搶鮮看｜《電工技術學報》2024年第17期目次及摘要

《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，報道基礎理論研究、工程應用等方面具有國際和國内領先水準的學術及科研成果。中國工程院院士馬偉明任《學報》編委會主任，兼《學報》主編。

電工理論與新技術

基于實體資訊神經網絡的電磁場計算方法

作者：張宇嬌；孫宏達；趙志濤；徐斌；黃雄峰

摘要：實體資訊神經網絡（PINNs）将偏微分方程（PDEs）及其定解條件編碼進網絡中，使PDEs殘差最小化的同時逼近定解條件，實作PDEs的求解。由于電磁場計算時存在局部高梯度問題、含源方程引發的訓練困難問題和高對比系數界面識别問題等，PINNs在用于電磁場方程求解時訓練效率低、計算精度不高，因而目前應用較少。

該文對于PINNs在電磁場中的訓練困難問題進行理論分析，提出了針對電磁場PDEs形式和神經網絡架構的修改方法，實作了基于PINNs的靜電場和穩恒磁場求解，計算結果準确性較好。将該方法推廣到方程更加複雜的頻域渦流場求解中，求解結果表明PINNs可以在複雜的頻域方程上保證良好的精度。該研究工作為實作電磁場快速計算提供了新思路。

永磁電動懸浮多工況下的電磁力特性研究

作者：曹婷；石洪富；劉峻志；吳學傑；鄧自剛

摘要：永磁電動懸浮系統由于自身弱阻尼的特點，運作過程中磁體的姿态易受外界擾動而發生改變，進而影響系統的電磁力特性。該文針對磁體傾斜、橫移、偏轉等工況，采用解析計算、仿真分析、實驗驗證相結合的方法來研究系統電磁力特性。

首先闡述系統的結構及原理，推導Halbach永磁體陣列在水準、傾斜、偏轉狀态下的磁場分布函數，建立适用于系統多工況的三維解析模型；其次，搭建三維仿真模型，仿真結果驗證了解析模型的正确性，并結合解析模型對比分析系統典型工況下的浮阻特性和懸浮能力；最後，依托組内自研的最高設計時速為600 km/h的動軌實驗台，分析了系統在固定參數下的電磁力特性和垂向自穩定能力，并驗證解析模型的準确性及磁體在不同橫移位置的電磁力特性。

基于YBCO高溫超導線圈的新型無線供電懸浮系統電能傳輸特性研究

作者：鄭智強；翁廷坤；李卓；申劉飛；黃守道；翟雨佳

摘要：近年來，以氧化钇鋇銅（YBCO）為代表的第二代高溫超塗層導體以其在20～77 K溫區下極高的載流能力以及優越的力學性能和電磁性能，被廣泛應用于電力、醫療、交通、軍事、能源等領域。該文設計并構造了一種基于YBCO高溫超導線圈的小型充電懸浮系統，該系統可以同時實作無線充電和自穩定懸浮功能，可應用于為小型物體無線供電懸浮展示。

通過理論推導和有限元仿真分析發現，将低電阻、高載流密度的高溫超導線圈引入無線充電系統中，可使系統的輸出功率和輸出效率都有顯著的提高，最大分别提高了3倍和2.6倍，在低頻段提升效果尤為明顯。

此外，實驗表明該系統在10 mm懸浮高度範圍内可以保持穩定懸浮和負載電壓的高效輸出，解決了現有電磁懸浮和電動懸浮技術中需要設計特定磁路結構和安裝内置電池或電源而導緻裝置複雜及持續供電時間較短等問題，為超導無線電能傳輸技術的應用開辟了新方向。

心髒起搏器無線電能傳輸LCC-LCC磁內建印刷螺旋線圈研究

作者：陳偉華；宋宇航；闫孝姮；姚金姝；葛帥帥

摘要：為實作植入式心髒起搏器無線電能傳輸系統的體積小型化以及改善系統的傳輸性能，該文提出一種基于LCC-LCC磁內建印刷螺旋線圈（PSC）的心髒起搏器無線電能傳輸系統。首先，建立線圈模型，研究在填充比率固定條件下PSC的匝寬和匝間距對傳輸效率的影響，确定最佳的線圈參數；其次，建立非內建式和內建式耦合機構的仿真模型，計算不同偏移情況下兩種耦合機構的磁場分布情況；最後，搭建非內建式與內建式無線電能傳輸系統，驗證內建結構在傳輸性能方面的優勢。

結果表明：在12 mm的傳輸距離下，傳輸效率由62.3%提升至68.1%，輸出功率提升了0.39 W。此外，通過模拟計算無線充電過程中電場強度和比吸收率（SAR）值在人體内的分布情況，對系統進行安全評估。內建式PCS的提出有助于推進心髒起搏器無線電能傳輸系統的産品化程序。

磁緻伸縮位移傳感器測量盲區失效機理與磁屏蔽優化

作者：邊鐵錾；李明明；王鑫玉；黃文美；翁玲

摘要：磁緻伸縮位移傳感器在檢測線圈附近存在測量盲區，在受限安裝空間内有效測量範圍難以滿足應用需求。針對這一問題，基于魏德曼效應、磁彈性耦合效應和維拉裡效應，建立合成磁場作用下磁緻伸縮位移傳感器的測量盲區模型，分析測量盲區内傳感器失效機理。搭建實驗平台提供可調的脈沖電流和軸向磁場，選用直徑為0.6 mm的(Fe83Ga17)99.4B0.6、Fe46.5Ni48.5Cr2Ti2.5Al0.5和Fe30Co70波導絲驗證模型的準确性，測量盲區受永磁體産生的軸向磁場影響，并且随軸向磁場增大。

增加靜磁屏蔽裝置并确定最佳參數，制作樣機并測試表明：優化後的(Fe83Ga17)99.4B0.6波導絲傳感器測量盲區由30.05 μs縮短為18.45 μs，寬度縮短了38.6%；Fe46.5Ni48.5Cr2Ti2.5Al0.5波導絲傳感器測量盲區由31.15 μs縮短為19.15 μs，寬度縮短了38.5%；Fe30Co70波導絲傳感器測量盲區由29.55 μs縮短為18.85 μs，寬度縮短了36.2%。

基于準穩态法的熱電材料變物性參數表征測量方法

作者：任鴻睿；何海龍；紐春萍；榮命哲；田昊洋

摘要：溫差發電技術能夠實作熱能到電能的直接轉換，在餘熱利用、航天器供電和自供電傳感器等領域具有廣泛應用，其核心之一是用于實作熱-電轉換的熱電材料。熱電材料物性參數的表征在熱電器件應用、優化設計、故障診斷等研究中有重要意義。目前大多數熱電材料物性參數表征方法認為材料的熱電參數為常數，忽視了熱電參數與溫度非線性相關，且沒有全面考慮器件中的接觸電阻和熱阻。

該文提出一種基于準穩态法和熱電器件測試裝置的熱電材料變物性參數表征測量方法：首先提出準穩态法對材料物性參數的表征計算方法，通過仿真驗證了該方法的正确性；在此基礎上，結合熱電器件測試裝置，采用實驗對熱電材料進行了變物性參數表征，結果表明，測試結果與廠家參數的最大誤差僅為4.3%，能夠實作對熱電參數的準确表征。該方法實作了在更寬的溫度範圍内對熱電材料實體參數的準确表征，豐富了熱電器件測試裝置的功能，能夠降低材料測試裝置的裝置投入和測試成本。

裡德堡原子電場傳感器的自校準性解析及測量不确定度評定

作者：肖冬萍；石築鑫；閻晟；張淮清；餘傳祥

摘要：傳統電場傳感器需要标準場或更高準确度等級的傳感器進行校準，而基于原子固有能級結構和光譜特征的裡德堡原子電場測量可溯源至基本實體常數，量子傳感自帶校準功能。

該文闡述了裡德堡原子與外場互相作用的量子相幹效應，說明了裡德堡原子傳感器的電場測量原理，并解析了其自校準性。基于所建構的針對低頻電場的裡德堡原子傳感測量系統，分析了誤差來源，定義和計算了各種不确定度分量，得到合成相對标準不确定度為3.885%；保守考慮，在大于或等于95.45%的包含機率下得到擴充不确定度為7.77%。在此過程中，明确了不确定度的主要影響因素并提出了減小其影響的建議。最後給出傳感系統實測電磁誘導透明（EIT）光譜頻移量與電場強度之間的拟合函數，拟合确定系數達到0.996 9，驗證了所建構的低頻電場量子測量系統的準确性。

基于鲸魚優化算法超參數優化的徑向基函數響應面模型的油浸式變壓器繞組擋闆結構優化

作者：劉剛；高成龍；胡萬君；劉雲鵬；李琳

摘要：熱點溫度過高會嚴重影響變壓器運作穩定性，為提高變壓器運作的穩定性，該文以降低變壓器繞組熱點溫度為優化目标，采用徑向基函數（RBF）響應面模型優化變壓器繞組擋闆尺寸，改善油流分布以實作更好的散熱。為提高RBF響應面模型的拟合精度，該文采用鲸魚優化算法（WOA）對徑向基函數的超參數值進行優化，并與傳統網格搜尋（GS）尋優方法和定參RBF模型進行對比。對比結果表明對于超參數優化問題，在拟合精度占優的前提下，WOA優化效率是GS尋優方法的3.13倍。

在此基礎上，該文基于WOA-RBF響應面模型對繞組擋闆結構尺寸進行優化，優化後的熱點溫度相較于初始結構的熱點溫度降低了3.81℃，相對于全場域的最大溫升降低了13.42%，并有效地降低了繞組整體溫升。同時将所提算法與遺傳算法（GA）優化結果進行對比，在保證精度的同時，WOA-RBF響應面模型優化效率是GA的13.41倍。根據上述結果分析可知，所提算法具有很好的優化性能，同時相比于遺傳算法，可以在保證優化精度的同時，顯著地提高優化效率。

自動導引車動态無線供電系統無通信自動分段切換技術研究

作者：荊銳；張耀；劉順攀；周淩雲；王州龍 等

摘要：為降低自動導引車（AGV）動态無線供電系統位置檢測與分段切換的複雜度，該文提出一種內建了無通信位置檢測功能的自動分段切換技術。位置檢測線圈圍繞發射線圈繞制，通過解耦電容解耦發射線圈與檢測線圈，當接收線圈移動到發射線圈上方時，檢測線圈隻會在接收線圈磁場中産生感應出電壓，此電壓即為接收線圈的位置信号。結合提出的發射線圈分段切換政策，利用此感應電壓驅動分段切換開關，對應的發射線圈自動開通。無需通信、分段切換控制器、輔助電源等裝置，便能同時完成位置檢測與分段切換。

500 W功率等級原理樣機實驗結果表明，當接收線圈移動時，接收線圈位置能被檢測線圈準确地檢測到，檢測線圈可驅動發射線圈以正确的次序分段切換，與理論分析一緻。

基于锂離子電池容量增量曲線半峰面積的容量線上估計方法

作者：李樂卿；王鵬；孫萬洲；彭鵬；段硯州 等

摘要：锂離子電池關鍵材料的持續突破和規模化應用是大陸雙碳目标實作的重要技術路徑。然而，電池具有即用即衰性和老化特性的複雜性，準确的老化分析和容量估計極其困難。為此，該文發現了電池容量增量曲線半峰面積與壽命衰減的映射關系，提出了基于充電容量增量曲線特征峰半峰面積的最大可用容量估計方法，明确了可用锂損耗為電池主要容量衰退模式，通過采用遞推更新算法線上計算曲線特征峰半峰面積實施電池容量線上估計。考慮環境溫度和充電倍率對容量估計算法的影響，進一步建立了基于環境溫度、充電倍率的容量優化估計算法，不同老化狀态和電池的驗證結果表明最大可用容量估計誤差小于3%。

電力系統與綜合能源

基于FPGA的新能源低壓直流配電系統暫态實時仿真研究

作者：王守相；張春雨；趙倩宇

摘要：對新能源低壓直流配電系統開展暫态實時仿真研究對優化其運作控制具有重要作用。由于現場可程式設計門陣列（FPGA）内部內建了大量具有不同功能的電路，FPGA正成為電力系統暫态實時仿真領域主要的計算載體之一。該文面向新能源低壓直流配電系統的暫态實時仿真需求，開發了一種基于FPGA的包含小型分布式風力發電、光伏發電以及蓄電池儲能單元的新能源低壓直流配電系統暫态實時仿真器。

首先，研究建構了分布式發電單元和典型控制回路的計算子產品，利用FPGA的并行計算特性并結合“算法-結構-有效比對（AAA）”理念建立了底層子產品串并聯混合求解結構；然後，在節點分析法的架構下，建立了一種結合矩陣LDU分解和有向無環圖（DAG）的電氣系統節點電導矩陣并行求解方法；最後，在建立電氣系統與控制系統并行求解架構的基礎上，開發了一種基于FPGA的新能源低壓直流配電系統暫态實時仿真器，通過将其仿真結果與PSCAD/EMTDC離線仿真平台的計算結果進行對比，驗證了所開發暫态實時仿真器的有效性和準确性。

基于發電機定子接地燃弧電阻變化特征的主動降壓熄弧機理與抑制方法

作者：李理；喻锟；曾祥君；王沾；賀世庚

摘要：定子接地燃弧故障是制約大型發電機安全可靠運作的技術瓶頸。為解決定子繞組接地電弧引發的絕緣擊穿與鐵心損傷問題，該文提出基于發電機定子接地燃弧電阻變化特征的柔性接地主動降壓熄弧方法。

該文建立了定子接地燃弧電阻與弧道電壓的解析關系，揭示了定子接地故障點電壓降低過程中，接地燃弧電阻增大的變化規律；明确了将接地故障點電壓抑制在電弧重燃電壓以下時，可實作定子繞組擊穿間隙回歸正常絕緣狀态的抑制方法。根據大型發電機定子柔性接地方式降壓熄弧政策，在接地故障燃弧階段，中性點電壓源輸出故障點工頻與3次諧波反向電勢，主動降低故障點電壓，将故障點電壓降低至燃弧電壓以下，使定子接地電弧熄滅。利用注入信号感覺定子接地燃弧狀态，實時監測定子阻尼率矢量角變化趨勢，判定降壓消弧過程中接地燃弧故障是否消除。

所提方法無需将故障點電壓降低至零，可有效降低非故障相電壓擡升，降低定子非故障相繞組槽内擊穿風險。在PSCAD/EMTDC仿真環境模拟定子接地故障燃弧工況，對所提方法進行試驗驗證。

試驗結果表明，基于定子接地燃弧電阻變化特征的柔性接地消弧方法可主動降低定子接地故障點電壓，助增故障點間隙絕緣電阻回歸，抑制接地電弧重燃，降低定子非故障相絕緣擊穿風險，實作定子接地燃弧故障的可靠消弧。

頻率緊急控制中動作時延和措施量對低慣量系統控制有效性的影響

作者：李兆偉；方勇傑；吳雪蓮；李建華；賴業甯

摘要：頻率緊急控制是保障電網故障後頻率安全的第二道防線，通常由基于事件觸發的穩控系統實作，已成為支撐特高壓直流安全送電的标配。随着高比例新能源的快速發展，系統調頻能力和慣量水準不斷下降，電網故障後的頻率響應特性出現跌落深度大、速度快的新特征，緊急控制能否有效是關系系統頻率安全的關鍵因素。

該文首先建立了計及頻率緊急控制的高比例新能源電力系統頻率響應模型和傳遞函數；其次從永久性擾動和短時性擾動兩方面，詳細分析了系統頻率響應特性以及頻率緊急控制動作時延和措施量的有效性，并給出了緊急控制有效時新能源接入比例的限值；最後結合實際電網仿真模型開展了時域仿真驗證，指出低慣量電力系統短路故障引起的連鎖短時性功率擾動将成為頻率安全防禦的關鍵和難點。

基于量測資料的新能源電力系統區域等效慣量評估方法

作者：馬燕峰；李金媛；王子建；趙書強；郭潤生

摘要：新能源發電類型、滲透率及控制方式的不同會影響電力系統實時慣量，評估慣量水準有助于提高電力系統抗擾動能力。該文在分析風電、光伏的虛拟慣性響應特性及其對電力系統頻率穩定性影響的基礎上，考慮負荷靜态電壓特性，提出一種基于量測資料的新能源電力系統區域等效慣量實時評估方法。評估結果計及發電機慣量、新能源虛拟慣量和負荷等效慣量。

為了減小因擾動後頻率分布特性造成的誤差，從權重平均數的角度提出頻率采樣點的選取及區域頻率的計算方法，解決了量測資料衆多且擷取困難的問題。通過算例驗證了所提方法對傳統電力系統及新能源電力系統區域等效慣量評估均具有可行性和有效性。

基于異步整形機制的智能變電站通信隊列排程政策

作者：賈惠彬；武文瑞；吳堃；劉宇；常乃超

摘要：時間敏感網絡（TSN）因能為智能變電站關鍵通信業務提供确定性低延時傳輸服務而得到廣泛關注。針對現有變電站工業以太網交換機通信隊列排程政策難以從理論上保證關鍵通信業務的實時性和可靠性的問題，該文提出了基于TSN異步整形機制（ATS）的智能變電站通信隊列排程政策。

首先，基于智能變電站業務流服務品質需求及傳輸特點，提出了智能變電站業務流的優先級劃分及整形隊列配置設定方案；其次，建立了以業務流端到端時延最小化為目标的整形器參數最優化模型，并通過内點優化算法求解；最後，整形器采用基于令牌桶的流量整形方法對劃分後的業務流進行整形，整形後的流量基于嚴格優先級算法排程傳輸。基于OMNet++進行了仿真實驗，實驗結果表明，該文所提方法能夠保障關鍵通信業務的确定性低延遲時間傳輸。

面向電力巡檢圖像目标檢測的聯邦學習激勵機制

作者：仲林林；劉柯妤

摘要：基于深度學習的目标檢測算法能夠高效處理電力巡檢圖像，及時發現故障隐患。然而，由于資料整合困難及資料隐私保護等原因，單個電力公司或第三方機構可能不足以訓練出高性能模型。為解決這一問題并激勵更多參與方加入面向電力巡檢圖像目标檢測的聯邦學習，該文建構了基于模型公平和基于收益公平的電力巡檢圖像目标檢測聯邦激勵機制。基于模型公平的激勵機制适用于所有參與方都是資料擁有方的情況，通過貢獻評估配置設定不同性能的模型；基于收益公平的激勵機制針對同時存在資料擁有方和資料需求方的模式，資料擁有方獲得相應的收益，而資料需求方獲得高性能模型。

實驗結果顯示，在這兩種激勵機制中，公平性相關系數分别可達到0.96和1。這表明所提出的激勵機制可有效地提升公平性，并能夠激勵更多的參與方加入到面向電力巡檢圖像目标檢測的聯邦學習中。

航拍電力杆塔圖像中銷釘唯一性識别研究

作者：閻光偉；馬頤琳；焦潤海；何慧

摘要：近年來，基于深度學習的缺陷銷釘檢測技術在電力杆塔巡檢中得到廣泛應用。但是該技術隻能在圖像空間對缺陷銷釘進行定位，無法準确給出缺陷銷釘在實際電力杆塔中對應銷釘的唯一編号。針對該問題，該文提出一種融合深度學習與三維重投影的缺陷銷釘唯一性識别方法。

首先通過建構巡檢電力杆塔系統的三維模型，進行電力杆塔系統中部件模型的編号擷取，以及部件模型三維空間包圍盒頂點和中心點坐标的計算；其次，利用YOLOv5模型在圖像空間對銷釘及上下文相關目标進行檢測；再次，通過該文提出的融合結構限制的相機位姿估計算法對航拍圖像的相機位姿進行估計；最後，将三維電力杆塔系統中的銷釘包圍盒按相機位姿進行重投影與銷釘檢測框進行比對度計算，在圖像空間中輸出帶有具體編号的銷釘檢測框。在YOLOv5模型輸出的銷釘檢測框基礎上進行銷釘唯一性識别，利用仿真資料進行實驗得到的唯一性識别正确率為100%，利用實拍資料進行實驗得到的唯一性識别正确率為93.3%，驗證了該文提出的銷釘唯一性識别方法的有效性。

通過對缺陷銷釘進行唯一性識别，可以減少人工對故障圖像的二次稽核工作量，并準确地統計缺陷銷釘的數量及具體位置資訊，為後續故障維修及故障相關性分析等精細化管理提供支援。

高電壓與放電

等離子體催化及其在電力多元轉換的應用研究進展

作者：李天宇；孫靜；高钰婷；屈仲平；周仁武

摘要：随着新能源技術的不斷發展，電力多元轉換（Power-to-X）已逐漸成為低碳轉型領域的重要研究方向。大氣壓低溫等離子體技術能夠很好地相容風、光等可再生能源供電系統的間歇性和波動性，已成為一種備受關注的解決方案。通過在溫和條件下利用可再生電力産生等離子體直接驅動高值化産品的生産和減排，為實作“雙碳”目标提供了有力保障。

該文首先介紹了常見的等離子體放電類型，并結合執行個體闡述了等離子體與催化劑之間可能存在的複雜協同效應；其次，對國内外在等離子體催化CO2轉化、等離子體催化固氮及等離子體催化CH4重整三種典型研究執行個體的進展進行了概述；最後，基于目前的研究現狀，分析了等離子體催化應用在Power-to-X技術中所面臨的問題與挑戰，并對等離子體催化的實驗室研究與商業化實作提出了展望。

總之，進一步研究等離子體催化技術及其在可持續發展和低碳經濟方面的重要應用，對于推動清潔能源的使用和減少碳排放具有積極的意義。

覆冰條件下風力發電機葉片防/除冰方法綜述

作者：胡琴；王歡；舒立春；蔣興良；夏翰林

摘要：覆冰地區的風力發電機葉片覆冰會導緻功率損失，及時預防和治理葉片覆冰災害，有助于保障風力發電機的安全、穩定與可靠運作。該文綜述了覆冰條件下風力發電機葉片防/除冰方法的研究現狀。首先，介紹了葉片覆冰的機理及覆冰特性，總結了葉片覆冰對其升力系數與阻力系數、功率損失的影響，分析了目前面臨的挑戰；其次，對現有葉片主動防/除冰、被動防冰及協同防/除冰方法的原理及其優缺點進行了評述，并進行了全面的對比分析；最後，從整體角度對葉片覆冰的關鍵科學問題及其經濟可行性進行了分析，給出了未來的研究趨勢，認為電熱法、電脈沖法、氣動脈沖法、疏冰塗層和含有電熱功能的協同防/除冰方法在風力發電機葉片上極具應用前景。

大電流高速滑動電接觸界面熱量配置設定過程

作者：姚金明；傅強

摘要：大電流高速滑動電接觸環境下，多次發射後軌道表面出現鋁沉積現象。電樞與鋁沉積層在界面熱源作用下發生熔化磨損會改變接觸狀态，嚴重影響滑動電接觸性能。界面熱源在電樞和沉積層軌道間的熱配置設定特性是研究界面材料熔化磨損的基礎，是以有必要對滑動電接觸界面熱量配置設定過程進行研究。

該文首先建立了電樞和沉積層軌道熱傳遞模型，獲得了電樞和沉積層軌道溫度分布方程。根據界面溫度連續性，推導熱配置設定控制方程，應用最小二乘估計法優化誤差函數，提出了基于最小二乘估計法的界面熱配置設定數值計算模型。基于熱配置設定數值計算模型，研究分析了材料熱參數、速度對熱配置設定特性的影響規律，結果表明：材料熱參數影響熱配置設定曲線的初始值，速度影響熱配置設定曲線的衰減速率，速度越大熱配置設定随時間衰減越快。

最後，通過理論分析探讨了樞軌界面熱配置設定過程的實體機制，理論分析結果與數值計算結果一緻。研究成果可以為界面熱過程提供更加深入的了解，為界面材料熔化磨損特性的研究提供技術支援。

可用于微型開關研發的液态金屬橋拉伸斷裂過程仿真研究

作者：朱曉楠；楊飛；張雲軒；孫晉茹；榮命哲

摘要：建構流體仿真模型可以有效地分析液橋拉伸斷裂過程中的流體動力學特性，為基于液态金屬橋拉伸斷裂過程的電弧開斷性能調控提供指導。已有的液橋仿真模型基于動網格或其他網格變形方法，無法仿真液橋的大範圍拉伸形變和幾何斷裂。為此，該文提出了一種不依賴網格形變的液橋拉伸斷裂有限元仿真方法。

該方法對液體設定極大黏度值，以不可流動液體區域對固體進行近似，同時通過極大黏度值界線的移動配合計算域内液體的流出來等效液橋的拉伸，實作了對液橋拉伸斷裂過程的仿真。基于該仿真模型探究了液橋體積、拉伸速度等對液橋拉伸斷裂過程的影響，獲得了全拉伸速度範圍内液橋拉伸斷裂特性的轉變規律。最終，結合實驗結果分析了液橋拉伸斷裂特性轉變對于電弧燃燒模式的影響，給出了全拉伸速度範圍内電弧燃燒模式轉變相圖，為液橋式開關的電弧開斷性能調控提供了依據。

該文研究内容對微型繼電器、接觸器等基于液橋斷裂原理的微型開關研發具有指導意義。

電力變壓器油中溶解氣體離群值識别和資料重構

作者：江軍；張文乾；李波；李曉涵；範利東

摘要：高品質傳感資料是驅動新型電力系統數字化和智能化發展的基礎，而由于傳感器性能退化、傳輸中斷或其他幹擾因素，資料時常出現錯誤和異常值，造成資料使用率低等問題。針對在役電力變壓器油中溶解氣體線上監測資料，該文提出了基于COPOD、孤立森林（IForest）與Grub bs的聯合方法提升油中溶解氣體資料的價值。

首先，通過COPOD和IForest篩選出包含離群點的資料集，再采用Grub bs對其進行檢驗，有效識别離群值。進一步地，采用掩碼方式優化訓練Transformer神經網絡模型，填補空缺值重構油中溶解氣體資料序列。在相同氣體資料序列上，所提算法正确識别點數、正确識别離群點數和受試者工作特征曲線平均面積相比于傳統K-近鄰算法分别提升了3.5%、29.4%和5.0%。對于資料填補，對比雙向縮放算法，填補後的資料與實際資料的方均根誤差均值為7.29 μL/L，平均絕對誤差均值為2.7μL/L，性能分别提升了9.7%和9.2%，有效地提高了資料的品質和使用率。最後，通過11台500 kV變壓器油中溶解氣體資料分析，有力支撐了變壓器狀态評價和裝置數字化管理。

流-電耦合場中金屬顆粒群的荷電計算及影響因素研究

作者：張甯；王鵬；劉智捷；劉恭智；賀博

摘要：絕緣油中金屬顆粒的荷電量分布是研究顆粒運動特性以及絕緣油中局部放電與擊穿行為的關鍵。該文搭建了油道模拟觀測系統，采用動力學分析的方法，建構了液固耦合系統中金屬顆粒的運動模型，并在此基礎上提出通過粒子圖像測速（PIV）來計算顆粒荷電量；分析了不同油流速度、電壓等級以及電壓類型對顆粒荷電量的分布影響以及作用機理。

結果表明，基于PIV計算出的油中顆粒的荷電量與傳統模型的計算結果數量級相近，絕緣油中金屬顆粒荷電量占比分布曲線接近高斯分布，這是由于顆粒與顆粒之間碰撞也會發生電荷轉移或中和。在直流電壓下流速增加會阻礙顆粒之間的電荷傳遞，增加顆粒與極闆碰撞機率，導緻顆粒荷電量減小。電壓等級增加則會使顆粒群的流線由平緩變為振蕩，顆粒荷電量普遍增加。相比于直流電壓，在交流電壓下，荷電量大的顆粒占比較多。

基于矽橡膠分子鍊陷阱變化的複合絕緣子老化現象

作者：沈瑤；劉興傑；梁英；薄天利；趙濤

摘要：矽橡膠複合絕緣子老化後易引入乙烯基、羰基、羟基等強極性基團，形成化學性陷阱，進而加劇絕緣子老化甚至引發絕緣事故。為探究矽橡膠老化後不同化學基團的陷阱特性，以聚二甲基矽氧烷（PDMS）為基體，運用分子模拟軟體分别建構含羰基、羟基和乙烯基的PDMS缺陷模型，針對穩定構型後的缺陷模型，利用第一性原理，對含不同結構的PDMS在電場作用下的鍵長、鍵角、原子布局及偶極矩變化進行了計算，獲得了對應的陷阱能級和态密度分布變化。通過分析不同缺陷模型的微觀分子結構與陷阱特性之間的内在聯系，探究了不同化學陷阱在電場作用下的變化規律。

結果表明，含羟基的PDMS引入了淺陷阱，而含乙烯基和羰基的PDMS引入了深陷阱；三種缺陷的陷阱深度均随着電場的增大而增加，且變化率由大到小依次為羰基、乙烯基和羟基；随着電場的增大，含乙烯基的PDMS結構中出現了空穴陷阱，含羰基的PDMS中的電子陷阱出現了消散，而含羟基PDMS的陷阱分布變化不大。由此可見，矽橡膠老化後形成的羰基基團在其老化程序中的作用不容忽視。老化後的矽橡膠陷阱态和基團含量有望作為矽橡膠老化評估的新的參考标準，可為矽橡膠老化實驗提供理論依據。

基于兩間隙異步關聯的一體化高壓真空滅弧室電場設計

作者：葛國偉；王文博；程顯；陳輝；段曉輝

摘要：輸電等級真空滅弧室是迫切需要解決的行業級難題，為克服單斷口真空滅弧室絕緣瓶頸和多斷口串聯結構複雜等問題，該文提出了一種基于兩間隙異步關聯的一體化高壓真空滅弧室結構，該結構采用輔間隙與主間隙串聯異步關聯，輔間隙協助主間隙絕緣和滅弧，有望實作252 kV及以上電壓等級真空滅弧室的工程應用。建立了兩間隙異步關聯的一體化高壓真空滅弧室電場仿真模型，分析了進出線方向、主輔間隙、屏蔽罩等對電場強度和電壓分布關系的影響規律，并研究了屏蔽罩結構和環形陶瓷分壓電容器等分壓措施對電場提升的效果。

研究表明：靜端蓋為出線端、動端蓋為進線端時，主間隙開距為60 mm、輔助間隙開距為30 mm可以滿足分壓關系按照開距大小分布，最大電場強度相比于長間隙開距60 mm時降低27.3%。外部并聯環形陶瓷分壓電容器可以滿足雙向分斷的要求，進線端在靜端蓋時外部并聯環形陶瓷分壓電容器滅弧室相較于未并聯電容的滅弧室最大電場強度降低30%左右，初步說明了基于兩間隙異步關聯的一體化高壓真空滅弧室結構的可行性和有效性，研究可為高電壓等級真空滅弧室研制提供新思路和新方法。