2020年8月26—28日，由中國電工技術(shù)學(xué)會和西安交通大學(xué)聯(lián)合主辦的“2020第九屆電工技術(shù)前沿問題學(xué)術(shù)論壇暨第十三屆中國電工裝備創(chuàng)新與發(fā)展論壇”（FAFEE 2020）在西安盛大舉行，其主題為“智能融合電氣 創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展”。

為與讀者分享本屆大會的成果，本文特采擷了主題大會報告的主要觀點，希望讀者能從中有所裨益。

9.脈沖強(qiáng)磁場技術(shù)及其應(yīng)用

李亮

李亮，華中科技大學(xué)電氣工程學(xué)院教授

據(jù)了解，發(fā)揮材料潛能、提高磁體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是世界性難題，華中科技大學(xué)“脈沖強(qiáng)磁場國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施”項目首創(chuàng)了脈沖磁體動力學(xué)模型，建立了失效判斷準(zhǔn)則，實現(xiàn)了壽命的準(zhǔn)確預(yù)測，為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計提供了一定的理論依據(jù)；開發(fā)了非連續(xù)層間加固技術(shù)，使得最大應(yīng)力降低30%，磁體極限場強(qiáng)提高了14%；開發(fā)了國際領(lǐng)先的脈沖磁體專用設(shè)計平臺，攻克了高場磁體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度優(yōu)化設(shè)計難題。

面對困擾國際同行的重大難題——極限工況下波形精確調(diào)控是，該團(tuán)隊研發(fā)了感應(yīng)電壓對消的磁場波形調(diào)控技術(shù)，徹底解決了強(qiáng)耦合引起磁場跌落的世界性難題；基于多模塊電容型電源供電的方案，實現(xiàn)了20~45T/50Hz的多種不同波形的高重頻磁場。

針對毫秒級時間、毫米級空間內(nèi)測量微弱樣品信號的巨大挑戰(zhàn)，創(chuàng)建了多維強(qiáng)干擾環(huán)境下噪聲抑制方法，實現(xiàn)了毫歐級小電阻樣品上微伏級信號的精準(zhǔn)測量；基于磁場時空分布特性調(diào)控的信號增強(qiáng)技術(shù)，實現(xiàn)了樣品微弱信號的精密測量。

10.軌道交通弓網(wǎng)受流技術(shù)的研究進(jìn)展

吳廣寧

吳廣寧，西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院教授

據(jù)介紹，軌道交通弓網(wǎng)受流技術(shù)的主要研究綜合機(jī)械、電氣、材料等因素，探尋高速弓網(wǎng)電接觸特征及損傷機(jī)理，優(yōu)化系統(tǒng)狀態(tài)檢測及動態(tài)匹配技術(shù)，研制高性能電接觸材料，提升弓網(wǎng)服役性能，保障高速列車安全穩(wěn)定運行。

現(xiàn)有剛性弓網(wǎng)系統(tǒng)主要應(yīng)用于地鐵線路，出現(xiàn)了振動沖擊頻繁等問題。川藏鐵路電壓等級、運營速度均大幅提高，環(huán)境嚴(yán)苛，剛性弓網(wǎng)系統(tǒng)機(jī)械/電氣損傷問題將更加嚴(yán)重，在國內(nèi)外尚無相關(guān)經(jīng)驗的情況下，實現(xiàn)川藏鐵路高速剛性弓網(wǎng)穩(wěn)定受流將是未來發(fā)展的重要需求；隨著列車運行速度提升，牽引力不斷下降，運行阻力指數(shù)的增長，弓網(wǎng)受流質(zhì)量、效率的逐漸降低，弓網(wǎng)受流“瓶頸”效應(yīng)逐漸體現(xiàn)，探尋弓網(wǎng)受流的運行速度極限將是未來發(fā)展的重要方向。

11.高壓斷路器介質(zhì)恢復(fù)特性研究

林莘

林莘，中國電工技術(shù)學(xué)會理事、沈陽工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院教授

據(jù)介紹，快速開斷斷路器、自能式斷路器、容性負(fù)載開關(guān)及新型環(huán)保氣體斷路器等高壓斷路器的成功開斷，與弧后介質(zhì)恢復(fù)特性息息相關(guān)。斷路器開斷工況越來越復(fù)雜，熄弧后觸頭間的恢復(fù)電壓就會越來越高，高壓開關(guān)設(shè)備弧后介質(zhì)發(fā)生重?fù)舸?dǎo)致開斷失敗的問題已日益突出。因此，需要將斷路器開斷過程研究擴(kuò)展到電弧熄滅，直至弧介質(zhì)絕緣強(qiáng)度完全恢復(fù)為止的相關(guān)研究，以及開展斷路器弧后介質(zhì)恢復(fù)特性的研究。

高壓交流斷路器成功的介質(zhì)恢復(fù)包括熱恢復(fù)（能量恢復(fù)）和電恢復(fù)（介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)）兩個過程。該團(tuán)隊在非平衡態(tài)等離子體物性參數(shù)、雙溫度非平衡態(tài)等離子體電弧數(shù)學(xué)模型、介質(zhì)重?fù)舸C(jī)理、高壓斷路器開斷全過程數(shù)值計算方法等基礎(chǔ)理論、實驗研究方面取得了相應(yīng)成果，為新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)及應(yīng)用奠定了一定的理論基礎(chǔ)。

12.電機(jī)氣隙磁場調(diào)制理論及應(yīng)用方法

程明

程明，東南大學(xué)首席教授，《電工技術(shù)學(xué)報》編委、《中國電工技術(shù)學(xué)會電機(jī)與系統(tǒng)學(xué)報》2020年執(zhí)行主編、IEEE Fellow

電機(jī)氣隙磁場調(diào)制理論及應(yīng)用方法，在于指導(dǎo)電機(jī)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，以減少盲目性。以磁通切換電機(jī)為例：其性能只決定于源勵磁磁動勢、調(diào)制算子和電樞繞組，而并不關(guān)心三個部分的具體位置和具體形式。從標(biāo)準(zhǔn)磁通切換電機(jī)推導(dǎo)新結(jié)構(gòu)電機(jī)，即永磁體陣列繞電機(jī)圓心順時針旋轉(zhuǎn)半個齒間距(π/12弧度)；每個U型鐵心一分為二，每個相鄰的“半U型”鐵心合并生成T型鐵心；徑向永磁體陣列長度縮短至軛部高度。

研究團(tuán)隊提出了電機(jī)三要素模型，建立了電機(jī)氣隙磁場調(diào)制理論，統(tǒng)一了電機(jī)原理與分析計算；氣隙磁場調(diào)制理論既能夠解釋傳統(tǒng)電機(jī)的工作原理和轉(zhuǎn)矩生成機(jī)理，又能夠分析新型電機(jī)拓?fù)?多諧波、多端口)結(jié)構(gòu)；氣隙磁場調(diào)制理論既能夠定性分析不同電機(jī)內(nèi)磁場調(diào)制行為，又能夠定量解析電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩等特性；氣隙磁場調(diào)制理論能夠指導(dǎo)電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改進(jìn)和創(chuàng)新。電機(jī)氣隙磁場調(diào)制理論為電機(jī)的分析計算與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，提供了一個全新的視角和手段。

13.特高壓換流變多物理場建模與仿真

廖瑞金

廖瑞金，中國電工技術(shù)學(xué)會理事、重慶大學(xué)副校長

提出了基于雙極性載流子輸運模型和Maxwell-Wagner理論融合的多層“液-固“油紙絕緣混合體系的空間/界面電荷動態(tài)積聚行為的仿真方法，解決了傳統(tǒng)方法未考慮油紙絕緣“液-固”界面電荷動態(tài)積聚和遷移的問題；構(gòu)建了耦合空間電荷效應(yīng)的非線性電-熱模型，首次揭示了大尺度下空間電荷分布對電場畸變的影響規(guī)律，以支撐絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計；構(gòu)建了計及非線性材料參數(shù)的電磁-熱-流耦合模型，解決了非線性耦合場模型構(gòu)建問題；提出了含高次諧波特高壓設(shè)備非線性耦合場的復(fù)指數(shù)頻域計算方法，實現(xiàn)了大規(guī)模、多諧波、強(qiáng)非線性耦合場的高效求解方法。

團(tuán)隊還開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的特高壓設(shè)備絕緣設(shè)計多物理場分析軟件，覆蓋電磁、熱、流和結(jié)構(gòu)計算功能，支持非線性、各向同性和各向異性情形電場、換流變場路方法、鐵芯、結(jié)構(gòu)件磁場計算，填補(bǔ)了國產(chǎn)化多物理場專業(yè)分析軟件領(lǐng)域的空白。未來，團(tuán)隊將致力于構(gòu)建基于云-邊的電力仿真工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。

14.高端智造工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢

徐殿國

徐殿國，中國電工技術(shù)學(xué)會副理事長、哈爾濱工業(yè)大學(xué)副校長、IEEE Fellow

在工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈上游關(guān)鍵零部件領(lǐng)域，以前我國對減速器并沒有給予足夠的重視，新時代下工業(yè)機(jī)器人都要求具備高速、高精度控制、高響應(yīng)等性能，而減速機(jī)構(gòu)已成為其發(fā)展的“瓶頸”。減速機(jī)構(gòu)與裝備制造業(yè)密切相關(guān)，我國正加速布局減速機(jī)的核心零部件、原材料的選擇處理加工、裝配環(huán)節(jié)及嚴(yán)格的檢測系統(tǒng)等關(guān)鍵領(lǐng)域，以期讓相關(guān)技術(shù)得到進(jìn)一步地改善與提高。

當(dāng)前，伺服電機(jī)在減震速度、功率密度、精度、可靠性、穩(wěn)定性等性能逐漸在凸顯，控制器也是如此，伺服電機(jī)與控制器作為相輔相成的核心零部件，現(xiàn)需要將這兩者進(jìn)行有機(jī)地整合。這就需要解決伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動、控制器相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)及問題。

在性能提升方面，需要實現(xiàn)智能免調(diào)試技術(shù)（轉(zhuǎn)矩控制、慣量辨識、參數(shù)整定等）的突破，以實現(xiàn)人機(jī)協(xié)作、機(jī)器間的協(xié)作，這是未來一大發(fā)展趨勢。同時，實現(xiàn)在線實時地辨識和獲取摩擦系數(shù)以實現(xiàn)摩擦補(bǔ)償，等等。

據(jù)介紹，伺服電機(jī)和驅(qū)動器關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展，涉及效率提升、性能提升及安全問題。其中驅(qū)控一體是關(guān)鍵，是工業(yè)機(jī)器人架構(gòu)平臺變革的基礎(chǔ)。而保障其一致性和可靠性，及檢測標(biāo)準(zhǔn)和檢測工藝，才能實現(xiàn)高端制造的引領(lǐng)與發(fā)展。

此外，產(chǎn)學(xué)結(jié)合、制造業(yè)的推廣、人才的培養(yǎng)和研發(fā)資金投入是打造工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈不可或缺的環(huán)節(jié)，無論是來自企業(yè)界、投資界，還是學(xué)術(shù)界的都需在其中找到自己的定位。

15.智慧直流共享平臺關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備

程鐵漢

程鐵漢，平高集團(tuán)科信部計劃處處長，高級工程師，先后擔(dān)任平高集團(tuán)技術(shù)中心副所長、平高清大副總經(jīng)理

通過中壓直流平臺關(guān)鍵技術(shù)研究與運行分析、低壓動模試驗平臺關(guān)鍵技術(shù)研究與運行分析、源網(wǎng)荷儲的直流用電系統(tǒng)運行分析、平臺的智慧共享，平高集團(tuán)將智慧直流平臺建設(shè)成為開放性的共享實驗室，聚焦智慧直流技術(shù)發(fā)展和試驗檢測（低壓直流電網(wǎng)的研究和工程提供動模試驗，模擬城市中壓直流配電網(wǎng)、園區(qū)直流電網(wǎng)、直流微網(wǎng)、光伏發(fā)電直流系統(tǒng)等各種拓?fù)涞闹绷麟娋W(wǎng)，并開展低壓直流一、二次設(shè)備試驗檢測等），打造基于能源互聯(lián)網(wǎng)新模式的科研和檢測基地。

智慧直流共享平臺將面向全社會開放，接口開放、模式開放、服務(wù)開放，平高集團(tuán)還將積極探索開展設(shè)備檢測、租賃、合作開發(fā)等多種共享模式。同時，在用戶直流展示，直流動態(tài)模擬平臺，RT-LAB仿真、中低壓控制保護(hù)平臺，直流成套試驗平臺領(lǐng)域開展國內(nèi)外直流供電系統(tǒng)技術(shù)需求分析；進(jìn)行直流AC/DC、DC/DC變換器的優(yōu)化設(shè)計方法研究；開展低壓直流配電物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測研究；進(jìn)行源網(wǎng)荷協(xié)同的直流配電網(wǎng)優(yōu)化配置與運行控制技術(shù)研究；中低壓直流配電系統(tǒng)故障分析及保護(hù)配置技術(shù)研究等。

16.高壓電器試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

閻對豐

閻對豐，高級工程師，西安高壓電器研究院有限責(zé)任公司，大容量檢測室值班長、大數(shù)據(jù)&仿真專責(zé)

通過試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，得到電流零前電弧電導(dǎo)臨界值，西高院將其用來預(yù)測斷路器在后續(xù)試驗中的開斷性能。高壓斷路器T100s試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析：在額定操作順序下進(jìn)行額定短路電流的開合試驗。當(dāng)不能同時滿足施加關(guān)合電壓和恢復(fù)電壓時，可以將試驗方式T100s分解為T100s(a)和T100s(b)。相較于開斷試驗，由于預(yù)擊穿電弧的燒蝕，高溫狀態(tài)下的動靜觸頭在接觸后，在壓緊力和電動力的作用下，觸頭的機(jī)械磨損使得觸頭前端發(fā)生嚴(yán)重的形變。

投切濾波器組用斷路器試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析：針對濾波器小組用斷路器，西高院提出了濾波器組電流開合極限（BCM）試驗，以驗證斷路器的濾波器組電流開合能力的極限及重?fù)舸└怕?。選相合閘可以控制產(chǎn)品在電容器上的電壓較低時發(fā)生預(yù)擊穿，縮短預(yù)擊穿時間、減小關(guān)合涌流幅值，最理想的情況是在電壓零點觸頭接觸，不存在預(yù)擊穿現(xiàn)象。但由于受合閘過程中觸頭間隙絕緣下降率與電壓下降率的綜合作用，在某些工況下無法實現(xiàn)在零點合閘。

西高院還進(jìn)行了其他相關(guān)研究，如不同的濕度及污穢條件下被試斷路器的直流電壓分布研究；開展直流線路故障電弧去游離試驗，探究去游離過程的影響因素及其作用規(guī)律。