高压电缆隧道内广域极差异常故障检测方法

高压电缆运行在电缆隧道环境中,需要工作人员进行周期性巡视以发现异常故障。为了提高工作效率,及时发现不良工况,提出了一种基于广域极差的机器视觉跟踪成像异常故障检测方法。该方法能够利用广域极差在复杂背景和光照条件下极高对比度和稳定性的特性,快速准确地定位和跟踪电缆隧道内异常积水情况,并通过机器视觉构图技术,生成高质量的积水图像。通过仿真试验和现场试验验证了所提出方法的有效性。仿真试验结果表明,该方法能够在不同视角和距离下实现隧道内积水目标稳定跟踪和清晰成像,且具有较高的识别率和跟踪率。现场试验结果表明,该方法能够在实际变电所环境中自动完成电缆隧道内积水故障检测任务,且具有较高的准确率。

基于C8051的电力变压器短路电抗在线监测系统的设计和实现

电力变压器在运行过程中会受到短路电流的冲击,从而导致绕组发生轴向或者径向位移。短路电抗是反应变压器绕组状态的有效参数之一,利用C8051F040和WinCE 6.0平台设计了短路电抗的在线监测系统,并在一台模型变压器上验证了系统的稳定性。

在线频响法在判别变压器绕组变形中的应用

提出了在线监测变压器频率响应判断绕组状态所需扫频信号源的施加、响应信号的提取、监测设备的安全等多个问题的解决方法，对一台380V／35000V的变压器进行了模拟的在线频响测试，对于测试结果，利用相关系数和残差平方和在曲线的相似度和幅值两方面进行了分析，同时利用变压器原边并联电容的方法模拟绕组变形的发生，通过电容值的变化，测试在线频率响应法的灵敏度。

城市地下电缆群载流量预测仿真研究

对城市地下电缆群载流量数值的预测计算,能够有效的确定电力电缆在特定环境条件下的载流量。对电缆载流量的预测,需要对电缆的实际工况进行建模,并分析相关的热传递特性,进行迭代计算后得到预测结果。传统方法首先计算电缆不同部位的等效热阻和电缆的总损耗,基于热路计算电缆温升,但对于有多种热传递过程的计算对象预测精度较低。针对城市电网中排管敷设的电力电缆群,从热传导、热对流、热辐射三方面分析了热传递过程,结合一220k V电缆与35k V电缆同排管敷设的实际工况,建立二维温度场和流场有限元模型。利用多层圆筒结构对电缆薄层进行了电参数、热参数的折算,计算了一定条件下的220k V电缆的载流量,给出了电缆群温度场、流场的计算结果,并进一步从土壤导热系数、环境温度、邻近电缆负荷三方面进行了电缆载流量影响因子的定量计算。

基于时频域反射法的高温超导电缆故障定位研究

针对我国超导电缆公里级示范工程的运维需求,采用基于伪Wigner-Ville分布的时频域反射法,测量不同温度和不同类型模拟缺陷下超导电缆的时频信号变化,分析不同温度下时频分析在超导电缆故障定位中应用的有效性,并通过改变入射波的中心频率和带宽,研究入射波形形态对故障定位的影响。模型样缆采用国产35kV冷绝缘三相统包高温超导电缆,缺陷模拟相设置了绝缘缺失、对地绝缘电阻逐渐减小、短路3种类型的故障,检测温度设置为室温、液氮和回温3种环境。结果表明:室温环境下,基于伪Wigner-Ville分布的时频域反射法对上述3种故障反射的反应灵敏度依次增加,定位误差小于3%,入射波的中心频率或带宽越高,引起的衰减越大,定位需要的时间补偿就越多;液氮环境下,针对绝缘缺失和短路的叠加故障,当温度下降至77K附近时,故障处归一化时频互相关峰值随温度的小幅度下降而逐渐减小,且波速明显升高;温度回升过程中,该方法的定位准确度不受温度变化和电缆状态的影响,误差仍小于3%。回温过程中随着温度的变化,超导电缆故障处和末端归一化时频互相关峰值大小发生明显的同步变化,该现象可评估现场超导电缆系统中液氮泄漏导致的温度上升问题。

土壤直埋单芯电缆暂态温升计算模型的研究

研究了一种集总参数模型,以提高土壤直埋单芯电缆暂态温升计算效率。利用平衡热阻和平衡热感模拟热扩散过程中热阻和热容的时变特性,从而建立不依赖外表测温的集总参数温升的计算模型。在算例验证中,分别采用集中参数模型、有限元法与通用软件对同一工况进行计算,并将结果进行对比,证明了该方法的有效性。此外,基于热传导叠加的原理对模型进行优化,将电缆自身发热和环境温度影响分别建立模型,从而使算法很好的适应环境温度的变化。

隧道电缆稳态温升快速计算方法研究

为提高隧道电缆稳态温升的计算效率,支撑运行人员负荷实时调整,文中提出了一种隧道电缆群稳态温升的快速算法。首先以单根电缆为例,通过对多工况稳态温升有限元计算结果的分析,提出了隧道内“对流散热-对流热阻”的量化规律,进而基于此提出了相应快速算法,然后将其扩展适用于多根电缆,并以三回垂直布置的电缆为例进行了验证。验证结果表明:文中所提出的快速算法便捷准确,可以满足运行需要,并为后续暂态温升快速算法的研究创造了条件。

土壤直埋电缆群暂态温升快速计算模型的研究

文中研究了一种基于时域响应和热传导场可叠加原理的方法,以实现对土壤直埋电缆群暂态温升的快速计算。首先将电缆群的共同作用离散为多根电缆单独作用的组合,单根电缆自身发热利用自响应模型描述,电缆间的相互影响利用互响应模型描述,然后通过节点温升耦合的方式获得电缆线芯的综合温升,从而实现暂态温升的快速计算。在算例验证中,利用通用软件Cymcap提取模型参数后,计算了典型工况的暂态温升过程,并与软件结果进行了比较,验证了方法的有效性。

基于转移矩阵的土壤直埋电缆群稳态温升快速算法研究

文中研究了一种基于转移矩阵和热传导场可叠加原理的方法,以实现对复杂土壤直埋电缆群稳态温升的快速计算。将电缆群的共同作用离散为多根电缆单独作用的组合,两两间的相互影响利用转移系数描述,进而通过有限元计算获得表征电缆群热学特性的转移矩阵,从而实现快速计算。在算例验证中,分别用有限元方法和文中所述方法计算了6根直埋土壤电缆群的温升,并对结果进行对比,证明了基于转移矩阵快速算法求解的准确性。之后利用有限元计算和通用软件CYMCAP提取转移矩阵后计算温升,进一步验证了方法的有效性。

公路隧道中敷设电力电缆的温度场仿真研究

为了实现资源共享,将220kV电力电缆敷设在公路隧道中,为此需要论证电缆发热对隧道内设施的影响。而电缆通道的散热条件与常规隧道差别很大,仅通过一个侧面和底部的土壤散热,难以采用通用载流量标准计算。为解决上述问题,采用ANSYS有限元软件建立电缆通道温度场仿真模型。首先采用国际专业软件对数值仿真方法进行了校核,然后计算得到了双回线工况和N-1工况下的温度场分布,最后分析了周期性负荷对通道温度波动性的影响。仿真结果,在最恶劣的工况下,电缆导体温度和隧道内空气温度均满足要求。说明上述公路隧道搭载高压电力电缆,电缆发热引起的温升是安全的,为类似工程的设计提供了参考。

液氮泄漏对超导电缆管线槽混凝土物理力学性质的影响

高温超导输电技术利用液氮冷却辅助系统将超导电缆本体冷却至超导临界温度,实现导电体的大电流传输,具有低损耗、高效率与大容量输电的优点。针对高温超导电缆管线槽面临的极低温冻融作用问题,对不同冻融次数的C25混凝土开展超声波检测试验、单轴抗压强度试验与核磁共振试验。试验结果表明,冻融循环作用导致的混凝土超声波波速下降与抗压强度恶化集中在冻融初期,且混凝土超声波波速与单轴抗压强度均随着混凝土冻融次数的增加而逐渐降低;混凝土在经历4次液氮冻融后,超声波波速最大下降比例超过13.6%,之后趋于稳定;混凝土的抗压强度等级最大降幅超过28%,不同冻融循环次数的混凝土破坏形态基本同常温;最后结合核磁共振试验,从微观结构分析了C25混凝土孔隙特征随冻融次数的变化规律,随着冻融次数的增加,造成混凝土内孔隙比以及大孔数量的增加,使得混凝土内的密实度降低,造成混凝土冻融初期超声波波速与混凝土单轴抗压强度的降低。

多局放源检测分类用特征提取时频算子

根据目前基于100 MS/s超宽带检测实现多局放源识别和干扰抑制依据的局部放电波形特征提取及分类,指出实现此系统的关键技术为脉冲群波形的快速特征提取。其一般通过对脉冲群时、频域波形进行非线性映射,形成特征参数的2D平面或3D空间,再进行无监督聚类分析即可实现局放源间和噪声源的分离。针对目前应用较多的等效时频法,提出了时频自相法和时频熵法,基于指数模型和蒙特卡洛法产生仿真脉冲群,对上述3种时频算子进行了特征参数2D平面和3D空间的可分类性评定。可分类性测度值表明,定义的2D和3D时频算子均具有较好的脉冲源可分类性,同一种时频算子3D空间的可分类性测度均优于2D平面。交、直流下局放试验数据均验证了3种特征提取时频算子的实用性。这为研制多局放检测及识别系统选择脉冲群波形特征提取方法提供了理论和试验依据。

土壤直埋单根电缆暂态温升热路模型的验证试验

为提高电缆暂态温升计算的便捷性与准确性,文[1]提出了一种新的集总参数模型,并通过仿真计算进行了验证。为进一步验证该模型结构及参数提取方法的可信性,发现实践中模型应用可能存在的问题,选取了两种不同类型、不同部位温度评估需求的电缆开展真型试验研究。试验过程中,模型计算结果与真型试验测试结果误差均小于3 K,能够满足运行的需要。验证试验结果表明,模型结构是合理的,参数提取方法是可信的;参数提取的数据基础不仅可来自于仿真计算,而且可以源于实测数据,这既丰富了数据来源,也可以避免环境结构复杂性对数值仿真精度的影响,从而提高了模型对复杂环境的适应性;针对不同部位暂态温度分析的需求,原有热路模型可进行灵活调整,参数求解方法不变,模型的便捷性与准确性不受影响。

变压器在线频响法关键技术研究与实验分析

离线测试变压器的频率响应是反应其绕组状态的有效方法之一。研究频响法的在线应用,分析变压器运行时,扫频信号注入和响应信号提取的方法,设计了在线检测时的相关保护电路,以此为基础,对1台380 V/35 000 V的变压器进行了模拟在线的频响测试,检验本文所设计的信号注入和提取方法的可行性,并利用原边并联不同大小电容的方式模拟绕组变形的发生,通过电容值大小的改变,来反应在线频率响应法的检测灵敏度。

基于有限元法的电力电缆载流量计算

电力电缆载流量计算标准IEC-60287的适用性,利用传热学对地下直埋电力电缆的温度场进行分析,根据热传导方程和相应的边界条件,以CYZQ-845型电缆为例,用有限元软件COMSOL MULTIPHYSICS建立了其"一"字形排列土壤直埋情况下的温度场模型,计算了其在一定环境条件下的载流量,分析了电缆埋深、电缆排列间距、空气温度、空气与土壤换热系数、土壤导热系数等因素对载流量的影响,为工程实际提供参考。

基于集中参数模型的变压器频率响应仿真研究

旨在评估变压器的频率响应对于绕组变形的检测灵敏度,为频率响应法的判据提供理论依据。利用了变压器的集中参数模型,分析了模型中各元件的物理意义,同时利用该模型进行了部分变形和整体变形的仿真研究,通过谐振点的偏移和谐振点上幅值的变化两方面反应绕组变形对于频率响应曲线的影响。介绍了仿真结果表明。

高温超导带材经高压液氮浸泡后的性能

高温超导带材一般运行于高压液氮的环境中,较大的压力可能会导致液氮渗透至带材内部。当带材由低温回温至室温时,汽化的液氮会对材料造成损伤。对高温超导带材进行高压液氮浸泡和回温处理后,对比带材的临界电流值以判断其性能的退化情况,分析不同的超导材料制备方式和封装工艺对液氮渗透的防护能力,并根据实验的结果提出工艺改进方法和应用中的有效保护措施。