高压SF_6气体绝缘开关气室局部放电在线监测研究

高压SF_6气体绝缘开关气室检修过程中,通常利用现场采集数据直接推导局部放电在线监测结果,对噪声信号较为敏感,导致在线监测结果表现出的平均精度(Average Precision, AP)值较低。因此,提出基于改进小波阈值的高压SF_6气体绝缘开关气室局部放电在线监测方法。以电平扫描比较原理为基础,设计超高频局部放电监测传感器,输出开关气室放电信号图谱。针对放电在线监测信号进行多尺度小波分解,并引入改进阈值小波阈值算法去除信号中的干扰噪声。以干扰抑制后的测量信号为基础,获取峰度、偏度等特征向量。输入生成对抗网络模型中展开不断学习,获取局部放电在线监测结果。实验结果表明:该方法所得监测结果的AP值达到了0.9,证明了其可以实现开关气室局部放电的准确监测。

基于脉冲电流法的局放实时监测技术在配电网中的应用

局部放电(局放)是开关柜发生故障完全击穿前的典型特征,局放监测可以有效避免事故发生。为克服离线测量需停电和传统在线监测方案易受干扰或无法直接获得局放数值的弱点,基于物联网技术设计了一种全新的方案实现局放实时无线监测和诊断。其利用开关柜现有带电显示装置形成符合GB/T 7354—2018标准的脉冲电流法测量回路,采集数据经校准后通过无线通信方式发送至云端系统。试验验证了该方案具有局放测量和缺陷类型识别的良好性能,现被应用于某已投运配电站所,具有较高工程价值。

母排热缩套管对开关柜电场分布的影响分析

高压开关柜拼柜时母排需穿过穿墙套管进行安装,母排的安装位置、与穿墙套管的间隙对电场分布均有影响,而不同的热缩套管厚度会影响母排与穿墙套管间的空气间隙。鉴于此,通过仿真分析母排位置、母排热缩套管厚度对电场的影响,再通过试验分析进行验证。结果表明,当铜件与穿墙套管距离较大时,热缩套管厚度对最大场强值无明显影响;当铜件与穿墙套管距离较小时,热缩套管越厚,最大场强值越大。

基于灰色关联分析的固体全绝缘开关设备优势评估

采用层次分析法(AHP)和灰色关联分析法(GRA)评估了固体全绝缘开关设备的关键技术和优势。首先,介绍了该设备在电力系统中的应用,并详细阐述了改性纳微级绝缘材料、全屏蔽和全接地技术、一体化真空断路器、直动式三工位隔离开关以及一体化智能操作终端等关键技术。通过AHP确定了各准则(安全性、免维护性、小型化和智能化)和技术的权重。然后,利用GRA计算了各技术与理想目标的关联度。结果显示,全屏蔽和全接地技术在综合评分中表现最佳,这是因为其在安全性和免维护性方面的优势;其次是一体化智能操作终端,其智能化优势突出。该研究为优化固体全绝缘开关设备的技术组合提供了一定的科学依据。

基于全方位超越数字孪生技术测温态势感知系统的研究

研究了高压柜无线测温态势感知系统的设计、实现与性能评估。首先介绍了数字孪生技术的基本概念及理论基础;其次探讨了高压柜无线测温态势感知系统的总体架构以及关键技术与方法;最后以某电厂高压柜为例,对其无线测温态势感知系统各模块进行了设计与开发,并对其性能进行了测试与评估。测试结果表明,系统在功能、性能、实时性、可靠性和安全性等方面均表现良好,达到了设计要求和实际应用需求。

涂层传热性能对母线散热能力影响分析

为提升电力开关柜散热性能、提高供配电稳定性,本文依据传热学基础理论对电力开关柜传热过程进行分析,采用溶液共混法成功制备了适用于电力开关柜母线散热的涂层材料,并基于电磁-热-流多物理场耦合原理构建了电力开关柜涂层-热分析模型,结合母线负载电流计算理论,从涂层热导率、发射率等方面对涂覆散热涂层前后的电力开关柜传热特性进行分析。结果表明:涂层热导率相比于涂层发射率对母线温升影响较小,母线表面涂覆涂层之后,B相母线表面发射率由0.2增大到0.846时,三相母线最大负载电流与未涂覆相比提升18.75%。

一种应用于GIS汇控柜智能化改造的就地终端的研制

针对GIS汇控柜电气联锁回路连线复杂、继电器等设备占用空间大、安装和维护不方便、系统灵活性差等问题,开发了一种就地终端装置,集联锁、测量控制、智能终端、合并单元、在线监测功能于一体,并完成了硬件和软件系统的设计。就地终端应用于GIS汇控柜的智能化改造,用软件联锁取代繁杂的电气联锁回路,并实现元器件和二次回路的优化,节约系统投资,同时增强了GIS汇控柜的交互性和数字化水平,具有一定的推广应用价值。

基于专家知识与监测数据联合驱动的高压开关柜状态评估

高压开关柜(HVS)作为电力系统的关键设备,对其工作状况进行有效评估可以保障电力系统的安全稳定运行。在工程实践中,由于高压开关柜长期服役于潮湿、高温等恶劣环境下,不可避免的传感器失效或人为因素会导致其设备状态数据存在随机缺失的现象,从而破坏了数据的完整性和可用性,使得对数据质量要求较高的数据驱动方法难以直接用于解决高压开关柜状态评估的问题。为了解决上述问题,研究了一种基于专家知识和监测数据联合驱动的高压开关柜状态评估方法。首先,对高压开关柜系统的内部构成进行了深入分析,并根据区域中设备的功能不同将其分为电缆室、母线室和断路器室三大区域。其次,进一步分析了系统状态、各区域状态及其关键部件状态两两之间的因果关系,从而建立了适用于高压开关柜状态评估的三层贝叶斯网络(BN)拓扑结构。然后,引入专家领域知识设计了适用于高压开关柜系统的3种约束罚函数,并通过求解带有约束的优化问题,改善了不完整数据集下的贝叶斯网络参数估计性能,进而实现了对高压开关柜系统状态的精确评估。最后,在自主设计的10 kV高压开关柜样机上开展了对比验证实验,结果表明,相比于支持向量机(SVM)方法和反向传播(BP)神经网络方法,本文所提方法在状态评估精度上更具优势。

变电站10kV中置式开关柜快速维修装置的研制

变电站10kV中置式开关柜断路器发生辅助触点、弹簧储能电机、部分二次回路、本体底盘故障时,必须将断路器拖出柜外并抬高或者翻转,才能进行维修,维修工作难度大,存在不安全因素。对此,研制了变电站10kV中置式开关柜快速维修装置。介绍了快速维修装置的材料、设计加工和安装调试。应用快速维修装置,可以降低劳动强度,避免不安全情况,缩短故障检修维修工作时间,确保正常电网检修和事故抢修的顺利进行。

大电流KYN28型高压开关柜改善温升解决方法

为解决大电流KYN28型高压开关柜温升发热问题,分析了该开关柜的温升发热机理,确定了主回路内阻、接触电阻、感应电阻3个发热源,并计算了发热的总功率。采用增大配电柜两侧散热面积、增大配电柜通风口面积、强制对流风冷、柜体内风道设计改进等措施,平衡发热功率,使散热功率大于发热的总功率。在实验室使用HZDL-WS-6300/12全自动温升试验系统进行测量,在符合标准规定的环境下,测得温升下降约10%,得到明显改善,总体结果基本符合预期。证明所提措施可以解决温升问题,并认为解决温升问题时需要结合设备运行,实时监视温升情况,以确保设备运行安全。

全尺寸高压开关柜电缆绝缘故障电致燃烧试验研究及机理分析

由于开关柜的封闭特性,长期以来研究人员对于开关柜内火灾发展的时空演变规律缺乏认知,对电缆放电能否引燃、如何燃烧有争议,针对性的防范措施缺乏依据。燃烧试验难度大,全尺寸试验难以开展。文中针对高压开关柜电缆单相接地短路引发火灾的过程开展研究。搭建全尺寸试验平台,研究掌握了电缆短路起火过程中开关柜内外以及电缆外皮的温度分布情况。开展了多物理场仿真研究,构建了开关柜起火模型,掌握了火灾蔓延规律。基于仿真和试验结果对电缆电致燃烧过程中电缆材料分解过程及材料分解对燃烧的影响进行了分析。通过上述研究,掌握了高压开关柜电缆绝缘故障燃烧机理,掌握了电缆外皮温度可以很好的反应开关柜内部故障温度,为开关柜火灾预防奠定了基础。

低压开关柜中温升监测装置的应用分析

旨在研究低压开关柜的温升监测装置设计与应用,考虑到开关柜结构复杂、部件温度过高可能导致过热故障的问题。通过研究发现,温升在线监测装置能够有效感知开关柜内零部件温度变化,为控制温度提供有力支持。设计包括远红外测温技术、数据采集模块、上位机软件以及报警系统的综合应用,以全面监测开关柜区域。通过大数据和计算机技术分析温度变化数据,预防过热故障的发生,提高设备可靠性,延长寿命,对电力系统的稳定运行具有积极意义。

干燥空气绝缘开关柜中应用的固封极柱绝缘结构设计及优化

为了实现气体绝缘开关柜的绝缘介质由SF6向干燥空气等环保型气体转变,开发一种结构小型化、绝缘水平满足要求的干燥空气绝缘开关柜中使用的固封极柱是亟需解决的问题。文中分析了40.5 kV SF6固封极柱置于干燥空气绝缘开关柜中的相间及对地电场分布,结果显示灭弧室动、静端盖板以及绝缘拉杆附近的气—固沿面电场严重超标,易造成沿面闪络。依据气—固复合绝缘理论,采取增加均压屏蔽网、改进绝缘壳体外观结构、重新设计绝缘拉杆等措施进行电场优化。通过仿真分析,优化设计后的固封极柱灭弧室端盖附近沿面最大场强由3.4 kV/mm降至2.03 kV/mm,绝缘拉杆沿面最大场强由4.1 kV/mm降至1.7 kV/mm。对优化前后的固封极柱进行了局部放电和雷电冲击耐压试验,局部放电试验的起弧电压由35 kV提升到62 kV,雷电冲击耐压试验的峰值耐受电压由145 kV提升到218 kV,证明了优化方案的可行性,为后续40.5 kV及更高电压等级的类似固封极柱的研发及优化提供了有关参考。

不同着火位置对高压开关柜火灾影响的数值研究

基于流体动力学计算软件文中研究了不同着火位置对高压开关柜火灾的影响,分析了柜内温度场、无量纲温度因子、烟气分布及总热释放率火灾特征参量。计算结果表明,手车室发生火灾时最高温度低于电缆室或母线室最高温度,且不同着火位置下顶壁或侧壁无量纲温度因子差异明显,可用来进行早期火灾安全预警的诊断手段。烟气场和总热释放速率分布表明,电缆室和手车室着火时,其烟气可充满整个高压开关柜柜体,而母线室着火时烟气仅充满整个母线舱室。另外,电缆室火灾具有较大的总热释放率,因其相邻手车室可燃构件也被引燃进而释放更多的热量。通过文中的研究结果,可进一步认识和了解高压开关柜火灾蔓延发展趋势,也可为高压开关柜的早期安全预警提供技术和理论支撑。

基于宽频带电流传感器的开关柜局部放电检测方法研究

开关柜局部放电信号的采集会受到噪声信号的影响,导致开关柜局部放电检测准确性较差,为此提出基于宽频带电流传感器的开关柜局部放电检测方法。该方法将宽频带电流传感器放置在开关柜的零序电流互感器处,采集宽频带电流,结合独立分量分析方法和经验模态分解方法,消除噪声信号对局部放电检测产生的影响,提取去噪后宽频带电流的集中度特征,将其输入更新后的高斯混合模型中,实现开关柜局部放电检测。实验结果表明:所提方法的电流检测误差在0.1 mA以内,错分率小于0.25%,放点检测耗时为23.5 s。证明了所提方法对开关柜局部放电检测的准确性及效率均较好,能够有效保障开关柜运行的安全稳定性。

一种级联式高压开关柜局部放电定位方法

针对高压开关柜局部放电定位技术存在误差大、效率低、难以实现定位到柜的问题,文中基于开关柜中局部放电TEV信号进行了定位技术研究,提出了TEV传感器级联式定位方法。通过分布式传感器有线级联的方式、双母线分时比较方法与TEV传感器状态开关切换策略,使单个双通道采集卡能对多面开关柜上的TEV传感器信号脉冲进行采集比较,从而快速、高效、准确地在成排高压开关柜中定位出局部放电源所在的开关柜。基于该方法设计了高压开关柜局部放电级联式定位系统,采用总线级联式的模块化设计,不需增加高速采集通道数量即可满足任意扩展TEV检测节点数量的需求,最大化地减少了系统成本。通过搭建验证平台验证了该定位方法的定位效果,证明了级联式定位系统的工作有效性,实现了局部放电定位到柜的目的。

40.5 kV开关柜母线套管受潮后绝缘性能试验研究

开关柜绝缘件在湿热环境中长时间运行易出现受潮使绝缘性能下降,进而导致柜内出现局部放电和闪络故障,严重影响设备的稳定运行。文中针对一起典型的40.5 kV开关柜母线套管受潮后局部放电故障,对受损程度不同的母线套管开展绝缘性能试验研究,比较了绝缘件烘烤试验前后的电气性能和材料性能。试验结果表明:局部放电量、绝缘电阻、玻璃化转变温度均能反映套管的受潮程度,该套管烘干后的绝缘电阻由MΩ量级增至100 GΩ量级,局部放电量显著降低,材料的玻璃化转变温度降低,且不同试样因受潮的程度增加而增大;放电烧损的套管其绝缘性能受损,局部放电量已不能反映受潮程度,但绝缘电阻、玻璃化转变温度能反映其受潮程度。该结果可以为开关柜绝缘件受潮故障分析和诊断提供支撑,进一步证明了开关柜除湿、局部放电检测对提高开关柜运行可靠的重要性。

新型变电站高压开关柜漏电火灾在线监测算法

新型变电站高压开关柜漏电火灾在线监测算法在监测的过程中存在漏电数据收集失误现象,火灾信息评估的完整程度较低,在监测的同时需调整算法机制,导致预警不及时,监测的精度较低。针对该问题,对新型变电站高压开关柜漏电火灾进行在线监测,首先针对开关柜漏电情况收集漏电数据,根据剩余电流判断漏电信息,及时捕捉精准的漏电区域数据,利用D-S证据理论融合算法对获取的漏电数据发生火灾的情况进行在线监测,构建识别框架并提取相似函数,判断达到火灾时的温度阈值,完成整体监测研究。根据分析的结果可知,该在线监测方法具有较强的监测及预警精度,在相同的条件下,火灾信号温度采集差值为1℃,系统整体虚警率为0.001%,剩余电流为310 mA,能够有效监测漏电信息及火灾发生情况,表明该方法具有较强的监测能力。

基于磁热耦合的12kV开关柜的设计仿真与试验

针对12kV开关柜发热严重、故障率高等问题,本文基于磁热耦合技术对12kV开关柜进行了设计分析和温升试验。首先,通过开关柜的工作原理和设计要求对12kV开关柜整机进行整体结构的设计,并通过SolidWorks软件对开关柜进行了模型建立;然后通过Ansys Workbench仿真平台对开关柜模型进行模拟温升试验,获取开关柜主要温升部位;最后对这些部位进行开关柜样机的温升试验,验证了设计的合理性和仿真的有效性。

开关柜灭火装置及其控制系统的设计

高压开关柜大量应用于变电站、电厂和配电站房,具有体积小、密封、承载负荷能力强、运行可靠等特点,是变、配电系统的10kV主力设备,其安全可靠性直接影响广大用户的正常用电。配电网线路重过载、雷击或发生短路等原因会导致电缆发热、老化、绝缘破损,容易造成易燃物燃烧,引发火灾。本文结合开关柜结构特点,研究一种灭火装置及其控制系统来进行辅助灭火,以降低开关柜起火造成的损失。