“低压直流供用电关键技术”专题征文

随着分布式能源的高比例渗透,特别是光伏直流发电的日益增多、电子设备等直流负荷快速增长,配用电系统呈现出非线性、随机性、强耦合等特征,传统交流供用电系统在运行模式、可靠性、能量损耗等方面遇到了挑战,难以满足分布式可再生能源、负荷高速发展的需求。在源、荷皆为直流形态的情况下,采用直流供电,可减少大量不必要的交直流变换环节。     

考虑用户效用评价的园区多能供给服务能量管理及定价策略

随着我国能源市场的逐步开放,综合能源服务得到广泛关注,而园区多能供给服务是其重要的发展趋势之一。在此背景下,以多能供给服务商管理园区综合能源系统为应用场景、服务商和用户为博弈参与者、服务商净收益和用户综合效用为目标函数, 建立考虑用户效用评价的服务商能量管理及定价策略的主从博弈模型。通过组合赋权法得到用户综合效用函数,构建含电、热、冷、气4类负荷的用户模型,并结合服务商收益优化模型,提出服务商和用户主从博弈定价机制,通过双方的互动博弈, 动态改变双方策略,得到博弈均衡结果。最后通过算例分析证明了所提能量管理及定价策略具有合理性和有效性。     

基于低能量直流的真空断路器短路开断能力评估

针对目前真空断路器无法在现场进行短路开断能力评估的问题,提出一种利用低能量直流对真空断路器短路开断能力的评估方法。首先分析真空断路器的基本结构和电弧开断原理,得出工程实践中真空断路器开断故障电流失败的原因;其次使用小容量直流高电压、直流大电流模拟真实情况,在断路器触头间注入可控的直流电流和直流电压,通过检测断路器分闸过程电气量变化时间来评估断路器的极限开断能力。对安徽某变电站VS1-12真空断路器进行现场测试,结果表明低能量直流法能有效评估真空断路器短路开断能力,适合现场对断路器短路开断能力的筛查评估。     

基于最大转子储能的风电场风机变利用率的 有功功率分配策略优化

风机采用最大功率追踪控制时无功率备用量,当系统供需发生变化时,易对系统稳定性造成较大影响。提出了一种风场变利用率的有功功率分配策略,在满足系统调度命令的同时,减少风能的损失,提高风能利用率。考虑到风场的尾流效应,所提方案通过改变每台风力机的利用率来控制风机的有功功率输出。其中,每台风力机的利用率根据其自身转速而自适应调整。当风机转速较高时,风力机的利用率则较高。当风机转速较低时,则降低风力机的利用率,这样风电场可存储更多的旋转动能,可在系统需要时释放回系统。通过在基于双馈风机的风电场中对所提变利用率策略进行研究,结果表明,在满足调度需求的同时,所提控制策略比传统的等利用率方案更加节能。     

Pb(Zn1/3Nb2/3)0.2(Hf1-xTix)0.8O3陶瓷压电能量收集特性研究

采用铌铁矿前驱体两步法制备了Pb(Zn_1/3Nb_2/3)_0.2(Hf_1-xTi_x)_0.8O₃(PZNH_1-xT_x)钙钛矿压电陶瓷,研究了铪钛比对陶瓷相结构、电学性能和能量收集特性的影响。结果表明,当x=0.52时,陶瓷样品位于准同型相界,具有最优综合压电性能：居里温度T_C=287 ℃,品质因数FOM≈14 753×10^-15 m²/N,压电电荷常数d₃₃=492 pC/N。由该组成材料构建的悬臂梁型压电能量收集器输出功率密度高达4.16 μW/mm³,所转化的电能可成功点亮138盏并联的LED灯。结果表明,PZNHT陶瓷在压电能量收集领域具有良好的应用潜力。     

压电能量收集接口电路的设计与仿真

为了给无线传感器网络节点提供稳定、高效且长期的能量供给,该文提出了一种基于增强型同步电荷提取电路的压电能量收集接口电路(ESECE)。利用Multisim电路仿真软件对增强型同步电荷提取电路进行仿真,并与标准压电能量收集接口电路(SHE)和同步电荷提取电路(SECE)进行对比分析。实验结果表明,在相同激励条件下,ESECE比SECE的输出功率提高了近30%,最大输出功率达到190μW,同时还保证了输出功率与负载电阻的无关性。     

基于钛相变边缘传感器的超导单光子探测器特性

研究了基于钛TES的超导单光子探测器的特性,器件尺寸范围为5 μm×5 μm到20 μm×20 μm,集成光学腔体后在1 550 nm波长实测的系统探测效率最高达到72%,最佳能量分辨率为0.26 eV。在此基础上,采用二流体模型提取了基于钛TES的超导单光子探测器的特性参数（包括温度灵敏度、电流灵敏度、热容等）,并模拟计算了基于钛TES的超导单光子探测器的响应时间和能量分辨率,与实验结果完全吻合。结果表明优化探测器尺寸和临界温度,可以同时达到高探测效率和高能量分辨率,实现光子数可分辨的高性能单光子探测器。     

改进时空滤波的红外弱小目标检测

为了有效解决动态背景变化导致弱小目标检测率低的问题,文中提出了改进时空滤波的红外弱小目标检测算法。首先在分析红外图像成像特性的基础上,针对目标区、背景区和边缘轮廓区不同梯度特性的差异,提出改进的各向异性空域滤波算法,该算法充分利用空间域的梯度信息来构建不同方向的扩散滤波函数,并结合图像不同特性的梯度差异选取扩散函数值最小的两个方向的均值作为时域滤波结果,以最大限度地保留目标信号;接着为有效增强弱小目标的能量,针对高阶累积量仅利用像元点时域信息来构建能量增强的不足,提出了一种结合时空邻域块的能量增强算法,实验表明,本文提出的算法能有效提升动态场景下的弱小目标的检测能力。     

IEC/TC108 2021年秋季虚拟会议综述

介绍TC108 HBSDT工作组2021年秋季虚拟会议情况,包括IEC 62368-1第4版CD稿的意见讨论、专项小组的项目讨论和新技术提案等。     

无人机辅助通信中基于用户轨迹的无线资源和航迹优化

近年来,将无人机应用在无线通信网络中来提高系统性能的研究越来越普遍。针对无人机辅助移动用户通信的下行无线传输系统,提出了一种基于用户轨迹的无人机辅助通信系统无线资源分配和航迹优化方法。根据已知的用户运动轨迹提前获取估计的大尺度信道状态信息,以最大化用户的最小平均速率为目标,建立了一个联合优化无人机通信带宽分配和飞行航迹优化的问题。该问题是一个非凸优化问题,要优化的变量之间存在非线性耦合,通过引入辅助变量和分离变量交替优化的方法,将原问题分解为2个可以求解的近似凸优化子问题,并利用连续凸逼近方法对2个子问题交替迭代优化,得到原非凸问题一个近似次优解。仿真结果表明,所提方法能够有效提高用户的平均数据吞吐量,在保证所有用户的通信质量的前提下提高无人机辅助通信的效率。