～14.58）真空澆注漿料，澆注至3D列印絕緣子預留的高介電常數區域內，加熱固化完成縮比絕緣子的製造。0.2 MPa下SF6氛圍中的工頻耐壓實驗結果表明，優化後的絕緣結構具有更優的絕緣強度。

相同絕緣距離下，幾何形狀優化絕緣子閃絡電壓較常規絕緣子提高13.6%，幾何形狀/介電分布聯合優化的絕緣子提高13.8%；絕緣距離減少15%後，聯合優化絕緣子耐電強度與常規絕緣子相當；當法蘭側「楔形」氣隙內存在金屬絲時，相同絕緣距離下，僅進行形狀優化的絕緣子耐電強度提升幅度降低至6.7%，而聯合優化絕緣子由於在法蘭側形成低電場區域，閃絡電壓仍可提高13.1%。

結果表明，幾何形狀/介電分布聯合優化絕緣子具有顯著的絕緣優勢。

考慮製造參數的批量化真空交流接觸器機械壽命預測

作者：李東暉；周學；王傲；王茹；翟國富

摘要：製造參數通過改變傳動關係影響真空交流接觸器內關鍵零件的斷裂周期，使產品的機械壽命無法滿足指標。

該文根據多體動力學和電磁場理論建立考慮製造參數的真空交流接觸器虛擬樣機，使用Gerber模型計算零件的斷裂周期。以實際測量獲得的產品製造參數作為輸入，將虛擬樣機計算的斷裂周期作為輸出訓練鯨魚算法優化過的神經網絡。使用蒙特卡洛法從製造參數的分布中抽取虛擬樣本，通過神經網絡對樣本中零件的斷裂周期進行預測。

選擇真空交流接觸器作為研究對象驗證該方法的有效性，以轉臂與轉臂套筒間的間隙作為製造參數預測批次產品中轉臂的斷裂周期分布，並通過機械壽命實驗對預測結果的準確性進行驗證。