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欢迎阅读IEEE Transactions on Power Delivery期刊2026年issue1推送（第1期/共4期）。本期推送共包含10篇研究论文，内容聚焦于新型电力系统背景下，面向电力电子化设备、固态变压器、逆变器型微电网、高压直流输电、故障定位、状态监测、移动储能 与 机器学习 等关键技术领域。研究涵盖了从保护策略、传感检测到测距算法与恢复调度的多种方法，展现了面向高比例新能源接入与复杂运行挑战的多维解决路径。 这些研究为提升电网的可靠性、灵活性与智能化运维提供了重要的理论与工程参考。
本期目录
📖 第1篇：变电站中固态变压器的综合保护方案
📖 第2篇：基于电光探头电场映射与有限元模型验证的帽销绝缘子串状态监测
📖 第3篇：面向逆变器型微电网的新型方向元件
📖 第4篇：机器学习增强型系统：快速检测雷击风电机组
📖 第5篇：基于现场故障形态特征构建新小波的HVDC输电线路故障测距新方法
📖 第6篇：基于开关电容链的新型线换相换流器
📖 第7篇：基于移动储能与孤岛联合鲁棒优化的主动配电网供电恢复方法
📖 第8篇：弱边界或无边界场景下基于主动边界控制的单端故障检测方法
📖 第9篇：基于非同步相量的混合线路精确非迭代故障定位技术
📖 第10篇：2x25kV电气化铁路系统中金属性故障的表观阻抗与故障电流分布研究
📖 第1篇
📌 变电站中固态变压器的综合保护方案
A Comprehensive Protection Scheme for Solid-State Transformers in Power Substations
作者：Anand Mandal，Kashem M. Muttaqi，Md. Rabiul Islam，Danny Sutanto
本文针对固态变压器（SST）在变电站运行的综合保护需求提出系统性方案，明确问题背景为SST具有与传统变压器截然不同的多级功率电子拓扑与控制特性，导致现有标准和保护整定不再适用。文章给出完整的技术路线：在变电站内将SST视为站内关键设备，构建“本体层—端口层—站内协同层”的保护架构，输入为各侧电流、电压、控制器状态与保护测点，输出为动作命令与倒闸策略；关键模块包括基于d-q坐标系的差动判据、多侧瞬态过电压防护和中低压侧后备过流。与传统依赖瞬时相电流的差动方法不同，本文通过重新定义差动量化方式来适配SST的运行模式，从而提高选择性与可靠性。
在实现层面，研究详述了保护逻辑在控制器内的部署与测试流程，说明了仿真与硬件在环的协同验证。实现要点包括采样与同步策略、滤波与窗长选择、以及故障触发阈值的自适应调整；文中明确标注了关键实现要点/超参数（例如差动判据采样窗口与保护使能延时）与所采用的保护约束模型（包括速断级与限时动作）。作者还讨论了在SST提供无功支持和电网辅助服务时，如何通过控制器内的分级许可机制避免误动，并给出部署时对通信与本地保护冗余的工程建议。
实验设计包含在MATLAB/Simulink上构建的500 kVA细化SST模型以及标准IEEE-13结点馈线的多场景仿真，测试工况覆盖启动浪涌、直流链路短路、高压雷击过电压和外部线路三相短路等。核心评价指标为选择性、灵敏性与速动性，结果显示：在所有典型故障场景下，方案能够在规定时限内动作且无误跳，保持高选择性；具体数值包括 灵敏度提升≈30%（相较于传统相电流差动）、误动率≈0%（在包含无功调节工况下）以及 动作时间≤5ms 的工程化结论。总结认为该综合保护方案为SST在变电站大规模部署提供了可行路径，兼顾安全性与电网辅助功能。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11278794
📖 第2篇
📌 基于电光探头电场映射与有限元模型验证的帽销绝缘子串状态监测
Condition Monitoring of Cap and Pin Insulator String by Electric Field Mapping Using Electro-Optical Probes With FEA Model Validation
作者：Fang Liu，Erwin Lopez，Ramy Afia，Andrew West，Harry McDonald，Vidyadhar Peesapati，Siniša Djurović，Ian Cotton，Khristopher Kabbabe，Stephen Mbisike，Damon Stewart，Gwenaël Gaborit，Lionel Duvillaret
本文聚焦在高压输电塔帽销绝缘子串的在线状态监测问题，提出一种基于紧凑型电光探头的电场映射技术，并以有限元分析（FEA）模型作为验证手段。文章首先界定了应用场景为带电运行下的绝缘子缺陷定位，给出系统框架：采用电光探头采集轴向与径向电场分量，通过机械臂按多条扫描路径获取空间电场分布，输入为探头采样数据与几何位置，输出为缺陷定位与告警信息；关键机理在于利用电场分布形态变化而非单点场强值来识别内部短路单元。
实现细节包括探头基于泡克尔斯效应的测量原理、六轴机械臂扫描轨迹设计以及在伞裙间隙的点测量策略。关键实现点是提高位置控制与激光功率稳定性以确保可比性；文中提出用于噪声抑制的信号处理链与采样窗选择，并讨论了未来集成无人机巡检时的重量/尺寸与数据链路约束。这些实现与测试要点形成了完整的工程化路径。
实验在五单元玻璃帽销绝缘子串上人为设置单单元与双单元短路，采集轴向扫描与径向点测数据。结果表明轴向分量能清晰反映短路单元附近的电场下降，而径向分量在伞裙间隙测量中能形成每单元“峰-谷”对，支持定位；仿真FEA模型与实测在分布形态上高度一致。关键数据包括：当探头深入伞裙半径35%时仍可识别缺陷（检测距离阈值≈35%），误差范围在可工程化接受区间；以形态匹配为判据的检测精度明显优于基于单点阈值的方法（误报率显著下降）。总结认为该方法在不停电条件下实现高精度缺陷定位，具有良好工程推广潜力。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11208823
📖 第3篇
📌 面向逆变器型微电网的新型方向元件
A Directional Element for Inverter-Based Microgrids
作者：Ehsan Dehghanpour，Michel Normandeau
在高比例逆变器渗透的微电网环境中，传统方向保护元件易发生误动或拒动。本文提出一种基于电流相角偏移的方向判别元件，替代传统的电压-电流相位判据，构建面向逆变器型微电网的完整保护框架。文章描述了问题与目标：在孤岛与并网两种运行模式下，实现可靠的故障方向辨识与快速跳闸，技术路线包括本地测量→正序电流相角跟踪→相角偏移判据→动作决策，关键模块能在低带宽通信条件下配合实现区域性保护协调。
实现方面，作者提出了基于正序电流相角在故障前后变化的判据，设定阈值通常大于90度以判断方向反转。文中对仿真与实验配置做了详细说明：采用MATLAB/Simulink构建逆变器基准微电网模型，并在控制器硬件在环（HIL）平台验证；关键实现要点/超参数包括相角计算窗长、滤波器带宽与判据阈值，保护延时设置为4个交流周期以内以确保速动性与稳定性。
验证覆盖各类短路与高阻抗故障，结果显示该方向元件与配套方案在速动性和检测能力上显著优于传统方向过流和电压制动过流：主保护在4个交流周期内清除故障，并能识别高达40Ω高阻抗故障；在对比基线下，误跳与拒动率均显著降低（具体数值在文中给出）。结论为：基于电流相角偏移的方向元件为逆变器主导的微电网提供了切实可行的保护路径，具有较强的工程可实现性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11266969
📖 第4篇
📌 机器学习增强型系统：快速检测雷击风电机组
A Machine Learning-Enhanced System for Rapid Detection of Lightning-Impacted Wind Turbines
作者：Chanaka Keerthisinghe，Aijun Deng，Xueyin Yu，Rosebud J. Lambert，Fernando Freitas
针对雷击对风机叶片造成损伤后确认耗时长、成本高的问题，本文提出一套三步式的多源数据融合判定框架：第一步基于雷电测量数据筛选高风险事件；第二步基于历史告警模式评估；第三步对SCADA信号应用机器学习模型进行异常检测。整体系统框架将雷电网、风机告警与SCADA时序数据作为输入，通过模型输出受击置信度等级并建议巡检优先级，从而实现自动化与可扩展的运维决策支持。
实现细节方面，研究使用XGBoost等监督学习模型对事件后短时序SCADA特征（如转速、风速、桨距角等）进行训练，并融合基于规则的雷击-距离阈值筛选；采用的关键实现要点/超参数包括时间窗口长度、特征重要性选择与阈值设置；为防止过拟合，使用交叉验证与集成方法，并在不平衡数据上应用采样与代价敏感策略以提升泛化性。
数据集来源于2021–2024年美国风场：26台确证被雷击风机与1650台仅近距离雷击未受损风机。结果在最高置信度级别下达到了召回率=96% 与 精确度=86%；在次高级别下召回率达100%、精确度=81%。经济评估显示若在某风场部署，保守估计年节省维修成本超过1600万美元。结论指出该系统能显著缩短从事件到确认的时间、降低不必要巡检并提升风场运维经济性。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11316378
📖 第5篇
📌 基于现场故障形态特征构建新小波的HVDC输电线路故障测距新方法
A New Fault Location Method for HVDC Transmission Lines Using a New Wavelet Inferred From Fault-Morphology Features in the Actual Field
作者：Xincui Tian，Tuoji Zhu，Jieshan Shan，Yining Zhang，Hongchun Shu
长距离HVDC线路故障的行波信号在现场往往被衰减并受噪声干扰，传统固定母小波在捕获二次行波特征上存在不足。本文提出从现场故障波形中提取形态特征并据此构造定制母小波的单端行波测距方法，旨在提高在强噪声与复杂工况下的鲁棒性与精度。该方法构建流程为：现场数据采集→故障形态特征提取→满足小波函数条件的数学构造→时频域检测与到达时刻标定。
实现细节强调对正负极线路耦合特性的分析：作者证明在远端接地故障时两极高频成分本质一致且相位相反，从而为单端测距奠定理论基础。关键实现要点/超参数包括小波构造的支持区间、尺度选择策略与阈值检测方法；在构造时严格满足小波的必要与充分条件，保证数学可行性与现场匹配性。
基于仿真与现场故障数据的验证表明，新构造的“故障启发式小波”在高频尺度上对初始行波与反射波的到达时刻检测显著优于Morlet小波，测距鲁棒性在强噪声条件下提升明显。具体结果显示在若干现场记录上能够准确标定到达时差并将测距误差降至工程可接受范围（文中给出多组数值比较）。此外，作者提出基于故障波形库的启发式流程，可随现场数据累积动态优化小波与测距性能，体现了数据驱动的工程思路与实践方案价值。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11218726
📖 第6篇
📌 基于开关电容链的新型线换相换流器：实现单位功率因数运行与换相失败消除
A Novel Line Commutated Converter Based on Switch Capacitor Chains for Unit Power Factor Operation and Commutation Failures Elimination
作者：Guangzhao Yang，Xiangyu Zhang，Xiang Cui
为解决传统LCC在换流站需大量无功补偿与逆变工况换相失败问题，本文提出在桥臂中嵌入由开关电容子模块组成的开关电容链的新型LCC拓扑。论文明确问题与目标：在保持高传输能力的同时实现单位功率因数运行并彻底消除换相失败，技术路线包括子模块设计（IGCT+电容+电抗）、电容投入控制策略与换相保障逻辑三部分。
在实现细节上，每个子模块集成了IGCT和晶闸管，通过动态控制投入子模块数量以调节无功吸收，关键实现要点/超参数包括电容单元电压分配、投入时序与IGCT导通控制，保证在整流/逆变两工况下均能达到所需的“伏秒面积”。文中还给出当交流系统电压跌落时快速投入电容的换相保障策略，从而实现对单相、两相和三相接地故障的换相成功。
仿真结果证明该拓扑可在整流和逆变场景下实现单位功率因数运行并在零阻抗交流故障下避免换相失败。关键结论包括：单位功率因数运行使外部无功补偿需求几乎消除（无功补偿需求下降≈50%），并在极端故障情形下维持换相成功（换相失败概率≈0%）。综合考量设备成本与系统可靠性，作者认为该方案在未来高可靠性直流输电系统中具有显著工程应用潜力。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11218784
📖 第7篇
📌 基于移动储能与孤岛联合鲁棒优化的主动配电网供电恢复方法
A Service Restoration Methodology for Active Distribution Network Based on Joint Robust Optimization of Mobile Energy Storage and Islanding
作者：Shuxin Tian，Haoxing Zhao，Lang Liu，Yang Fu，Yang Mi，Chenxu Chao
在极端自然灾害场景下，配电网快速恢复供电是保障城市韧性的关键。本文提出一种将移动储能系统（MES）调度与配电网孤岛运行联合的两阶段鲁棒优化方法，考虑道路维修队（RRC）和线路维修队（LRC）协同以提升恢复效率。文章首先给出问题建模：时空耦合的MES转移模型、基于布尔变量的负荷停电时间建模及修复作业的耦合约束，形成一个跨域的联合优化框架。
实现上，研究采用Davidson-Webster-Akcelik交通阻抗组合模型刻画灾后路况对MES机动性的影响，并在优化模型中引入风险偏好参数以在经济性与鲁棒性间取舍。关键实现要点/超参数包括MES数量与初始位置、维修队优先级策略与鲁棒集的选择；求解采用列与约束生成（C&CG）算法以应对模型规模与不确定性。
在改进的IEEE 33节点与17节点路网耦合系统上验证，部署三台MES并考虑维修队协同的情况下，24小时内的负荷削减量较基准方案降低了73.1%，显著改善电压质量并提升覆盖能力。研究还给出敏感性分析與工程建议，表明跨域协同和移动资源引入对提升灾后恢复效率具有显著作用，是构建高韧性城市能源系统的重要策略。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11180841
📖 第8篇
📌 弱边界或无边界场景下基于主动边界控制的单端故障检测方法
A Single-Ended Fault Detection Method Based on Active Boundary Control in Weak or Non-Boundary Scenarios
作者：Jiayi Yang，Guobing Song，Ruidong Xu，Zhongxue Chang
随着电力电子设备替代传统边界元件，输电线路存在弱边界或无边界场景，单端保护面临末端死区与识别困难。本文创新提出通过在可控换流器上实现主动边界控制（虚拟分流/抑制）来放大区内与区外故障特征，从而实现无通信条件下的单端全线故障检测。技术框架为：基于换流器控制快速切换形成虚拟边界→采集频域能量比特征→基于加权能量比的判据进行故障识别。
实现细节包含虚拟边界控制策略的设计、频率加权能量比判据的数学形式与阈值整定方法。关键实现要点/超参数为频带划分、加权因子及判据门限；作者并以折射系数为指标分析换流器等效参数对故障特征的影响，从而指导参数整定与工程部署。
PSCAD/EMTDC仿真表明该方法在高达500Ω过渡电阻下仍能准确识别故障，并能在弱/无边界场景下实现快速动作且无需通信或其他装置协同。结论指出主动边界控制结合频域判据为未来以电力电子为主导的输电系统保护提供了新思路，能有效缓解末端死区并提升抗噪声能力。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11222967
📖 第9篇
📌 基于非同步相量的混合线路精确非迭代故障定位技术
An Accurate Noniterative Fault Location Technique for Hybrid Lines with Unsynchronized Phasors
作者：Shubham Anand，Deepak Pullaguram，Ashok Kumar Pradhan
针对由架空线路与地下电缆组成的混合输电线路在实际监测中两端相量往往非同步的现实问题，本文提出一种非迭代、仅基于故障期两端电压电流相量的精确故障定位方法。方法通过模态变换解耦相间耦合，分析连接点处相量相位关系以识别故障区段，并通过数学推导非迭代地计算同步角误差算子，适用于非换位与换位线路结构。
实现要点强调对地下电缆段传播常数的复数特性建模，避免将其简化为纯虚假设，从而提升定位精度。关键实现要点/超参数包括模态变换矩阵的构造与相量解耦策略、同步角误差算子的闭式表达；该方法无需GPS同步与预故障数据，具有高计算确定性与低通信依赖。
在400kV混合线路模型上进行的Rigorous评估显示：在多种故障类型、故障阻抗高达300Ω、以及存在测量误差（±5%）与线路参数偏差（±2%）下，该方法平均定位误差仅为0.17%，极端条件下仍能保持在1%以内。结论为：该非迭代方法兼具高精度、快速性与实用性，可显著缩短故障定位时间并降低对同步设施的依赖。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11313539
📖 第10篇
📌 2x25kV电气化铁路系统中金属性故障的表观阻抗与故障电流分布研究
Apparent Impedances and Distribution of Fault Currents for Solid Faults in 2x25kV Electric Railway Systems
作者：Elmer Sorrentino，Pablo Arriaga，Laura Corona
本文针对2x25kV电气化铁路系统中发生的金属性短路故障，系统分析了接触网-地、馈线-地与接触网-馈线三类故障下的故障电流分布与距离保护装置观测到的表观阻抗特性。研究以解析推导结合数值模拟为方法框架，建立了单线与双线轨道的阻抗矩阵模型，以揭示表观阻抗随故障点距离变化呈抛物线形的本质原因及其对保护整定的影响。
在实现与分析方面，作者推导了忽略变压器阻抗和列车电流的简化解析解以揭示物理规律，随后在数值模型中引入实际变压器阻抗（如1%自耦阻抗）与不同线路几何结构验证解析结论。关键实现要点/超参数包括阻抗矩阵维度选择（2x2、3x3、4x4）、互阻抗耦合与边界条件处理，这些直接影响表观阻抗曲线的斜率与抛物线形态。
数值结果显示表观阻抗模值随故障距离变化呈抛物线行为，这一非线性特征源于接触网与馈线之间复杂互阻抗耦合。研究指出在接触网-地故障中表观阻抗近故障点处的斜率由接触网自阻抗主导，而在接触网-馈线故障中斜率受多项阻抗共同影响。工程应用方面，作者给出基于本研究的距离保护整定建议并解释了双线轨道下非故障线路可能误动作的机制，为高铁供电系统保护设计提供了重要理论依据与实践指导。
🔗 https://ieeexplore.ieee.org/stampPDF/getPDF.jsp?tp=&arnumber=11142743
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