基于换档全过程振动强度的变压器CM型有载分接开关机械故障诊断方法

变压器有载分接开关(on-load top changer,OLTC)的主要故障类型是机械故障,现有大多数研究仅诊断切换开关故障,难以辨识影响换档全过程的传动机构故障。为准确诊断切换开关与传动机构故障,该文提出一种基于换档全过程振动强度的OLTC机械故障诊断方法。首先,将多通道切换开关振动爆发数据转换为时域波形图输入改进的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN),以获取池化层特征。然后,提出换档全过程振动强度特征,将换档全过程振动信号划分为多个区间,统计各区间中幅值超过阈值的点数,以表征各时间段平均振动强度。最后,提出一种新的特征处理方法改变以上两种特征的相对大小,并融合两种特征训练分类器诊断机械故障类型。实例分析表明:相比于现有OLTC机械故障诊断方法,所提方法能有效辨识传动机构故障,进一步提升对切换开关故障的诊断精度,具有较强的鲁棒性与泛用性,可为OLTC机械故障诊断研究提供新的思路。

电力设备缺陷文本的双通道语义增强网络挖掘方法

电力设备运维环节积累的缺陷文本可指导设备的状态评价和检修工作。然而缺陷文本结构多样且背景噪声强,导致智能挖掘信息的难度大。针对该问题,提出了基于双通道语义增强网络的电力设备缺陷文本挖掘方法。首先,分析缺陷文本的内容,结合自然语言处理方法预处理缺陷文本。利用Glove词向量嵌入模型将缺陷文本映射至数值空间表征语义。然后,基于词移距离构建缺陷文本的增强文本,通过含注意力机制的双向长短时记忆神经网络分别提取缺陷文本和增强文本的特征,进而在网络末端融合特征实现关键信息加强,提升模型分类性能。实例表明,所提双通道语义增强网络的分类Macro-F1指标相比于传统机器学习方法、单通道深度学习方法至少提高6.2%、5.2%,同时所提方法为实现图像、文本等多源运维数据的特征增强提供新思路。

有限元法计算地下电缆稳态温度场及其影响因素

为了更准确地模拟地下电缆的敷设环境,克服传统方法需要大量试验研究的不足,基于有限元法和传热学的基本原理,采用有限单元自动划分法建立了地下电缆稳态温度场模型。该模型综合考虑了电缆敷设条件和外界环境因素对电缆稳态温度场分布的影响,并可根据这些因素的变化对相关模型参数进行修改,进而准确分析电缆各层及其周围敷设区域的稳态温度场分布情况。根据电缆结构参数、损耗参数和敷设区域的物性参数,提出了一种基于二分法的电缆导体温度计算方法,实现了导体温度的快速准确计算。通过实例分析得出了不同影响因素对电缆温度场分布的影响规律,并分析了不同影响因素对计算准确性、可靠性的影响情况,为优化电缆敷设方式提供了重要的理论依据。

考虑热不平衡特征的MMC功率模块寿命预测

准确快速计算模块化多电平换流器(MMC)功率器件的结温波动是进行寿命预测和可靠性研究的关键。在长时间的任务剖面下,基频结温波动对MMC功率模块寿命预测的影响不容忽视。由于MMC桥臂电流的直流偏置特性,使得功率模块内部具有热不平衡特征。提出一种考虑热不平衡特征的MMC功率模块寿命预测方法。首先,分析MMC子模块功率器件的热不平衡特征,提出考虑电热耦合的功率器件低频热循环提取方法,考虑器件损耗热不平衡特征,提出基频结温波动的快速迭代求解方法;然后,利用Bayerer模型和Miner理论所建立的热循环与器件损伤之间的联系,实现MMC系统功率模块的寿命预测。最后,利用算例对所提方法进行验证和分析。

电力变压器油纸绝缘可靠性与老化特征参量间的相关性

在长期连续运行中,油浸式电力变压器的整体寿命主要取决于油纸绝缘的寿命。为此,研究变压器油纸绝缘可靠性与特征参量之间的关联特性,有助于准确判断变压器的可靠性水平,保证其安全稳定运行。首先进行油纸绝缘试品的可靠性试验;然后利用极大似然参数估计法求取其寿命的Weibull分布模型参数;最后结合油纸绝缘各老化特征参量的测量结果,给出了不同寿命阶段各种特征参量与油纸绝缘可靠度之间的拟合曲线。分析结果表明:聚合度、糠醛质量分数、油的击穿电压及总烃体积分数等特征参量均能较好地反映油纸绝缘的可靠性水平,为确定变压器可靠性评估特征参量提供了技术基础。

变压器油中溶解气体浓度灰色预测模型的改进

介绍了改进灰色预测模型 GM( 1,1)后建立的 GM( 1,1,β)模型。对大型油浸式电力变压器油中溶解气体浓度的实例预测验证了改进模型的准确。

变压器油纸绝缘可靠性的威布尔混合评估模型

油纸绝缘是电力变压器内绝缘的主要组成部分,其可靠性水平直接决定着变压器的正常运行。为此,提出了一种基于威布尔分布模型的变压器油纸绝缘可靠性评估方法,用于评估变压器油纸绝缘的可靠性,保证油浸式电力变压器的可靠运行。该方法在对相关特征参量进行深入分析的基础上,确定了聚合度、糠醛体积分数、酸值等7个特征参量作为反映变压器油纸绝缘可靠性的特征参量,并建立了油纸绝缘可靠性评估的威布尔混合模型;根据各特征参量的试验数据,利用极大似然参数估计法计算模型参数,得出相应可靠度的威布尔分布模型;应用熵权法计算各特征参量对应子体评估模型的动态权重,较好地反映了各子体评估模型在混合评估模型中的重要程度以及试验数据的全面性与准确性对混合评估模型的影响;最后通过不同寿命阶段的变压器油纸绝缘的可靠性评估实例验证了该方法的可行性。

基于云平台的变电站设备智能诊断系统

针对诊断设备无备用、特征参量单一导致变电设备故障诊断可靠性和准确性较低的问题,研究了一种基于云平台的变电站设备智能诊断系统。该系统由智能传感器、诊断云平台和变电站中心控制站组成。智能传感器采集设备的实时状态数据并传输至云平台;云平台由智能电子设备(intelligent electronic device,IED)组成,根据任务调度原则合理分配云平台计算资源,融合初步故障诊断信息,实现故障协同诊断和诊断结果分层存储;变电站中心控制站调用高级诊断方法进一步确认故障,发出报警和维修信号。某220 k V变压器状态监测实例表明,与传统变电站诊断系统相比,该系统使IED互为冗余备用,充分利用云平台资源,并行分析状态数据,使诊断时间缩短约40.11%,提高了故障诊断的可靠性。

变压器油纸绝缘老化与水分含量评估频域介电特征量

为区分水分以及老化状态对油纸绝缘频域介电响应的影响,更好地推动频域介电谱技术（FDS）应用于现场电力变压器绝缘状态的无损评估,首先在实验室制备了不同含水量、不同热老化状态的油纸绝缘样品,然后在深入分析老化和水分对频域介电响应影响规律的基础上,提出一种利用介质损耗因数tanδ区分油纸绝缘水分和老化状态对频域介电响应影响的方法,并提取了能够量化绝缘纸水分含量及聚合度的频域介电特征量。研究结果表明：提取的油纸绝缘样品的频域介电特征量在10-1~10Hz的频域范围内对水分反映灵敏,而老化仅仅在10-3~10-1Hz的测试频段内对该特征量的影响较大,该特征量在两频段范围内的最大值分别与绝缘纸水分含量、聚合度均存在拟合优度较高的指数函数关系。提取的特征量可进一步应用于变压器油纸绝缘状态的无损评估。

基于模糊决策的电力变压器风险评估方法

针对传统风险评估方法存在评价指标等同对待、当风险优先级(RPN)相等时无法进行评估、评估结果准确性低等不足,提出了基于模糊多准则决策的电力变压器风险评估方法,并成功应用于电力变压器故障模式的风险评估。该方法在对电力变压器进行故障模式及影响分析(FMEA)的基础上,选择发生度、严重度和可检测度作为电力变压器的风险评价指标;采用三角模糊数对3项风险评价指标分别进行模糊化处理,运用熵重法确定各评价指标的权重以表现其相对重要度;通过使用模糊多准则决策理论对故障模式进行排序最终得到风险评估结果。评估实例表明,该方法不仅有效地克服了传统评估方法无法实现评价指标的区别对待和当风险优先级(RPN)相等时无法进行评估这两大不足,而且能有效提高评估结果的准确性。

电缆沟敷设方式下电缆载流量计算及其影响因素分析

根据传热学的基本原理,利用有限单元自动划分法,建立了一种基于有限元法的电缆载流量计算模型,能按照实际敷设情况的变化对模型参数进行修改。根据电缆的结构参数和周围敷设区域的物性参数分析了电缆沟中电缆区域温度场分布情况,并提出基于二分法计算电缆载流量的方法。对比分析结果表明,相对于IEC60287中的热路法,该模型不仅计算结果准确,而且能更方便地考虑外界环境因素对电缆载流量的影响。通过实例仿真得出不同影响因素对电缆温度场分布的影响规律,并验证了该模型的准确性和可靠性。

变压器故障发生概率的多特征参量综合评估方法

提出了一种电力变压器故障发生概率多参量综合评定方法。通过归纳和整理预防性试验规程以及大量现场运行经验,筛选出能够有效反映电力变压器运行状态的32个参量;根据特征参量是否具有注意值的特点,分别提出了故障发生概率的模糊评价方法和相对劣化度评价方法;应用改进层次分析法建立了电力变压器故障模式发生概率综合评定方法。评估实例表明,该方法能够充分合理利用多特征参量信息,准确评估电力变压器的故障发生概率,弥补了传统评定方法同等对待各种特征参量的不足,解决了电力变压器可靠性评估过程中多故障模式发生概率的评定难题。

基于有限元法的XLPE电缆载流量计算及其影响因素分析

根据传热学和有限元基本原理,利用土壤区域划分法,建立了一种基于有限元法的XLPE电缆载流量计算模型,能够按照土壤热阻系数的不同对XLPE电缆周围土壤区域进行划分。根据XLPE电缆的结构参数和周围敷设区域的物性参数分析了XLPE电缆内部各层的温度分布情况,并提出了一种基于二分法来计算电缆载流量的方法。对比分析结果表明,相对于IEC60287中的热路法,该模型不仅计算结果准确,而且能更方便地考虑外界环境因素对电缆载流量的影响。通过实例仿真得出了不同影响因素对电缆载流量的影响规律,为优化电缆敷设方式提供了重要的理论依据。

绝缘纸无定形区玻璃转化的分子动力学模拟

绝缘纸无定形区的玻璃转化温度是其热稳定性的重要标度之一。为研究变压器绝缘纸的玻璃转化过程的微观机理,继而挖掘其中的热老化信息,利用分子动力学对绝缘纸纯纤维素、纤维素-水两个模型的玻璃转化过程进行了模拟。用比体积-温度曲线法确定了纯纤维素和纤维素-水模型的玻璃化转变温度分别为448、418K。模拟结果表明,玻璃转化过程中,绝缘纸纤维素链的运动和机械特性均发生突变,400～500K之间自由体积的突变给纤维素链运动提供了更多空间,导致其发生玻璃化转变;水分子浸入无定型区可以破坏纤维素链间的氢键,显著地降低玻璃转化温度,影响绝缘纸热稳定性。

电力变压器故障模式重要度的模糊评定方法

由于设备价值昂贵、可靠性试验实施困难等客观因素,应用传统重要度分析方法难以实现电力变压器各故障模式的故障重要度分析,提出了一种基于梯形模糊数的电力变压器故障模式重要度评定方法。该方法在分析影响电力变压器故障模式重要度各因素的基础上,建立了电力变压器故障模式重要度评估指标体系;应用Delph i法确定评估指标的评价等级和评分标准,同时引入协调程度修正专家评分;并利用梯形模糊数确定各评估指标的权重;最后应用线性加权方法得出电力变压器各故障模式的重要度。评估实例表明,该方法简便、有效,能够为电力变压器的可靠性评估提供各故障模式的重要度。

水分对绝缘纸微观特性影响的分子模拟研究

结合分子动力学(molecular dynamics,MD)和半经验量子力学(semi-empirical quantum mechanics,DFT)的分子模拟方法,研究了水分对绝缘纸微观特性的影响。采用Theodorou提出的高聚物无定形区建模方法,建立了绝缘纸纤维素无定形区模型,计算了纤维素无定形区的力学常数、氢键和Mulliken布居数。结果表明:绝缘纸纤维素体系中加入的水分子主要通过破坏纤维素分子间的氢键网络,导致纤维素机械强度的降低,而纤维素分子内氢键对拉伸强度影响并不显著;水分会引起吡喃环上化学键强度变化,开环的热解引发键始终为C—O键;水分会导致纤维素糖苷键化学强度降低,促进糖苷键断裂引起的纤维素降解老化;水分子能够与纤维素链上的羟基形成氢键作用,对相应化学基团羟基和氢基的脱落产生一定的影响。

输电线路导线舞动轨迹监测分析

为预防舞动灾害,研究了输电线路舞动轨迹的监测。采用加速度传感器来监测输电线路导线舞动轨迹,利用获取的导线加速度数据通过Matlab模拟仿真来还原得到的导线舞动轨迹。该监测方法基于舞动过程中位移、速度的边界条件,通过获取直流分量,重新标定积分基线,解决了加速度信号中的直流分量致使积分基线偏移最终导致模拟轨迹发散的问题。经分析计算可得:传感器随导线舞动扭转是客观存在的,传感器扭转不会对舞动频率造成影响,只会造成模拟舞动幅值误差。通过数学分析解析,提出了利用加速度分解合成关系,推导出转换公式来消除传感器扭转引起的误差。通过模拟舞动实验,对比实际舞动轨迹,结果表明所提出的测量舞动轨迹的方法是有效可行的。

电力变压器状态维修策略的灰局势决策方法

在分析国内外开展电力变压器状态维修工作现状的基础上,提出了一种确定变压器状态维修策略的灰局势决策方法。该方法以立即停电检修、优先安排检修、监视运行、定期检修和延期检修等5种典型维修方案作为变压器状态维修的对策集;在兼顾安全性和经济性的基础上,给出了安全性、可靠性、维修性、经济性以及可监测性等5个定性的决策评价指标及相应的指标量化方法;构造了变压器状态维修策略的灰决策局势效果向量,并以局势效果向量和最优局势效果向量的灰色绝对关联度为决策依据进行最优维修方案的决策。决策实例说明了该方法的具体实现过程,并验证了其有效性。

基于油色谱分析的变压器故障在线预测方法

电力变压器是电力系统中的关键设备之一,变压器故障可能会造成长时间的供电中断.因此,尽早发现变压器故障具有重要的意义.介绍了能够在线监测变压器油中H2,CO,CH4,C2H4,C2H2,C2H6等6种气体在线监测装置的基本结构.根据油中各溶解气体的在线监测数据,采用灰色预测技术建立了灰色预测模型,并利用BPNN进行变压器的故障预测.该方法能够有效地预测未来时刻变压器油中溶解气体的浓度、诊断变压器在未来时刻的绝缘状况.现场运行结果表明,该方法能够满足工程实际的需要.

电场对绝缘纸中水分扩散特性的影响

水分和电场是绝缘纸老化的两个重要因素。长期以来水分对绝缘纸的老化作用研究都采取宏观试验的方法,而对电场作用的数值模拟主要是采用Ansoft、Ansys、Matlab等电气专业的仿真软件。但这两种方法都不能反映材料的微观物化过程。本文采用材料分析软件Material Studio分别对不同电场作用下绝缘纸晶面及无定形区的水分的扩散进行了分子动力学模拟。研究结果表明:电场的极化作用会束缚水分子在绝缘纸晶区表面的扩散,使其扩散系数减小,并表现出在X、Y和Z方向的差异性;电场还会使纤维素晶面和水分子的相互作用能增加,纤维素亲水性增强,这在一定程度上影响水分扩散系数的方向性。相比较而言,水分在纤维素无定形区的运动受电场影响规律性较差。