基于粒子群优化深度置信网络的气体绝缘金属封闭开关设备局部放电模式识别

气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal-enclosed switchgear,GIS)局部放电模式识别是其绝缘缺陷诊断和状态评估的重要部分,为实现放电类型的准确识别,提出了一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)深度置信网络(deep belief network,DBN)的局部放电模式识别方法。该方法通过PSO算法对DBN网络的权值参数进行优化,提高网络对局部放电特征的学习能力。首先,选取现场多平台的4种GIS局部放电类型监测数据组成样本集,用于对所提方法进行分析;其次,用改进的PSO算法结合样本数据确定DBN网络的初始最优权值参数,建立初始DBN网络;然后,利用训练样本对初始DBN网络进行训练,得到局部放电识别模型。最后,基于渤海油田岸电海上动力平台GIS的局部放电数据,采用多种不同局部放电识别模型对数据样本进行算例分析,结果表明:所提的PSO-DBN模型可有效识别GIS设备局部放电类型,相较于传统的DBN网络、多层前馈神经网络(back propagation,BP)、支持向量机(support vector machine,SVM)和卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)具有更高的准确识别率。

气体绝缘金属开关设备(GIS)扩建停电研究

对气体绝缘金属开关设备(GIS)扩建过程中的停电原因进行分析并提出可以避免停电问题的方案,对于GIS设备的选用及规划设计有着重要的指导意义。本文通过单母线、双母线、一台半断路器接线方式,分别分析了扩建过程中的停电范围。对于预留隔离开关的扩建方式,可通过增加隔离气室的方式避免设备扩建过程中的停电问题,同时可通过采用双断口隔离开关或同频同相耐压试验技术,避免耐压试验过程中停电问题。对于端部扩建方式,可首先建设扩建间隔,完成安装并对扩建部分进行耐压试验后,再进行母线对接,减少停电时间。

气体绝缘金属封闭开关设备回路电阻试验分析

准确测量设备回路电阻,可以有效判断设备导电回路是否存在接触面氧化、接触不良缺陷,避免因回路电阻超标导致设备发热。综述了设备回路电阻测试方法和测试误区,分析了测试接线对测量结果的影响,提出了采用外扩导流法准确测量GIS设备回路电阻的方法,并结合现场测试发现的一起地刀合闸不到位故障,验证了测试方法的准确性,为测量设备回路电阻提供了指导。

环保气体与固体复合绝缘的紧凑型开关设备研究

针对现有10kV环网开关设备污染环境、体积大、环境适应性差等缺点,阐述了采用环保气体与固体复合绝缘的紧凑型开关设备的性能特点,介绍了该开关设备的结构组成,以及隔离开关、出线套管、监控系统等关键技术。通过对关键技术进行理论分析和试验验证,不断优化产品结构,提高了产品的可靠性能。

气体绝缘开关设备运行特征提取与故障诊断技术研究

通过对试验系统实际录波数据的研究分析,按照不同原因类型分别对故障发生的外部气象因素以及内部因素两个方面进行深入挖掘。在外部因素方面,关注了天气、季节和时间的关联性;而在内部因素方面,详细研究了故障相电流的直流含量、三次谐波含量、过零点畸变情况以及过渡电阻的性质,总结出这些因素的特征规律。利用分数指标对特征进行重要性评价以及排序。综合外部气象特征以及录波所得内部特征,使用对于小样本数据具有独持优势的支持向量机SVM建立故障特征与类别之间非线性对应关系,并利用粒子群算法对模型的参数进行优化,实现GIS设备运行状态的智能诊断。

气体绝缘金属封闭式开关设备各模块的优化设计浅析

本文结合多年工程设计的工作经验及对110kV气体绝缘金属封闭开关设备的关键、重要结构的理解,对气体绝缘金属封闭开关设备的模块及其零部件的结构的标准化设计提出相应的优化建议,以提升工程师设计工作的准确率、效率,进而使产品具有更强的竞争力。

±550kV直流气体绝缘金属封闭开关设备长期带电试验研究

现有海上风电送出换流平台的直流侧均采用常规敞开式设备及电气连接布局,设备占用空间大。为了有效减小平台面积及质量,采用直流气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)替代原有敞开式设备。直流GIS绝缘件长期运行在单极性直流电压下,表面会产生电荷积聚,从而改变沿面电场分布,降低绝缘子沿面闪络电压。目前,暂无关于直流GIS的国际、国内标准,缺乏系统、全面的试验指导,开展长期带电试验考核可有效验证直流GIS的可靠性、稳定性。本文围绕长期带电试验方案及试验样机展开研究,基于多物理场耦合仿真结果,提出长期带电试验方案,并设计样机形态。

空载变压器合闸引起气体绝缘金属封闭开关设备故障分析

气体绝缘金属封闭开关设备是变电站中的重要电气设备,在持续运行过程中承受过电压冲击。对空载变压器合闸产生的谐振过电压进行理论分析,并结合实例对空载变压器合闸引起气体绝缘金属封闭开关设备故障进行分析,进而提出解决方案。

气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子开裂的分析

绝缘子是气体绝缘金属封闭开关设备非常重要的部件之一,其作用主要是隔离气室、隔离电气以及支撑机械。而绝缘子开裂则是最常见的一种绝缘子故障类型,在特高压、超高压电力系统中会导致大面积停电,对社会造成比较严重的影响。本文首先简单介绍了气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子,并选取典型案例分析了气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子开裂情况,利用检测试验,分析了气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子发生开裂的具体原因, 深入探讨,提出了应对气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子开裂的有效对策,希望能对此问题进行有效改善。

气体绝缘金属封闭开关设备盆式绝缘子放电故障原因分析

近年来,气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)需求量越来越大,组合电器质量难以保障,导致在运行过程中出现各种问题,GIS存在巨大的安全隐患。本研究以某换流站恢复送电是出现的放电问题GIS盆式绝缘子为例,通过对继电保护动作以及设备出厂试验进行分析,并模拟电场,可以有效维持高压电网运行的稳定性,寻找盆式绝缘子发生电问题的主要原因。

12 kV/4000 A环保气体绝缘开关设备散热结构设计

由于环保气体绝缘开关设备是完全密封的,其散热工况极差,针对12 kV/4 000 A环保气体绝缘开关设备研发中的热传递与散热问题,开发了一种组装式断路器。对断路器的内部结构设计进行了优化,增大有效的散热面积,同时优化风道与风机布局来进一步扩大散热面积,强化外部热对流交换。试验结果表明,温升值完全控制在标准要求的范围内,开发的12 kV/4 000 A环保气体绝缘开关设备满足温升标准,确保了开关柜运行的可靠性。

气体绝缘金属封闭开关设备故障分析与对策

气体绝缘金属封闭开关设备的需求量最近几年表现出明显的增加趋势,进而也在一定程度上降低了组合电器的质量,在气体绝缘金属封闭开关设备运行的过程中常常发生各种故障,各种安全隐患问题也开始逐渐暴露。本次研究主要分析了气体绝缘金属封闭开关设备的常见典型故障,并详细分析了发生故障的具体原因,并制定了有关的防范对策,希望能提升气体绝缘金属封闭开关设备运行的安全性及稳定性,以便能更好为电力系统和电气设备服务。

XGN-40.5 kV气体绝缘金属封闭开关设备抗震性能研究

轨道交通供电系统在山地尤其高海拔地区建设条件相对恶劣,对供电系统设备的抗震性能的要求也不断提升。以XGN-40.5 kV气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)为研究对象,采用有限元分析软件,建立三维有限元计算模型,在自重载荷条件下对其进行静力分析、模态分析和地震作用下的反应谱分析。计算结果表明:该GIS开关设备具有较好的抗震性能,在0.5g地震激励下的抗震性能满足规范要求。

基于SF_6气体分解产物检测的气体绝缘开关设备状态监测

分析了SF6气体分解产物检测方法,开展了气体绝缘开关设备(GIS)设备分解产物带电检测,对检测结果进行了统计分析,得到了不同类型设备中的分解产物特性。统计分析结果表明,正常运行设备均未检测到SO2和H2S组分,50%以上的设备检测到CO组分但含量不超过20μL/L,互感器检测到CO组分概率稍高且含量较大。对检测到SO2组分的设备气室进行了跟踪检测,结合设备运行工况,对设备状态进行了综合判断,通过解体检查验证了SF6气体分解产物检测措施及状态监测结果的有效性。

特高压气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压特性的试验研究

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关操作产生的特快速瞬态过电压(very fast transientovervoltage,VFTO)会影响电气设备的安全运行,随着系统电压等级的提高,该影响会越来越严重,在特高压系统中尤为突出。为掌握特高压GIS的VFTO特性,在特高压GIS设备的VFTO试验回路进行了大规模GIS隔离开关操作试验,并对VFTO测量结果进行了统计分析。研究得到了VFTO全过程波形的波形特征、击穿次数、频率成份和残余电压分布,单次击穿波形的波形特征和振荡系数分布,及预充/不预充直流电压下的VFTO幅值特性,揭示了隔离开关加装阻尼电阻对VFTO的抑制作用。所获得的特高压GIS中的VFTO特性为进一步研究VFTO仿真和绝缘配合等提供了依据。

气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压研究的新进展

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中的隔离开关操作空载短母线会产生陡波前、高幅值的特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)、瞬态壳体电位和电磁干扰,对GIS及其连接的具有绕组的设备、与壳体连接的二次设备绝缘产生危害,干扰二次设备工作,严重影响设备的安全运行。对2009年前国内外在VFTO测量方法、特性试验、数字仿真和对绝缘影响以及外部VFTO方面的研究状况进行了综述。概要总结了国家电网公司在特高压GIS中VFTO实测及仿真研究方面取得的新进展,提出了特高压GIS中VFTO需要深化研究的内容,即重点关注VFTO的传播特性与仿真建模,VFTO下的绝缘特性和机制研究,以期全面掌握特高压GIS中VFTO特性,对特高压输变电设备的研制、工程设计和运行提供依据和有益的参考。

特高压气体绝缘开关设备特快速瞬态过电压的试验回路研究

为研究特高压气体绝缘开关设备(gas insulatedswitchgear,GIS)中的特快速瞬态过电压(very fast transientovervoltage,VFTO)规律,需要建立全尺寸的真型模拟试验回路。计算了1000kV GIS变电站和模拟试验回路在不同接线方式下的VFTO,指出1000kV GIS的VFTO模拟试验回路宜带有分支母线,比国家标准和IEC标准规定的无分支母线的简单试验回路更严格,从而提出新的VFTO试验回路,并推荐了测点布置方案和试验隔离开关型式。对所建成的VFTO试验回路进行试验,结果表明:无论是从VFTO实测波形还是从统计规律上看,试验回路均达到了设计的预期,对研究VFTO的特性发挥了重要作用。

气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压的全过程测量方法

特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltages,VFTO)是超/特高压气体绝缘开关设备(gas insulatedswitchgear,GIS)设计和运行中十分关心的问题,试验研究VFTO的特性是非常必要的。VFTO包含特快速瞬态分量、工频分量和准直流分量(空载母线残余电荷电压),其中VFTO的瞬态分量在GIS中以电压波的形式传播,致使不同位置的VFTO波形具有显著差异。因此,试验研究VFTO的关键是对VFTO时间过程和空间分布的全过程测量。研究了VFTO测量方法,采用手孔式电容传感器与阻抗变换器相结合的方法实现了全过程测量,研制出测量频带为0.003 Hz^100 MHz和波形记录时间为200 ms的测量系统;采用多个测量系统,并基于隔离开关触头间隙击穿时的电磁波辐射信号,研制出了同步触发装置,实现了对GIS上不同位置的VFTO空间分布的测量。

特高压气体绝缘开关设备中电磁式电压互感器耐受特快速暂态过电压的特性分析

为满足系统同期合环的要求,特高压气体绝缘开关设备(GIS)中安装有电磁式电压互感器(IVT)。GIS内部隔离开关操作会产生特快速暂态过电压(VFTO),可能引起IVT绕组出现电压分布不均的问题。为掌握特高压工程用GIS IVT在VFTO下的耐受特性,采用仿真和实测相结合的方法对其绕组在VFTO下的电压分布进行了研究。建立了IVT的端口模型和绕组电压分布计算模型计算其端口VFTO和绕组电压分布,并通过陡前沿冲击电压下绕组电压分布试验予以验证。通过仿真计算,获得了特高压变电站IVT端口的典型VFTO波形及其作用下的绕组电压分布特性。计算表明电压沿绕组分布整体比较均匀,绕组端部匝间、层间开口位置电压分布相对集中,试验结果初步也验证了仿真结果。根据仿真和试验结果,校核了绕组电压分布集中位置的绝缘耐受能力。进一步说明在实际特高压工程中,IVT绝缘耐受VFTO具有足够的裕度;在产品的优化设计中须加强绕组首端匝间和层间绝缘,以进一步提高其VFTO耐受能力。

气体绝缘开关设备母线接头过热失效的相似模型

气体绝缘开关设备(gas-insulated switchgear,GIS)母线接头过热失效由开始发展到形成的时间较长,直接采用母线原型开展故障过程模拟试验缺乏客观现实性。为了再现GIS母线接头的过热失效过程,根据过热失效所包含的功率损耗、气体流动以及温升现象的数学模型,利用相似学原理推导了涡流–流体–热耦合场的相似关系,并对其进行了合理简化和修正,以提高相似模型的实用性,设计了GIS母线的局部相似模型,给出了模型的几何条件、物理条件和边界条件。利用三维有限元法分别计算了母线原型与相似模型涡流场及温度场,将电流密度及温度分布的计算结果进行对比,验证了相似建模的有效性。