构网型储能变流器虽具备主动支撑能力、可有效降低新型电力系统所面临的风险，但当电力系统受到扰动导致电压呈现不同程度的跌落时，易出现失稳及过电流问题，威胁电力系统运行的安全稳定性。该文首先对构网型储能变流器暂态特性及系统扰动电流决定性因素进行探讨，得出系统稳定性取决于扰动下的功角曲线与有功参考值是否存在交点，系统扰动电流大小与变流器输出电压和电网电压差值呈正相关，即与变流器输出无功功率相关；然后，基于分析提出一种构网型储能变流器自适应低电压穿越控制策略，该控制策略可根据系统扰动程度对有功、无功功率参考值进行调整，此控制无需切换控制策略，不改变构网型控制策略结构，使储能变流器在扰动期间仍表现为电压源特性，具备对系统的主动支撑能力，实现了在维持系统稳定性的同时对扰动电流进行有效限制；最后，通过仿真及半实物实验验证了所提控制策略的有效性。

为增强间位芳纶绝缘纸的电绝缘及导热性能，该文选取了球形氮化铝（AlN）和片形氮化硼（BN）两种填料，采用聚多巴胺和硅烷偶联剂对填料表面进行化学修饰后，将填料掺入间位芳纶基体中。利用湿法抄造技术，制备了AlN/BN复配改性的间位芳纶绝缘纸试样，对其微观形貌、击穿场强、体积电导率以及面外热导率进行表征测试。结果表明，在复配改性体系中，当AlN和BN的复配质量比为3:7时，样品出现最优的击穿场强为186 kV/mm，较纯芳纶纸提升66.07%；而当复配质量比为7:3时，其面外热导率高达0.671 W/(m·K)，较纯芳纶纸提升213.6%。基于密度泛函理论对基体和填料的能带结构进行计算分析发现，AlN和BN的引入在基体和填料界面形成了“阶梯陷阱”，进一步提高了电子跃迁势垒，抑制了击穿时漏电流的形成和发展。此外，借助相场法分析了不同复配比例下填料对基体电流密度和电场畸变的影响，发现AlN/BN的复配结合有助于均化电场分布，提高复合体系的绝缘强度。

以构网型变流器为接口的新能源在具有频率和电压支撑能力的同时，面临严峻的暂态同步失稳风险。现有研究多专注于构网型变流器单机系统，无法推广应用至存在复杂交互的多机并联系统，缺少多机系统稳定域的定量估计。为此，该文首先建立了机组外交互与有功无功内耦合的构网型变流器多机并联系统大信号等值模型；其次，基于该模型，构造了计及电压动态、阻尼耗散以及机组暂态交互的李雅普诺夫函数集，该函数集不依赖运动路径与响应时间，能直观且准确地刻画多机并联系统最大稳定域，并通过故障清除点位置预判暂态同步稳定性；然后，通过比较稳定域大小，量化了控制参数和电网参数对构网型多机系统暂态同步稳定边界的影响，探究了阻尼耗散、电压动态及机组间交互对暂态稳定裕度的影响；最后，搭建硬件在环实验平台验证了所估计最大稳定域与分析的准确性。

电动汽车集群（EVA）在不同区域中的可调度潜力往往难以准确量化，现有的调控系统也未能充分考虑电力系统的整体性。为解决上述问题，该文首先提出一种考虑用户决策依赖特性的多时段电动汽车可调度域（MEVDR）构建方法，该方法将可调度域划分为可调度能量域（DER）和可调度功率域（DPR），从而全面反映了EVA在特定时间段内的能量与功率调度特性；其次，利用高斯混合模型（GMM）对不同区域和时段的电动汽车数据进行聚类分析，拟合出各类数据的概率密度函数，构建并探讨了不同区域和时间段内EVA MEVDR的差异及其对电力系统的潜在影响；然后，为进一步优化调控策略，考虑MEVDR模型和车-库-网等多个层级的特征，构建了车-库-网多层级协调调控系统（VGGMCCS）；最后，将所提方法与对比策略进行了对比，结果表明，VGGMCCS能在保障电力系统长期稳定运行的同时，有效降低用户用车成本，提高车库的经济收益和电网运行效率，实现用户、车库运营商和电网公司的多方共赢。

干式变压器正在向高电压等级、高功率密度方向发展，长期运行于电热协同等多应力复杂工况下的环氧树脂浇注绝缘更易诱发沿面闪络故障。为研究电热协同老化应力下环氧树脂的沿面闪络特性，该文搭建了交流沿面闪络实验平台，实验发现当老化温度为160℃时，老化80天的环氧树脂试样闪络场强为2.11 kV/mm，下降了25.7%。进一步地，结合带电粒子连续性方程、平均电子能量方程和界面反应表征式建立了环氧树脂沿面闪络等离子体模型，实现了工频下沿面闪络的动态模拟。根据老化实验结果引入随机函数改变介质表面粗糙度，并结合老化后的介电常数模拟环氧树脂准确的电热老化行为，得到了老化前后环氧树脂闪络过程中切向电场强度、电子密度和表面电荷密度的时空演化规律。仿真结果表明，老化环氧树脂闪络发展过程中电子密度和表面电荷密度均增大，12 ns时流注头部电场强度达到1.183 kV/mm，增加近10.87%，且老化会引起闪络演化速度更快。最后，通过表面电荷消散实验对其进行机理解释，发现老化试样表面电荷消散速率明显减弱，深陷阱能级和密度均增大，分别达到1.06 eV和2.56×10¹⁶ eV^-1·m^-3，导致材料表面电荷大量积聚，最终造成闪络场强下降。上述研究结果可为干式变压器故障运维及寿命预测提供理论和方法基础。

金属异物在多种电力设备中均可能引起放电现象，为实现对金属异物引起放电现象的多光谱精确监测，必须深入理解其对放电光辐射的影响机制。该文通过试验分析了金属异物对高压放电全波段光辐射的影响特性，并结合仿真进一步分析了金属异物对日盲紫外波段光辐射的影响机理。首先，搭建含金属异物的高压放电试验平台，利用紫外相机和高速相机捕获放电图像，并利用光谱仪测得放电发射光谱；其次，通过分析放电光谱，确定产生日盲紫外波段光辐射的粒子跃迁主要为 {\text{N}}_{\text{2}}\left({\text{A}}^{\text{3}}{\Sigma }_{\text{u}}^{+}\to {\text{X}}^{\text{1}}{\Sigma }_{\text{g}}^{+}\right)和 \text{NO-}\gamma \left({\text{A}}^{\text{2}}{\Sigma }^{+}\left(v\prime \right)\to {\text{X}}^{\text{2}}\Pi \left(v″\right)\right)；然后，构建二维等离子体仿真模型，计算在不同数量大金属颗粒和不同质量金属屑影响下放电过程中 \text{NO}\left({\text{A}}^{\text{2}}{\Sigma }^{+}\right)与 {\text{N}}_{\text{2}}\left({\text{A}}^{\text{3}}{\Sigma }_{\text{u}}^{+}\right)的粒子数密度，并将其与测得光谱进行对比。通过试验可知，金属异物对放电产生光辐射的促进作用具有波段的选择性，其中紫外和可见光波段的反应更为灵敏；结合仿真分析可知，金属异物通过引起放电区域内电场的畸变促进粒子的激发与电离，使 \text{NO}\left({\text{A}}^{\text{2}}{\Sigma }^{+}\right)与 {\text{N}}_{\text{2}}\left({\text{A}}^{\text{3}}{\Sigma }_{\text{u}}^{+}\right)粒子数密度增加，导致放电产生的日盲紫外波段光辐射增强。在该文试验条件下，放电产生的紫外、可见光、红外波段光辐射强度比值近似为一稳定值，约为1.1:1:0.25。

虚拟同步机（VSG）控制因其主动支撑特性而受到广泛关注，但其电压支撑能力的影响因素尚不明确，兼顾电压支撑能力与短路电流限制的VSG控制策略需要进一步研究。针对上述问题，首先，基于变流器电压源特性分析稳态时各控制环节等效阻抗，并建立系统等效电路模型；其次，基于等效电路推导机端电压表达式，并进行影响因素分析；然后，兼顾限流要求与电压支撑能力，提出虚拟阻抗与电压补偿系数自适应控制策略；最后，通过Matlab/Simulink仿真平台进行验证，结果表明，通过减小虚拟阻抗、无功电压下垂系数或增大电压补偿系数，能够提高VSG电压支撑能力。该文所提出的虚拟阻抗与电压补偿系数自适应控制，能够在短路电流不越限的情况下最大限度地实现电压支撑。

为明确高压电缆充油终端内硅油-硅橡胶复合绝缘间的水分迁移过程及平衡特性，对两种绝缘材料开展了不同温度及湿度下的吸潮实验，研究了不同温度及湿度稳态条件下的水分迁移过程，在此基础上，考虑硅橡胶内硅油溶胀过程，分析了硅油-硅橡胶复合绝缘间的水分平衡特性。结果表明，同一温度下硅油含水量与相对湿度呈线性关系，其饱和含水量随温度呈指数变化；硅橡胶含水量与相对湿度呈非线性关系，其饱和含水量不随温度变化；且随着温度升高，水分由硅橡胶向硅油中迁移。进一步地，硅油-硅橡胶复合绝缘间存在硅油溶胀过程，该过程服从Langmuir扩散模型，随着温度升高，平衡溶胀质量不变，溶胀速率增大。硅油溶胀使硅橡胶自由体积增大，可溶解更多水分，在此基础上得到温度及溶胀作用下硅油-硅橡胶复合绝缘水分平衡曲线及曲面。随着溶胀程度的增加，水分子从硅油向硅橡胶中迁移。借此可准确地获取不同温度、湿度以及溶胀程度稳态条件下硅油、硅橡胶的含水量，为保证充油终端的安全稳定运行发挥预警作用。

为满足热防护测试中对测试设备的成本低、功率范围宽、持续运行时间长等要求，该文研发了一种双进气道空心电极结构的三相交流电弧等离子体炬，建立三维湍流磁流体动力学多物理场耦合仿真模型，得到了整个炬内电弧等离子体的流动状态和电-热特性，并揭示了进气量、工作电流、进气量分配比和工作频率对等离子体炬内多物理场分布和电弧特性的影响规律。研究表明，在进气量从30 g/s增大到60 g/s的过程中，壁面流动气体的冷却效应显著强于弧柱加热效应，使炬内温度呈下降趋势；电弧电压随着工作电流的减小、总进气量的增加和进气量分配比的增加而增大；电弧工作频率在1 kHz时比工频具有更稳定的运动趋势，弧根旋转速度更快，与电极接触面积变小，有助于提高电极寿命。仿真与实验结果对比误差均在8%以内，验证了所建模型的准确性。

风机最大功率跟踪运行模式，以及自身有限的旋转动能，导致构网型直驱风机暂态支撑能力受到制约。而构网型直驱风储一体机由于接入储能，拥有额外能量来源，其暂态支撑性能得到大幅提升，但风储一体机在暂态支撑过程中对旋转动能和储能的调用机制尚不明晰，仍需进一步探究。该文建立了虚拟同步构网型直驱风机及风储一体机动态模型：首先通过分析构网型直驱风机在频率、电压跌落工况下的暂态响应特性，归纳总结了风力机动态特性对构网型直驱风机支撑能力及暂态稳定性的约束；其次考虑风储一体机内部能量流动特性，对虚拟同步控制的暂态响应功率进行分解，提出基于暂态响应功率分解的储能驱动控制策略，实现了转子动能和储能的灵活调用，将储能纳入虚拟同步构网控制主动支撑体系中；最后形成基于风储一体化的构网型直驱风电机组暂态支撑能力提升策略。经过多种工况的仿真验证，该策略能够提升风储一体机暂态支撑能力，为风电发挥主动支撑功能提供技术指导。