2020年8月26—28日，由中國電工技術學會和西安交通大學聯合主辦的“2020第九屆電工技術前沿問題學術論壇暨第十三屆中國電工裝備創新與發展論壇”（FAFEE 2020）在西安盛大舉行，其主題為“智能融合電氣 創新引領發展”。

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.脈沖強磁場技術及其應用

李亮

李亮，華中科技大學電氣工程學院教授

據了解，發揮材料潛能、提高磁體的結構強度是世界性難題，華中科技大學“脈沖強磁場國家重大科技基礎設施”項目首創了脈沖磁體動力學模型，建立了失效判斷準則，實現了壽命的準確預測，為結構強度設計提供了一定的理論依據；開發了非連續層間加固技術，使得最大應力降低30%，磁體極限場強提高了14%；開發了國際領先的脈沖磁體專用設計平臺，攻克了高場磁體結構強度優化設計難題。

面對困擾國際同行的重大難題——極限工況下波形精確調控是，該團隊研發了感應電壓對消的磁場波形調控技術，徹底解決了強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、毫米級空間內測量微弱樣品信號的巨大挑戰，創建了多維強干擾環境下噪聲抑制方法，實現了毫歐級小電阻樣品上微伏級信號的精準測量；基于磁場時空分布特性調控的信號增強技術，實現了樣品微弱信號的精密測量。

10.軌道交通弓網受流技術的研究進展

吳廣寧

吳廣寧，西南交通大學電氣工程學院教授

據介紹，軌道交通弓網受流技術的主要研究綜合機械、電氣、材料等因素，探尋高速弓網電接觸特征及損傷機理，優化系統狀態檢測及動態匹配技術，研制高性能電接觸材料，提升弓網服役性能，保障高速列車安全穩定運行。

現有剛性弓網系統主要應用于地鐵線路，出現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，環境嚴苛，剛性弓網系統機械/電氣損傷問題將更加嚴重，在國內外尚無相關經驗的情況下，實現川藏鐵路高速剛性弓網穩定受流將是未來發展的重要需求；隨著列車運行速度提升，牽引力不斷下降，運行阻力指數的增長，弓網受流質量、效率的逐漸降低，弓網受流“瓶頸”效應逐漸體現，探尋弓網受流的運行速度極限將是未來發展的重要方向。

11.高壓斷路器介質恢復特性研究

林莘

林莘，中國電工技術學會理事、沈陽工業大學電氣工程學院教授

據介紹，快速開斷斷路器、自能式斷路器、容性負載開關及新型環保氣體斷路器等高壓斷路器的成功開斷，與弧后介質恢復特性息息相關。斷路器開斷工況越來越復雜，熄弧后觸頭間的恢復電壓就會越來越高，高壓開關設備弧后介質發生重擊穿導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展到電弧熄滅，直至弧介質絕緣強度完全恢復為止的相關研究，以及開展斷路器弧后介質恢復特性的研究。

高壓交流斷路器成功的介質恢復包括熱恢復（能量恢復）和電恢復（介質強度恢復）兩個過程。該團隊在非平衡態等離子體物性參數、雙溫度非平衡態等離子體電弧數學模型、介質重擊穿機理、高壓斷路器開斷全過程數值計算方法等基礎理論、實驗研究方面取得了相應成果，為新技術、新產品的開發及應用奠定了一定的理論基礎。

12.電機氣隙磁場調制理論及應用方法

程明

程明，東南大學首席教授，《電工技術學報》編委、《中國電工技術學會電機與系統學報》2020年執行主編、IEEE Fellow

電機氣隙磁場調制理論及應用方法，在于指導電機的結構創新，以減少盲目性。以磁通切換電機為例：其性能只決定于源勵磁磁動勢、調制算子和電樞繞組，而并不關心三個部分的具體位置和具體形式。從標準磁通切換電機推導新結構電機，即永磁體陣列繞電機圓心順時針旋轉半個齒間距(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。

研究團隊提出了電機三要素模型，建立了電機氣隙磁場調制理論，統一了電機原理與分析計算；氣隙磁場調制理論既能夠解釋傳統電機的工作原理和轉矩生成機理，又能夠分析新型電機拓撲(多諧波、多端口)結構；氣隙磁場調制理論既能夠定性分析不同電機內磁場調制行為，又能夠定量解析電機的電磁轉矩等特性；氣隙磁場調制理論能夠指導電機拓撲結構的改進和創新。電機氣隙磁場調制理論為電機的分析計算與結構創新，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，中國電工技術學會理事、重慶大學副校長

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/界面電荷動態積聚行為的仿真方法，解決了傳統方法未考慮油紙絕緣“液-固”界面電荷動態積聚和遷移的問題；構建了耦合空間電荷效應的非線性電-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律，以支撐絕緣結構設計；構建了計及非線性材料參數的電磁-熱-流耦合模型，解決了非線性耦合場模型構建問題；提出了含高次諧波特高壓設備非線性耦合場的復指數頻域計算方法，實現了大規模、多諧波、強非線性耦合場的高效求解方法。

團隊還開發了具有自主知識產權的特高壓設備絕緣設計多物理場分析軟件，覆蓋電磁、熱、流和結構計算功能，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、結構件磁場計算，填補了國產化多物理場專業分析軟件領域的空白。未來，團隊將致力于構建基于云-邊的電力仿真工業互聯網平臺。

14.高端智造工業機器人關鍵技術及發展趨勢

徐殿國

徐殿國，中國電工技術學會副理事長、哈爾濱工業大學副校長、IEEE Fellow

在工業機器人產業鏈上游關鍵零部件領域，以前我國對減速器并沒有給予足夠的重視，新時代下工業機器人都要求具備高速、高精度控制、高響應等性能，而減速機構已成為其發展的“瓶頸”。減速機構與裝備制造業密切相關，我國正加速布局減速機的核心零部件、原材料的選擇處理加工、裝配環節及嚴格的檢測系統等關鍵領域，以期讓相關技術得到進一步地改善與提高。

當前，伺服電機在減震速度、功率密度、精度、可靠性、穩定性等性能逐漸在凸顯，控制器也是如此，伺服電機與控制器作為相輔相成的核心零部件，現需要將這兩者進行有機地整合。這就需要解決伺服電機、伺服驅動、控制器相關的關鍵技術及問題。

在性能提升方面，需要實現智能免調試技術（轉矩控制、慣量辨識、參數整定等）的突破，以實現人機協作、機器間的協作，這是未來一大發展趨勢。同時，實現在線實時地辨識和獲取摩擦系數以實現摩擦補償，等等。

據介紹，伺服電機和驅動器關鍵技術發展，涉及效率提升、性能提升及安全問題。其中驅控一體是關鍵，是工業機器人架構平臺變革的基礎。而保障其一致性和可靠性，及檢測標準和檢測工藝，才能實現高端制造的引領與發展。

此外，產學結合、制造業的推廣、人才的培養和研發資金投入是打造工業機器人產業生態鏈不可或缺的環節，無論是來自企業界、投資界，還是學術界的都需在其中找到自己的定位。

15.智慧直流共享平臺關鍵技術與設備

程鐵漢

程鐵漢，平高集團科信部計劃處處長，高級工程師，先后擔任平高集團技術中心副所長、平高清大副總經理

通過中壓直流平臺關鍵技術研究與運行分析、低壓動模試驗平臺關鍵技術研究與運行分析、源網荷儲的直流用電系統運行分析、平臺的智慧共享，平高集團將智慧直流平臺建設成為開放性的共享實驗室，聚焦智慧直流技術發展和試驗檢測（低壓直流電網的研究和工程提供動模試驗，模擬城市中壓直流配電網、園區直流電網、直流微網、光伏發電直流系統等各種拓撲的直流電網，并開展低壓直流一、二次設備試驗檢測等），打造基于能源互聯網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、服務開放，平高集團還將積極探索開展設備檢測、租賃、合作開發等多種共享模式。同時，在用戶直流展示，直流動態模擬平臺，RT-LAB仿真、中低壓控制保護平臺，直流成套試驗平臺領域開展國內外直流供電系統技術需求分析；進行直流AC/DC、DC/DC變換器的優化設計方法研究；開展低壓直流配電物聯網監測研究；進行源網荷協同的直流配電網優化配置與運行控制技術研究；中低壓直流配電系統故障分析及保護配置技術研究等。

16.高壓電器試驗數據統計分析

閻對豐

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

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

投切濾波器組用斷路器試驗數據統計分析：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擊穿概率。選相合閘可以控制產品在電容器上的電壓較低時發生預擊穿，縮短預擊穿時間、減小關合涌流幅值，最理想的情況是在電壓零點觸頭接觸，不存在預擊穿現象。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在零點合閘。

西高院還進行了其他相關研究，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律。