基于数字孪生模型的数字化电网能耗自动监测系统研究

当前使用的数字化电网中,存在感知终端种类较多,对于传统的能耗自动监测系统来说获取的数据传输实时性不足,导致监测结果出现偏差,为此设计一种基于数字孪生模型的数字化电网能耗自动监测系统。系统主要从硬件和软件两方面进行设计:在硬件设计中,根据不同的应用层次,设计系统的总体架构。主要对硬件中的无线通信网络进行搭建,选择基于LoRa无线通信技术的RTU设备作为通信主体。设计LoRa无线开关电路,实现ZigBee设备之间的无线数据传输和交换;软件设计中,设计能耗数据采集主线程,分析数字孪生模型映射交互关系,基于数字孪生模型与实际运行工况之间的映射关系实现能耗指标实时监测。实验结果表明,与传统系统相比,设计得到的检测结果与实际的能耗情况更加相符。

人脸识别技术在电力营销现场作业平台的应用

通过5G移动网络技术和互联网等先进技术,采用内外网络相结合的方式,管控电力营销作业现场不规范和现场人员安全,很大程度地减轻了营销现场作业过程中监护人的负担,真正实现了营销现场作业无纸化。但实践证明,引入平台后,工作现场的三种人签字未得到实质性简化,签字错误问题屡见不鲜。为解决这一不规范现象,在电力营销现场作业平台应用过程中引入人脸识别技术。实践表明,人脸识别技术的引入使三种人签字不规范工单量大为降低,签字不规范占比从35%下降到15%左右,大大降低了人员签字不规范率,在一定程度上提高营销现场作业的标准化水平。

基于卫星遥感的输电沿线建筑物变化检测

准确、快速地实现建筑物变化检测对识别输电沿线隐患区具有重要的意义。随着卫星遥感技术的不断发展和进步,基于高分辨率遥感影像进行建筑物变化检测已成为研究热点。提出了一种融合阴影、建筑物指数、纹理、形状等特征的高斯概率模型实现像元级的建筑物初提取,在此基础上,结合多尺度分割结果实现对象级的建筑物变化检测,最后,将前后两时相对象级的建筑物提取结果进行空间叠加分析,并将叠加结果划分为建筑物新增、建筑物拆迁和建筑物改建三类。本文在研究区和验证区分别采用不同分辨率的遥感影像进行实验和验证,结果表明,该方法在不同尺度和影像分辨率下的建筑物变化检测均取得了实际效果和检测精度,可为输电沿线建筑物变化检测提供良好的技术支持。

基于COMSOL的变压器中超声波传播特性

通过建立变压器仿真模型,分别研究了在局部放电源固定的情况下,声压在空间中的传播规律及其幅值变化情况、放电源位置对信号传播特性的影响及声波在铁心、绕组和变压器油中传播时的衰减规律。仿真结果表明,局部放电声爆炸发生后的1ms内,变压器内部声压的空间分布迅速发生变化,但是1ms之后无明显变化;变压器铁心和绕组中声压的变化幅度比油中更大,局部放电声爆炸以球面波形式的波阵面向周围介质传播;观察点离局部放电源位置越近,接受到的信号幅值越大;声波在铁心、绕组和变压器油中传播时,声压幅值在三个方向上因传播路径的差异随传播距离的增加经历不同的衰减。通过试验验证了仿真结果的正确性。该分析可以为变压器中超声波局部放电检测提供依据。

基于不平衡度差值的并联电抗器匝间短路故障检测方法研究

并联电抗器发生轻微匝间短路时,其短路匝的循环电流可达额定电流的十几甚至几十倍,导致绕组绝缘损坏,但其相电压、电流等电气量变化较小,无法作为匝间保护的故障特征量。本文通过建立直接接地和经小电抗接地的并联电抗器数学模型,提取并联电抗器的端电压不平衡度和相电流不平衡度的差值作为表征匝间短路的新故障特征量。并仿真分析了并联电抗器匝间短路的故障检测算法,仿真结果验证了该算法的有效性。该检测算法是对现有的零负序故障检测算法的极大提高。该方法不需要计算电抗值,计算简单,准确度高。

一种加载短路针的小型化气体绝缘组合电器内置特高频传感器

基于安全考虑及内置特高频传感器小型化、回波损耗小、灵敏度高的要求,设计了一种带短路针的气体绝缘组合电器(GIS),内置特高频传感器。通过仿真计算研究短路针数量、短路针位置对传感器的影响,结合GIS法兰尺寸确定最优设计。通过仿真及试验研究,对影响传感器的各项性能参数进行了探讨,结果表明:对于110k V GIS短路针数量为4、且短路针距离圆心距离为40mm时,回波损耗和灵敏度达到最优。在实验室对传感器高低温耐受、气密性检测及局部放电检测效果进行了验证,结果表明:本文研制的传感器高低温耐受循环、气密性检测效果好,对GIS内部典型局部放电具有良好的响应特性和较高的检测灵敏度,能够检测到清晰的特高频局部放电波形,且检测信噪比均大于10。

智能电力变压器直流电阻测量仪的研制

直流电阻的测试是变压器试验一项重要内容。文中主要研究了变压器直流电阻测试仪的智能化。采用替代自检技术完成仪器故障自诊断、自处理的设计,可以有效地判断故障的位置,并以文字的形式显示在LCD上;采用数控恒流源技术设计了根据被测绕组阻值自动选择测试电流的功能;针对系统误差的特点编写了误差校正程序,建立误差校正表,修正由于放大器等元器件增益、零点漂移引起的误差。现场测试结果表明,该仪器测试速度快,测量结果准确、稳定,当仪器出现故障后能准确判断仪器故障的位置。

110kV断路器拉杆连板断裂分析

断路器拉杆连板是否正常工作关系到断路器能否进行正常的分合闸操作,目前发生多起断路器拒动故障均因断路器拉杆连板断裂导致。鉴于此,通过对断路器拉杆连板工作原理及其受力情况进行深入分析,计算拉杆连板理论可承受力的最大值,对断裂件从断口、金相组织及硬度、化学成分和力学性能分析,判断其制造工艺、运行工况对连板的影响,综合分析得到断路器拉杆连板的断裂原因。

255断路器分闸挚子滚轮断裂情况分析

针对具体的故障案例,从分闸挚子滚轮断口、材质、成分、硬度和金相组织等方面,分析了255断路器分闸挚子滚轮断裂的原因。通过断裂件和完好件的比对,认定分闸挚子滚轮在工作中内轴运动与滚轮不同心是滚轮疲劳断裂的主要原因。针对分析结果,提出了对同类产品的处理建议。

GIS状态监测实验平台建设及状态检测技术研究

SF6气体绝缘变电站(GIS)的状态监测技术在电力系统中得到越来越广泛的应用,并取得了显著成效。笔者研制了内置式UHF局放传感器及宽带信号放大器,利用退出运行的126 k V GIS设备,设计和建立了GIS状态监测实验平台,设置了内置传感器和典型绝缘缺陷;研究了尖端和悬浮间隙两种典型缺陷局部放电信号的时域、频域及PRPS谱图的典型特征。应用该平台能够完成GIS设备状态监测技术的研究开发、技能培训、仪器校验与比对等工作,能够真实模拟变电站运行工况、复杂电磁环境下各种设备典型缺陷,对推动状态监测技术的研究与应用具有重要的实际意义。

GIS状态监测实验平台建设及状态监测研究

SF6气体绝缘变电站(GIS)的状态监测技术在电力系统中得到越来越广泛的应用,并取得了显著成效。首先研制了内置式UHF局放传感器及宽带信号放大器并进行相应测试。然后,利用退出运行的126 kV GIS设备,在机械结构、绝缘性能、内置传感器布局和典型缺陷设置等方面进行了设计改进,建设完成了状态监测实验平台,并得到了两种典型缺陷局部放电信号的时域、频域及PRPS谱图的典型特征。应用该平台能够完成GIS设备状态监测技术的研究开发、技能培训、仪器校验与比对等工作,能够真实模拟变电站运行工况、复杂电磁环境下各种设备典型缺陷,对推动状态监测技术的研究与应用具有重要的实际意义。

输变电一次设备综合评价体系的探讨

介绍了智能变电站的概况及其设备运维管理模式的转变,阐述了输变电一次设备综合评价体系的总体目标、建立过程及工作流程,提出了输变电一次设备综合评价体系的实现策略,最后对输变电一次设备综合评价体系的应用进行了展望。

开关柜母线绝缘化改造方法效果研究

针对开关柜遇到恶劣环境等因素时绝缘强度会大大降低,影响系统的可靠运行的问题,通过研究开关柜母线室内部结构、不同种类的有机绝缘材料等,利用有限元方法建立开关柜母线室3D简要模型,研究开关柜母线室场强分布,提出母线关键部位改为绝缘母线的可能性。在考虑绝缘材料成本与绝缘效果的前提下,利用绝缘涂料对开关柜母线进行绝缘改造,为母线绝缘化提出解决方案。最终仿真结果表明,对高场强部位起到了有效的防护作用,经济性与可靠性俱佳,满足实际需求。

铁心电抗器匝间短路的空间磁场分布

干式铁心电抗器发生轻微匝间短路时,其短路匝的循环电流可达额定电流的十几甚至几十倍,导致绕组绝缘损坏,但其相电压、电流等电气特征量变化较小,无法作为电抗器匝间保护的可靠判据。本文通过场路耦合有限元仿真分析了铁心电抗器在不同工况下的空间磁场分布,正常工况下,电抗器的漏磁场感应强度较小,空间磁场呈纵向对称分布;故障工况下,空间磁场的不对称程度随短路匝数增加而增大,轴向和径向的不同位置发生故障时空间磁场不对称度差异较大。结合分析结果,提出将电抗器空间磁场的不对称度作为匝间短路的检测判据。

水分对10 kV电缆XLPE片状试样超低频介质损耗因数的影响

交联聚乙烯(XLPE)电缆在运行过程中接头部分极易受潮,导致绝缘性能下降,影响其正常运行。为了探究交联聚乙烯受潮对其相对介电常数(εr)和介质损耗因数(tanδ)的影响,以片状XLPE试样为研究对象,测量其在不同浸水时间的εr和tanδ随频率的变化,并对试样的超低频介质损耗因数tanδ0.1 Hz和工频介质损耗因数tanδ50 Hz进行Pearson相关分析,最后对浸水前后的XLPE试样进行红外光谱分析。结果表明:不同浸水时间XLPE试样的tanδ0.1 Hz比tanδ50 Hz大2.36~3.28倍,tanδ0.1 Hz、tanδ50 Hz及εr均随浸水时间的增加而增大,其中tanδ0.1 Hz的增大趋势更显著;tanδ0.1 Hz与tanδ50 Hz具有强相关性;红外光谱测试结果表明,XLPE分子结构中部分亚甲基变为H-C-OH基团,有水分以结构水的形式存在于浸水后的试样中。

架空配电网鸟害现状分析与预防措施研究

鸟害一直是导致架空配电网故障高发的主要原因,本文通过对历史故障情况的分析,从鸟类习性、鸟类筑巢特点、鸟巢对线路的危害等角度详细分析了架空配电线路鸟害故障的典型特征,并介绍了部分现有各种鸟害预防措施及其实施效果,所得结果对相关领域的研究具有一定的参考价值。

基于Dijkstra算法的配电网孤岛划分

针对传统孤岛划分方法存在的没有合理利用电网拓扑结构、算法搜索性能差等问题,提出了一种基于Dijkstra算法的配电网孤岛划分方法。首先,采用Dijkstra算法得出DG到重要负荷的最短路径,在满足孤岛划分约束条件的情况下,将含有重要负荷的路径划分入孤岛。然后,根据所得孤岛的邻接关系和负荷节点优先级,在孤岛安全稳定运行的前提下,逐步将更多的负荷划入孤岛。该方法能够充分发挥DG的供电能力,并且具有较好的搜索能力,不仅可以在最大程度上保证重要负荷的供电,而且能够有效计及联络开关的作用。最后,通过算例验证了算法可以有效地处理配电网孤岛划分问题。

基于小波变换的XLPE电缆介质损耗在线监测研究

本文首先建立了电缆噪声信号的模型,并通过基于动态阈值的小波变换去噪方法对电缆噪声进行了去噪处理。然后,本文分析了电缆的分布阻抗参数,利用首末两端的电流差与首末两端电压平均值相角差的余角作为电缆介质损耗角,进而确定了电缆绝缘老化程度的判断依据。最后,本文建立了基于I/V转换电路的电流传感器的电路模型,分析了在考虑噪声源前后传感器的输出电压特性,并通过Matlab仿真验证了基于动态阈值的小波变换去噪方法的有效性,验证了电缆介质损耗判断方法的准确性。

10 kV配网电压互感器断保险故障分析及应对措施

中性点不接地配电网中变电站发生的单相接地故障消失后易引发电压互感器(PT)铁磁谐振或低频非线性振荡等,导致PT熔断器频繁熔断,影响电力系统安全运行。为研究实际变电站PT断保险故障的基本规律及影响因素,文中统计了某供电公司1年内的35次断保险及PT故障,分析了一起实际变电站发生断保险故障前后的录波数据,对比各种故障诱因的仿真波形找出该变电站发生PT断保险的原因。最后在已经验证了的仿真模型的基础上,找出有效抑制该种故障的措施。研究表明:文中研究的变电站发生PT断保险的原因是单相接地故障消失瞬间激发的工频铁磁谐振。提出的抑制措施是针对实际运行环境优化参数的一次消谐装置以及改进的PT接法,抑制效果明显。

电磁式电压互感器保险频繁熔断抑制措施分析及RTDS仿真验证

电磁式电压互感器(TV)是配电网中测量和保护的重要设备,其高压侧装有熔断保险,实际运行中经常发生异常熔断。针对该问题,从电路原理分析故障成因,通过实时数字仿真平台(RTDS)验证理论分析,并得出铁磁谐振和低频非线性振荡等异常状况下的电压电流特征。分析并提出一种改进的微机消谐措施,证明其在一定范围有效,针对其使用的局限性提出将其与高饱和点TV方法结合,得到了更好地抑制过电压和过电流效果。最后,在此基础上对几种已有抑制措施进行验证对比,总结各方案可行性。