光伏系统中由连接器松动、电缆绝缘损坏导致的直流串联电弧故障(SAF)因其致火风险高而备受关注。针对光伏系统中直流SAF检测精度低、部署困难等问题,提出一种基于特征优化与机器学习(ML)的光伏系统轻量化直流SAF检测方法。首先利用6级Daubechies-4小波变换结合时域分析,提取出包含44个时频特征的混合特征集。然后比较4种优化策略,采用极端梯度提升(XGBoost)特征重要性(XGB_FI)将特征精简至12个关键指标,经Optuna优化后的XGBoost模型在10折交叉验证中达到99.94%的准确率。最后将轻量化模型部署于树莓派4B进行测试。实验结果表明,模型在4 000个未知样本上准确率仍达99.90%,计算时间可达3.07 ms,满足UL 1699B—2018 Standard for safety for photovoltaic (PV) DC arc-fault circuit protection标准的要求,且所提方法能有效识别SAF。
针对两相交错并联电感-电感-电容(LLC)谐振变换器中输出电流不均衡的问题,提出一种基于移相控制的均流策略。首先推导移相控制方式下的电压增益解析式,从理论上验证该策略实现均流的可行性。其次,为减小磁性元件体积并提高功率密度,对变换器进行了磁集成设计。最后,搭建1 kW、48 V样机,与分立磁元件方案开展对比实验。实验结果表明,所提出的移相均流控制与磁集成方案可将两相电流不均流度控制在5%以内,与分立磁元件方案相比,磁性元件体积减小了7.1%,变换器效率提升了0.7%,验证了理论分析与设计方案的合理性与可行性。
针对新型电力系统高渗透率可再生能源、高比例电力电子设备接入的“双高”特征,以及新能源发电波动性、间歇性与电动汽车规模化接入带来的调控难题,提出一种考虑新型电力系统特征的负荷调控优化方法。该方法通过反向传播(BP)神经网络实现日前新能源发电的精准预测,利用时间序列神经网络完成台区常规电力负荷预测,构建电动汽车充电需求计算模型估算台区电动汽车充电需求,最终结合新能源发电与常规负荷的时间维度特征,设计用户侧负荷调控优化策略,实现电动汽车充电计划与新能源发电峰值、常规负荷谷值的精准匹配,为新型电力系统的稳定运行与“双碳”目标的实现提供了技术支撑。
针对传统优化调度方法在复杂工况下存在准确率与效率不足的问题,提出一种基于分布特征学习与自适应哈里斯鹰优化算法的智能调度策略。利用分布特征学习对历史数据中的运行规律进行深度挖掘,并在哈里斯鹰算法中引入自适应机制与混沌因子,实现了全局搜索能力和局部搜索能力的有效平衡。实验结果表明,所提策略的调度准确率与效率均超过99%,显著优于对比策略,实现了运行成本与能源损耗的有效降低,为综合能源系统的安全稳定运行奠定了基础。
舰用电气设备在核电环境中的质量鉴定是确保核安全的关键技术环节。系统梳理了核电设备质量鉴定的基本方法,包括型式试验、运行经验法和分析法,详细阐述了K1、K2和K3三类鉴定程序的技术要求。对比分析舰船环境与核电环境的差异,提出了舰用电气设备在核环境中应用时需补充的鉴定试验项目,包括热老化试验、运行老化试验、地震试验和冲击试验等。研究结果表明,舰用电气设备在满足国军标环境要求的基础上,需增加核环境特有的老化试验和抗震鉴定,以确保其在核电厂安全壳内外不同区域内的功能可靠性。结果为舰用电气设备的核级鉴定提供了技术参考,对保障舰船核动力系统的安全运行具有重要意义。
针对新型配电系统中线路保护存在灵敏度不足的问题,提出一种基于二端口网络模型阻抗参数辨识的配网线路保护方案。该方案具有不受电源特性影响的特点,将以配网线路两端保护安装处为边界的配电线路等效为不含独立电源的线性网络。分析线路正常运行、区外故障及区内故障工况下的网络阻抗参数特征,提取关键辨识参数,实现配网线路不同运行状态的有效判别。仿真结果表明:所提方案在区内故障时能够精确动作,在区外故障与系统振荡工况下可有效避免误动,提升了配网保护装置的可靠性与灵敏度,可适配分布式电源广泛接入的新型配电系统线路保护需求。
随着分布式电源(如光伏、风电)大规模接入配电网,传统配电网由无源辐射状网络转变为有源复杂网络,故障特征发生根本性改变,导致基于过流保护的故障隔离方法易发生越级跳闸,供电可靠性降低。基于拓扑分析,研究新型电力系统配电网故障快速隔离与自愈技术,提出区域保护动态构建、5G通信组网和主站协同控制方案。通过仿真和试点应用验证,区域保护动作时间≤30 ms,单相接地故障隔离准确率≥95%,故障自愈时间从分钟级缩短至秒级,显著提升了配电网韧性和新能源消纳能力。
针对孤岛运行模块化多电平变流器-半桥串联结构微电网(MMC-MG),结合其结构特点提出了一种基于改进特征模态分解(FMD)算法的混合储能系统(HESS)容量优化配置方法。首先根据HESS的参考功率,利用秃鹰搜索(BES)算法对FMD进行参数寻优,将需要平抑的功率分解为高频和低频分量;再分别由超级电容和锂电池进行平抑;最后根据电池充放电约束,以全生命周期成本最小为目标,对容量进行优化配置,实现成本最小化。仿真结果证明,所提方案有效减少了容量配置的成本,同时实现了混合储能的功率协调。
随着智能电网与新能源系统的演进及电动汽车充电设施的广泛部署,传统剩余电流传感器在复杂电气环境下的适用性日益受限。设计了一款磁通门B型剩余电流传感器,采用磁通门电流互感器采集剩余电流信号,通过单片机对信号进行识别与判断。依据GB/T 22794—2017《家用和类似用途的不带和带过电流保护的F型和B型剩余电流动作断路器》,可实现对1 kHz及以下频率的正弦交流、平滑直流、两相或三相整流电路产生的脉动直流、滞后角为0°、90°和135°的脉动直流及复合波等剩余电流波形的识别。经试验测试,该样机能够有效检测和识别交直流剩余电流信号,在测试精度和响应速度等性能指标上均满足国家标准的相关要求。
塑料外壳式断路器可以通过极间串联和并联来提高分断能力。常用的直流塑壳断路器是由交流塑壳断路器通过极间短接派生的。基于专利对塑料外壳式断路器的短接技术进行了分析和归纳,以期对专利工程师在新技术的新创性判断、研发人员在新技术的创新思路和现有技术的应用上有所帮助。
