GIS隔离开关操作产生的壳体电位升高和VFTO关系

气体绝缘开关设备(GIS)中的隔离开关操作,会产生特快速瞬态过电压(VFTO)和壳体电位升高(TEV)等问题。该研究旨在通过试验方法研究TEV和VFTO之间的关系,并分析TEV在GIS回路中的形成原因和传播规律。研究中,首先利用自制的TEV和VFTO测量系统,在武汉特高压交流试验基地对GIS隔离开关操作时产生的TEV和VFTO波形进行了测量。从暂态波形时间对应角度分析,所有统计的时间偏差均在[-90μs,20μs]的区间内,证明了2者在时序上的对应关系;从幅值比例关系角度,使用Spearman相关系数分析,证明了TEV波形上的脉冲电压与隔离开关断口间的击穿电压满足正比单值函数关系。通过引入比例系数,分析了试验回路上不同位置处的TEV幅值,从试验角度验证了行波传输理论对TEV成因的解释。该研究还给出了通过少量现场试验确定某一位置最大TEV的方法,估算试验回路中可能出现的TEV最大值为51.37 k V,这一估算方法能够为TEV的理论分析和仿真计算提供支持。

射频法在高压开关柜局放监测中的应用研究

本文对将射频法应用于高压开关柜内部绝缘和接触不良等几种故障的在线监测进行了初步的探索。试验表明 ,射频信号的强度可以反映故障的发展情况。传感器的位置以及柜体的屏蔽对测量信号的影响很大 ,据此特性可以对故障进行定位 ,并辨识外界干扰。

一种高压开关柜隔离触头过热的监测方法

介绍了一种简单的高压开关柜隔离触头过热的监测方法。通过热偶测量隔离触头外绝缘套筒外壁的温升 ,经过计算可以得到隔离触头的温升。并由实验确定了一台

气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压的全过程测量方法

特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltages,VFTO)是超/特高压气体绝缘开关设备(gas insulatedswitchgear,GIS)设计和运行中十分关心的问题,试验研究VFTO的特性是非常必要的。VFTO包含特快速瞬态分量、工频分量和准直流分量(空载母线残余电荷电压),其中VFTO的瞬态分量在GIS中以电压波的形式传播,致使不同位置的VFTO波形具有显著差异。因此,试验研究VFTO的关键是对VFTO时间过程和空间分布的全过程测量。研究了VFTO测量方法,采用手孔式电容传感器与阻抗变换器相结合的方法实现了全过程测量,研制出测量频带为0.003 Hz^100 MHz和波形记录时间为200 ms的测量系统;采用多个测量系统,并基于隔离开关触头间隙击穿时的电磁波辐射信号,研制出了同步触发装置,实现了对GIS上不同位置的VFTO空间分布的测量。

特高压气体绝缘组合开关设备中特快速瞬态过电压测量系统的标定

气体绝缘组合开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关操作会产生特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)。VFTO的全波形包含数十MHz的高频成分和准直流的低频成分。因此,VF-TO测量系统要有良好的瞬态响应和稳态响应特性,这就要求对测量系统的频率响应特性和分压比进行严格的标定。为此,利用阶跃波在均匀传输线中传输的原理,自行设计了阶跃电压行波发生装置,根据电容分压式测量系统输入和输出信号的关系,推导了在输入为理想阶跃信号的情况下,输出信号上升时间和测量系统3dB高频截止频率的关系,标定了测量系统的高频特性。根据测量系统低压臂时间常数和3dB低频截止频率的关系,标定了低频特性,测量系统带宽为0.003Hz～87.5MHz。对安装于实际GIS中的测量系统,使用已知幅值的工频和雷电波标定测量系统的分压比为6.6×105。可见,该测量系统满足对VFTO全过程波形进行测量的要求。

气体绝缘开关设备中的特快速暂态电流测量

气体绝缘开关设备中的隔离开关操作,将在设备内产生特快速暂态电流,可能造成变电站内二次设备的失效或故障。现有的关于特快速暂态电流的研究主要集中于仿真计算和实验室模拟试验两方面,尚无关于特快速暂态电流现场测量的报道。针对上述研究现状,文中旨在开发适用于实际工况的特快速暂态电流测量系统,并通过现场试验验证测量系统的准确性。首先,开发了基于罗氏线圈的电流测量系统,并着重解决了系统的现场安装和电磁屏蔽问题;而后,通过实验室的模拟试验回路,对整个测量系统的性能进行了标定。将标定过的系统应用于252 kV单相式气体绝缘开关设备的现场试验,测量了隔离开关操作过程产生的特快速暂态电流,获取了其暂态波形、幅值和频率等主要信息,其最大幅值为1.75 kA,主要频率为400 k Hz和6-8 MHz,验证了测量系统的有效性。研究中测得的数据为相关的仿真计算提供了支持,并有助于进一步研究暂态电流产生的电磁骚扰对变电站内二次系统的影响。

高压开关柜智能化状态监测装置的研制

介绍了一种高压开关柜智能化状态监测装置，由传感器、80C196单片机、实时时钟、LCD显示器、键盘、掉电保存RAM等构成。主要功能有自校验，数据采集、处理、显示，波形显示，数据通信等功能。本文列举了装置的主要监测项目，说明了高压断路器的行程和速度、合闸弹簧状态监测的原理。

高压开关设备就地监测装置的电磁兼容设计和试验

介绍了一种高压开关设备就地监测装置的电磁兼容设计,并根据电磁兼容试验中发现的问题,对设计进行了改进。从电源供电回路、信号输入通道、地线、通讯网络等方面对有关的电磁兼容进行了研究。

不完备故障类别下基于Multi-SVDD的高压隔离开关故障诊断方法

针对高压隔离开关故障诊断时特征库中故障类别不完备的问题,提出了基于多重支持向量域描述(Multi-SVDD)的故障诊断方法。首先通过主成分分析将正常和已知故障样本特征量按贡献度进行排序作为新的特征向量,并以特征量贡献度构造加权高斯核函数,提高对类间特征差异的辨识能力。然后利用粒子群算法对核参数进行优化,提高模型的推广能力和对样本类别识别的正确率。其次对正常和已知故障样本集进行训练,建立描述隔离开关不同工作状态的超球体作为预测模型。最后利用Multi-SVDD对样本空间进行划分并计算待测样本点至各超球体中心的距离,确定样本所属的种类。试验结果表明,该方法可以有效处理高压隔离开关故障诊断中故障类别不完备的问题,在诊断出已知故障的同时可对未知故障给出判断。

工频零点电流转移限流及40.5kV快速真空开关仿真

随着电网的发展和负荷密度的增加,故障电流不断增大,如不采取措施,一些区域的故障电流将超过现有断路器的开断能力。笔者提出了一种基于工频零点电流转移的限流器方案。由快速真空开关和限流阻抗并联组成限流器,放弃限制故障电流的第一个峰值,降低了限流器实现的难度。笔者从工作电压、电流转移、动稳定性和热稳定性,以及快速真空开关等方面,论证了这种限流器的可行性。建立了基于等效回路法的仿真分析方法,对40.5kV真空断路器的电磁斥力机构进行了计算和优化。结果表明,工频零点电流转移型限流器所需的快速真空开关是可以实现的。

基于ReliefF特征量优化及BP神经网络识别的高压隔离开关故障类型与位置诊断方法

针对高压隔离开关机械故障的类型和发生位置难以有效识别的问题,提出了一种将隔离开关多路振动特征利用Relief F算法进行优化然后利用BP神经网络进行融合决策的故障诊断方法。首先进行试验模拟故障,在隔离开关本体和操动机构上分布式安装振动传感器,采集不同位置振动信号;然后将多个传感器采集的振动信号进行经验模态分解,得到固有模态函数,分别计算能量距,并把多路信号的能量距进行融合。最后使用Relief F算法对其进行特征筛选,构成BP神经网络的输入特征向量,从而实现故障类型、位置诊断。试验结果表明,多路传感器融合特征向量相比于单路信号提取的特征,对隔离开关不同的故障具有较好的识别能力,可诊断出故障发生的种类及位置,提高了诊断准确率。

基于经验模态分解及支持向量机的高压隔离开关机械故障诊断方法

文中将K-means聚类算法和经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)相结合,对隔离开关机械故障进行诊断。为验证方法的有效性,搭建隔离开关运行状态在线监测系统,在某252 k V隔离开关的操动机构上选定位置安装了传感器,采集了机械振动等信号在模拟故障下的大量数据。首先利用小波包降噪方法对信号进行预处理;其次,应用EMD和谱分析方法对振动信号进行经验模态分解,得到IMF分量并将其能量熵作为特征量;然后,通过K-means聚类算法验证了特征提取方式的有效性;最后,通过支持向量机算法(support vector machine,SVM)对样本进行训练,实现了机械故障的准确诊断,验证了该方法的有效性。

变压器有载分接开关的在线状态检测

基于状态监测的状态维修成为了OLTC维修方式的必然发展方向。采用状态维修技术使得OLTC平均维修间隔延长了一倍,维修费用降低了一半,效果显著。

国家自然科学基金电气科学与工程学科研究方向与关键词修订

2018年国家自然科学基金委员会电气科学与工程学科组织学科专家对学科代码下的研究方向和关键词进行了梳理和修订。广泛征求学科专家意见,以体现时代性和包容性为目标,删减了不合理或过时的内容,合并了重复或相近的内容,增补了空缺或趋势性的内容。经过本次修订,在各学科代码下的研究方向中均突出了人工智能、大数据等新兴热点,以及其他学科交叉的内容。修订后的研究方向和关键词更加合理,进一步明确了电工学科的资助范围,有利于基金项目申请人和评议人使用。

铁氧体磁环抑制252kV GIS中VFTO的试验研究

气体绝缘开关设备(GIS)内隔离开关操作过程中产生的特快速暂态过电压(VFTO)威胁GIS和电力系统的安全运行,需要采取有效措施进行抑制。为验证铁氧体磁环对于实际GIS内VFTO的抑制效果,利用真型252 kV GIS试验平台,在电源电压分别为50 kV、100 kV以及140 kV时进行了无磁环、20 cm铁氧体磁环串、40 cm铁氧体磁环串的系列对比试验。对试验结果的统计和分析表明,铁氧体磁环对VFTO中的不同频率成分均具有抑制作用,对于VFTO波形的主要参数包括过冲系数、最大峰值电压、最大峰值陡度、第一峰值电压、第一峰值陡度都有显著的抑制效果。在试验条件下,击穿电压的大小对于抑制效果没有显著的影响。试验结果证实了在实际GIS设备中安装铁氧体磁环抑制VFTO的幅值和陡度的可行性。

40.5kV真空断路器开断并联电抗器时过电压的产生机制

近年来,35 kV电网中真空断路器开断并联电抗器时发生了多起事故,原因不明。采用数据统计的方法,对现场燃次数最高达128次,三相重燃过程持续时间最长达5ms,试验的大量结果进行了总结和分析。经统计,单次开断中重后重燃相瞬态恢复电压上升率可高达13kV/s,无保护情况下相间过电压可超过8.0pu,相对地过电压均可超过4.0pu。结果表明,三相多次重燃和相间过电压是此类事故的主要原因。基于电路理论分析并揭示了三相多次重燃过程的产生、发展和结束机制,即工频电流首先过零相的预期瞬态恢复电压幅值高,导致电弧重燃,重燃产生的高频电流经电缆的相间耦合导致其他两相发生强制熄弧。强制熄弧相预期瞬态恢复电压的幅值和初始上升率都极高,继而引发三相多次重燃过程,并产生可达相对地过电压幅值的2倍的相间过电压。

磁环抑制特高压GIS设备中特快速暂态过电压的模拟试验

为抑制特高压气体绝缘组合电器(GIS)设备中特快速暂态过电压(VFTO)提出了采用磁环抑制的方法,并进行了模拟试验。利用252kV GIS设备构建试验系统,利用SF6气体间隙在50、75和100kV的电压等级下击穿产生高陡度的行波,测试了不同长度的R2KB铁氧体磁环串和FJ37非晶磁环串对电压行波幅值和陡度的抑制效果。试验表明,只要磁环串的长度>0.5m,其对于电压行波幅值的抑制效果将不再随磁环串长度的增加而发生显著变化,但行波上升时间将随磁环串长度的增加而增加;在磁环串长度≥1m的情况下,铁氧体磁环对于电压行波的综合抑制效果优于非晶磁环。试验表明,采用磁环抑制特高压GIS中VFTO的方法在原理上是可行的。

真空断路器电磨损监测技术的改进

本文对现有真空断路器电磨损在线监测技术的不足进行了改进 。

基于振动信号的高压断路器机械故障诊断

评述了近年来国内外基于操作过程中振动信号的高压断路器状态监测。

应用高频磁环并联阻尼电阻抑制变压器雷电过电压的方法

采用避雷器可以限制雷电过电压的幅值,但不能抑制陡度,变压器因雷电过电压造成的事故还时有发生。提出将高频磁环并联阻尼电阻后串接在线路的适当位置来抑制变电站变压器雷电过电压的方法。通过振荡回路的试验和仿真建立了高频磁环的EMTP仿真计算模型。针对某实际220 kV变电站的仿真计算结果表明,通过选择适当的磁环材料和优化磁环的形状和尺寸,采用该方法可有效降低变压器雷电过电压的幅值和陡度,可作为避雷器保护的补充和完善措施。