基于WPT-CNN的复合绝缘子内部缺陷智能识别研究

超声波技术常用于复合绝缘子内部缺陷的检测,但缺陷识别过程依赖于试验人员专业经验。为实现复合绝缘子内部缺陷的智能识别,提出了一种基于小波包变换和卷积神经网络的超声波检测信号识别模型。首先,通过小波包变换对超声波检测信号进行时频特征提取,并将一维信息转化为二维特征矩阵;其次,将二维特征矩阵输入卷积神经网络中,实现对信号特征的智能识别;最后,采用试验信号样本集对模型进行训练与测试。结果表明,提出的模型能对缺陷、气孔、裂纹、界面脱粘和夹杂五类复合绝缘子超声波检测信号进行识别,且平均准确率可达98.7%,能为复合绝缘子内部缺陷的智能识别提供很好的工程应用参考。

一起35 kV线路两基相邻直线杆玻璃绝缘子串的多点故障分析

针对一起35 kV线路两基相邻直线杆玻璃绝缘子串的残锤、雨闪、电弧风偏及断线等的多点故障,笔者分析了故障原因,并提出改进措施。结果表明:该线路19号杆仅有2片绝缘子、1个残锤的A相2片串发生持续间歇雨闪,扣除残锤后绝缘子的每串最少片数少于规范要求值、单相雨闪故障延时跳闸等是引发该起故障的主要原因;35 kV线路采用4片玻璃绝缘子串或改用复合绝缘子,加强绝缘子串的可恢复绝缘、抗污及灭弧性能,可防止发生此类故障。

±800kV换流变阀侧套管温度场仿真与大电流温升试验分析

随着我国高压直流输电工程的发展,输送功率不断提升,胶浸纸(resin impregnated paper,RIP)套管的发热问题越发突出。面对±800k V特高压直流输电工程进一步提升输送容量的挑战,为避免RIP套管发热严重、温度过高带来的安全问题,提出了一种RIP换流变阀侧套管的设计方案,并通过仿真模拟与温升试验进行验证。首先,在套管设计方案中,通过引入衬管结构、增加导体直径等手段来降低热点温度;然后,提出了一种针对RIP套管温度场的改进计算方法,对套管热设计进行了仿真校核;最后,对基于该设计方案制造的套管进行了温升试验考核。仿真与温升试验结果表明:该文提出的RIP换流变阀侧套管可以满足工程要求,其载流量(等效工频电流)可达6736 A。

特高压阀侧套管数字孪生系统集成设计方法

提出了一种数字孪生系统的集成设计方法,以满足真实工况下的实际应用。首先,分析了阀侧套管数字孪生系统的功能需求并构建了数字孪生系统框架结构;其次,基于系统框架结构的功能模块设计研发了对应的实现方法;最后,用一起阀侧套管数字孪生系统的应用对该方法进行了展示和验证。所提方法为数字孪生系统的实际应用提供了一种设计思路,可以为电网的数字化转型提供实用而有效的解决方案。

直流合成绝缘子的芯棒水解及金具腐蚀问题的研究

芯棒水解是造成合成绝缘子故障的主要原因之一，金具腐蚀是造成直流电场下瓷和玻璃绝缘子故障的两个主要原因。本文通过试验，对用于检验直流合成绝缘子芯棒耐水解性能的水扩散试验提出了建议，通过搜集并分析已有的运行经验，证实金具腐蚀对直流合成绝缘子的安全运行不构成威胁。

温度对环氧树脂沿面闪络特性的影响研究

特高压穿墙套管的绝缘问题是特高压输电技术研究的重点,在实际的工况中,由于内部及外部环境的影响,穿墙套管时常处于室温以上的环境温度中,导致绝缘性能受到一定程度的影响。为了研究交流和直流电压下环氧树脂闪络电压随温度的变化规律以及温度的影响机制,搭建了环氧树脂沿面闪络试验平台,测量在恒定气压的SF_(6)氛围中,环氧树脂在不同温度下的闪络电压,仿真分析了闪络电压的变化原因。结果表明:在25~70℃范围内,随着温度升高,环氧树脂的闪络电压出现先小幅下降后上升的现象,存在闪络电压的最小值。该现象是由气—固界面电场分布、SF_(6)气体临界场强和环氧树脂表面陷阱能级的共同作用导致。研究成果可以为特高压直流穿墙套管绝缘优化配置提供实验依据。

基于局部电场的零值绝缘子检测技术研究

采用电场法可检测出绝缘子串零值片,而现有技术通常通过扫测整串绝缘子的电场分布曲线来找出绝缘子串零值片,这一方法操作难度大、效率低。文中提出通过探测绝缘子局部电场的方法来识别零值绝缘子,首先建立零值绝缘子检测仿真模型,得到含检测装置的绝缘子串电场畸变特性;然后,通过该特性获得零值片的局部电场识别判据;最后,通过设计传感器、探测装置验证仿真结果,并实现零值绝缘子的点测识别。研究结果表明,采用三阵列电场法可以实现零值绝缘子检测。装置长度应大于电场的畸变区间长度,对于文中研究对象可取130 mm;识别判据为探头1、3变化率小于10%,探头2偏差率小于50%。检测时,对于高压端和中压端,检测装置应为正对钢脚,在低压端应为正对伞裙。研究结果可为输配电外绝缘智慧运维提供理论支撑。

高压套管表带触指SF_(6)气氛中高温腐蚀特性研究

表带触指作为高压套管中电连接结构的关键部件,其接触劣化受到电、热、化学的联合作用。目前影响表带触指劣化腐蚀的关键因素尚不清楚,亟待开展相关研究。文中基于表带触指劣化试验系统开展了表带触指高温腐蚀特性研究:基于热力学原理分析了不同金属材料对SF_(6)气体分解产物的反应倾向;同时,开展了高温下表带触指在SF_(6)气体中的腐蚀试验,获得了不同过热分解条件下表带触指的腐蚀特性。研究发现,表带触指发生腐蚀反应的类型主要取决于温度最高点的位置和SF_(6)气体过热分解程度,SF_(6)过热分解初期氟化物的特征峰更强。当触指温度高于周边温度且SF_(6)分解程度较低时,表带触指主要受到氟化腐蚀,当SF_(6)分解程度较高时,表带触指主要受到硫化腐蚀。相关研究可为高压套管触指结构的过热故障分析及可靠性运行提供实践依据。

复合绝缘子模具的计算机辅助设计

介绍了复合绝缘子模具设计的软件内容及方法，建立了不同类型的模具结构图库、标准件数据库，采用参数化方法，进行复合绝缘子模具的设计。

送电线路瓷、玻璃、合成绝缘子运行性能及分析

论述了送电线路瓷、玻璃、合成绝缘子的运行性能及特点,分析了雷电、污秽、鸟害等外在因素及材料、工艺、结构等内在因素对绝缘子运行性能的影响,讨论了运行中存在的问题及解决措施。

550kV/8000A大容量SF_(6)充气式套管温升特性的仿真研究

为研究550 kV/8000 A大容量SF_(6)充气套管的温升特性,建立了550 kV/8000 A大容量SF_(6)充气套管多物理场耦合模型,利用ANSYS软件,综合考虑涡流效应、集肤效应、重力作用、热对流、热辐射等因素,计算分析了1.1倍额定电流(8000 A),即8800 A电流条件下套管的温度场与气流场分布规律,并进行了550 kV/8000 A SF_(6)充气套管的温升试验,验证了仿真结果的正确性。最后仿真分析了外部风速、气体压强、负载电流、中心导体外径等4种影响因素对套管温升特性的影响。研究结果表明:最高温度位于套管内中心导体上部的小孔下方,最高温度为363 K,从整体角度看,套管上方的温度高于下方;仿真结果与试验结果一致性较好,误差在8%以内;套管的温升随外部风速的增大明显降低,但降幅逐渐减小;套管的温升随着气体压强的增大而降低;电流越大,产生的焦耳热越多,负载电流直接影响导体温升;套管的温升随着中心导体外径的减小而增大。研究内容为大容量高压SF_(6)充气套管的设计工作提供了理论借鉴。

基于电热耦合的油纸绝缘套管内部压强变化特性

油纸绝缘套管作为目前电力系统应用最广泛的套管类型,因在运行时无法掌握内部动态压强,不能及时发现内部缺陷,严重影响套管使用寿命。为此,提出了油纸绝缘套管内部压强的解析数学算法,建立了试验用油纸绝缘套管的电热耦合分析模型,考虑了导电杆载流量和外界环境温度对油纸绝缘套管内部压强的影响,通过搭建试验用油纸绝缘套管平台对所提算法模型进行了准确性验证。结果表明:套管内部压强解析数学算法具有较高的计算精度,套管油枕处呼吸腔中空气的压缩量是影响油纸绝缘套管内部压强变化的主要因素;结合仿真分析,呼吸腔内空气压强占套管内部压强的76.9%。研究成果对于掌握油纸绝缘套管内部压强分布,及时捕捉套管异常状态有重要的指导意义。

基于改进YOLOv7算法的变电站绝缘套管过热红外图像检测

针对变电站绝缘套管过热红外图像检测精度不高的问题,提出了基于改进YOLO第7版(you only look once version 7,YOLOv7)算法的检测技术。通过引入改良的跨阶段部分网络幽灵版本3(cross stage partial network ghost version 3,C3Ghost)模块替换头部网络中的扩展高效层聚合网络(extended efficient layer aggregation network,E-ELAN)模块,优化了网络结构,增强了算法对小目标的识别能力。此外,整合了轻量级基于归一化的注意力模块(normalization-based attention module,NAM)到主干网络中以提高对红外图像特征的利用效率,并引入幽灵卷积(ghost convolution,GhostConv)模块替换了网络中的所有卷积,显著降低了模型的大小。结果表明,与YOLOv7初始算法相比,改进YOLOv7算法在F1评分和平均精确率均值上分别提高了19.51%和16.57%,算法的参数量减小了16.3 MB,且检测速度达到了41帧/s,充分证明了该算法在变电站实际应用中的有效性。该研究不仅显著提高了变电站绝缘套管过热红外图像检测的准确性,也能为后续相关技术的研究提供参考。

防闪络包覆式辅助伞裙设计与应用

为了能有效解决电网的闪络问题,开发了一种新型的防闪络包覆式辅助伞裙结构,并以110 kV瓷支柱绝缘子为试品进行了大量的污秽、覆冰及淋雨试验。结果表明,在瓷支柱绝缘子表面加装辅助伞裙能够有效提高绝缘子的闪络电压;不同的加装片数对污闪、冰闪、雨闪电压的提升效果不同。110 kV瓷支柱绝缘子加装3片伞裙可起到很好的防雨闪效果,雨闪电压提高了26.5%;加装3片辅助伞裙可最大幅度的将冰闪电压提高到107.8%;而加装6片辅助伞裙,防污闪能力最佳,污闪电压提高了67%,已超过了直接喷涂RTV的防污闪水平。

湿热环境下变压器套管绝缘特性劣化及机理分析

为研究湿热环境下变压器套管绝缘特性的劣化及机理,针对在湿热环境中长期运行已产生缺陷的油纸绝缘套管,进行了不同温度和电压下高压介损、电容和频域介电谱(FDS)试验。对缺陷套管解剖采样,测试纸样含水率和聚合度,分析套管受潮老化过程。结果表明:高压介损、电容和FDS试验能够显著反映套管内部存在的受潮老化缺陷。与正常套管相比,缺陷套管高压介损和电容与外施电压和温度均具有较强的相关性,FDS中在整个频段内增大,曲线形状改变,电容数值变大。套管受潮部位主要是导杆头部密封圈以及末屏,大部分水分被绝缘纸吸收,高水分区域集中在电容芯子下端和最内层,水分与外界高温共同作用下,绝缘纸加速老化,产生放电。该研究为湿热环境下套管优化设计与运行维护提供参考。

合成绝缘子鸟粪闪络与不明原因闪络

在人工模拟鸟粪闪络现象的基础上 ,对鸟粪闪络机理及闪络条件进行了研究。发现鸟粪闪络主要是空气间隙在瞬间电场畸变情况下的击穿 ,而不是以往认为的沿面闪络。在以往认为的不明原因闪络中 ,有相当一部分实际上是属于鸟粪闪络 。

拟合方法用于硅橡胶静态接触角的测量

准确获得水珠的静态接触角对高温硫化硅橡胶及室温硫化硅橡胶憎水性规律的研究具有重要意义。在手动获得水珠边缘点的基础上,根据水珠在含水量足够小时其所得图像的水珠边缘呈圆形这一规律,运用最小二乘算法拟合水珠边缘。使用了Levenberg-Marquardt算法计算最小二乘拟合,介绍了其原理,理论上推导了拟合使用到的公式,编程实现了相关程序。对拟合所得的圆采用切线的原理,计算得到左右两侧的静态接触角,将它们平均即得该水珠的静态接触角。针对仿真水珠图像和真实水珠图像,分别使用量角器法和基于拟合的方法经过多人多次使用,结果表明,拟合方法能有效减少量角器方法测量结果受主观因素的影响,在较大程度上提高静态接触角测量的精确度,对硅橡胶材料憎水性的准确研究有一定意义。

RBF神经网络与NSGA-II混合算法用于±1 100kV穿墙套管3维电场模拟及内屏蔽结构优化

±1 100 kV特高压穿墙套管是直流输电系统中的重要设备,但目前对其3维静电场模拟和内屏蔽层结构智能优化鲜有报道。鉴于此,以特高压穿墙套管及其内屏蔽结构为研究对象,建立了3维有限元模型进行电场模拟。提出了应用径向基函数(RBF)神经网络与NSGA-II混合算法对套管内屏蔽结构进行多目标优化,并运用经典显示函数验证了该算法的有效性。在此基础上,建立了穿墙套管内屏蔽结构的多目标优化数学模型,结合RBF神经网络与NSGA-II混合算法对内屏蔽结构进行了优化设计,使套管内屏蔽各关键位置处电场强度(简称场强)均满足控制要求。研究表明:与自由网格划分相比,体旋转扫掠网格划分可使有限元模型生成的节点数量降低58.2%;墙体和均压环对套管复合外套有较好的屏蔽作用,且高场强区主要集中在内屏蔽表面,优化后最高场强降低14.5%。3维电场模拟结果可为穿墙套管的设计、制造和运行提供数据和理论依据,且所提算法能较好地解决大场域、多介质复杂模型结构优化耗时较多的问题。

雷电冲击试验中特高压油纸电容式套管末屏电位升高原因分析

为分析某1 100kV特高压油纸电容式套管在进行雷电冲击试验后油中产生少量乙炔的原因,首先采用三比值法分析了油色谱数据,确定故障类型为套管内部低能量放电。然后对套管进行解体分析,发现套管末屏引线断股并有放电痕迹。最后进一步从套管末屏电位升高的角度分析了放电原因,并通过测量接地线高频阻抗,同时结合实测的电流波形,估算了末屏电位升高值。研究结果表明,接地线的高频阻抗远大于工频阻抗,这是套管在雷电冲击电压试验时末屏电位升高的重要原因之一;估算可得,特高压套管在进行雷电冲击截波试验时,套管末屏对地电位的升高值达到41kV。因此,特高压油纸电容式套管在进行雷电冲击试验时,为避免地电位抬高引起的类似故障,应增加接地线截面积、减小接地线长度并采取一点接地的方式。

直流高压干式套管的多参量诊断

准确诊断干式套管主绝缘的老化状态,对于电力系统的可靠运行及状态检修具有非常重要的意义。为此,分别测量了干式套管主绝缘试样的介质损耗参量、泄漏电流、局部放电参量和剩余击穿电压,采用基于统计学的方法建立了多参量诊断的数学模型,对干式套管主绝缘进行了老化状态评估。结果表明:所测参量中,偏斜度Sk+、介电损耗tanδ、局放起始电压UPDIV、吸收比Pi为最优参量组;多参量诊断会提高绝缘状态评价的准确性,但也并不是参量越多越好,合理的选取诊断参量十分重要。