2020年8月26—28日，由中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)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(wèn)題學(xué)術(shù)論壇暨第十三屆中國(guó)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(huì)的成果，本文特采擷了主題大會(huì)報(bào)告的主要觀點(diǎn)，希望讀者能從中有所裨益。

9.脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施”項(xiàng)目首創(chuàng)了脈沖磁體動(dòng)力學(xué)模型，建立了失效判斷準(zhǔn)則，實(shí)現(xiàn)了壽命的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供了一定的理論依據(jù)；開(kāi)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(chǎng)強(qiáng)提高了14%；開(kāi)發(fā)了國(guó)際領(lǐng)先的脈沖磁體專(zhuān)用設(shè)計(jì)平臺(tái)，攻克了高場(chǎng)磁體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度優(yōu)化設(shè)計(jì)難題。

面對(duì)困擾國(guó)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(duì)研發(fā)了感應(yīng)電壓對(duì)消的磁場(chǎng)波形調(diào)控技術(shù)，徹底解決了強(qiáng)耦合引起磁場(chǎng)跌落的世界性難題；基于多模塊電容型電源供電的方案，實(shí)現(xiàn)了20~45T/50Hz的多種不同波形的高重頻磁場(chǎng)。

針對(duì)毫秒級(jí)時(shí)間、毫米級(jí)空間內(nèi)測(cè)量微弱樣品信號(hào)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(shí)現(xiàn)了毫歐級(jí)小電阻樣品上微伏級(jí)信號(hào)的精準(zhǔn)測(cè)量；基于磁場(chǎng)時(shí)空分布特性調(diào)控的信號(hào)增強(qiáng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了樣品微弱信號(hào)的精密測(cè)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(cè)及動(dòng)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(chē)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

現(xiàn)有剛性弓網(wǎng)系統(tǒng)主要應(yīng)用于地鐵線(xiàn)路，出現(xiàn)了振動(dòng)沖擊頻繁等問(wèn)題。川藏鐵路電壓等級(jí)、運(yùn)營(yíng)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(wèn)題將更加嚴(yán)重，在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的情況下，實(shí)現(xiàn)川藏鐵路高速剛性弓網(wǎng)穩(wěn)定受流將是未來(lái)發(fā)展的重要需求；隨著列車(chē)運(yùn)行速度提升，牽引力不斷下降，運(yùn)行阻力指數(shù)的增長(zhǎng)，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(yùn)行速度極限將是未來(lái)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(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)理事、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院教授

據(jù)介紹，快速開(kāi)斷斷路器、自能式斷路器、容性負(fù)載開(kāi)關(guān)及新型環(huán)保氣體斷路器等高壓斷路器的成功開(kāi)斷，與弧后介質(zhì)恢復(fù)特性息息相關(guān)。斷路器開(kāi)斷工況越來(lái)越復(fù)雜，熄弧后觸頭間的恢復(fù)電壓就會(huì)越來(lái)越高，高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備弧后介質(zhì)發(fā)生重?fù)舸?dǎo)致開(kāi)斷失敗的問(wèn)題已日益突出。因此，需要將斷路器開(kāi)斷過(guò)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(kāi)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(gè)過(guò)程。該團(tuán)隊(duì)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(kāi)斷全過(guò)程數(shù)值計(jì)算方法等基礎(chǔ)理論、實(shí)驗(yàn)研究方面取得了相應(yīng)成果，為新技術(shù)、新產(chǎn)品的開(kāi)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(chǎng)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(bào)》編委、《中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電機(jī)與系統(tǒng)學(xué)報(bào)》2020年執(zhí)行主編、IEEE Fellow

電機(jī)氣隙磁場(chǎng)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(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)、調(diào)制算子和電樞繞組，而并不關(guān)心三個(gè)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(shí)針旋轉(zhuǎn)半個(gè)齒間距(π/12弧度)；每個(gè)U型鐵心一分為二，每個(gè)相鄰的“半U(xiǎn)型”鐵心合并生成T型鐵心；徑向永磁體陣列長(zhǎng)度縮短至軛部高度。

研究團(tuán)隊(duì)提出了電機(jī)三要素模型，建立了電機(jī)氣隙磁場(chǎng)調(diào)制理論，統(tǒng)一了電機(jī)原理與分析計(jì)算；氣隙磁場(chǎng)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(chǎng)調(diào)制理論既能夠定性分析不同電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)調(diào)制理論為電機(jī)的分析計(jì)算與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，提供了一個(gè)全新的視角和手段。

13.特高壓換流變多物理場(chǎng)建模與仿真

廖瑞金

廖瑞金，中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)理事、重慶大學(xué)副校長(zhǎng)

提出了基于雙極性載流子輸運(yùn)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(dòng)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(dòng)態(tài)積聚和遷移的問(wèn)題；構(gòu)建了耦合空間電荷效應(yīng)的非線(xiàn)性電-熱模型，首次揭示了大尺度下空間電荷分布對(duì)電場(chǎng)畸變的影響規(guī)律，以支撐絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；構(gòu)建了計(jì)及非線(xiàn)性材料參數(shù)的電磁-熱-流耦合模型，解決了非線(xiàn)性耦合場(chǎng)模型構(gòu)建問(wèn)題；提出了含高次諧波特高壓設(shè)備非線(xiàn)性耦合場(chǎng)的復(fù)指數(shù)頻域計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模、多諧波、強(qiáng)非線(xiàn)性耦合場(chǎng)的高效求解方法。

團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的特高壓設(shè)備絕緣設(shè)計(jì)多物理場(chǎng)分析軟件，覆蓋電磁、熱、流和結(jié)構(gòu)計(jì)算功能，支持非線(xiàn)性、各向同性和各向異性情形電場(chǎng)、換流變場(chǎng)路方法、鐵芯、結(jié)構(gòu)件磁場(chǎng)計(jì)算，填補(bǔ)了國(guó)產(chǎn)化多物理場(chǎng)專(zhuān)業(yè)分析軟件領(lǐng)域的空白。未來(lái)，團(tuán)隊(duì)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(tái)。

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

徐殿國(guó)

徐殿國(guó)，中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)副校長(zhǎng)、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(guó)對(duì)減速器并沒(méi)有給予足夠的重視，新時(shí)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(guó)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(cè)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(dòng)、控制器相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)及問(wèn)題。

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

據(jù)介紹，伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展，涉及效率提升、性能提升及安全問(wèn)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(tái)變革的基礎(chǔ)。而保障其一致性和可靠性，及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)工藝，才能實(shí)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(wú)論是來(lái)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(tái)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(jì)劃處處長(zhǎng)，高級(jí)工程師，先后擔(dān)任平高集團(tuán)技術(shù)中心副所長(zhǎng)、平高清大副總經(jīng)理

通過(guò)中壓直流平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究與運(yùn)行分析、低壓動(dòng)模試驗(yàn)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究與運(yùn)行分析、源網(wǎng)荷儲(chǔ)的直流用電系統(tǒng)運(yùn)行分析、平臺(tái)的智慧共享，平高集團(tuán)將智慧直流平臺(tái)建設(shè)成為開(kāi)放性的共享實(shí)驗(yàn)室，聚焦智慧直流技術(shù)發(fā)展和試驗(yàn)檢測(cè)（低壓直流電網(wǎng)的研究和工程提供動(dòng)模試驗(yàn)，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(kāi)展低壓直流一、二次設(shè)備試驗(yàn)檢測(cè)等），打造基于能源互聯(lián)網(wǎng)新模式的科研和檢測(cè)基地。

智慧直流共享平臺(tái)將面向全社會(huì)開(kāi)放，接口開(kāi)放、模式開(kāi)放、服務(wù)開(kāi)放，平高集團(tuán)還將積極探索開(kāi)展設(shè)備檢測(cè)、租賃、合作開(kāi)發(fā)等多種共享模式。同時(shí)，在用戶(hù)直流展示，直流動(dòng)態(tài)模擬平臺(tái)，RT-LAB仿真、中低壓控制保護(hù)平臺(tái)，直流成套試驗(yàn)平臺(tái)領(lǐng)域開(kāi)展國(guó)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(jì)方法研究；開(kāi)展低壓直流配電物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)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(yùn)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(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

閻對(duì)豐

閻對(duì)豐，高級(jí)工程師，西安高壓電器研究院有限責(zé)任公司，大容量檢測(cè)室值班長(zhǎng)、大數(shù)據(jù)&仿真專(zhuān)責(zé)

通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，得到電流零前電弧電導(dǎo)臨界值，西高院將其用來(lái)預(yù)測(cè)斷路器在后續(xù)試驗(yàn)中的開(kāi)斷性能。高壓斷路器T100s試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析：在額定操作順序下進(jìn)行額定短路電流的開(kāi)合試驗(yàn)。當(dāng)不能同時(shí)滿(mǎn)足施加關(guān)合電壓和恢復(fù)電壓時(shí)，可以將試驗(yàn)方式T100s分解為T(mén)100s(a)和T100s(b)。相較于開(kāi)斷試驗(yàn)，由于預(yù)擊穿電弧的燒蝕，高溫狀態(tài)下的動(dòng)靜觸頭在接觸后，在壓緊力和電動(dòng)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(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析：針對(duì)濾波器小組用斷路器，西高院提出了濾波器組電流開(kāi)合極限（BCM）試驗(yàn)，以驗(yàn)證斷路器的濾波器組電流開(kāi)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(shí)發(fā)生預(yù)擊穿，縮短預(yù)擊穿時(shí)間、減小關(guān)合涌流幅值，最理想的情況是在電壓零點(diǎn)觸頭接觸，不存在預(yù)擊穿現(xiàn)象。但由于受合閘過(guò)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(wú)法實(shí)現(xiàn)在零點(diǎn)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(kāi)展直流線(xiàn)路故障電弧去游離試驗(yàn)，探究去游離過(guò)程的影響因素及其作用規(guī)律。