《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。
“电力装备可靠性与智能化”专题
专题特约主编寄语（李奎教授；牛峰教授）
各类电力装备广泛应用于电力系统的“发输变配用”各个环节，为电力系统的安全高效运行起着关键支撑作用。在国家“双碳战略”和高可靠智能电网的需求下，“高可靠”与“智能化”已经成为电力装备的主要发展趋势，在为传统电力装备提供新发展机遇的同时，也对相关理论创新和技术突破提出了更高挑战。
为了展示国内科研院所和相关企业在高可靠智能化电力装备领域的最新研究成果，在《电工技术学报》编辑部以及特约编委的共同努力下，推出本期“电力装备可靠性与智能化”专题。
专题的征稿工作得到了高校科研学者和企业技术人员的积极响应与大力支持，经过严格评审，选取11篇优秀论文刊出。研究学者们基于高低压开关电器、高压并联电抗器、电机系统和电力电子设备等不同类型电力装备开展了深入理论研究和技术创新，促进了电力装备的智能化和可靠性提升。
1.在高低压开关电器方面
天津大学李斌教授等发表论文《机械式直流断路器性能分析及谐振换流方法》，针对当前机械式直流断路器存在的一系列问题，提出一种谐振型机械式直流断路器，研究了其换流特性、数学模型和参数设计方法，通过控制晶闸管导通时刻并利用其过零自关断特性，逐次在换流支路注入能量产生幅值递增的谐振电流，提升了机械式直流断路器的综合性能。
西安交通大学闫静副教授、王建华教授和耿英三教授等发表论文《基于域对抗迁移卷积神经网络的小样本GIS绝缘缺陷智能诊断方法》，针对制约传统诊断方法应用的数据匮乏难题和现有诊断模型现场应用困难的问题，提出了一种域对抗迁移卷积神经网络用于小样本下的GIS绝缘缺陷智能诊断，在目标域下分别达到了99.35%和90.35%的诊断准确率，该方法可以有效学习可迁移特征，实现了小样本GIS绝缘缺陷的高精度、鲁棒性诊断。
河北工业大学李奎教授和牛峰教授等发表论文《电磁式漏电断路器的空间磁场抗扰分析及屏蔽结构设计》，针对雷击电流产生的强干扰磁场造成电磁式漏电断路器误动作甚至损坏的问题，进行了断路器内部导体结构的最优布局设计，设计了有效降低磁场干扰的磁脱扣器屏蔽措施，并分析了不同屏蔽材料及结构等对屏蔽效果的影响，将电磁式漏电断路器的抗雷击电流能力提升至30kA，远高于IEC国际标准，是国内外同类产品最高水平的10倍。
华北电力大学赵书涛教授等发表论文《基于振动信号谱形状熵特征的高压断路器操动状态辨识方法》，提出非平稳信号的谱形状熵特征分析方法，能够刻画振动信号波形变异和功率主峰分布特征，提高了高压断路器典型机械故障识别准确率，并降低了辨识过程时间。
2.在高压并联电抗器方面
河北省电力有限公司高树国高工和西安交通大学汲胜昌教授等发表论文《基于在线监测系统与声振特征预测模型的高压并联电抗器运行状态评估方法》，采用声振信号在线监测系统对高压并联电抗器油箱表面振动信号和噪声信号进行持续监测，可有效识别油箱内部的潜在缺陷和突发状况，降低变电站设备维护成本。
西安西电变压器有限责任公司王革鹏高工和西北工业大学曾向阳教授等发表论文《特高压并联电抗器铁心振动的分析与控制》，研究了铁心心柱不同位置电磁力的分布规律，获得了激励电压与电抗器铁心振动加速度的关系，分析了铁心气隙垫块材料的影响，结果表明选择刚度较大的垫块材料可以提高铁心的自振频率并减小振动，为特高压并联电抗器的振源控制及优化设计提供了参考。
3.在电机系统和电力电子设备方面
西安理工大学张伟亮讲师和张辉教授等发表论文《基于节点源荷电流差分的直流微网储能变换器控制策略》，针对直流微电网储能变换器提出一种基于节点源荷差分电流的控制策略，通过计算直流微电网源荷功率差额，确定储能交互功率和储能调节电流，进而调节储能变换器占空比，具有计算量低、参数敏感度低、响应速度快的优势。
河北工业大学胡艳芳讲师和李永建教授等发表论文《开关磁阻电机调速系统故障诊断和容错控制方法研究现状及展望》，结合国内外开关磁阻电机系统可靠性研究现状，从功率变换器、电机本体和检测器三个维度全面探究了开关磁阻电机系统故障诊断和容错控制方法的原理、适用范围以及优缺点，并对开关磁阻电机系统故障诊断和容错控制的发展趋势进行了展望。
4.在电网元件和设施、电动汽车等方面
东南大学仲林林副研究员等发表论文《基于改进生成对抗网络的无人机电力杆塔巡检图像异常检测》，提出一种基于压缩激活改进的快速异常检测生成对抗网络用于无人机电力杆塔巡检图像异常检测，总体样本的检测准确率为95.74%，正负样本的召回率分别达到96.05%和95.36%，有效提高了复杂背景下无人机电力杆塔巡检图像异常检测的精度。
辽宁工程技术大学宋立业副教授等发表论文《基于改进EfficientDet的电网元件及缺陷识别方法》，提出一种改进EfficientDet目标检测算法用于无人机电力巡检图像的数据挖掘，对高压输电线路上的绝缘子、防震锤、均压环、屏蔽环同时进行目标检测及缺陷定位，检测精度达到90.2%，检测速率达到23.4f/s，缺陷定位达到17.2f/s，满足电力巡检中准确性和快速性的要求。
青岛科技大学高德欣教授等发表论文《电动汽车充电状态监测与多级安全预报警方法》，针对充电安全问题，提出一种电动汽车充电状态监测与多级安全预报警的方法，可以对电动汽车充电过程进行实时监测，及时发现故障并发出预报警信号，保障了电动汽车充电安全。
本次专题集中展示了国内学者在电力装备的可靠性提升和智能化等方面的最新研究进展，并将促进相关领域专家学者的交流，对广大研究人员有所启发和帮助。本次专题的成稿得到了众多学者同行的大力支持，也离不开各位评审专家以及期刊编委的悉心工作。最后，特别感谢《电工技术学报》编辑部为本专题顺利出版付出的辛勤劳动。
机械式直流断路器性能分析及谐振换流方法
作者：李斌；李鹏宇；温伟杰；刘海金
摘要：机械式直流断路器（DCCB）是直流开断的主流方案之一。然而,远海风电构网型柔性直流系统对机械式DCCB提出轻型化、紧凑化的要求。性能分析表明,目前的机械式DCCB存在预充电系统耐压要求高、预充电容的容量高、预充能量损失率高、换流时间长、小电流熄弧不稳定等问题。
为此,提出一种谐振型机械式DCCB（RM-DCCB）,通过控制晶闸管的导通时刻并利用其过零自关断特性,逐次在换流支路注入能量,产生了幅值递增的谐振电流。研究了RM-DCCB的换流特性、数学模型和参数设计方法。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了RM-DCCB的开断可行性和参数设计的正确性。研究表明,RM-DCCB是一种具备综合技术优势的换流新方法。
基于域对抗迁移卷积神经网络的小样本GIS绝缘缺陷智能诊断方法
作者：王艳新；闫静；王建华；耿英三；刘志远
摘要：近年来,数据驱动的人工智能模型在气体绝缘组合电器（GIS）绝缘缺陷诊断上取得了一定突破。然而,这些以海量实验数据构建的模型难以部署到现场复杂工况和小样本条件下,导致现有诊断方法现场应用困难。
为了解决现场制约传统诊断方法应用的数据匮乏难题和现有诊断模型现场应用困难的问题,该文提出了一种新颖的域对抗迁移卷积神经网络用于小样本下的GIS绝缘缺陷智能诊断。
首先,以自动寻优构建的卷积神经网络从缺陷样本中学习可迁移绝缘缺陷的表征特征,自动寻优构建方法在减少网络构建过程人为干预的同时,有效提升了网络精度等多方面性能。然后,引入域对抗迁移学习,实现海量数据（源域）下训练模型到复杂工况和小样本（目标域）下的迁移,以提升诊断准确率。通过对抗训练方法学习类边界表征特征和域空间表征特征,实现了诊断知识的迁移。
在域对抗训练中引入两个领域分类器来进行决策边界域空间的对齐,获得了更合适的特征匹配。在实验室和现场实验验证中,所提方法在目标域下分别达到了99.35%和90.35%的诊断准确率。结果表明,该方法可以有效学习可迁移特征,实现小样本GIS绝缘缺陷的高精度、鲁棒性诊断。
电磁式漏电断路器的空间磁场抗扰分析及屏蔽结构设计
作者：李奎；李常宇；牛峰；罗晨；武一
摘要：漏电断路器作为低压配电系统中重要的保护装置,主要用于防止漏电火灾事故发生和保护人身触电安全。电磁式漏电断路器在受到外界磁场干扰时,会引起漏电保护工作特性的变化甚至损坏。
通过分析电磁式漏电断路器工作特性,发现磁脱扣器对外界磁场最为敏感,平行于磁脱扣器磁路平面方向的外界磁场对其影响最大;进行了漏电断路器内部导体结构的最优设计,内部导体与磁脱扣器磁路在同一平面内时导体中负荷电流产生的磁场对磁脱扣器的影响最小;设计了一种用于降低磁场干扰的磁脱扣器屏蔽罩,并分析了不同导磁屏蔽材料及结构等对其屏蔽效果的影响。
通过对电磁式漏电断路器内走线的优化设计和磁脱扣器的磁屏蔽设计,有效降低了外界磁场和内部负荷电流对电磁式漏电断路器的影响,提高了其抗空间磁场干扰的能力,并通过了实验验证。
基于振动信号谱形状熵特征的高压断路器操动状态辨识方法
作者：赵书涛；许文杰；刘会兰；曾瑞；夏小飞
摘要：高压断路器储能弹簧势能瞬间释放转换为机械能促使机构部件运动,并传递到动触头完成分、合闸操作,其伴随的振动信号表现出非平稳、非线性特点。
该文提出非平稳信号的谱形状熵特征分析方法,首先利用自适应噪声集合经验模态分解（CEEMDAN）将频率结构繁杂的非平稳信号逐步拆分,得到代表不同频段特征的分量;然后将筛选后分量的功率谱转换到划分子区域的极坐标下,由发散因子提高主峰区域敏感度,根据波形散布在子区域的特点,计算谱形状熵特征;最后由分群粒子群算法优化支持向量机模型对断路器操动状态进行辨识。
实验结果表明,谱形状熵能够刻画振动信号波形变异和功率主峰分布特征,对高压断路器典型机械故障识别准确率高,且辨识过程时间大大缩短。
基于在线监测系统与声振特征预测模型的高压并联电抗器运行状态评估方法
作者：高树国；汲胜昌；孟令明；田源；张玉焜
摘要：高压并联电抗器的声振信号特征是评估其运行状态的重要参考依据。当油箱内部重要结构件因长期振动出现松动,油箱振动形态发生改变,而油箱外部的声振特征变化程度也反映了重要结构件的缺陷程度。
该文采用电抗器声振信号在线监测系统,对高压并联电抗器油箱表面振动信号和噪声信号进行持续监测。基于历史声振数据和时间序列预测模型,对未来一段时间内的声振特征进行预测,并对比长短期记忆（LSTM）模型和门控循环单元（GRU）模型下的预测效果。计算结果表明,GRU和LSTM的预测结果均可达到较高精度,并且GRU在计算方面更节约时间,这为高压并联电抗器的状态评估和潜在缺陷诊断提供了及时、有效的参考。
在验证预测模型对电抗器声振特征预测精准的基础上,通过对比一段时间内的模型输出结果与实测结果的整体误差,可有效识别油箱内部的潜在缺陷和突发状况。该文的研究结果可在一定程度上降低变电站设备维护成本,提高设备完好率。
特高压并联电抗器铁心振动的分析与控制研究
作者：王革鹏；金文德；曾向阳；郭家元；孟丽坤
摘要：特高压并联电抗器由于结构特点导致振动较大,会对变电站周围环境及设备的安全可靠运行造成严重影响。该文对一台特高压并联电抗器的铁心振动进行分析,采用有限元法对铁心的电磁力及电抗器铁心的振动进行仿真,计算并利用光纤振动传感器进行试验验证;研究铁心心柱不同位置电磁力的分布规律,获得激励电压与电抗器铁心振动加速度的关系;分析铁心气隙垫块材料的影响,结果表明,选择刚度较大的垫块材料可以提高铁心的自振频率并减小振动;讨论了电抗器铁心振动的控制方法及其对成本的影响。该文可为特高压并联电抗器的振源控制及优化设计提供参考。
基于节点源荷电流差分的直流微电网储能变换器控制策略
作者：张伟亮；张辉；支娜；王韩伟；曾成
摘要：直流微电网中分布式微源或负荷改变、线路短路,均会引起直流母线电压波动,储能单元的快速响应对于提高直流微电网稳定性至关重要,据此该文针对直流微电网储能变换器,提出一种基于节点源荷差分电流的控制策略。通过计算直流微电网源荷功率差额,确定储能交互功率,并计算储能调节电流,进而调节储能变换器占空比。
相较有限集模型预测控制,省去了遍历储能变换器工作状态和寻优求解的过程,降低了在线计算量,且所提策略不受电感影响,提高了响应速度和精度,降低了直流微电网母线电压和负荷电流的波动。最后仿真和实验证实了所提策略的有效性。
开关磁阻电机调速系统故障诊断和容错控制方法研究现状及展望
作者：孙德博；胡艳芳；牛峰；李永建
摘要：开关磁阻电动机（SRM）具有可靠性高、制造成本低、响应速度快和结构简单等优点,但过热、潮湿和过电压等复杂外部环境,以及运行过程中频繁起停、频繁加减速、负载变化等多重复杂工况,容易导致SRM、功率变换器或各类传感器出现故障,加剧过电流、转矩脉动和噪声等问题,影响电机调速系统正常工作,因此非常有必要开展开关磁阻电机调速系统（SRD）可靠性研究。
该文结合国内外SRD可靠性研究的文献,从功率变换器、电机本体和检测器三个方面分别进行分析,全面探究目前有关开关磁阻电机调速系统故障诊断和容错控制方法的原理、适用范围以及优缺点。最后对SRD故障诊断和容错控制方案的发展趋势进行预测。
基于改进生成对抗网络的无人机电力杆塔巡检图像异常检测
作者：仲林林；胡霞；刘柯妤
摘要：无人机电力线路巡检拍摄的杆塔图像背景复杂且正负样本极不均衡,严重影响了电力杆塔异常检测的准确性。该文提出一种基于压缩激活改进的快速异常检测生成对抗网络（SE-f-AnoGAN）,可提高复杂背景下无人机电力杆塔巡检图像异常检测的精度。
首先,在f-AnoGAN编码器中引入压缩激活网络（SENet）,提取图像中的显著性信息。然后,将生成对抗网络的无监督学习和二分类器的有监督学习有机结合,实现前者特征提取优势和后者判别优势的互补。在此基础上,借助基于迁移学习的优化训练策略进一步有效提升模型在大规模数据集上的泛化性能。实验结果显示,总体样本的检测准确率为95.74%,正负样本的召回率分别达到96.05%和95.36%,证明了SE-f-AnoGAN在异常检测中的有效性。
基于改进EfficientDet的电网元件及缺陷识别方法
作者：宋立业；刘帅；王凯；杨金丹
摘要：针对现有的无人机电力巡检中的目标检测算法小目标识别精度低、检测的元件及缺陷类型较为单一、检测速度和精度无法同时满足的问题,提出一种改进的EfficientDet目标检测算法,该算法应用于无人机电力巡检图像的数据挖掘,对高压输电线路上的绝缘子、防震锤、均压环、屏蔽环、鸟巢同时进行目标检测及缺陷定位。
首先通过Imgaug数据增强库对现有的张国家电网某检修公司标准化无人机巡检数据集进行数据增强;然后在加强特征提取网络双向特征金字塔网络（BiFPN）特征融合时融入小一级尺度的特征层,提高了小目标检测能力,对主干特征提取网络EfficientNet的倒残差模块进行改进,引入坐标注意力机制（CA）提高了主干特征提取效率;最后进行对比训练实验,改进EfficientDet算法在元件检测及缺陷定位测试集上平均均值精度达到90.2%,较原始EfficientDet算法提高8.6%,亦优于其他先进目标检测算法,同时元件检测速率达到23.4f/s,缺陷定位达到17.2f/s,证明了该文方法可以满足电力巡检中准确性和快速性的要求。
电动汽车充电状态监测与多级安全预报警方法
作者：高德欣；郑晓雨；王义；杨清
摘要：电动汽车在充电过程中烧车事故频发,成为了制约电动汽车发展的关键问题。该文针对充电安全问题,提出一种新的电动汽车充电状态监测与多级安全预报警的方法。该方法基于卷积神经网络（CNN）和双向长短记忆（BiLSTM）,利用电动汽车的充电历史数据,构建CNN-BiLSTM多级安全预报警模型;设计模型的充电状态监测和多级安全预报警实现流程;通过与其他模型相比较,验证了该模型的预测精度;通过滑动窗口法,确定了模型的预报警阈值。
试验结果表明,该方法可以对电动汽车充电过程进行实时监测,及时发现故障并发出预报警信号,保障电动汽车充电安全。
电工理论
考虑铁心非线性的三相立体卷铁心变压器建模及空载特性分析
作者：杨北超；范学鑫；王瑞田；张新生；揭贵生
摘要：与传统三相平面叠铁心变压器相比,立体卷铁心变压器具有磁路对称、振动噪声低等优势,可应用于电力电子电能变换领域。为了提高系统整体功率密度,应尽可能提高变压器铁心工作磁通密度幅值,因此迫切需要准确评估立体卷铁心变压器在饱和边界状态的工作特性。该文主要研究考虑铁心非线性的三相立体卷铁心变压器建模。
首先基于Jiles-Atherton（J-A）磁滞模型建立三相磁路模型;其次建立立体卷铁心变压器有限元（FEM）二维等效模型,相比三维FEM模型,可以缩短96.66%的仿真时间,减少92.93%的内存占用空间,在此基础上研究了非正弦激励下立体卷铁心变压器的工作特性;最后基于80kVA立体卷铁心变压器样机建立试验平台,验证了本文模型的准确性,并分析了零序三次谐波对磁通密度幅值的影响。
基于Q值法的T型自动阻抗匹配网络的研究
作者：范兴明；苏斌华；唐福鸿；张鑫
摘要：自动阻抗匹配技术可以提高系统的传输效率和稳定性。目前自动阻抗匹配技术常使用智能算法进行求解,但传统智能算法建模复杂、迭代时间长、计算量大。针对这一问题,该文提出一种基于Q值法的自动阻抗匹配方法,并设计了相应的T型阻抗匹配网络。该研究方法从T型网络器件的解空间入手,利用解空间的截面求出Q0,进一步运用Q值法完成匹配网络参数的分析计算。
基于建立的Matlab分析模型,仿真验证得出了该方法的匹配性能与负载电阻的大小有关的结论。制作了自动阻抗匹配网络系统样机进行验证,仿真与实测的结果表明该方法阻抗匹配效果较好,与遗传算法相比运算量较小,匹配速度得到很大提升,具有一定的实际应用价值。
基于Homotopy-Tikhonov算法的接地网电阻抗成像方法
作者：闫孝姮；林晓雪；吕秋皓；陈伟华
摘要：接地网导体和土壤的电阻率数量级相差巨大,导致接地网电阻抗成像收敛困难。为了扩大收敛范围,改善接地网电阻抗成像逆问题的病态性,该文提出基于Homotopy-Tikhonov算法（HT-GN）的接地网电阻抗成像方法。
首先在理论分析基础上建立正、逆问题仿真模型;其次在求取的最佳迭代初值和最佳正则化参数的基础上比较HT-GN算法和Tikhonov算法的接地网仿真重构图像,同时针对所提出的HT-GN算法分别对不同迭代初值、不同正则化参数和腐蚀程度在轻腐蚀、重腐蚀及断裂情况下的重建图像进行定量分析;最后模拟接地网轻腐蚀状态,进行接地网电阻抗成像实验。结果表明,基于HT-GN算法的接地网重建图像腐蚀位置更清晰,收敛后的电压相对误差明显小于Tikhonov算法,且收敛性能更好,有效地改善了接地网电阻抗成像逆问题的病态性。
电机及其系统
基于四相全桥的磁悬浮轴承开关器件开路故障容错控制策略
作者：胡烽；孙宏博；蒋栋；杨佶昌
摘要：功率半导体开关器件的开路故障是主动磁悬浮轴承系统失效的一个主要原因。为了保障主动磁悬浮轴承在高速旋转场合安全可靠运行,该文在功率放大器容错控制方面,针对四相全桥拓扑提出一种开关器件开路故障容错控制策略。
首先从四相四桥臂工作原理出发,分析了四相全桥拓扑的两种工作模式对磁轴承的作用力和控制效果相同,可利用该特性进行功放容错设计;然后基于电流差分控制的特点给出了判断开路故障的条件,并提出相应的容错控制策略,即一旦四相全桥拓扑正常模式下的开关器件发生开路故障,在几百微秒内将检测到故障的发生,并立即切换至冗余模式下工作,以达到故障不停机的目的;最后仿真与实验结果表明故障检测时间和位移波动范围均保证了切换过渡过程中磁轴承的悬浮,证明了该容错控制策略在四相全桥拓扑上的可行性。
永磁辅助同步磁阻电机顶层优化设计（英）
作者：孙毅；蔡顺；林迎前；王云冲；沈建新
摘要：永磁辅助同步磁阻电机设计的主要挑战在于如何确定众多参数以满足电机多个性能指标。永磁辅助同步磁阻电机顶层优化设计概念是指将电机优化设计看作为多参数、多目标的优化问题。
该文将该高维的多目标优化问题转化为两个低维的单目标子问题。然后,运用本文提出的解析优化算法求解子问题Ⅰ。运用粒子群算法、带精英策略的遗传算法与模式搜寻算法分别求解子问题Ⅱ。相比于粒子群算法与遗传算法,无论是优化收敛速度还是最终的优化结果,模式搜寻算法均表现更优。随后,运用上述方法优化了4个不同的永磁辅助同步磁阻电机。
经过优化后,4个电机的电磁性能均显著提高。最后,通过7.5kW
r/min铁氧体辅助同步磁阻电机实验验证了永磁辅助同步磁阻电机顶层优化设计方法的正确性。电力电子
一种基于串联输入并联输出型LLC的噪声抑制磁集成方法
作者：王议锋；陈晨；陈博；朱洪卿；张明智
摘要：提高工作频率有助于提高变换器的功率密度,促进变换器的小型化和轻量化发展,但是随之而来的电磁干扰（EMI）问题,影响了变换器的工作性能。为了在缓解噪声现象的前提下尽可能地实现变换器的高频化、小型化,该文基于串联输入并联输出（ISOP）型LLC拓扑,深入探究了共模噪声的来源和噪声的传导过程,进行了共模噪声的预测,解释了该拓扑抑制噪声的工作原理。
在此基础上,详细分析了拓扑的磁集成特性,对变压器进行了磁集成设计,降低了磁心损耗。此外,对变压器的二次绕组进行了优化设计,充分利用了现有的绕组面积,进一步改善了高频效应带来的不良影响,有助于提高变换器的工作效率。采用电磁仿真软件搭建变压器的3D仿真模型,进行仿真对比分析。最后,搭建了一台样机,实验验证了所提磁集成设计方案和绕组优化设计方法的正确性和有效性。
一种具有自动功率因数校正和功率解耦能力的单级整流器
作者：田涵雷；夏益文；陈茂林；梁国壮
摘要：为应对整流器内部损耗少、能量传输路径短的新趋势,同时消除影响系统稳定性的电解电容元件,提出一种具有功率解耦能力的单级整流器。与现有工作比较,所提整流器功率器件可分时复用,实现了低成本和高功率密度运行。基于能量路径优化推演,大部分能量可直接转移到负载,无需中间环节,保证了较高的转化效率;采用较大电压纹波的薄膜电容替代电解电容消纳脉动功率,有效衰减了母线电压对大电容的依赖,延长了系统整体寿命。此外,所提整流器可实现自动功率因数校正（PFC）,控制策略简单易行,可获得近似1的功率因数。最后,搭建额定输出功率W的实验样机,验证了该整流器的可行性。
高电压与放电
高压电缆半导电屏蔽材料研究进展与展望
作者：李忠磊；赵宇彤；韩涛；杜伯学
摘要：半导电屏蔽层是高压交直流电缆的重要组成部分,起到消除电缆绝缘与导体/金属屏蔽界面缺陷、均匀电场的作用。
本文阐述了半导电屏蔽复合材料的导电机理及正、负温度电阻系数（PTC/NTC）效应;分析半导电屏蔽层表面光滑度的影响因素,提出基于白光干涉三维表面轮廓扫描的表面光滑度精确评估方法;综述了聚合物基体和导电填料对半导电屏蔽复合材料体积电阻率及PTC效应的影响,表明高长径比填料与炭黑复配填充可有效改善其高温下的半导电特性。针对高压直流电缆,分析半导电屏蔽层界面能带结构对空间电荷注入和积聚的影响机理。最后,剖析现有国产半导电屏蔽材料的局限性,展望了热塑性环保型高压直流电缆用半导电屏蔽复合材料的发展方向。
基于时频域介电响应的绝缘油弛豫过程分析
作者：徐晴川；王圣康；林福昌；李化
摘要：该文测量并分析了不同水分和老化程度绝缘油的时频域介电响应,通过频域介电谱分析绝缘油弛豫时间较小的弛豫过程,通过极化电流分析绝缘油弛豫时间较大的弛豫过程和直流电导过程,并研究水分含量和老化程度对弛豫过程特征参数的影响。
研究表明,绝缘油频域介电谱可以分为直流电导频段、弛豫极化频段和高频极化频段三个频段。直流电导频段和高频极化频段的实部恒定,虚部与频率成反比,表现为电阻特性。但两个频段的损耗机制不同,前者以电导损耗为主,由直流电导率决定;后者以极化损耗为主,由高频电导率决定。绝缘油的水分含量对直流电导率影响较大,老化程度对高频电导率影响较大。绝缘油频谱在弛豫极化频段的实部和虚部斜率随频率发生变化,表现为明显的弛豫过程。水分含量会减小绝缘油的弛豫时间,老化程度对弛豫时间影响较小。
衣康酸基环氧树脂和双酚A环氧树脂性能对比研究
作者：刘贺晨；郭展鹏；李岩；周松松；吴璇
摘要：为探索环保型生物基环氧树脂在电气领域的应用前景,该文比较了一种生物基树脂——衣康酸基环氧树脂（EIA）与双酚A环氧树脂（DGEBA）在理化参数、热性能、力学性能及电气绝缘性能等方面的优缺点。
研究结果表明,EIA与DGEBA的环氧当量接近,同时两种树脂均具有典型的粘-温特性,EIA的流变性能略优于DGEBA,保证了其可加工性;EIA固化体系的玻璃化转变温度和5%热裂解温度略低于DGEBA;EIA固化体系的击穿场强（32.1kV/mm）略低于DGEBA（36.7kV/mm）,且泄漏电流高于DGEBA约13.4%,表明EIA的电气绝缘性能稍弱于DGEBA;力学性能测试表明,EIA固化体系的平均抗拉强度和弯曲强度分别比DGEBA低15.3%和28.5%;与此同时,EIA固化体系的吸水率略高于DGEBA,且高温水解能力较强,或将限制其户外应用前景。
综上所述,EIA作为基体树脂受交联密度与分子内酯键影响,较双酚A环氧树脂在力学性能、热稳定性、电气强度方面略有不足,耐热性、黏性相近,而在可降解特性、环保性等方面更优异。后期可通过增加交联度以及通过与双酚A等其他类型环氧树脂进行共混以提高其各项性能。
等离子体表面阶跃型梯度硅沉积对环氧树脂闪络性能的影响
作者：闫纪源；梁贵书；段祺君；阮浩鸥；康玉婵等
摘要：气体绝缘输电线路内的盆式绝缘子长期处于非均匀电场中,局部高场强引起的表面电荷积聚会进一步畸变外部电场,造成局部放电甚至引发沿面闪络。常规均匀改性手段难以兼顾不同场强区域的绝缘需求,对整体绝缘性能的提升难以达到最佳效果。
该文采用大气压等离子体射流技术实现氧化铝/环氧树脂表面的等离子体阶跃型梯度硅沉积,测量了改性前后材料的理化特性和表面电气参数。结果表明,采用等离子体表面阶跃型梯度硅沉积会在材料表面覆盖不同厚度的硅氧类薄膜,使样片的表面粗糙度、表面电导率和陷阱能级呈阶跃型梯度分布,进而调控样片表面不同区域的电荷消散速率,使沿面闪络电压最多提升31.1%,明显高于未改性和均匀改性材料。
分析表明,一方面构造梯度分布的表面电导率可以有效降低针-针电极的最大电场强度,减小电场畸变;另一方面,加快高场强区表面电荷消散并适当控制低场强区表面电荷消散速率时,才能最大程度地提升材料沿面闪络性能。
基于点对称变换的乙丙橡胶电缆终端缺陷诊断
作者：周利军；刘聪；权圣威；曹伟东；项恩新
摘要：为解决高速动车组车载电缆健康状况的智能化诊断受限于天窗期短的问题,该文提出一种基于点对称（SDP）的乙丙橡胶（EPR）电缆终端缺陷局部放电诊断方法。
首先,搭建局部放电试验平台获取局部放电信号;然后,提出一种车载电缆局部放电信号的SDP参数确定方法,并基于SDP变换将不同类型缺陷局部放电信号映射到极坐标系中形成SDP图像;最后,对比三种常见的深度学习网络——卷积神经网络（CNN）、栈式自编码器（SAE）及深度置信网络（DBN）提取不同类型缺陷的SDP图像深层特征,并基于网络尾端Softmax分类器进行识别。
结果表明：针对四种典型的电缆缺陷,DBN网络与SDP图像的结合效果最佳,缺陷识别率达到了96.1%,相比于传统诊断方法,识别准确率提高了10%左右,由此验证了通过深度学习算法自适应提取SDP图像特征的方法,可有效应用于电缆缺陷诊断领域,具有较好的工程应用前景。
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