《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊，报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国内领先水平的学术及科研成果。中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任，兼《学报》主编。

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作者：黄亚飞, 陈阳宁, 杨鑫, 蒋兴良, 范才进

摘要：冬季架空输电线覆冰是电力系统安全稳定运行的重大威胁。对于分裂导线而言,由于上风侧导线对下风侧导线的遮蔽效应的影响,导致其覆冰特性将出现较大差异,而现有研究缺乏对分裂子导线间覆冰遮蔽效应的定量研究。针对上述问题,该文首先通过数值仿真方法对分裂导线覆冰特性进行研究。采用欧拉模型求解分裂导线覆冰过程中的气-液两相流场分布特性,基于控制体思想及水滴冻结质量平衡与热力学平衡方程,获取了不同覆冰环境下分裂导线的覆冰质量与形貌。随后通过遮蔽角与遮蔽系数的定义分析了分裂子导线间的覆冰遮蔽效应及其影响因素。结果表明：分裂导线上、下风侧子导线覆冰强度之差与子导线间遮蔽效应的强度呈正相关,遮蔽角绝对值和分裂间距的增加会导致遮蔽效应减弱乃至消失;液滴中值体积直径的增加将加剧遮蔽效应;在5~20 m/s的风速范围内,遮蔽效应先加强后减弱,风速为15 m/s时遮蔽效应最强烈。最后,基于遮蔽效应分析,提出了针对不同分裂形式分裂导线的覆冰量快速计算方法,并通过分裂导线自然环境覆冰观测试验对快速计算方法的准确性进行了验证。该文研究结果可为架空输电线路防覆冰设计与运维提供理论指导。

作者：刘传洋, 吴一全, 刘景景

摘要：依托计算机视觉和深度学习技术,从海量的无人机航拍图像中实现绝缘子缺陷检测,已经成为电力运维工作亟待解决的问题。近年来,深度学习方法在绝缘子缺陷检测任务中表现出了优异的性能。该文综述了无人机航拍图像中绝缘子缺陷检测的深度学习方法研究进展。首先,简述了基于深度学习的输电线路巡检研究现状;其次,阐述了基于深度学习的绝缘子缺陷检测方法,主要从目标检测模型、轻量化网络模型、级联检测模型以及其他方法进行归纳总结,按照深度学习算法的发展历程,阐明了基于双阶段、单阶段、Anchor-free的目标检测算法,概述了轻量化网络、级联检测在绝缘子缺陷检测中的应用;然后,介绍了用于绝缘子缺陷检测的公开和自建数据集;最后,指出了深度学习技术在绝缘子缺陷检测应用中存在的问题,并对未来研究工作进行了展望。

作者：裴少通, 孙海超, 孙志周, 胡晨龙, 祝雨馨

摘要：在变电站机器人巡检任务中,三维点云数据的高精度语义分割是关键技术之一,有助于机器人理解电力设备、障碍物和其他物体的空间布局。然而,现有的点云分割算法在变电站场景中的效果有限,准确度较低、计算复杂度高,难以实现对变电站主设备点云的准确分割,为了解决这一问题,该文提出了一种基于PointNet++的DI-PointNet算法。首先,采用双层连续变换器模块,增强点云之间的信息交互,有效地聚合长距离上下文,增大网络有效感受野;其次,通过分层键采样策略生成自注意力机制所需的键值,降低算法复杂度;最后,使用倒置残差模块,通过倒置瓶颈设计和残差连接来缓解梯度消失,有效地增加模型的深度,同时降低计算复杂度。同时,该文构建了变电站点云数据集,并对DI-PointNet算法进行了详细的消融实验,并与主流深度学习算法和电力领域典型点云分割算法进行了对比实验。实验验证结果表明,DI-PointNet对变电站主设备点云分割的平均交并比达到了82.5%,相比PointNet++算法提高了2.1%,且总体精度提高了3.4%,达到90.1%。DI-PointNet为智能电力设备巡检和维护提供了有效的解决方案。

作者：胡琴, 陈旭烨, 闻君, 荣文奇, 魏亚楠

摘要：在强暴雨天气下,输电线路复合悬式绝缘子串易因瞬时降雨强度骤升、雨柱桥接伞裙间隙而导致爬电距离利用率降低,引发输电线路雨闪事故。为研究强暴雨天气下复合悬式绝缘子的交流闪络特性,该文以五种不同伞裙结构的复合绝缘子为试品,进行强降雨条件下的人工淋雨交流闪络试验。结果表明：单位绝缘高度淋雨闪络电压与降雨强度、雨水电导率分别呈负指数幂函数关系,两种影响因素单独作用下的电压梯度降幅分别可达35.7%、34.6%;伞裙直径、伞间距较大的复合绝缘子受降雨强度的影响更为明显,受雨水电导率的影响与其余不同伞形参数的绝缘子基本一致;雨闪电压梯度受复合绝缘子大伞伞裙边沿雨柱最大长度以及雨柱在大伞间空气间隙的平均长度占比的影响;伞间距和伞裙直径较大的复合绝缘子大伞伞裙遮挡作用明显,雨柱难以桥接伞裙间隙,爬距利用率较高,可有效地提升绝缘子耐压水平;临界泄漏电流平均值随降雨强度和雨水电导率的增大而增大。该文研究可为强暴雨频发地区输电线路绝缘子的选型提供参考。

作者：孙瑞筱, 胡玉耀, 蒋兴良, 咸日常, 陈雨

摘要：瓷绝缘子复杂多样的劣化形式以及表面污秽均会影响红外检测结果,从而造成误判或漏判,给电力系统的安全稳定运行带来严重威胁。目前针对不同污秽作用下绝缘子串发热特征及其对劣化绝缘子红外检测结果的影响少有研究。为此该文结合现场试验及有限元仿真研究了劣化位置、劣化阻值以及不同污秽对瓷绝缘子串发热规律及其红外成像的影响。研究结果表明：绝缘子串中任意一片绝缘子的温升随着其内阻的减小呈现先升高后降低的趋势。干燥污秽对劣化绝缘子发热的影响可忽略不计,而湿润污秽对发热的影响与劣化绝缘子在串中的位置有关,最大的温度范围变化率可达61.3%。在由表面盐密（A类污秽）和盐雾（B类污秽）构成的污秽中,雾水电导率对染污附盐密度具有附加作用,表面轻度污秽时其对绝缘子温升影响大,重污秽时影响较小。在实际工程应用中,应选择绝缘子背风侧作为红外观测点,且不考虑相对湿度大于90%的情况。

作者：刘贺晨, 刘畅, 孙章林, 刘云鹏, 江钰哲

摘要：双重动态交联环氧树脂材料因其良好的动态性能在环保电工装备领域具有重要应用,但其在高温、高压、湿热环境下的长期服役可靠性仍面临挑战。该文制备了不同二硫键含量的动态酯键与二硫键的双重交联可降解树脂,系统地研究了其在不同老化阶段的微观形态、电气性能、弯曲性能、动态热力学性能以及降解性能,并基于热重点斜法建立了其快速热老化寿命评估模型。研究结果表明,二硫键的引入导致双重动态交联网络更容易受到热氧老化的影响。在220℃下老化720 h后,S—S键含量为30%的基于酯交换和二硫键的双重动态键类玻璃化环氧树脂的弯曲强度由18.41 MPa下降至5.13 MPa,断裂类型转变为脆断;击穿场强由41 kV/mm下降至39.12 kV/mm,介质损耗因数由2.98×10-3升高至3.64×10-3,发生明显绝缘劣化。热氧老化会影响树脂动态交联网络,导致树脂玻璃化转变温度由133.9℃升高至196.1℃,降解效率下降。该文为改善双重动态交联环氧树脂材料的性能提供了重要参考,有助于推动环保电工装备领域的进一步发展和应用。

作者：张添胤, 陈向荣, 王恩哲, 阴凯, 夏峰, 黄若彬

摘要：为了研究硫化压力变化对500 kV超高压直流交联聚乙烯（XLPE）电缆工厂接头恢复绝缘特性的影响,该文选用商用500 kV超高压直流电缆绝缘颗粒,采用热压法分别在1.3 MPa、1.6 MPa、1.9 MPa和2.5 MPa的压力下对材料进行平板热压,制备了不同硫化压力作用下的XLPE试样。对所得试样进行傅里叶变换红外光谱、凝胶含量、差示扫描量热和X射线衍射测试及分析,并测试了试样的电流密度、空间电荷分布和直流击穿强度。研究结果表明：随着硫化压力的增加,试样的交联度和结晶度逐步增加,空间电荷注入阈值电场强度和直流击穿场强先增大后减小,在1.9 MPa硫化压力下阈值电场强度和直流击穿场强达到最大值。当硫化压力大于1.9 MPa时,不断增多的交联副产物给试样引入更多浅陷阱,同时片晶会因硫化压力的增加而发生热膨胀,晶面间距增加,进而导致试样内部空间电荷明显积聚并加剧电场畸变。提高工厂接头的硫化压力有助于改善其恢复绝缘的电气性能,但过高的硫化压力将不利于工厂接头恢复绝缘性能的增强

作者：向明旭, 陈泓霏, 曹晓峻, 杨知方, 金一丁

摘要：随着全国统一电力市场建设的推进,我国市场规模逐步增长。以省间电力交易为例,当前市场主体已达上千个。由于大量市场主体报价具有相似性,可能导致市场出现多组具有相同社会福利的购售匹配对,使得最大化社会福利的出清问题存在多个最优解。为保障出清有效性与公平性,多解场景下需开展多层目标顺次寻优,但现有基于多目标优化的方法难以兼顾出清效果和效率。对此,本文以存在多解场景的省间电力交易问题为研究对象,提出多层目标顺次寻优的高效出清方法：构建多层目标顺次寻优出清模型,前序模型的最优目标函数将作为后续模型的约束,以确保高优先级目标函数的最优性;提出基于最优解达界约束的出清问题多解判定模型,以帮助了解出清问题的多解性,同时,将其嵌入顺次寻优出清流程,通过避免无效寻优实现出清进程加速;提出有效利用前序模型求解信息的出清无损加速方法,以满足计算效率要求。基于我国实际交易数据的算例仿真表明,所提方法可在保障首要目标最优性的前提下,有效提升面向次要目标的出清效果;所提加速策略可将典型场景的出清计算效率无损提高37倍

作者：黄岩城, 刘博闻, 董合, 耿江海, 律方成

摘要：为探究不同硅烷偶联剂改性的氮化硼填料对芳纶复合体系热力学性能的影响规律,该文选取KH550、KH560、KH580和QX1324共4种硅烷偶联剂对氮化硼（BN）进行接枝改性,在Materials Studio中构建了改性氮化硼掺杂对位芳纶（PPTA）的复合模型,并基于分子动力学方法探究了复合模型的热导率、玻璃化转变温度、力学性能以及分子间作用力等性质。结果表明,偶联剂改性能够进一步提高复合体系的热力学稳定性。其中,BN-QX1324/PPTA体系的改性效果最佳,其热导率为0.206 W/(m·K),较改性前提高74.16%,玻璃化转变温度达到597.746 K,杨氏模量相比改性前增强13.43%。BN-KH550/PPTA、BN-KH560/PPTA和BN-KH580/PPTA体系的玻璃化转变温度分别为562.192 K、568.581 K和547.264 K,杨氏模量依次提升8.09%、10.80%和7.21%。借助径向分布函数、内聚能密度、自由体积分数、氢键等参数计算从分子热运动和分子间相互作用力层面阐明了复合体系热力学性能提升的根本原因,最后通过实验验证了仿真结果的有效性。该文可为基于分子模拟手段进行偶联剂改性筛选和高性能对位芳纶复合体系的设计提供一定的理论指导。

作者：王丹, 李勇, 张益, 付颖, 刘泽洪

摘要：为了在不额外增设一次设备的条件下有效监测电网换相换流器型高压直流输电（LCC-HVDC）系统馈入受端交流系统的运行动态特性及接入后的宽频振荡风险,本文提出了一种非介入型LCC-HVDC系统阻抗宽频测量方法。所提方法与现有研究采用单一电压/电流扰动注入或宽频谐波扰动注入等介入型方法不同,无需向高压直流输电系统注入谐波扰动,避免了可能产生的谐振风险。同时所提方法引入了曲线相似度与动态调整时间步长的采样方案。本文首先阐述了LCC系统接入受端交流系统的交互原理;其次以单极大地回线的拓扑结构作为分析对象,采用谐波状态空间（HSS）理论建立了LCC-HVDC系统的HSS阻抗模型;进而提出非介入型阻抗宽频测量方法来观测系统的运行状态和判断宽频振荡风险,剖析LCC系统与受端电网的交互与宽频振荡特性。最后,以CIGRE标准模型算例仿真验证了所提方法的正确性与实用性。

作者：王齐斌, 范晓舟, 高宇轩, 庾翔, 刘云鹏

摘要：为增强间位芳纶纸的电绝缘及导热性能,该文选取了两种填料,包含球形氮化铝（AlN）和片形氮化硼（BN）,采用聚多巴胺和硅烷偶联剂对填料表面进行化学修饰后,将填料掺入间位芳纶基体中。利用湿法抄造技术,制备了AlN/BN复配改性的间位芳纶纸试样,对其微观形貌、击穿场强、体积电导率以及面外热导率进行表征测试。结果表明,在复配改性体系中,当AlN和BN的复配质量比为3:7时,样品出现最优的击穿场强为186 kV/mm,较纯芳纶纸提升66.1%;而当复配质量比为7:3时,其面外热导率高达0.671 W/(m·K),较纯芳纶纸提升213.5%。基于密度泛函理论对基体和填料的能带结构进行计算分析发现,AlN和BN的引入在基体和填料界面形成了“阶梯陷阱”,进一步提高了电子跃迁势垒,抑制了击穿时漏电流的形成发展。此外,借助相场法分析了不同复配浓度下填料对基体电流密度和电场畸变的影响,发现AlN/BN的复配结合有助于均化电场分布,提高复合体系的绝缘强度。

作者：张云霄, 张佳瑞, 蔡英健, 周远翔, 刘育豪

摘要：薄膜电容器可用于柔性直流换流阀、武器装备脉冲功率系统等多种大功率应用场合,其性能直接关系到整个系统的可靠性。薄膜电容器长期承受着电、热、机械等多物理场作用,其劣化问题不容忽视。该文基于薄膜电容器用聚丙烯材料,首先总结了聚丙烯薄膜材料在多物理场下的电荷输运行为、局部放电、电容量变化和击穿特性等;其次,分析了不同老化过程,包括热老化、电老化、机械应力作用、多物理场耦合老化等对聚丙烯薄膜材料特性的影响规律;然后,从局部放电、介电特性、电容值等方面归纳了薄膜电容器老化的诊断方法,梳理和总结了薄膜电容器的寿命预测方法;最后,对薄膜电容器材料劣化机理及检测技术相关研究提出了展望。

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