短波频段内UHV输电线路对无线电台站的无源干扰

为了解特高压交流输电线路对无线电站的无源干扰的影响,利用基于线天线电磁场计算的矩量法程序NEC研究了入射电磁波在1000kV特高压交流输电线路、架空地线以及铁塔上产生的电磁散射对附近无线电台站的无源干扰问题。利用该方法计算分析不同类型的特高压输电线路的无源干扰水平,得到了特高压输电线路的避让距离;通过与特高压线路缩比模型试验的比较验证了所提出避让距离的有效性。考虑到1000kV交流特高压输电线路的其他因素可能产生的影响,从偏严和保护环境的角度出发,建议在短波频段内1000kV交流特高压输电线路对不同无线电台站无源影响的防护间距为:一级无线电台站2000m;二级无线电台站1000m;三级无线电台站500m。

UHV交流输电线路对调幅广播收音台防护间距

为研究特高压交流输电线路对调幅广播收音台的防护间距,通过特高压交流试验基地的实测数据,得到了特高压交流输电线路的无线电干扰水平,为有源干扰的计算提供了强有力的数据支持。利用NEC电磁计算软件,建立了特高压输电线路的实体模型,计算了无源干扰随频率、入射角度以及防护间距的变化规律,得到了特高压交流线路3种典型塔型的无源干扰水平。最后通过比较有源干扰和无源干扰影响,给出了特高压交流架空输电线路对调幅广播收音台的防护间距计算值。

基于多维振动特征图谱的特高压换流阀主循环泵轻量化故障诊断模型

针对特高压换流阀阀冷系统中主循环泵故障特征提取难和故障诊断模型规模大的问题,提出一种基于多维振动特征图谱的轻量化主循环泵故障诊断模型。首先,基于振动轨迹图像(vibration locus image,VLI)和伪颜色编码的时域特征提取方法,构建主循环泵的时域特征图谱。其次,融合马尔科夫变迁场(Markov transition fields,MTF)和小波包变换(wavelet packet transform,WPT),全尺度提取振动信号的低频和高频故障特征,构建主循环泵的频域、时频域特征图谱。最后,通过全维度动态卷积(omni-dimensional dynamic convolution,ODconv)优化轻量化卷积神经网络模型框架,构建了轻量化主循环泵故障诊断模型(OD-ShuffleNet)。并融合时域、频域和时频域故障特征,在减少硬件资源占用的基础上进一步提升模型的故障诊断精度。分析结果表明,模型的诊断准确率为95.0%,优于经典卷积神经网络架构。

不同风场中特高压换流站阀厅屋盖风压特性试验研究

特高压(ultra high voltage,UHV)换流站阀厅的金属屋面系统在风荷载作用下易发生屋面表层风揭事故。为深入探讨该类建筑屋面的风压极值特性,基于风洞试验分别探讨了大气边界层(atmospheric-boundary-layer,ABL)风、壁面射流、均匀湍流三种风场作用下的屋面风压特性,比较了平均风剖面、风速、风向、湍流强度等因素对屋面风压的影响。结果表明:阀厅屋盖迎风前缘负风压最大,且控制风向角在45°左右;壁面射流风场下平均风压系数与脉动风压系数均超过大气边界层风场的结果;风速对阀厅屋盖的负风压系数均值和极值影响较小,而湍流度对风压系数的极值影响较大;大气边界风场时,JGJ/T 481—2019《屋盖结构风荷载标准》的最不利风压系数建议值偏于安全;而在壁面射流风场下,阀厅屋盖全风向最不利风压系数在所有区域都大于JGJ/T 481—2019的建议值,设计中应加以重视。

特高压换流站抗震韧性及震后修复策略快速评估方法

地震作用下特高压换流站中设备极易损坏,然而由于资源条件限制使得震后抢修效率较低,从而导致了大量经济损失。为寻求高效的震后修复策略,该文搭建一套基于功能状态模型的抗震韧性快速评估框架。从结构和电气两方面建立换流站系统的二维功能网络模型,并利用贝叶斯网络进行功能状态快速评估。为提高系统震后修复效率,提出一种生物启发式多目标优化算法,利用震后迭代模拟得到系统阶梯型功能时变函数。通过对一典型±800 kV特高压换流站进行抗震韧性分析,得到换流站系统的关键抢修设备及最优修复策略,证明了最优修复策略的有效性和必要性。该框架量化了特高压换流站的震后修复过程及抗震韧性水平,可为换流站系统的震后应急抢修提供参考。

基于改进单阶段目标检测算法的换流站电气设备目标检测

针对换流站多种电气设备检测时背景复杂干扰性强而又需要快速准确检测出故障的实际情况,提出基于改进YOLOv5(You Only Look Once)的检测方法。首先,为提高算法的准确性和收敛速度,通过K-means聚类算法对YOLOv5模型中的锚框预设进行改进,在数据集预处理阶段得到更适用于换流站电气设备的锚框,使其更加契合换流站电力设备数据集;然后,为提高算法检测过程的识别速度,在特征提取网络添加注意力机制模块,筛选出重要的特征信息。将改进后的算法网络识别效果与YOLOv5中的原始算法网络检测结果进行对比分析。结果表明,检测平均识别精度均值由71.16%提高至92.51%,检测速度由21帧/s提升至31帧/s;同时与R-CNN(Regions with convolutional neural networks)等算法相比,检测精度与速度都有较大提升。添加可解释性分析,将识别结果通过热力图的形式显示,可以更好地应对算法的潜在风险。

海上风电柔性直流技术研究进展与展望

本文概述了全球海上风电发展情况,从政策、规划、资源、技术角度分析了我国海上风电发展的宏观基本面。详细介绍了国内外海上风电柔性直流送出的主流技术路线和技术发展现状。针对几类新型海上风电柔直系统拓扑结构,从技术、经济性方面进行了综合比较分析,并对其工程应用潜力进行了研判。最后提出了我国海上风电柔性直流技术研究与创新发展的战略思考和建议。

特高压换流站调相机动态无功支撑的有效作用范围研究

针对换流站调相机动态无功支撑能力不足的问题进行了研究。首先,基于含调相机的特高压换流站等值电路图,推导换流母线电压表达式,得出短路比与故障地点是其主要影响因素;然后,计及系统短路比大小和故障地点,分析故障后调相机是否有效抬升换流母线电压至预期值,得到其有效作用范围;最后,利用PSCAD仿真验证。所提方法可以评估换流站调相机动态无功支撑能力的有效作用范围。

基于合成场强仪的输电工程地面合成电场研究

高压直流(DC)输电线路交叉跨越是我国特高压(UHV)技术发展中出现的问题。由于两回DC线路相互影响,交叉跨越区域内合成电场呈复杂的三维分布,UHV DC输电工程地面合成电场计算较为困难。选取典型±800 kV UHV DC输电工程进行地面合成电场的实测研究。参照GB 39220—2020,采用HDEM-01合成场强仪进行野外现场实测。测量参数为有效期内的场磨传感器上积聚的电荷量。测量结果与运行初期实测数据的对比结果表明:±800 kV换流站周边运行初期合成电场强度略低于后期,且整体水平较低;沿线电磁环境敏感目标运行初期、后期的实测数据中,74%的数值小于5 kV/m。通过此次研究,明确了UHV DC输电工程合成电场不同时期的特性。该研究有助于推进UHV DC输电工程的快速建成,并提高其运行安全性,从而推动电力工程建设的发展。

物联网在特高压换流站工程消防中的应用

火灾是特高压换流站工程投入运行后的一个重大安全隐患。在总结近几年换流站消防火灾问题处理经验的基础上,提出基于物联网技术的消防自动化实时监控全站消防系统。该系统具有全景监控、消防资源管理、物联监控、日常管理、应急处置、消防培训等功能,实现了火灾风险判别监测和火情预警,能够对火情快速定位,辅助提供火情处理决策,系统记录火灾实时数据,为火灾事故溯源提供支撑。

特高压换流站监视云边协同计算优化研究

随着我国特高压电力系统的不断发展,特高压换流站中需要实时测量的数据呈现指数增长。针对现有保护系统数据传输不能满足数据采集实时性要求的问题,提出一种云边协同的计算架构。首先,对特高压换流站内的数据采集问题进行建模,并证明最优通信调度与计算资源分配问题是一个凹优化问题。其次,提出一种云边协同通信调度与计算资源分配方法,对具有严格延迟界限的任务在边缘从站处理,而具有宽松延迟界限的任务被传输到云端主站,实现特高压换流站中传感器数据的低传输延时通信调度与计算资源分配。仿真模拟表明采用所提方法可以使特高压换流站内通信满足任务延迟要求的概率提高了14%到30%,提高了数据传输效率。

特高压换流站消防应急电源供电电路调频故障信号辨识方法

应急电源供电电路发生调频故障时会出现抖动问题,导致电极振荡失效,为此研究特高压换流站消防应急电源供电电路调频故障信号辨识方法。利用干扰区分直流网失效特性,提取双极供电故障特征。采用模态分解法分解调频故障信号模态,结合小波变换奇异熵识别电路调频故障信号。由实验结果可知,该方法在模拟两种故障时,所呈现的电压波动幅度与实际发生的故障幅度高度一致,具有精准辨识效果。

基于温升监测的特高压换流站高压开关柜火灾预警方法

特高压换流站高压开关柜接头端因温升导致过热会出现断路、火灾等安全隐患,为此提出基于温升监测的特高压换流站高压开关柜火灾预警方法。提取接头端温升特征因素,构建有限元模型;优化温升监测模块的感应灵敏度,提高了温升数据检测的准确率。实验结果表明,所提方法显著提升了温度感应与监测的准确率,与实际温度的差不超过5℃,整体温升变化曲线与实际温升曲线一致。

基于关联规则的绿色特高压换流站设备选型逻辑自适应优化算法

特高压换流站中组成设备众多,在运行时会产生较大的耗损,有必要实施设备选型优化,对此,提出一种基于关联规则的绿色特高压换流站设备选型逻辑自适应优化算法。利用关联规则,选取影响绿色特高压换流站设备选型的主要因素,构建绿色特高压换流站设备选型逻辑描述函数,并设置约束条件。利用粒子群算法自适应优化选择特高压换流站设备型号,实现绿色特高压换流站设备选型逻辑优化。结果表明,3种自适应优化后的绿色特高压换流站设备选型方案应用后,产生的耗损要小于原始特高压换流站设备选型方案。

特高压换流变压器含水系灭火剂的水喷雾系统灭火试验研究

采用1∶1全尺寸特高压换流变压器实体火模型,开展添加水系灭火剂的水喷雾灭火系统灭特高压换流变压器全尺寸实体火的试验研究,提出已安装水喷雾灭火系统换流站的消防改造方案,以及水喷雾灭火系统抗烧和抗爆能力提升的解决方案,提升特高压换流变压器消防能力。结果表明,在美国防火协会标准的水喷雾灭火系统设计标准下,添加6%水系灭火剂的水喷雾灭火系统仅34 s就扑灭了全尺寸特高压换流变压器实体火,验证了添加水系灭火剂的水喷雾灭火系统的灭火能力。

±800kV直流输电工程交流滤波器暂态定值计算

特高压直流输电工程换流器运行中会产生大量谐波,对电力系统稳定和通信线路等均会造成不良影响。加装交流滤波器可以有效地降低换流器谐波危害,提高系统运行可靠性,同时补偿换流器运行中所需的无功。为了使交流滤波器在各种工况下都能安全运行,必须合理地配置避雷器并确定滤波器的绝缘配合方案。本文根据±800kV特高压直流输电工程功能规范书的要求和交流滤波器元件参数特性,选取最严酷的运行工况,计算了交流滤波器暂态负荷情况,研究得出了交流滤波器内各元件电容、电抗、电阻以及避雷器的暂态电流、电压和能量,确定了交流滤波器各元件的绝缘水平和避雷器参数配置,得出整流站和逆变站高压容器雷电耐受水平和操作耐受水平分别为1 550kV和1 175kV。研究表明通过合理确定绝缘水平并配置避雷器,可以有效地降低滤波器设备电容器、电抗器和电阻器的保护水平,同时满足交流滤波器设备安全运行要求。

±800kV特高压换流站支柱绝缘子自然积污特性

为研究特高压换流站支柱绝缘子的自然积污状况,2014年和2015年在±800 kV哈郑直流中州换流站进行了自然积污试验。结果表明:污秽程度从轻到重依次为不带电设备,交流带电运行的设备,直流带电运行的设备;瓷绝缘子表面污秽程度相差不大,而对于复合和表面喷涂RTV的支柱绝缘子,极II侧(负极)比极I侧(正极)的积污程度严重,极II侧等值盐密平均为极I侧2.4倍,极II侧等值灰密平均为极I侧2.7倍;无论正、负极性,瓷表面绝缘子积污最轻,其次是复合材质,积污最严重为喷涂RTV涂料绝缘子;积污物中阳离子主要为Ca^(2+)和K^+,阴离子主要为NO_3^-和SO_4^(2-);可溶性污秽的主要成分为CaSO_4和各类硝酸盐。

±800kV特高压直流换流站绝缘配合

为合理确定±800kV特高压换流站设备绝缘水平,分析了换流站避雷器保护配置方案、绝缘配合的原则、绝缘裕度(包括换流变套管绝缘裕度的取舍)等关键问题,建议晶闸管阀、雷电冲击和操作冲击的绝缘裕度降低到10%,而特高压直流换流站直流侧油浸式设备不再采用SIWL/LIWL的比系数(0.83)和靠至高一级的标准绝缘水平等级;对于换流变内绝缘与套管绝缘间的裕度,建议直流800 kV换流变套管的直流耐受试验和极性翻转试验(都带局部放电测量)的试验水平取绕组相应耐受电压水平的1.15倍,而雷电和操作冲击试验电压水平由按比绕组绝缘水平提高10%降低到提高5%执行;最后初步探讨了避雷器的参数与特性、设备的保护水平。

±800kV特高压直流换流站阀厅金具表面电场计算

为分析特高压换流站阀厅金具表面电场分布情况,采用静电场有限元数值方法进行了求解。首先以某±800kV特高压高端阀厅为研究基础,建立3D实体模型。然后根据阀厅设备的电气参数,通过PSCAD仿真得到阀厅设备在额定功率和轻载运行时的电位波形。最后采用静电场瞬时加载法,选取典型的数值进行加载求解,得到各种运行工况下阀厅内部金具设备场强分布云图和最大值分布规律,并对场强最大的金具进行优化设计。计算结果表明,在当前设计方案及配置条件下,阀厅内部高压侧设备连接及屏蔽金具表面场强较低,完全满足特高压直流阀厅内部电场控制要求;低压侧部分设备的屏蔽金具表面场强较高,接近甚至超过起晕场强,需要重点关注,并建议将D侧支柱绝缘子均压环管径增大至100mm。研究结果为特高压阀厅金具的设计规划提供了可靠支撑,具有重要的借鉴价值。

±800kV特高压直流换流站阀厅金具的结构特点

±800 kV特高压直流换流站阀厅工程设计中,换流阀与换流变压器及穿墙套管之间采用管型母线连接方式,设备连接需采用特殊的管型母线连接金具。笔者通过对向家坝—上海、锦屏—苏南±800 kV特高压直流输电工程换流站阀厅金具的结构介绍,阐述了阀厅金具的整体结构特点,分析了金具的载流量和耐热性、防电晕特性、机械强度的可靠性、外形尺寸以及连接形式等要求。通过实例介绍了5种常用的阀厅金具的结构细节及特点,为哈密南—郑州及溪洛渡—浙江等特高压换流站阀厅金具设计提供参考和借鉴。