电器与能效管理技术

基于Filtering LSTM-Lightweight CNN的交流串联电弧故障检测方法

何键涛, 王兆锐, 鲍光海

2025(9): 1-12. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.09.001

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针对基于深度学习的电弧故障检测方法在未知多负载电路中存在泛化性能不足的问题，提出一种基于高频耦合模拟信号驱动的过滤长短时记忆（Filtering LSTM）神经网络，并将其与轻量级卷积神经网络（Lightweight CNN）相结合，构建了Filtering LSTM-Lightweight CNN电弧故障检测模型。通过将单负载电路的高频耦合信号线性叠加，即可模拟出多负载电路的高频耦合信号。然后利用模拟信号驱动Filtering LSTM，过滤多负载电路信号中的未知特征，并重构信号。最后采用树结构Parzen估计器优化过的Lightweight CNN对重构信号进行电弧故障检测。实验表明，在136 000个未知多负载电路样本中，Filtering LSTM-Lightweight CNN的电弧故障检测准确率为99.45%。与未采用Filtering LSTM的检测算法相比，所提方法的检测准确率最高提升了14.05%，显著提升了电弧故障检测模型的泛化能力。

基于时间差分变化量的串联电弧故障在线检测方法

潘益勇, 王玮

2025(9): 13-26. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.09.002

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串联型电弧故障检测受负荷类型影响大,传统利用电流特征的故障检测方法存在判据阈值设定难题。针对该问题,提出一种基于负荷侧电压时间差分变化量的串联电弧故障在线检测方法。通过识别线路中故障电弧电压的存在以实现电弧故障检测,利用相邻周波巡检模式对疑似电弧电压故障信号进行检测,进而触发参考波形检测模式对电弧故障进行确认。试验表明,所提方法对各种负载的故障电弧个数识别成功率超过95%。随着电力物联网和智能家居技术的发展,所提方法为电弧故障检测提供了一种新的思路。

风电场SCADA系统与控制方法的改进

马树立, 张娟, 周珍珍

2025(9): 27-32. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.09.003

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针对偏远地区风电场数据采集与监视控制(SCADA)系统通信可靠性不足的问题,提出一种融合4G无线通信与电力载波通信的改进系统及控制方法。通过在风机控制器端部署串联的数据传输单元(DTU)模块与电力载波模块,构建“无线主通信+载波备份”的混合通信网络:DTU模块通过4G网络实现高速数据传输,电力载波模块利用电网线路建立相邻风机间的通信链路。基于信号强度检测与通信连接时长评估,动态切换数据传输方式,确保弱信号或设备故障时数据可靠传输。实验结果表明,所提系统显著提升了SCADA系统的抗干扰能力与通信稳定性,为偏远地区风电场的远程监控与高效管理提供了可靠解决方案。

基于SSA-RFR的涡流检测方法研究

叶炎锋, 吴艺鹏, 李鑫, 梁安怡

2025(9): 33-39. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.09.004

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针对锈蚀引起的结构构件直径减小问题,提出一种基于麻雀搜索算法优化的随机森林回归(SSA-RFR)的无损检测方法。首先,在1 kHz脉冲激励下采集不同直径试件的涡流响应信号,采用卡尔曼滤波对原始信号进行去噪处理,以提高信号质量。随后,通过指数函数拟合提取关键特征参数,为后续建模提供有效输入。最终,构建SSA-RFR预测模型对构件直径进行回归分析与预测。实验结果表明,所提方法的均方误差(MSE)为0.310 6,较传统随机森林回归模型降低约97.9%,显著提升了预测精度,同时也验证了所提方法在无损检测中的有效性与工程应用价值。

中压配电网中考虑保护配合的电阻型超导限流器的优化配置

储琳琳, 陈妍君, 宗明, 段若晨, 顾洁, 金之俭, 刘亦婷

2025(9): 40-49. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.09.005

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分布式电源的接入显著提高了可再生能源的利用效率,但同时也对中压配电网的安全稳定运行,特别是保护装置的可靠动作提出了新的挑战。电阻型超导限流器,能够有效控制电流的异常增长,并通过与保护装置的协同作用,解决上述问题。聚焦于10 kV配电网,探讨电阻型超导限流器的优化配置问题。分析分布式电源接入对电流保护的影响,构建相应的数学模型,并将超导限流器纳入模型以限制电流的增长。进一步提出基于灵敏性分析的限流器安装位置预选方案,以解决多点分布式电源接入场景下的优化配置问题,并采用孔雀优化算法求解了限流器的优化配置方案。仿真结果验证了所提配置方案在解决该场景下问题的有效性。

接触器二次吸合的机理研究及仿真优化设计

朱正伟, 王建雄, 马伟

2025(9): 50-53. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.09.006

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为消除接触器存在的二次吸合现象,结合接触器的结构、原理对接触器二次吸合现象的原因进行分析,借助Ansys Maxwell仿真软件,对接触器吸反力匹配关系进行优化。通过改变主压簧反力、超程压簧反力及触头超行程,得到消除接触器二次吸合的理论依据。再通过分组试验验证主压簧反力、超程压簧反力及触头超行程对接触器二次吸合现象的影响。结果表明,增大主压簧反力、减小超程压簧反力、减小触头超行程均能有效消除接触器存在的二次吸合现象。

交流电磁系统噪声及其抑制的研究

李新叶, 李为为, 季勤雄

2025(9): 54-60. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.09.007

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以交流接触器电磁系统为例,通过理论推导研究了交流电磁铁噪声产生的机理及其关键影响因素。通过Ansys有限元电磁仿真得出,短路环内极面积、铁心极面接触气隙、线圈电源角频率、短路环电阻、短路环匝数5个参数是影响电磁铁噪声抑制效果的关键参数,并可以用短路环内外磁极面积比、短路环内外磁通相位差和短路环综合系数3个方程来求解优化。同时对接触器电磁系统噪声进行分类分析,并确定了各类噪声相应的根本原因。最后通过几个仿真实例证明了结论的正确性。

双断点接触器触头释放过程的运动特性分析

王平, 李超, 王建雄, 马伟, 李志

2025(9): 61-66. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.09.008

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触头的分断速度是影响接触器燃弧特性的重要因素，动触头的运动速度依赖于弹簧刚度、阻尼及压缩量，因此探究压簧参数对动触头运动状态的影响十分必要。建立双断点接触器触头分断过程的动触头及可动部分的运动状态方程，理论与仿真验证结果表明，理论模型与仿真的计算结果具有较好的一致性。进一步探究影响因素对动触头及可动部分运动速度的影响，结果显示，可动部分运动末速度与影响因素的关系可近似用简单函数表征。

一种开关电器接触电阻温度系数确认方法

肖家忍, 刘文盛, 庄娘设

2025(9): 67-70. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.09.009

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介绍了一种开关电器接触电阻温度系数确认方法。通过对比是否考虑接触电阻温度系数的温升差异,结合试验进行校核,并从电接触理论角度解释了接触电阻的温度特性。所提方法可为开关电器热仿真提供参考,实际操作性强。考虑接触电阻温度系数可提高热仿真精度。

高效环境声能拾取与声电电源设计研究

江思乐

2025(9): 71-77. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.09.010

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针对复杂环境中清洁能源供给难题,提出一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的声电电源系统,通过高效环境声能拾取与转换技术实现低功耗设备自供电。分析了高电压变电站、高山、海洋及阴雨环境的声源频谱特征,结合聚声罩声聚焦效应与COMSOL声学仿真,优化声电转换阵列结构与布局。声电电源的电路设计采用肖特基二极管整流、1 F法拉电容储能及TPS63900稳压芯片来保证电能的稳定输出。研究结果表明,所提声电转换阵列及其最优布置能够使集能器采集声压提高至原始发射声压的387.8%,可高效捕获10 Hz~20 kHz环境声能,并通过电路设计可实现1.8~5.0 V理论稳定输出,有效解决声能波动问题。最终,在实验室40~45 dB的声压级场景中,验证了所提声电电源样机对主要可听声波段具有良好的电压输出响应。设计为特殊场景的能量自供给提供了新方案,未来可进一步优化材料性能与电路效率,推动其规模化应用。

我国舰船与民用框架式低压断路器标准主要差异分析

张源深, 万祥军, 赵永武

2025(9): 78-84. doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.09.011

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针对GJB 370B—2020《舰船用框架式低压断路器通用规范》与GB/T 14048.2—2020《低压开关设备和控制设备第2部分:断路器》的框架式断路器技术要求差异,采用对比分析法,重点从技术参数和性能指标进行详细比较。结果表明,舰用标准的技术要求整体显著高于民用标准。揭示了军用与民用框架式断路器标准的本质区别,对推动舰船电气设备的技术进步具有参考价值。

守护氢燃料汽车的“能量心脏”(一)

2025(9): 85-86.

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