干式变压器绕组温度场的二维数值分析

计算了干式变压器绕组的漏磁场和温度场。

电力变压器绕组辐向短路力的计算

计算了电力变压器绕组各线饼的辐向短路力。

国内首台110kV植物油变压器振动特性研究

2018年1月,广州市花都区芙蓉变电站正式投产了国内首台110 kV植物油主变压器。与传统的矿物油变压器不同,该次投运的主变压器采用天然酯作为对流循环散热介质。为掌握此大型植物油变压器的振动特性,文中首先根据变压器振动机理,使用有限元仿真软件建立了植物油介质下的振源振动二维模型,对机械波在植物油中的传播特征进行了研究,之后根据机械波传递特性在变压器的油箱壁高低压两侧分别设置了6个振动测点,采用振动信号分析法对变压器的振动特征进行了研究,为振动监测法在大型植物油变压器故障监测上的运用提供了一定的基础。

用于大容量并联断路器装置的高耦合度分裂电抗器的研制

结合大容量断路器并联技术,研制出了一台220kV、5Mvar高耦合度分裂电抗器,介绍了该高耦合分裂电抗器的基本原理、结构特征及关键技术,并通过仿真及试验验证了该电抗器设计方案的可行性。

基于分步拟合法的变压器油纸绝缘等效参数辨识研究

油纸绝缘等效参数辨识是变压器油纸绝缘老化鉴定中的重要环节。传统的辨识方法在辨识过程中难以获取精准的RC串联支路个数,导致辨识结果与实际结果差异较大。为此,该研究利用分步拟合法设计了新的变压器油纸绝缘等效参数辨识方法。依据变压器油纸绝缘系统简化结构与介质响应理论构建变压器油纸绝缘等效模型,然后利用德拜模型扩展算法设定变压器油纸绝缘等效电路。在此基础上,采用分步拟合法获取去极化电流曲线,并将其与时间常数曲线展开拟合,得到RC串联支路个数以及电容值与电阻值,从而实现对变压器油纸绝缘等效参数的辨识。对比实验结果表明,在变压器RC支路、电容、电阻数目不同的情况下,相比于传统方法,该文方法的辨识结果与实际结果更相近,证明该方法的参数辨识能力较强。

基于HCSR的252kV、85kA大容量短路电流开断装置开断过程仿真

提出了通过两台252 kV、63 kA SF_6断路器分别串联高耦合分裂电抗器(high coupled split reactor,HCSR)后并联形成252 kV、85 kA短路电流开断装置的技术方案。为研究SF_6高气压电弧在HCSR作用下的均流、限流特性,通过耦合分裂电抗器和外部电路,建立了短路电流开断装置的磁流体动力学电弧模型,对其并联均流工况、限流工况、燃弧特性及开断过程进行了仿真分析。根据实际开断情况和计算结果,对影响装置均限流特性的因素进行了分析研究,为252 kV、85 kA大容量短路电流开断装置研制及现场应用提供了理论指导。

变电站穿墙套管板的电磁仿真及优化方法

针对现有变电站穿墙套管板存在的涡流损耗大、温升明显的问题,提出优化穿墙套管支撑板磁感应强度大小和均匀性的思路。在ANSYS软件中建立穿墙套管及其周围固定金具的电磁场仿真模型,分别研究穿墙套管板开槽及槽口尺寸、设置永磁体阵列等结构因素对其内部磁感应强度的影响,并结合仿真结果分析涡流损耗分布情况。研究结果表明:在穿墙套管板上开槽、设置永磁体阵列对其内部的磁感应强度具有较强的抑制性能;对于所建模型,槽体数量为4,槽口大小为5 mm,并设置永磁体阵列时,抑制效果最佳。

面向变压器振动的分布式监测系统的设计与实现

变压器在电力系统中起着重要的作用,传统的变压器故障检测方法存在着施工难度大、灵敏度低等缺点,而通过采集变压器的振动信息可以实现在线并且较为精准的监测变压器运行状态。现有的振动采集系统多为一体式设计,不能保证系统采集信息的多样性及准确度,设计了分布式变压器振动监测系统,可采集多种类、多通道的信号,扩展性能较强,可以有效避免站内信号干扰。通过在变压器旁安装振动就地采集单元,将采集到的振动信号进行模数转换后,发送至上位机进行分析处理,实现变压器工作状态的在线监测,能够对变压器绕组是否产生形变做出诊断。针对广州变电站实地情况设计安装了相应振动采集系统,并已成功投入应用。

变电站穿墙套管支撑板涡流损耗计算及优化方法研究

针对现有变电站穿墙套管支撑板存在的涡流损耗大、温升明显的问题,提出了开展穿墙套管涡流损耗优化方法的研究。

零区气流场对湍流模型参数C_(1e)敏感度的仿真分析

湍流模型参数的合理设置是气流场仿真中的要素之一。对于电流零区湍流模型的选择及湍流参数的设置,研究者持有不同的观点。文中针对零区气流场对标准k-epsilon湍流模型参数敏感度大小的问题,基于磁流体动力学原理,以252 k V压气式结构燃弧阶段的动态仿真为基础,计算了电流过零阶段湍流模型参数C1e对气流场的影响偏差百分比。通过特定监测点处气压与温度的对比,分析讨论了引起敏感度数值差异较大的原因。研究表明,湍流模型参数C1e的改变对喷口区域内气体压力的影响较小,对于气体温度的影响相对较大。零区气流场对C1e的敏感度会受到气流场分布的制约,在激波存在的条件下,激波作用会增加湍流对气流场的影响程度,但在工程应用上,参数C1e变化所引起的气流场计算偏差是可以接受的。气流场对C1e敏感度的分析,对于湍流模型参数的设置具有一定的参考价值。

干式变压器绕组涡流损耗分析

建立了箔式绕组干式变压器的有限元模型,计算了变压器的漏磁分布,在此基础上得到了变压器绕组的涡流分布和总涡流损耗。通过与理论计算结果的比较分析,确定了有限元算法的有效性,对变压器的设计、运行具有一定的参考价值。

特高频天线的局部放电时域特性分析

局部放电时域信号的分析是判断放电类型和严重程度的重要手段,而目前普遍采用频域参数作为特高频(UHF)检测天线特性的评判标准,该方法无法评判天线时域上的脉冲响应特性。文中基于天线互易定理,建立了局部放电UHF天线时域特性测量系统,提出了基于振荡时间、相关系数和首波能量比3种参数的天线时域特性评价方法。对加脊喇叭天线、Vivaldi天线、微带天线和螺旋天线和4种典型超宽带UHF天线的时域特性进行测试,结果表明,加脊喇叭天线和Vivaldi天线具有较好的时域特性,能够最大程度的保留脉冲源信号的特征量。通过模拟局部放电试验验证各天线脉冲响应试验结果,表明加脊喇叭天线和Vivaldi天线适用于在局部放电检测。

移动机器人运动过程的模糊自整定PID控制及实现

移动机器人的运动控制涉及到控制功能、算法及其在硬件和软件上的实现。移动机器人的环境一直处于变化之中,其控制主要集中在左、右驱动轮的独立控制,提高控制精度、响应速度以及运动过程的轨迹精度是控制的难点。提出将模糊自整定PID控制应用于复杂的移动机器人的运动轨迹控制,在建立模糊控制规则的基础上,根据速度偏差的不同,调整控制要求。进一步建立模糊变量的隶属度表,根据隶属函数曲线斜率的不同选择不同分辨率的模糊集。建立了模糊控制表,根据接收的控制量查表得出控制结论。通过在移动机器人平台上使用三角形路径跟踪的方式,对比纯PID控制,模糊自整定PID控制有效提高了轨迹跟踪精度。

252 kV/85 kA并联开断装置开断过程仿真与击穿特性评估

为实现220 kV系统80 kA及以上短路电流的有效开断,提出了通过两台252 kV/63 kA SF_6断路器分别串联高耦合分裂电抗器(high coupled split reactor,HCSR)后并联形成252 kV/85 kA短路电流开断装置的技术方案。首先搭建了252 kV/85 kA短路电流开断装置仿真电路并建立其磁流体动力学电弧模型,再对该开断装置并联均流工况、燃弧特性及开断过程进行仿真研究,分析其开断过程、影响因素及击穿特性;最后对耦合外部电路限流工况、燃弧特性及开断过程进行仿真计算。根据仿真计算结果,对开断装置均流、限流特性的可能影响因素做了研究,对弧后介质击穿特性进行评估并验证了该技术方案的可行性。

振动分析法在变压器绕组变形检测中的应用

基于变压器的振动特性,建立了变压器振动与绕组机械状态的联系,形成三个判据的综合辨识标准。经过试验验证,证实了振动分析法在变压器绕组变形检测中的有效性。

基于二阶电路的铅碳电池模型与实验研究

铅碳电池改善了铅酸电池不能高倍率充放电的缺点,是一种新型储能电池。本文在介绍铅碳电池基本工作原理的基础上,搭建了采用新威电池测试系统的实验平台,对额定容量为300 Ah的某型铅碳电池进行了恒流充放电、脉冲充放电等实验测试。通过在一阶电路模型增加并联RC环节,建立了电池的二阶等效电路模型,根据测得的实验数据,采用Matlab拟合工具,计算了二阶电路模型中的各个元件参数,完成了电池仿真电路模型的搭建。计算了电池模型的仿真充放电的电池输出端电压,并与实际电池数据进行对比,验证了该模型的准确性。本文为后续串联电池成组的性能研究打下了基础。

退役阀控铅酸电池性能的实验研究

变电站直流系统的后备电源采用了阀控铅酸电池,由于长期处于浮充状态,因此电池具有一定的再利用价值。本文搭建了包括电池测试仪、电化学工作站在内的电池实验测试平台,对广州供电局神山站的25块容量为300Ah的退役铅酸电池进行实验测试,获得了电池的基本充放电曲线、电池容量、电池欧姆内阻等实验数据,基于这些实验数据分析了退役电池性能。实验结果表明,浮充工作状态没有改变电池的基本特性曲线,电池的欧姆内阻与其容量间存在一定相关性,电网提供的SOH数据与真实值存在较大偏差,表明其方法不理想。本文的研究为退役铅酸电池在储能中的利用打下基础。

基于时频域转换的变压器油纸绝缘介质响应检测研究

变压器的使用环境相对复杂,存在大量噪声和杂音,传统绝缘介质响应检测方法受复杂环境影响,导致不同老化程度的油纸检测结果都较为近似,因此基于时频域转换,研究全新的变压器油纸绝缘介质响应检测方法。以5个老化程度不同的油纸作为实验测试条件,与两种传统检测方法相比,其拟合优度分别高出传统方法近1倍和1.5倍。由此可见,该方法的检测结果符合实际,可以信赖。

基于矢量空间状态优化的GIS机械故障检测方法

GIS机械故障产生的声音信号蕴含了大量设备运行状态信息,基于声纹识别技术信号分析方法是实现GIS带电检测和故障诊断的有效手段。文中提取了GIS不同运行工况下的LPCC和MFCC特征向量,F比计算结果表明MFCC是一种更具区分度的特征向量。在此基础上,利用了粒子群优化算法的全局搜索能力和进化规划算法的局部调节能力,以粒子群优化为主,引入进化规划算法的变异操作,形成了一种基于矢量空间状态优化的混合优化方法。采用文中提出的矢量量化模型对了110 kV GIS不同运行工况下声音信号进行检测和识别,实验结果表明文中方案得到的码书失真度的均值和方差更小,具有更好的优化性能和稳定性,且同一条件下的识别准确率约为90%~96%,优于经典的LBG迭代算法。

穿墙套管固定法兰涡流损耗分析及优化研究

针对现有变电站穿墙套管固定法兰存在的涡流损耗大、温升明显的问题。对这种结构进行了优化,提出了在传统结构上开槽和设置永磁体整列的方案。对比分析利用该方法的改进结构和传统结构二者相同位置的损耗,得出改进结构能有效抑制其内部的涡流损耗。进而研究改进结构上槽体数量和设置不同的永磁体阵列对其内部磁感应强度的抑制效果,最终得出槽体为4并且设置永磁体阵列的法兰结构为最优方案。