2024年第40卷第3期目录
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    封面和目录
  • 2024,40(3):0 doi:
    摘要:
  • 特约专栏:韧性配电网
  • 米阳
    2024,40(3):197 doi:
    摘要:
  • 李子晨,米阳,韩云昊,胡志军,郭姚超,李伟东
    2024,40(3):198-205,258 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.001
    摘要:
    针对极端灾害会导致配电网线路断开和负荷失电等问题,提出了以智能软开关与移动储能作为灵活性资源的两阶段配电网韧性提升策略。首先,建立配电-交通耦合网络和灾前两阶段鲁棒优化模型,进行最恶劣光伏功率输出场景下移动储能的灾前部署,求解得到移动储能位置与数量部署方案。然后,基于灾前部署方案,建立多源协同的配电网灾后故障恢复混合二阶锥规划模型,进而考虑智能软开关、移动储能的优化调度及电动汽车充放电,求解得到最优灾后故障恢复方案。最后,通过算例分析验证了该策略的有效性。
  • 田书欣,付斌,符杨,米阳,李振坤,苏向敬
    2024,40(3):206-213 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.002
    摘要:
    提出了一种基于白鲸优化(BWO)算法的配电网故障恢复方法。首先,建立光储、风储系统模型以及负荷模型,以故障后重要负荷损失量最小为目标函数,进行配电网的初步孤岛划分。其次,以网络损耗和开关操作次数加权求和最小为目标,采用BWO算法求解,获取孤岛划分与开关操作配合的故障恢复结果。然后,通过3种场景对比,验证了所提方法能够在不同故障时段获得配电网故障恢复的最优结果。最后,将BWO算法与二进制粒子群优化算法、灰狼优化算法的运行结果进行对比,验证了BWO算法寻优效果更好。
  • 李承泽,杨秀
    2024,40(3):214-219 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.003
    摘要:
    针对配电网户变关系识别不准确而影响配电网正常运作和故障诊断定位的问题,提出了一种基于多元数据驱动的配电网户变关系识别方法。首先,定义了电压的多维波动特征参数指标;其次,采用t分布随机邻域嵌入(t-SNE)算法对电压波动特征矩阵进行降维;然后,利用 BIRCH 聚类算法对降维后的电压波动特征进行聚类,生成虚拟用户;最后,基于用户功率与上级电表的功率平衡关系假设进行户变关系配对,完成配电网户变关系的识别。案例分析结果表明,相比于之前的户变关系识别方法,所提方法提高了识别准确率。
  • 综合能源
  • 赵晋斌,陈逸文,魏国庆,毛玲,屈克庆
    2024,40(3):220-226 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.004
    摘要:
    氢能作为清洁能源,可与风能等可再生能源结合,为系统提供低碳运行方案。首先,在传统电氢耦合系统的基础上,引入天然气及碳捕集系统,设计了计及氢能多元利用特性的电氢能源系统优化配置模型。然后,建立了将氢能零污染发电和甲烷化两种应用途径相结合的系统模型,以系统等年值成本最小为目标函数,通过改进粒子群算法对构建模型进行寻优求解,得到了系统各设备最优容量配置方案。最后,通过算例对比,证明了优化方案在成本最低时,可支配碳配额增加,具有环保性。
  • 李金钊,李江,李佳奕
    2024,40(3):227-234,264 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.005
    摘要:
    考虑到系统运行经济性的影响,对基于需求侧响应(DR)的风力发电与先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统协调优化问题进行了研究。首先,基于分时电价构建了用户多时段需求侧响应模型,并根据AA-CAES系统的压缩、膨胀功率建模。其次,以系统的固定成本、设备维护成本、购电成本、售电成本以及调峰成本共同构成系统总成本,采用动态规划法对AA-CAES系统的压缩、膨胀功率进行优化,求得系统总成本最小的风力发电与AA-CAES系统最优容量配置。最后,通过仿真验证所提优化方法的可行性。
  • 施宇松,邢海军,苗秋愿
    2024,40(3):235-241 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.006
    摘要:
    为了提高系统的能源利用效率,提出了一种考虑 效率及热能梯级利用的综合能源系统优化运行模型。首先,依照品质特性对热能进行分级,分析其梯级利用的可行性;其次,按照用热客户需求和供热实际对热能进行分级和梯级利用;最后,通过实际算例进行验证和 效率分析。仿真结果表明,所提方案可以提高能源的利用水平,降低成本费用,为运行管理、能源利用提供指导。
  • 控制与检测技术
  • 田阳,桑一岩,盛佳敏
    2024,40(3):242-250 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.007
    摘要:
    提出了一种基于扩张状态观测器的无源滑模控制(ESOPBSMC)方法,用于提升网侧故障等扰动条件下并网模块化多电平换流器(MMC)的控制性能。该方法从能量角度注入无源阻尼和引入滑模以确保系统渐近稳定,并加速系统收敛,然后通过扩张状态观测器(ESO)观测并补偿各扰动项,以增强系统对干扰的主动抑制能力。仿真结果表明,相较于传统PI控制和PBSMC方法,所提方法具有更快的电流跟踪速度、更强的鲁棒性和更好的环流抑制效果。
  • 洪子杰,赵文彬,谭乃久,顾承昱,童贤靓
    2024,40(3):251-258 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.008
    摘要:
    针对轨道交通钢轨扣件绝缘破损导致轨地过渡电阻降低、杂散电流激增进而腐蚀埋地金属结构的问题,提出了钢轨局部绝缘破损时的杂散电流动态分布建模方法。结合轨道交通牵引特性和地电场理论计算轨道交通运行区间内的地电位分布,根据地电位分布及电位梯度评估了钢轨扣件绝缘破损时杂散电流的干扰范围。基于到达时间差(TDOA)定位模型中的Chan算法对地电位时域信号进行两次加权最小二乘法估计,实现了对钢轨绝缘破损点的定位,并分析了算法在不同数量的地电位观测点下的误差和抗噪声能力。仿真验证了破损点定位算法的准确性。
  • 郭仕然,王树昂,李超,王硕
    2024,40(3):259-264 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.009
    摘要:
    为解决在核电施工中雾炮机工作时间过长导致水电资源浪费的问题,以一体化物联网网关为基础,通过多源信息的采集与融合,提出了一种扬尘预测控制算法。该算法根据施工现场和环境情况,从扬尘产生和降尘措施两方面进行量化研究,建立了扬尘预测模型,对扬尘扩散进行预测,并根据预测结果控制雾炮机工作时长,以达到提前降尘和节能的目的。在核电现场进行了对比实验,结果表明,该算法在保障降尘效果基本不变的前提下,节约了60%左右的水电资源。
  • 骆庆伟,赵耀
    2024,40(3):265-273 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.010
    摘要:
    提出了一种新型双三相槽口永磁型混合励磁双凸极发电机,建立了该电机的矢量空间解耦数学模型,分析了不同工况下电机的电感特性,并提出了一种考虑电感变化的发电稳压铜耗监督控制策略。该策略建立了以最小铜耗为目标,以转矩、电流和电压为约束的非线性规划模型。首先,查找电感响应面,获得电机在当前工况下的实时电感参数;其次,将实时电感代入模型作二次优化,得到适用于电机当前工况的d轴、q轴优化电流及励磁优化电流,在实现系统稳压发电的同时有效减少铜耗;最后,通过Ansys和Simulink的联合仿真,验证所提控制策略的正确性和有效性。
  • 其他研究
  • 曹小兵,窦银科,寇立伟,左广宇
    2024,40(3):274-278,292 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.011
    摘要:
    介绍了一种用于 S 波段(2~4 GHz)探冰雷达的高增益 Vivaldi 天线。天线选择介电常数 3.48 的ROC4350B为介质板材料,采用微带馈电线转槽线的耦合结构进行馈电,并在辐射臂两侧加载两段指数型开槽提升整体增益,在渐变槽线中间加载指数型引向器进一步提升天线辐射性能。仿真优化后天线总体尺寸为113.6 mm×85.0 mm×1.52 mm。仿真结果表明,天线在S波段内回波损耗S11< -10 dB,天线增益整体在5.39 dB以上,最高达到了9.6 dB,且增益曲线平滑,实测结果与仿真结果较为吻合。
  • 印洁,沈文忠,邵洁
    2024,40(3):279-284 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.012
    摘要:
    准确的视线注视方向估计是人机交互和虚拟现实等应用场景中的关键技术。基于外观的视线估计是目前的主流方法,然而,因为眼睛外观、光线条件和头部姿态的多样性,所以无约束环境下的视线估计仍然是一个具有挑战性的任务。提出了一种高频信息视线估计网络(HFA-Net)。首先,在神经网络中加入高频信息提取模块和卷积注意力模块(CBAM),帮助网络减少冗余信息的影响;其次,将视线分为两个角度分别进行回归,并使用独立损失函数进行优化;最后,在公开数据集MPIIGaze上进行训练和测试。实验结果表明,该方法在MPIIGaze上取得了4.17°的最佳角度估计误差,超越目前主流算法。
  • 李开基,严英杰,刘亚东
    2024,40(3):285-292 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.013
    摘要:
    针对矿物绝缘油因电、热因素裂解,从而导致绝缘失效问题,提出了一种基于ReaxFF力场的反应分子动力学模拟方法。在传统的运动方程式中加入电磁理论,建立了含有30个分子的矿物绝缘油仿真模型,分析了热场和电场对矿物绝缘油裂解微观过程的影响。首先对特征气体进行识别和统计,然后通过仿真动态图像分析矿物绝缘油的微观反应过程,最终得到了电热联合作用矿物绝缘油的产气规律。通过与柱板电极放电实验产气的结果对比,验证了仿真结果的合理性。实验结果表明,热场是矿物绝缘油裂解的主要影响因素,同时电场对矿物油裂解也起到促进作用。
    封面和目录
  • 2024,40(3):0 doi:
    摘要:
  • 特约专栏:韧性配电网
  • 米阳
    2024,40(3):197 doi:
    摘要:
  • 李子晨,米阳,韩云昊,胡志军,郭姚超,李伟东
    2024,40(3):198-205,258 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.001
    摘要:
    针对极端灾害会导致配电网线路断开和负荷失电等问题,提出了以智能软开关与移动储能作为灵活性资源的两阶段配电网韧性提升策略。首先,建立配电-交通耦合网络和灾前两阶段鲁棒优化模型,进行最恶劣光伏功率输出场景下移动储能的灾前部署,求解得到移动储能位置与数量部署方案。然后,基于灾前部署方案,建立多源协同的配电网灾后故障恢复混合二阶锥规划模型,进而考虑智能软开关、移动储能的优化调度及电动汽车充放电,求解得到最优灾后故障恢复方案。最后,通过算例分析验证了该策略的有效性。
  • 田书欣,付斌,符杨,米阳,李振坤,苏向敬
    2024,40(3):206-213 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.002
    摘要:
    提出了一种基于白鲸优化(BWO)算法的配电网故障恢复方法。首先,建立光储、风储系统模型以及负荷模型,以故障后重要负荷损失量最小为目标函数,进行配电网的初步孤岛划分。其次,以网络损耗和开关操作次数加权求和最小为目标,采用BWO算法求解,获取孤岛划分与开关操作配合的故障恢复结果。然后,通过3种场景对比,验证了所提方法能够在不同故障时段获得配电网故障恢复的最优结果。最后,将BWO算法与二进制粒子群优化算法、灰狼优化算法的运行结果进行对比,验证了BWO算法寻优效果更好。
  • 李承泽,杨秀
    2024,40(3):214-219 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.003
    摘要:
    针对配电网户变关系识别不准确而影响配电网正常运作和故障诊断定位的问题,提出了一种基于多元数据驱动的配电网户变关系识别方法。首先,定义了电压的多维波动特征参数指标;其次,采用t分布随机邻域嵌入(t-SNE)算法对电压波动特征矩阵进行降维;然后,利用 BIRCH 聚类算法对降维后的电压波动特征进行聚类,生成虚拟用户;最后,基于用户功率与上级电表的功率平衡关系假设进行户变关系配对,完成配电网户变关系的识别。案例分析结果表明,相比于之前的户变关系识别方法,所提方法提高了识别准确率。
  • 综合能源
  • 赵晋斌,陈逸文,魏国庆,毛玲,屈克庆
    2024,40(3):220-226 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.004
    摘要:
    氢能作为清洁能源,可与风能等可再生能源结合,为系统提供低碳运行方案。首先,在传统电氢耦合系统的基础上,引入天然气及碳捕集系统,设计了计及氢能多元利用特性的电氢能源系统优化配置模型。然后,建立了将氢能零污染发电和甲烷化两种应用途径相结合的系统模型,以系统等年值成本最小为目标函数,通过改进粒子群算法对构建模型进行寻优求解,得到了系统各设备最优容量配置方案。最后,通过算例对比,证明了优化方案在成本最低时,可支配碳配额增加,具有环保性。
  • 李金钊,李江,李佳奕
    2024,40(3):227-234,264 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.005
    摘要:
    考虑到系统运行经济性的影响,对基于需求侧响应(DR)的风力发电与先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统协调优化问题进行了研究。首先,基于分时电价构建了用户多时段需求侧响应模型,并根据AA-CAES系统的压缩、膨胀功率建模。其次,以系统的固定成本、设备维护成本、购电成本、售电成本以及调峰成本共同构成系统总成本,采用动态规划法对AA-CAES系统的压缩、膨胀功率进行优化,求得系统总成本最小的风力发电与AA-CAES系统最优容量配置。最后,通过仿真验证所提优化方法的可行性。
  • 施宇松,邢海军,苗秋愿
    2024,40(3):235-241 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.006
    摘要:
    为了提高系统的能源利用效率,提出了一种考虑 效率及热能梯级利用的综合能源系统优化运行模型。首先,依照品质特性对热能进行分级,分析其梯级利用的可行性;其次,按照用热客户需求和供热实际对热能进行分级和梯级利用;最后,通过实际算例进行验证和 效率分析。仿真结果表明,所提方案可以提高能源的利用水平,降低成本费用,为运行管理、能源利用提供指导。
  • 控制与检测技术
  • 田阳,桑一岩,盛佳敏
    2024,40(3):242-250 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.007
    摘要:
    提出了一种基于扩张状态观测器的无源滑模控制(ESOPBSMC)方法,用于提升网侧故障等扰动条件下并网模块化多电平换流器(MMC)的控制性能。该方法从能量角度注入无源阻尼和引入滑模以确保系统渐近稳定,并加速系统收敛,然后通过扩张状态观测器(ESO)观测并补偿各扰动项,以增强系统对干扰的主动抑制能力。仿真结果表明,相较于传统PI控制和PBSMC方法,所提方法具有更快的电流跟踪速度、更强的鲁棒性和更好的环流抑制效果。
  • 洪子杰,赵文彬,谭乃久,顾承昱,童贤靓
    2024,40(3):251-258 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.008
    摘要:
    针对轨道交通钢轨扣件绝缘破损导致轨地过渡电阻降低、杂散电流激增进而腐蚀埋地金属结构的问题,提出了钢轨局部绝缘破损时的杂散电流动态分布建模方法。结合轨道交通牵引特性和地电场理论计算轨道交通运行区间内的地电位分布,根据地电位分布及电位梯度评估了钢轨扣件绝缘破损时杂散电流的干扰范围。基于到达时间差(TDOA)定位模型中的Chan算法对地电位时域信号进行两次加权最小二乘法估计,实现了对钢轨绝缘破损点的定位,并分析了算法在不同数量的地电位观测点下的误差和抗噪声能力。仿真验证了破损点定位算法的准确性。
  • 郭仕然,王树昂,李超,王硕
    2024,40(3):259-264 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.009
    摘要:
    为解决在核电施工中雾炮机工作时间过长导致水电资源浪费的问题,以一体化物联网网关为基础,通过多源信息的采集与融合,提出了一种扬尘预测控制算法。该算法根据施工现场和环境情况,从扬尘产生和降尘措施两方面进行量化研究,建立了扬尘预测模型,对扬尘扩散进行预测,并根据预测结果控制雾炮机工作时长,以达到提前降尘和节能的目的。在核电现场进行了对比实验,结果表明,该算法在保障降尘效果基本不变的前提下,节约了60%左右的水电资源。
  • 骆庆伟,赵耀
    2024,40(3):265-273 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.010
    摘要:
    提出了一种新型双三相槽口永磁型混合励磁双凸极发电机,建立了该电机的矢量空间解耦数学模型,分析了不同工况下电机的电感特性,并提出了一种考虑电感变化的发电稳压铜耗监督控制策略。该策略建立了以最小铜耗为目标,以转矩、电流和电压为约束的非线性规划模型。首先,查找电感响应面,获得电机在当前工况下的实时电感参数;其次,将实时电感代入模型作二次优化,得到适用于电机当前工况的d轴、q轴优化电流及励磁优化电流,在实现系统稳压发电的同时有效减少铜耗;最后,通过Ansys和Simulink的联合仿真,验证所提控制策略的正确性和有效性。
  • 其他研究
  • 曹小兵,窦银科,寇立伟,左广宇
    2024,40(3):274-278,292 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.011
    摘要:
    介绍了一种用于 S 波段(2~4 GHz)探冰雷达的高增益 Vivaldi 天线。天线选择介电常数 3.48 的ROC4350B为介质板材料,采用微带馈电线转槽线的耦合结构进行馈电,并在辐射臂两侧加载两段指数型开槽提升整体增益,在渐变槽线中间加载指数型引向器进一步提升天线辐射性能。仿真优化后天线总体尺寸为113.6 mm×85.0 mm×1.52 mm。仿真结果表明,天线在S波段内回波损耗S11< -10 dB,天线增益整体在5.39 dB以上,最高达到了9.6 dB,且增益曲线平滑,实测结果与仿真结果较为吻合。
  • 印洁,沈文忠,邵洁
    2024,40(3):279-284 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.012
    摘要:
    准确的视线注视方向估计是人机交互和虚拟现实等应用场景中的关键技术。基于外观的视线估计是目前的主流方法,然而,因为眼睛外观、光线条件和头部姿态的多样性,所以无约束环境下的视线估计仍然是一个具有挑战性的任务。提出了一种高频信息视线估计网络(HFA-Net)。首先,在神经网络中加入高频信息提取模块和卷积注意力模块(CBAM),帮助网络减少冗余信息的影响;其次,将视线分为两个角度分别进行回归,并使用独立损失函数进行优化;最后,在公开数据集MPIIGaze上进行训练和测试。实验结果表明,该方法在MPIIGaze上取得了4.17°的最佳角度估计误差,超越目前主流算法。
  • 李开基,严英杰,刘亚东
    2024,40(3):285-292 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.013
    摘要:
    针对矿物绝缘油因电、热因素裂解,从而导致绝缘失效问题,提出了一种基于ReaxFF力场的反应分子动力学模拟方法。在传统的运动方程式中加入电磁理论,建立了含有30个分子的矿物绝缘油仿真模型,分析了热场和电场对矿物绝缘油裂解微观过程的影响。首先对特征气体进行识别和统计,然后通过仿真动态图像分析矿物绝缘油的微观反应过程,最终得到了电热联合作用矿物绝缘油的产气规律。通过与柱板电极放电实验产气的结果对比,验证了仿真结果的合理性。实验结果表明,热场是矿物绝缘油裂解的主要影响因素,同时电场对矿物油裂解也起到促进作用。
    封面和目录
  • 2024,40(3):0 doi:
    摘要:
  • 特约专栏:韧性配电网
  • 米阳
    2024,40(3):197 doi:
    摘要:
  • 李子晨,米阳,韩云昊,胡志军,郭姚超,李伟东
    2024,40(3):198-205,258 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.001
    摘要:
    针对极端灾害会导致配电网线路断开和负荷失电等问题,提出了以智能软开关与移动储能作为灵活性资源的两阶段配电网韧性提升策略。首先,建立配电-交通耦合网络和灾前两阶段鲁棒优化模型,进行最恶劣光伏功率输出场景下移动储能的灾前部署,求解得到移动储能位置与数量部署方案。然后,基于灾前部署方案,建立多源协同的配电网灾后故障恢复混合二阶锥规划模型,进而考虑智能软开关、移动储能的优化调度及电动汽车充放电,求解得到最优灾后故障恢复方案。最后,通过算例分析验证了该策略的有效性。
  • 田书欣,付斌,符杨,米阳,李振坤,苏向敬
    2024,40(3):206-213 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.002
    摘要:
    提出了一种基于白鲸优化(BWO)算法的配电网故障恢复方法。首先,建立光储、风储系统模型以及负荷模型,以故障后重要负荷损失量最小为目标函数,进行配电网的初步孤岛划分。其次,以网络损耗和开关操作次数加权求和最小为目标,采用BWO算法求解,获取孤岛划分与开关操作配合的故障恢复结果。然后,通过3种场景对比,验证了所提方法能够在不同故障时段获得配电网故障恢复的最优结果。最后,将BWO算法与二进制粒子群优化算法、灰狼优化算法的运行结果进行对比,验证了BWO算法寻优效果更好。
  • 李承泽,杨秀
    2024,40(3):214-219 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.003
    摘要:
    针对配电网户变关系识别不准确而影响配电网正常运作和故障诊断定位的问题,提出了一种基于多元数据驱动的配电网户变关系识别方法。首先,定义了电压的多维波动特征参数指标;其次,采用t分布随机邻域嵌入(t-SNE)算法对电压波动特征矩阵进行降维;然后,利用 BIRCH 聚类算法对降维后的电压波动特征进行聚类,生成虚拟用户;最后,基于用户功率与上级电表的功率平衡关系假设进行户变关系配对,完成配电网户变关系的识别。案例分析结果表明,相比于之前的户变关系识别方法,所提方法提高了识别准确率。
  • 综合能源
  • 赵晋斌,陈逸文,魏国庆,毛玲,屈克庆
    2024,40(3):220-226 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.004
    摘要:
    氢能作为清洁能源,可与风能等可再生能源结合,为系统提供低碳运行方案。首先,在传统电氢耦合系统的基础上,引入天然气及碳捕集系统,设计了计及氢能多元利用特性的电氢能源系统优化配置模型。然后,建立了将氢能零污染发电和甲烷化两种应用途径相结合的系统模型,以系统等年值成本最小为目标函数,通过改进粒子群算法对构建模型进行寻优求解,得到了系统各设备最优容量配置方案。最后,通过算例对比,证明了优化方案在成本最低时,可支配碳配额增加,具有环保性。
  • 李金钊,李江,李佳奕
    2024,40(3):227-234,264 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.005
    摘要:
    考虑到系统运行经济性的影响,对基于需求侧响应(DR)的风力发电与先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)系统协调优化问题进行了研究。首先,基于分时电价构建了用户多时段需求侧响应模型,并根据AA-CAES系统的压缩、膨胀功率建模。其次,以系统的固定成本、设备维护成本、购电成本、售电成本以及调峰成本共同构成系统总成本,采用动态规划法对AA-CAES系统的压缩、膨胀功率进行优化,求得系统总成本最小的风力发电与AA-CAES系统最优容量配置。最后,通过仿真验证所提优化方法的可行性。
  • 施宇松,邢海军,苗秋愿
    2024,40(3):235-241 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.006
    摘要:
    为了提高系统的能源利用效率,提出了一种考虑 效率及热能梯级利用的综合能源系统优化运行模型。首先,依照品质特性对热能进行分级,分析其梯级利用的可行性;其次,按照用热客户需求和供热实际对热能进行分级和梯级利用;最后,通过实际算例进行验证和 效率分析。仿真结果表明,所提方案可以提高能源的利用水平,降低成本费用,为运行管理、能源利用提供指导。
  • 控制与检测技术
  • 田阳,桑一岩,盛佳敏
    2024,40(3):242-250 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.007
    摘要:
    提出了一种基于扩张状态观测器的无源滑模控制(ESOPBSMC)方法,用于提升网侧故障等扰动条件下并网模块化多电平换流器(MMC)的控制性能。该方法从能量角度注入无源阻尼和引入滑模以确保系统渐近稳定,并加速系统收敛,然后通过扩张状态观测器(ESO)观测并补偿各扰动项,以增强系统对干扰的主动抑制能力。仿真结果表明,相较于传统PI控制和PBSMC方法,所提方法具有更快的电流跟踪速度、更强的鲁棒性和更好的环流抑制效果。
  • 洪子杰,赵文彬,谭乃久,顾承昱,童贤靓
    2024,40(3):251-258 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.008
    摘要:
    针对轨道交通钢轨扣件绝缘破损导致轨地过渡电阻降低、杂散电流激增进而腐蚀埋地金属结构的问题,提出了钢轨局部绝缘破损时的杂散电流动态分布建模方法。结合轨道交通牵引特性和地电场理论计算轨道交通运行区间内的地电位分布,根据地电位分布及电位梯度评估了钢轨扣件绝缘破损时杂散电流的干扰范围。基于到达时间差(TDOA)定位模型中的Chan算法对地电位时域信号进行两次加权最小二乘法估计,实现了对钢轨绝缘破损点的定位,并分析了算法在不同数量的地电位观测点下的误差和抗噪声能力。仿真验证了破损点定位算法的准确性。
  • 郭仕然,王树昂,李超,王硕
    2024,40(3):259-264 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.009
    摘要:
    为解决在核电施工中雾炮机工作时间过长导致水电资源浪费的问题,以一体化物联网网关为基础,通过多源信息的采集与融合,提出了一种扬尘预测控制算法。该算法根据施工现场和环境情况,从扬尘产生和降尘措施两方面进行量化研究,建立了扬尘预测模型,对扬尘扩散进行预测,并根据预测结果控制雾炮机工作时长,以达到提前降尘和节能的目的。在核电现场进行了对比实验,结果表明,该算法在保障降尘效果基本不变的前提下,节约了60%左右的水电资源。
  • 骆庆伟,赵耀
    2024,40(3):265-273 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.010
    摘要:
    提出了一种新型双三相槽口永磁型混合励磁双凸极发电机,建立了该电机的矢量空间解耦数学模型,分析了不同工况下电机的电感特性,并提出了一种考虑电感变化的发电稳压铜耗监督控制策略。该策略建立了以最小铜耗为目标,以转矩、电流和电压为约束的非线性规划模型。首先,查找电感响应面,获得电机在当前工况下的实时电感参数;其次,将实时电感代入模型作二次优化,得到适用于电机当前工况的d轴、q轴优化电流及励磁优化电流,在实现系统稳压发电的同时有效减少铜耗;最后,通过Ansys和Simulink的联合仿真,验证所提控制策略的正确性和有效性。
  • 其他研究
  • 曹小兵,窦银科,寇立伟,左广宇
    2024,40(3):274-278,292 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.011
    摘要:
    介绍了一种用于 S 波段(2~4 GHz)探冰雷达的高增益 Vivaldi 天线。天线选择介电常数 3.48 的ROC4350B为介质板材料,采用微带馈电线转槽线的耦合结构进行馈电,并在辐射臂两侧加载两段指数型开槽提升整体增益,在渐变槽线中间加载指数型引向器进一步提升天线辐射性能。仿真优化后天线总体尺寸为113.6 mm×85.0 mm×1.52 mm。仿真结果表明,天线在S波段内回波损耗S11< -10 dB,天线增益整体在5.39 dB以上,最高达到了9.6 dB,且增益曲线平滑,实测结果与仿真结果较为吻合。
  • 印洁,沈文忠,邵洁
    2024,40(3):279-284 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.012
    摘要:
    准确的视线注视方向估计是人机交互和虚拟现实等应用场景中的关键技术。基于外观的视线估计是目前的主流方法,然而,因为眼睛外观、光线条件和头部姿态的多样性,所以无约束环境下的视线估计仍然是一个具有挑战性的任务。提出了一种高频信息视线估计网络(HFA-Net)。首先,在神经网络中加入高频信息提取模块和卷积注意力模块(CBAM),帮助网络减少冗余信息的影响;其次,将视线分为两个角度分别进行回归,并使用独立损失函数进行优化;最后,在公开数据集MPIIGaze上进行训练和测试。实验结果表明,该方法在MPIIGaze上取得了4.17°的最佳角度估计误差,超越目前主流算法。
  • 李开基,严英杰,刘亚东
    2024,40(3):285-292 doi: 10.3969/j.issn.2096-8299.2024.03.013
    摘要:
    针对矿物绝缘油因电、热因素裂解,从而导致绝缘失效问题,提出了一种基于ReaxFF力场的反应分子动力学模拟方法。在传统的运动方程式中加入电磁理论,建立了含有30个分子的矿物绝缘油仿真模型,分析了热场和电场对矿物绝缘油裂解微观过程的影响。首先对特征气体进行识别和统计,然后通过仿真动态图像分析矿物绝缘油的微观反应过程,最终得到了电热联合作用矿物绝缘油的产气规律。通过与柱板电极放电实验产气的结果对比,验证了仿真结果的合理性。实验结果表明,热场是矿物绝缘油裂解的主要影响因素,同时电场对矿物油裂解也起到促进作用。