基于CNN-Bi LSTM的铁氧体磁芯损耗精确模型和小样本迁移学习预测方法

传统的经验公式和损耗分离公式难以准确计算宽频宽磁密、宽温度范围以及复杂波形激励下铁氧体磁芯的损耗。考虑到磁芯损耗与磁通密度波形的局部和长期特征均相关,基于普林斯顿大学研究者构建的MagNet数据集,采用CNN-BiLSTM建立大样本磁芯损耗预训练模型,损耗预测的平均误差均小于3%,95%误差均小于10%;以3C90和N87铁氧体为例,构建小样本数据集并采用迁移学习方法训练模型,选取最优迁移学习策略,提出最优源域模型选取方法,对比迁移学习和直接训练所需的训练步数,分析小样本数量和初始学习率对迁移学习效果的影响。以样本数量达到1000为例,与直接训练相比,采用迁移学习方法后模型所需训练步数由500降为50,3C90和N87铁氧体损耗预测的平均误差分别由4.49%和6.6%降为2.66%和2.35%,95%误差分别由11.97%和17.12%降为7.22%和6.21%,模型的收敛速度和预测精度都大大提高。在实际工程中,仅需利用少量样本对源域模型参数进行微调,即可实现模型快速求解和损耗精确预测。

基于小波能量占比与时序预测的换流变压器机械状态智能诊断技术

换流变压器运行过程中其内部绕组承受交直流电压的共同作用,导致振源振动响应非常复杂。为关注换流变压器在长期振动作用下的机械状态变化,文中首先基于换流变压器绕组振动机理及其振动特性开发了振动在线监测系统,针对现场某换流变压器的振动信号进行了长期带电监测,并提取了不同时刻下振动信号的小波能量占比,最后以小波能量占比等振动特征组成的时间序列作为数据样本,结合时间序列预测模型提出了适用于现场换流变压器的机械状态智能诊断技术。分析结果表明,振动在线监测系统在现场能够对换流变进行长期带电监测,小波能量占比特征量可以在一定程度上反映换流变压器的运行规律和内部机械状态。通过时间序列预测模型对小波能量占比序列的处理,最终得到的预测值与期望值达到了较高的相似度,为现场换流变压器的状态评估和潜在缺陷诊断提供了更加及时、有效的技术途径。

缩比电容器装置噪声特性及其影响因素研究

滤波电容器装置作为换流站主要噪声源之一,对换流站周边的噪声影响尤为显著。为准确掌握滤波电容器装置的噪声特性,排除现场测量时其他声源的干扰,文中利用电容器单元组成缩比电容器装置,在半消声室内对其进行了噪声测量,总结分析了噪声的频谱特性,并对空间分布特性进行了讨论,发现缩比电容器装置的噪声辐射具有明显的方向性和对称性。此外,通过改变加载条件和布置方式进行了噪声特性的影响因素分析,结果表明:同样加载条件下平卧时装置非套管侧的声压级会更高;电容器单元数量减少一半,声压级约下降3 dB,但非套管侧声压级会出现“饱和”现象;当底面间距、侧面间距约为3/4声波波长时,装置套管侧方向有对应频率声压级的极小值。研究结果为电容器装置的噪声评估和降噪设计提供了基础数据支持,存在参考借鉴的意义。

不同频率激励下干式空心电抗器匝间绝缘缺陷振动分布特性

干式空心电抗器匝间短路故障频发,危害严重。为此深入研究了干式空心电抗器的振动分布特性,以期提出新的故障检测方法。搭建了干式空心电抗器振动测量实验平台,使用激光多普勒测振仪,对不同频率电流激励下干式空心电抗器匝间短路故障前后振动信号进行测量,得到振动分布曲线。结果表明:匝间短路故障引发的电流变化会显著改变干式空心电抗器振动分布;短路匝附近的振动速度急剧增大,且增大幅度与短路匝电流成正比;利用二阶中心差分法对振动分布数据进行处理,可以准确定位至故障位置。该研究工作验证了基于振动分布特性的干式空心电抗器故障检测方法的可行性,并为其提供了参考。

基于冲击放电试验的电力电容器外壳振动预估方法

高压直流换流站中电容器装置辐射噪声水平高,需要对其进行振动和噪声的预估。本文关注电容器外壳振动的预估,基于机电联合频响函数系统地提出了一种新型的电容器外壳振动预估方法。机电联合频响函数定义为电容器外壳振动速度与电容器激励电压平方的频域比,可以由冲击放电试验获取。在给定的激励条件下,电容器外壳的振动速度等于机电联合频响函数与激励电压平方的频域乘积。本文比较了两种相同激励条件下电容器外壳振动预估结果与实测结果,说明了本文所提的电容器外壳振动预估方法可行准确。

交直流复合电压下油纸绝缘针板缺陷局部放电发展过程研究

通过搭建一套交直流复合电压油纸绝缘针板缺陷局部放电试验平台,对交直流复合电压下油纸绝缘针板缺陷局部放电发展过程中的局部放电参数及谱图变化进行研究分析。结果表明:根据局放特征参数随时间的变化规律,局放发展过程可分为起始阶段、发展阶段、严重阶段及预击穿阶段。平均周期放电次数在发展阶段与严重阶段增加,在预击穿阶段减少;平均放电幅值在发展阶段增加,在严重阶段与预击穿阶段下降,脉冲平均等效时间与频率在严重阶段与预击穿阶段呈现相反的变化趋势。局放特征谱图的形状变化规律可成为识别局放发展阶段的重要依据。

高压IGBT劣化机理分析及状态监测技术研究综述

基于模块化多电平换流器(MMC)的柔性直流输电(VSC-HVDC)技术在电力传输等领域得到广泛应用。高压IGBT的劣化机理分析及状态监测技术对于保证MMC的可靠性具有重要意义。高压IGBT有焊接型和压接型两种不同的封装形式。目前焊接型IGBT的劣化机理研究综述较多,但是缺乏压接型IGBT的相关总结。因此,首先总结了压接型IGBT的状态劣化形式和机理。然后从电学、热学和绝缘参量的角度分析了近年来国内外高压IGBT状态监测领域的研究现状,特别补充了关于压接型IGBT的有关内容。最后,基于对国内外研究中存在问题的分析,展望了MMC用高压IGBT状态监测技术的发展趋势和值得深入研究的方向。对于MMC用高压IGBT状态监测技术研究具有一定意义。

低压串联直流电弧检测方法的研究现状及发展

总结了现有低压串联直流电弧检测方法中检测参量如电压电流变化、弧声信号、电磁与光辐射信号的特征,深入分析了阈值法和基于单一检测参量的模式识别方法的特征及其局限性,展望了基于多参量综合的信息融合法的研究前景。

交直流复合电压下油纸绝缘针板缺陷的预击穿阶段局部放电特性

交直流复合电压下油纸绝缘针板缺陷局部放电分散性大、随机性强,绝缘预击穿阶段产生的大量气泡进一步增加了局部放电特性的复杂性。因此,文中利用脉冲电流法对交直流复合电压下油纸绝缘针板缺陷预击穿过程中局部放电参数随时间的变化规律和放电随机性的具体表现进行了实验研究。平均放电幅值和平均周期放电次数总体上随加压时间的增加而减小。但各组试验的变化规律并不相同,大致可以分为波动型变化和单调型变化两类。两类预击穿特性的不同主要与放电过程中气泡在纸板表面的聚集有关。从等效时频谱图看,大部分放电随着预击穿的发展向拱顶区域集中。拱顶对应的等效时间为1 300~1 600 ns,等效频率为7.5~10 MHz。等效时频谱图在预击穿末期可能呈现半拱形或全拱形两种不同的形状。

电容器噪声传播规律的研究

随着直流输电的快速发展,换流站用交流滤波电容器辐射出大量噪声,对电容器辐射传播特性的研究意义重大。本文建立了噪声特性研究试验平台,对电容器在各频率下不同电流不同距离处的噪声进行了测量,分析了电容器辐射噪声随着距离变化的规律,结合声传播理论对电容器辐射噪声的传播模式进行了辨识。结果表明,在本文测量范围内,顶面和底面辐射噪声表现为明显的球面波辐射模式,而侧面辐射噪声在距离较近时表现为柱面波传播模式,在距离较远时表现球面波传播模式。随着测量距离的加倍,电容器整体辐射噪声降低约5.4 dB,说明电容器整体辐射噪声以接近球面波的形式传播。

特高压串联电容器补偿装置噪声的Sysnoise仿真

文章提出了使用Sysnoise对电容器装置噪声仿真计算的思路和实施方法,对特高压串联补偿电容器装置进行了仿真计算和声场分析。首先论述了使用Sysnoise计算电容器装置噪声的理论依据,给出了仿真计算的步骤。然后介绍了测量外壳振动速度的实验系统,用于确定振动速度的边界条件。将该方法应用于特高压串联补偿电容器装置计算中,获得了装置噪声声场分布的结果。分析得出特高压串补电容器声场有随距离衰减和干涉的特征,声场噪声水平较低。

基于振动测量的电容器装置噪声贡献分析

高压直流输电工程中,滤波电容器装置是主要的噪声源之一。对装置中各部分噪声贡献量的分析对装置的整体降噪有重要意义。基于电容器外壳振动数据计算噪声预测公式推导了电容器装置噪声贡献系数的计算公式,并利用某换流站的实测数据对电容器装置中电容器外壳及钢架的噪声贡献进行了分析。结果表明电容器外壳振动是电容器装置噪声的主要来源,装置整体的降噪应从降低单台噪声入手;另一方面电容器固定钢架的噪声贡献也不可忽视,可以从减少振动传递的角度提出降噪措施。

盲源分离技术在振动法检测变压器故障中的应用

变压器油箱表面的振动信号可以反映其内部绕组与铁心的健康状况,具有良好的应用前景。但在油箱表面测得的信号都是绕组和铁心振动信号的混合,且两者相关程度很高,难以用普通分离算法进行分离,不利于分别对绕组及铁心的故障进行诊断。鉴于此,本文提出一种基于子空间独立分量分离法(SDICA)的变压器绕组和铁心振动信号盲源分离方法。首先,对基于SDICA算法的盲源分离方法进行了说明,利用所构建的仿真信号对该算法进行了验证,并与普通盲源分离算法—快速独立分量分离(fastICA)算法的分离结果进行了对比,证实了SDICA算法适用于变压器振动信号的分离;然后,运用SDICA算法对测得的一台试验变压器的振动信号进行了分离,并探讨了测量位置、电压等级以及负载大小对分离结果的影响;最后,将SDICA盲源分离算法在一台现场实际运行的、有一定故障隐患的变压器中进行应用,成功分离出了绕组和铁心振动信号,且绕组信号中包含有丰富的振动故障特征,与该变压器实际的运行情况相符合。本文提出的盲源分离算法可根据在油箱表面测得的多路振动信号直接分离出绕组和铁心振动信号,这对于振动法在变压器绕组及铁心故障诊断中的推广应用具有重要意义。

直流电源系统中直流电弧特性及其检测方法研究

直流电源系统中因绝缘缺陷、接头松动引发的直流串联电弧，不易熄灭且难以检测。容易引发火灾、爆炸等安全事故．因此对直流电弧电气特性进行研究并提出有效的检测方法意义重大。笔者利用步进电机拖动电极分离模拟直流串联电弧．建立了模拟串联直流电弧试验平台。同时．提取了电弧电压和电流波形．在此基础上得到了串联直流电弧的伏安特性曲线。通过改变极间距离、电极形状、电极移动速度等因素研究了直流电弧产生和发展过程中电弧电流的变化规律。对电弧电流进行频域分析表明电弧电流的高频分量主要集中在10～200kHz的频率范围内。通过分析电源电压输出波形在相应时间窗内的脉冲特性．初步提出了一种基于电源电压输出突变的故障电弧的检测方案，为直流电孤特性及检测方法研究奠定了重要基础。

高压输电线路和变电站雷电防护的现状与发展

综述了国内外各种防雷研究成果:分析了架设避雷线、降低杆塔接地电阻、安装线路避雷器等常规输电线路防雷措施的特点及局限性,介绍了新型输电线路结构、防雷保护间隙、可控放电避雷针等输电线路防雷新技术;论述了变电站直击雷防护和进线段保护的具体措施,以及站内重要电气设备如变压器、断路器、电抗器等的防雷保护,探讨了变电站接地网的降阻技术。指出输电线路和变电站的防雷是一个综合性课题,在防雷工程实践中,根据技术经济比较设计最适宜的综合防雷保护方案,以及进一步研究和完善适合于特殊地理环境的防雷新技术是今后的两个主要研究方向。

低气压下串联直流电弧故障电磁辐射幅值及频率特性

为了检测低气压下串联直流电弧故障,搭建了低气压下直流电弧故障试验平台,研究了不同试验条件下的直流故障电弧电磁辐射特性。利用四阶Hilbert分形天线检测直流电弧故障的电磁辐射信号,在11个气压下(96,86,76,66,56,46,36,26,16,6和0.6k Pa)对4种电极材料(黄铜、紫铜、不锈钢和铝)进行了串联直流电弧故障试验,并在低气压下对不同直径(1~7mm)和形状(尖形和平形)的黄铜电极进行了试验研究。考虑了电极移动速度对电磁辐射特性的影响。对各种试验条件下采集到的电磁辐射脉冲幅值进行了统计分析,并对电磁辐射脉冲进行了快速傅里叶变换,提取出特征频率。试验结果表明:直流电弧电磁辐射脉冲幅值随着气压、电极直径、形状和电极移动速度的改变而变化,并且具有方向性;而电磁辐射脉冲的特征频率范围(36~41MHz)与气压、电极直径、形状和电极速度无关,将其作为检测串联直流电弧故障的特征量具有一定的适用性。

换流站用交流滤波电容器的噪声试验与仿真

交流滤波电容器装置噪声是换流站噪声来源的主要因素之一,开展其噪声特性的试验及仿真分析,对于电容器噪声水平的抑制具有重要意义。在理论分析电容器噪声产生机理的基础上,建立了位于半消声室内的电容器振动与噪声测量系统,并对单台电容器表面振动及辐射噪声进行了测量,理论分析并试验验证了电容器底面是其噪声的主要来源。采用边界元理论建立了单台电容器的噪声模型,以实测的振动数据作为边界条件进行了单台电容器噪声的仿真计算,与实测噪声数据的相比误差在±2dB范围内,从而验证了所建噪声模型的正确性,在此基础上对电容器不同表面单元的噪声贡献量进行了分析,提出了底面振动是电容器噪声产生的主要原因。该研究结果为单台电容器可听噪声控制措施的研究提供了依据。

换流站交流滤波电容器振动与噪声研究综述

在高电压、大容量的直流输电系统中,交流侧谐波电流大,滤波电容器数量多,使得交流滤波电容器装置成为换流站可听噪声的主要来源之一。对近年来电容器振动与噪声研究进行了总结。通过分析排除了电容器内部的磁力作用和电容器心子与外壳间的电磁力影响,得出内部静电力是电容器振动与噪声的激励源。从功能转换的角度推导得出电容器极板受力与电压平方成正比。根据电容器振动与噪声特性及产生机理,分析了影响电容器振动噪声的主要因素,包括谐波频率与相位、浸渍剂、压紧系数和安装方式等。最后,论述了目前的噪声预估方法,并介绍了几种主要的降噪措施。综上所述,电容器内部的振动与传递过程是目前其减振降噪研究的重要内容,对电容器装置噪声的预估和降噪措施的研制均具有指导意义。

低压直流系统故障电弧特性、检测和定位方法研究进展综述

低压直流系统的应用范围逐步扩大,直流电弧故障成为影响直流系统安全运行日益突出的问题。直流电弧不存在电流过零点,串联型电弧在原有回路中引入非线性电阻,而使回路电流减小。因此,串联型电弧故障较并联型电弧故障更难以检测。该文对直流故障电弧的国内外研究现状进行总结,从伏安特性和高频特性两个方面介绍直流故障电弧的特性,指出直流电弧特性研究中的不足;进而将直流电弧故障的检测和定位方法划分为基于辐射特性、基于电压和电流时频域阈值,以及模式识别的方法,分别阐述各类检测和定位方法的优缺点以及适用条件,指出故障检测和定位的难点,并对未来研究方向进行展望。

短路冲击下变压器振动频响函数研究

针对离线测试方法无法对遭受短路冲击后的绕组状态进行在线评估和诊断的问题,提出了一种利用冲击电流下绕组振动的频响函数来表征绕组机械状态的方法。该方法利用振动信号和冲击电流构建了单输入多输出的振动系统,通过自功率谱密度函数获得短路冲击下变压器绕组振动的频响函数,并利用相关系数对多次短路冲击下绕组振动频响函数的相关性进行分析。对一台220kV变压器短路冲击试验的研究结果表明,在多次短路冲击中,不同频响函数间的相关系数与相电抗的偏差之间存在一定的负相关关系,即相关系数随相电抗的偏差增大而降低,相电抗偏差越大,相关系数越低。该方法可以利用短路故障时的录波信息,通过绕组的振动频响函数和两次短路冲击的相关系数来表征变压器绕组的机械状态。