基于多物理场仿真的低频变压器温度特性分析及导向结构优化

为了降低低频工况下油浸式电力变压器的热点温度与内部温升,基于电磁-热-流体场多物理场耦合对低频变压器绕组区域导向结构开展优化分析。通过对变压器电磁部分的有限元数值计算,确定低频变压器与同工况下的工频变压器在铁芯和绕组区域的磁密分布与损耗特性区别。然后在此基础上将铁芯和绕组的损耗作为热源代入流体场和温度场进行仿真分析,得到变压器整体和绕组区域局部的温度及油流分布。最后通过构建20 Hz低频变压器绕组区域的油流传热模型,结合有限元仿真研究导油挡板数量与分布对绕组区域油流量、平均温度和热点温度的影响,并获得导向结构的最佳分配方案。研究结果表明,20 Hz低频变压器绕组区域的热点温度较无挡油板的模型下降了14.44%,该结果可为低频变压器紧凑化设计提供优化方案。

变压器绕组变形现场测试中应注意的问题

总结了变压器绕组变形测试中常遇到的问题,提出了处理建议和基本测试原则,并给出了数据分析处理方法。

《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》行业标准修订解读

本文首先对DL/T911-2016《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》行业标准的修订情况进行了介绍,其次对测试仪基本要求、检测数据导出格式、绕组变形分析流程等主要修订内容进行了解读,最后对下一步工作进行了展望。

智能化高压设备的网络监测及评估分析

智能变电站的智能组件安装在智能组件柜内并下放到高压设备间隔,组件柜内的过程层网络除必要的对外交互外大部分通信仅在内部进行,即黑盒运行;从安全运行和故障诊断的角度考虑,有必要对柜内网络、环境和设备状态等进行监测和分析。以一台实际的智能组件网络监测装置为例,分析了监测的主要功能,最后预测了该装置的发展趋势。

基于有限差分和有限体积法相结合的油浸式变压器三维温度场计算

为准确计算油浸变压器的温度场,在对比有限体积法(FVM)和有限差分法(FDM)各自优点的基础上,提出了一种计算变压器温度场的混合计算方法。以驻马店金桥变电站的一台31.5 MVA主变为例,建立了3维模型,利用有限体积和有限差分混合计算方法,并在绕组和铁芯的热传导计算中采用了高精度的预条件共轭梯度解法(PCGM),计算了变压器的3维温度场。将利用混合方法的平均温度计算结果分别与实际监测数据、使用同样模型的FDM及FVM算法计算出的数据、以及使用IEEE导则模型计算出的数据进行了对比。对比结果表明:混合算法的计算精度明显高于利用IEEE导则模型、FDM算法和FVM算法的计算结果,证明了这种混合计算方法能更准确地计算油浸式变压器的内部温度场。

配网架空输电线路无人机综合巡检技术

为满足配电网架空线路巡检应用需求,提出了基于小型无人直升机平台的配网架空线路综合巡检技术。提出无人机综合巡检平台的构建方法,研究确定无人机搭载的可见光、红外、紫外及超声波传感器、特高频传感器等综合巡检模块的配置要求。测试结果表明,无人机巡检系统的适应环境温度为–20~45℃,最高海拔高度为2 000 m,抗风能力为7 m/s;悬停控制精度的垂直方向为±0.5 m、水平方向为±1.0 m,能精确定点近距离巡检杆塔。对于可见光传感器,有效像素数为1 200万,具备变焦和自动对焦功能;对于红外传感器,有效像素数为30万,具备自动对焦功能。提出的小型无人直升机综合巡检技术可应用在配网架空线路巡视和检测,以提升配网线路巡检的自动化和智能化水平。

硅橡胶/胶联聚乙烯界面金属颗粒沿面放电严重程度的评估

硅橡胶绝缘预制型电缆接头由于制作工艺问题在硅橡胶/胶联聚乙烯界面上形成半导电或金属颗粒缺陷最终导致沿面击穿的故障时有发生。探寻硅橡胶/胶联聚乙烯界面金属颗粒沿面绝缘缺陷局部放电的发展过程,可为电缆中间接头放电严重程度的评估提供依据。在35k V电缆中间接头硅橡胶/XLPE界面上设置金属颗粒缺陷,通过逐级升高电压激发出局部放电信号并加速缺陷发展。测量了局部放电起始直至绝缘击穿全过程中的局部放电信号,生成了单位时间内局部放电平均能量、总能量及放电次数共计三个表征参量随时间的变化曲线。基于曲线的发展变化规律,将局部放电发展全过程划分为四个阶段,得到了表征各阶段局部放电重复率及平均放电量相位分布特征的?-n、?-qave二维谱图以及灰度图,从中提取了两个能够表征各阶段局部放电统计规律的特征量。研究结果表明,在预设缺陷局部放电的发展过程中,局部放电相位谱图的形貌特征发生变化,从相位谱图中提取的两个局部放电特征量均呈现单一增大的趋势,且在放电后期增长速率加快。基于对局部放电相位分布特征及特征量变化趋势的综合分析,提出了一种硅橡胶/胶联聚乙烯界面金属颗粒沿面放电严重程度的评估方法。

变电设备在线监测系统中IEC 61850的一致性测试

一致性测试是保证变电设备在线监测智能电子设备(IED)之间互操作性的基础,对智能变电站中在线监测IED的研发及IEC 61850的推广应用具有重要意义。通过分析一致性测试的基本原理,提出在线监测装置、综合监测单元和站端监测单元的一致性测试方案,以降低变电设备在线监测系统集成中互操作失败的风险。开发了一致性测试仿真系统,给出IEC 61850对象模型、抽象通信服务接口、制造报文规范协议栈以及协议分析器的实现方法。采用综合监测单元仿真工具、站端监测单元仿真工具以及Modbus子站模拟软件模拟电容型设备在线监测的通信过程,并给出一致性测试流程与协议数据单元的分析结果,验证了实现方法的正确性和可行性。

基于Kalman滤波算法的电力变压器顶层油温预测研究

油浸式电力变压器油温是影响变压器运行寿命和负载能力的重要因素,与变压器顶层油温密切相关。运行在高温、过负荷情况下的变压器容易因为绕组热点温度过高导致早期故障,而顶层油温是变压器热点温度的重要指标。为能精确预测变压器顶层油温,通过分析基于变压器热路模型的顶层油温动态微分方程,构造基于Kalman滤波的顶层油温状态方程和测量方程,建立了顶层油温实时最优估计模型,实时地预测变压器顶层油温。结合现场实测数据对比分析Kalman滤波模型及IEEE导则推荐模型预测结果,结果表明Kalman滤波模型相对IEEE导则推荐模型具备更高的精度,为油浸式变压器顶层油温预测提供一种新的参考。

变压器油中溶解气体在线监测装置技术要求与检验方法研究

为规范变压器油中溶解气体在线监测装置的设计、生产和检验,统一技术标准,促进变压器油中溶解气体在线监测技术的应用,提高电网的运行可靠性,对变压器油中溶解气体在线监测装置的技术条件进行研究是十分必要的。介绍了油中溶解气体在线监测装置的结构和原理,提出了对其硬件、功能、关键技术指标等技术条件的规范要求,提出了一种对测量误差进行检验的方法以及合格判据,并给出了检验过程。

紫外成像技术在电晕放电检测中影响因素的试验研究

介绍了电力设备电晕放电检测中紫外成像技术的检测原理,针对紫外成像检测中的影响因素进行了理论分析,并在1 000 kV变电站电力设备电晕放电测试过程中对主要影响因素进行了试验研究。试验研究结果得到了测试距离、检测仪器增益与光子计数率间的关系曲线,对比了不同环境湿度下的紫外成像检测结果,验证了理论分析结论,对规范紫外成像技术在电力设备电晕放电检测中的应用积累了实测经验,并对紫外成像检测结果的分析评价具有一定的借鉴价值。

变电站状态监测通信网关中Modbus与IEC61850的映射方法

针对目前变电站已经部署了大量常规状态监测装置的实际现状,指出采用状态监测通信网关是解决常规状态监测装置接入智能变电站状态监测系统的有效方法。通过对Modbus与IEC61850模型的分析,提出Modbus与IEC 61850的模型映射方法,包括IEC 61850对象引用与Modbus地址的映射、公共数据类型与Modbus参数类型的映射、抽象通信服务与Modbus协议数据单元的映射。文中给出了通过对现有系统配置描述语言模式文件进行扩充的模型映射实现方案,可以避免配置工具间交换配置信息造成歧义性,并为电力电容器状态监测建立了一个模型实例,以验证上述方法的正确性和可行性。

1100 kV GIS设备内部缺陷局部放电带电检测方法试验研究及比较分析

局部放电带电检测是判断特高压变电站GIS设备内部绝缘状况的重要手段之一。为分析不同带电检测方法的检测效果,依托1 100 kV GIS真型试验平台,设计了5种内部缺陷,并对缺陷模型进行了仿真计算。在仿真分析基础上,对其内部缺陷进行了试验研究,复现了GIS设备内部的真实放电。根据试验结果,利用雷达图的评价方法,对特高频法、超声波法、高频电流法局部放电带电检测的有效性进行了比较分析。试验及比较分析结果为研究1 100 kV GIS设备内部缺陷特征积累了经验,并对指导特高压变电站GIS设备的带电检测工作,以及多种检测方法的融合应用提供了数据支撑,并具有一定的借鉴价值。

硅橡胶中局部放电发展与电树枝生长的关系研究

研究硅橡胶中电树枝化微观物理过程与局部放电宏观表征之间的关系,能够为基于局部放电严重程度在线评估电缆中间接头的绝缘状态提供理论依据。制备了带有缺陷的硅橡胶切片试品,在逐级升压过程中实时测量了硅橡胶绝缘劣化起始直至击穿全过程中的电树枝照片和局部放电信号,生成了电树枝面积和单位时间内局部放电能量随时间的变化曲线,阐述了两条曲线之间的对应关系。基于电树枝面积曲线的变化规律,将电树枝生长全过程划分为引发及生长、滞长、快速生长共计3个阶段,讨论了各阶段电树枝的生长模式;基于局部放电能量的发展变化规律,将局部放电发展全过程划分为5个阶段,得到了各阶段局部放电相位特征谱图,提取了灰度图空穴面积和局部放电相位宽度作为表征局部放电严重程度的特征量。研究结果表明,电树枝面积曲线和局部放电能量曲线的发展趋势具有高度的一致性,电树枝生长的3个阶段分别对应于局部放电发展的1-2阶段、3阶段以及4-5阶段,从而建立了硅橡胶劣化微观物理过程和局部放电宏观表征之间的关系,为电缆中间接头绝缘状态的在线评估奠定了基础。

超声波局部放电检测仪校验方法研究及应用

为规范超声波局部放电检测仪的技术要求,统一技术标准,促进超声波局部放电检测技术的应用,提高电网的运行可靠性,研究超声波局部放电检测仪的校验技术十分必要。文章介绍了超声波局部放电检测仪的技术原理和要求,提出了超声波局部放电检测仪的校验方法,建立了相应的校验系统,探讨了超声波局部放电检测仪的现场校验方法。所述的校验方法具有稳定性高,重复性好的特点,弥补了超声波局部放电检测仪缺乏校验方法和手段的问题,有一定的参考价值。

基于复合积分罗氏线圈的过电压监测方法

基于套管末屏间接式过电压监测方法的思路,提出一种基于复合积分罗氏线圈的过电压监测方法。该方法通过测量电容式套管末屏抽头电流并积分以求得待测电压。在分析工频过电压、操作过电压以及雷电过电压作用下套管末屏抽头电流幅值及频率特性基础上,针对现有罗氏线圈电流传感器的不足,设计了复合积分环节。该复合积分环节由有源积分环节、无源积分环节、高通滤波环节以及罗氏线圈高频自积分环节组成,通过各环节频率特性的相互配合而达到了扩频目的。在此基础上,研制了复合积分罗氏线圈电流传感器,其测量频带范围为30 Hz到3.23 MHz,灵敏度达到100 mV/A,满足过电压下套管末屏电流测量需求。现场测试结果表明,运用该方法可对常见过电压进行准确检测,波形还原效果较好。

大功率高频高压变压器绝缘设计研究

变压器绝缘对于高频变压器的安全稳定运行非常重要,尤其是高频高压变压器的电压等级较高,对变压器绝缘性能提出了更高的要求。以一台大功率高频高压除尘变压器作为对象,研究了不同绕组绕制方法对变压器绕组绝缘的影响,并对变压器主绝缘的电场进行仿真分析。结果表明:改变绕组结构可以有效改善绕组电压分布以及提高变压器绝缘的耐压水平,绝缘纸板-油结构完全可以满足高频高压变压器主绝缘的要求,可为大功率高频高压变压器的绝缘设计提供参考。

输变电状态监测系统的分布式数据交换方法

分层分布式输变电设备状态监测系统中,状态接入控制器(CAC)与状态接入网关(CAG)之间的数据交换是实现状态信息纵向贯通的基础。通过对电力系统远程通信协议和分布式组件技术的分析,采用简单对象访问协议(SOAP)实现状态监测数据的分布式交换,给出基于Web服务描述语言(WSDL)的状态监测数据交换服务的建模方法和过程,以确保系统的可移植性和互操作性。采用上述方法和模型,设计实现了一个状态监测数据交换实验系统,并以变电CAC周期上传状态监测数据服务为例,对系统进行了性能和负载测试,验证了该方法的正确性和可行性。

基于吉赫兹横电磁波室的特高频传感器性能评价方法研究

特高频局部放电检测法在GIS设备现场状态检测中得到了广泛应用,但传感器性能良莠不齐制约了现场应用效果。为研究特高频传感器对局部放电引发的电磁波信号的响应特征,基于吉赫兹横电磁波室开展了传感器扫频试验研究,在传感器有效检测频段内将一恒定电场强度扫频信号注入横电波室,检测传感器电压信号输出强度,用输出与输入信号强度比值的方式来表征传感器的响应特征,并与传统的脉冲分解法和驻波比法进行了比较分析,证明了该方法得到的结果是准确的。文中还比较了不同输入强度信号情况下传感器响应特征曲线,分析表明,该方法还可以获得更多传感器检测能力细节,如各频点的响应能力和传感器的检测灵敏度及饱和区间等,该方法为进一步深入研究特高频传感器性能评价方法提供了理论和实践依据。

环氧树脂材料对极不均匀场局部放电发展的影响研究

为了研究环氧树脂材料对极不均匀场局部放电的影响特征,依据局部放电测量标准IEC 60270设计了一套局部放电测量回路,采用光电倍增管(PMT)、罗氏线圈以及PDcheck等多种手段对6种典型沿面及悬浮缺陷进行检测,获得了不同电压下空气中6种缺陷的放电脉冲图谱以及PRPD图谱。对比悬浮放电和沿面放电的典型特征,将放电分为辉光放电、电子崩放电、流注放电3个阶段,根据不同阶段下悬浮放电和沿面放电的特征,分析了环氧树脂材料对放电发展的影响。结果表明:在放电初始阶段环氧树脂对放电的影响较小,随着电压的增大,环氧树脂会阻碍放电的发展,到达一定阶段又有助于沿面流注的形成。对比分析了不同位置金属颗粒的典型放电图谱,将沿面缺陷简化为等效电路模型,解释了缺陷在不同位置时正负半周期放电的差异。