遥感数据驱动的电力污秽等级XGBOOST预测模型

输电线路绝缘子积污是电网安全运行的重要威胁之一。传统的电力污秽等级评估依靠人工作业,存在效率低、准确性不足等问题。遥感和人工智能技术的发展为改进电力污秽等级预测模型提供了新的契机。本研究搜集了夜间灯光遥感数据、大气环境遥感监测数据、NDVI和污染源排放清单等多源异构数据,开发了一种基于XGBOOST算法的电力污秽等级预测模型,用于实现大范围、细粒度的电力系统污区图绘制。实验结果表明,该方法在测试集上取得了87%的总体精度,对于电力系统关注的重污染区域预测精度在82%以上。模型所需的数据源可以通过公开渠道免费获得,因此该方法将为今后电力系统低成本、高效、准确的绘制电力污区图提供重要支撑。

基于气象特征挖掘与AdaBoost-MEA-ELM模型的绝缘子盐密预测

为及时掌握输电线路绝缘子污秽情况,提出了一种基于气象的绝缘子盐密预测方法。挖掘了与积污相关性更强的气象特征,通过随机森林评估了气象特征的重要程度,结合序列前向搜索确立了最佳气象特征子集。基于台州市自然积污测试数据,使用极限学习机(extreme learning machine,ELM)建立盐密预测基础模型,并使用思维进化算法(mind evolution algorithm,MEA)对其初始权值与阈值进行优化,通过自适应提升(adaptive boosting,AdaBoost)算法集成进一步提高模型精度。结果表明:AdaBoost-MEA-ELM模型盐密预测平均绝对误差为0.0032mg/cm2,相比原始ELM模型误差降低58.97%,优化效果显著;与其他模型对比验证了AdaBoost-MEA-ELM模型的性能以及3种算法结合的合理性;通过k折交叉验证获得了训练数据改变时模型误差的变化情况,进一步验证了模型的泛化性与稳定性。

±500 kV葛南线绝缘子自然积污特性研究

为研究直流线路绝缘子的自然积污特性,在±500 kV葛南线浙江嘉兴与湖州段设置测点进行自然积污试验。测试得到了绝缘子的等值盐密与等值灰密,研究了电场与伞形对绝缘子积污特性的影响,结果表明:钟罩型绝缘子积污比双伞形严重,钟罩型盐密、灰密平均为双伞形的1.73、1.54倍,灰盐比钟罩型略大,双伞形积污不均匀度显著小于钟罩型。提出了一种考虑积污不均匀度与灰密的绝缘子爬距有效利用系数计算方法,计算了不同污区等级下XZWP-160绝缘子的爬距有效利用系数。研究结果可为预防线路污闪事故提供有益参考。

带电复合绝缘子积污特性的对比观测

复合绝缘带电是否会对绝缘子盐密(ESDD)和灰密(NSDD)值产生影响关系到电力系统污秽复合外绝缘配置,开展带电复合绝缘子与不带电复合绝缘子积污对比观测有助于研究复合绝缘子带电与不带电运行积污规律。为此,选择深圳地区22处代表性的输电杆塔上进行带电与不带电复合绝缘子挂样观测,测量了积污期为2a的复合绝缘子盐密、灰密和灰密盐密比,对比了带电与不带电复合绝缘子上表面、下表面与单片均值积污规律的差别。结果表明:带电与否对复合绝缘子上表面盐密基本无影响,下表面盐密值约增加0.3倍,片均值约增加0.1倍;带电复合绝缘子盐密片均值与不带电复合绝缘子上、下表面盐密值有较好的线性关系;带电运行对复合绝缘子灰密值有影响,带电有利于不溶灰份的积累,上表面灰密增加0.4倍,下表面增加约0.7倍,片均值增加约0.5倍。带电绝缘子的灰密盐密比更大。带电复合绝缘子积污特性的对比观测数据为实验室开展复合绝缘子污闪试验工况及现场外绝缘配置考虑带电因素提供了基础数据。

大气环境参数与电网污秽等级划分间经验算式的修正

大量污闪事故的环境监测数据表明,输变电设备外绝缘表面的污秽程度主要与大气环境污染有关。为此,介绍了国内一些研究机构给出的盐密值与大气环境参数间的经验公式,对经验公式的独立项选取提出了修正建议。以武汉市东湖高新环境监测点为例,选取了合适的独立项计算理论盐密值,并与监测点附近的实测盐密值进行对比,理论盐密值与实测盐密值较为符合。同时,利用该方法推算了湖北省17个地区理论盐密值对应污秽等级,与湖北电网各地区污区图的污秽等级实际情况基本一致。结论表明,在无法开展现场盐密测试或没有安装污秽监测装置的地区,可考虑利用经验公式并根据修正建议推算该地区的理论盐密值,作为该地区污秽等级划分的参考值之一。

不带电条件下复合绝缘子与XP-70绝缘子自然积污特性对比分析

为研究复合绝缘子积污特性及与XP-70绝缘子积污特性的区别,选择深圳31处典型地区的输电杆塔对2种绝缘子不带电挂样进行了观测对比,分别测量了积污期为2a的绝缘子的等值附盐密度(ESDD)、等值附灰密度(NSDD)和2者之比(简称灰盐比,记为rE/N),并对比了复合绝缘子和XP-70绝缘子上表面、下表面与单片均值积污特性的区别。结果表明:1)观测期内,复合绝缘子上表面附盐密度约为XP-70绝缘子的2.2倍,下表面约为0.3倍,彼均值约为0.5倍;2)复合绝缘子上表面等值附灰密度约为XP-70绝缘子的3.6倍,下表面约为0.9倍,片均值约为1.4倍;3)复合绝缘子灰盐比大致分布在10～30范围内,XP-70绝缘子上表面灰盐比主要在5～25范围内,下表面灰盐比和均值灰盐比主要分布在5～10范围内。

晴朗天气绝缘子泄漏电流响应机理及污秽预测

在武汉绝缘子人工污秽试验场对晴朗天气下XWP2-70和XP-160绝缘子进行大量试验,得到其在不同污秽度下泄漏电流一次谐波与气象因素之间的动态关系,建立不同灰密时绝缘子表面盐密与泄漏电流、环境相对湿度关系的数学模型,利用非线性回归分析方法预测出不同盐密下泄漏电流一次谐波幅值与相对湿度的关系式,获得盐密与关系式系数之间的定量关系。结果表明:绝缘子表面泄漏电流总是在夜间2~6点达到最大值,在白天13~17点下降到最小值,整体呈现马鞍形曲线,泄漏电流一次谐波与湿度呈正相关,与温度呈负相关;在相同湿度、不同温度下,泄漏电流一次谐波几乎相同,但在相同温度、不同湿度下,泄漏电流一次谐波变化较大;泄漏电流主要取决于环境相对湿度,当相对湿度较高时,泄漏电流随着相对湿度的增加而增大得更快,因此建立污秽预测模型应重点考虑湿度的影响。

污秽绝缘子表面干区形成的影响因素

干区的形成是绝缘子污闪发生的一个必要条件,干区的形成受电压、污秽种类和含量、天气等诸多因素的影响,研究干区形成的影响因素问题,不仅有助于更加深刻地认识干区的形成,而且可以完善外绝缘污闪理论。为此,以矩形污秽玻璃片模拟实际绝缘子,在人工雾室中试验研究了污秽和雾对干区形成的影响。试验结果表明:随着等值附盐密度(ESDD)的增加,干区的形成时间逐渐缩短,干区宽度逐渐减小;随着等值附灰密度(NSDD)的增加,干区的形成时间逐渐变长,干区宽度逐渐增大;随着雾浓度的增大,干区的形成时间不变,干区宽度逐渐减小。此外,基于热量平衡理论对这些影响趋势给出了解释。研究结果表明ESDD、NSDD和雾浓度对于干区的形成是有影响的。

绝缘子污闪电压蒙特卡罗法预测的基础研究

提出了一种基于蒙特卡罗方法的绝缘子污闪电压预测新方法,其实质是将现有污闪电压预测经验公式U=KSE-P的系数K和指数P作为随机变量看待,预测的结果是污闪电压U的随机分布范围。实验结果证明,蒙特卡罗法预测的污闪电压分布范围符合污闪电压的本质规律,在电网污闪事故预防的实际工作中有很好的应用前景。

染污方法对瓷绝缘子直流污闪特性的影响

在人工污秽试验中,IEC标准推荐了几种染污方法,但未给出不同方法试验结果差异的相关说明。为此,采用大吨位瓷绝缘子XZP-300为试品,研究了定量涂刷法、浸污法2种染污方法获得的瓷绝缘子试品在不同盐密条件下的直流污闪特性,比较了2种染污方法试验结果的概率分布特性,同时分析了2种试验方法试验结果的差异,并基于污闪平板模型从原理上解释了差异的原因。结果表明,定量涂刷法和浸污法的试验结果均近似呈正态分布,可以采用2种方法均值计算50%耐受电压;定量涂刷法获得的污闪电压高出浸污法的污闪电压约2%～6%;通过基于平板模型的公式推导可证明,均匀染污表面的污闪电压低于不均匀染污表面的,由于浸污法染污绝缘子表面盐密分布比定量涂刷法的更均匀,因此浸污法的污闪电压低于定量涂刷法的。

从策略到措施的水环境生态规划——以北京通州星湖工业区为例

通过北京通州星湖工业区规划案例,归纳出面向水环境的城市设计与开发控制的基本程序为:1)提出与水环境设施相结合的规划结构;2)规划与公共开放空间与景观规划相结合的雨水组织(收集、运移)和雨水净化系统;3)设计、计算符合基地条件、与竖向规划相结合的雨水运移系统,选择具有蓄滞洪、景观复合功能的雨水净化系统;4)挖掘减少非渗水面积率设计方法,并制定规划政策以鼓励采纳减少非渗水面积率的各项措施。

适用于绝缘子污秽检测的8 mm波辐射计设计

基于微波辐射测量原理与天线理论,计算了8 mm辐射计检测绝缘子污秽时天线温度与绝缘子等值附盐密度(ESDD)之间的定量关系,为辐射计的技术指标设定提供了理论参考。依据计算结果,设计并制作了一种适用于电力系统工况条件下绝缘子污秽检测的8 mm狄克型辐射计,对其线性度、灵敏度、稳定度与定标方程等各项性能指标进行了测试。最后,使用该辐射计完成了对XP-70型绝缘子的实验测量。性能测试结果与实验结论均表明,所设计的8mm辐射计能够较准确地测定线路绝缘子的污秽程度。但是,由于天线温度的影响因素较多,实际的工程应用仍需进一步的理论与实验研究。

输电线路污闪跳闸概率计算方法

针对高压电网运行中绝缘子污闪风险概率评估的困难,提出了基于大气质量指数和微气象站信息的绝缘子附盐密度预测及污闪概率计算新方法。首先通过大气质量指数和微气象站信息分别获取区域中心位置的盐密和气象信息;然后基于该区域中心的气象信息和盐密数据通过支持向量机建立盐密预测模型;再根据其他绝缘子的气象信息,通过盐密预测模型计算出其他绝缘子的盐密值;最后通过恒定电压下绝缘子污闪概率模型计算输电线路的污闪概率,安徽电网220 k V输电线路的运行数据的计算结果验证了方法的正确性和有效性。

±500kV高肇直流线路绝缘子积污特性对比分析

为分析不同结构绝缘子在华南地区直流输电线路使用后的积污情况,在±500 kV高肇直流线路经过广东省内的轻污秽区,设置污秽测量点,对带电运行1～3 a后的不同伞形结构(三伞型和钟罩型)直流线路绝缘子的污秽度进行了测量。测量结果表明:在相似的运行环境中,三伞型绝缘子的积污程度轻于钟罩型绝缘子;耐张串绝缘子的积污程度轻于直线串绝缘子;绝缘子表面积污多年期积高于1 a期。此外,雨水对绝缘子表面污秽具有清洁作用。研究成果有助于分析广东地区(甚至整个华南地区)直流线路绝缘子的积污规律,为直流输电线污秽外绝缘的设计和绝缘子的使用提供依据。

绝缘子泄漏电流和放电现象的初步研究

基于大量人工污秽试验 ,详细描述了瓷绝缘子表面的放电现象并建立了泄漏电流幅值与典型放电现象之间的对应 。

污湿环境中合成绝缘子憎水性影响因素分析

实验并分析了污湿环境中影响合成绝缘子憎水性的各种因素。结果表明 :酸性物质对憎水性影响较小 ,碱性物质使憎水性减弱 ;污秽层附着于硅橡胶表面的时间越长则憎水性越强 ;ESDD值越高则憎水性越弱 ;NSDD对憎水性影响较小 ;

污秽绝缘子表面局部电弧与泄漏电流波形特征间对应关系分析

污秽绝缘子表面局部电弧的发展变化与泄漏电流密切相关。为此,以普通悬式瓷绝缘子XP-70为试品,在人工雾室环境下进行了大量人工污秽试验,研究了污秽绝缘子表面局部电弧与泄漏电流波形特征之间的关系。利用泄漏电流采集装置连续存储了电流波形并利用高速摄影仪同步拍摄了放电过程,详细记录了绝缘子表面的局部放电现象以及泄漏电流的发展变化过程,揭示出局部放电强度与泄漏电流波形类别之间的对应关系;通过提取不同局部放电强度下泄漏电流波形的多个特征量(半波极大值同极小值之比k;波动率为k的电流波形在1s内出现的次数fk;一定时间内fk出现的总次数Ck及fk的最大值fkmax),研究了整个试验过程中各特征量的变化规律以及它们与等值盐密ρESDD之间的关系。研究结果表明,可以根据泄漏电流波形特征初判绝缘子表面的放电程度;根据fk变化规律及局部放电强度,能更加明确地将泄漏电流划分为3个区段即安全区、预报区和危险区;在污秽严重的情况下,fkmax(k>80)在一定程度上能较好地反映绝缘子的污秽程度和放电强度;Ck(50<k<80)与等值盐密值有一定的对应关系。

等值盐密现场测量方法的研究

介绍了通过湿润绝缘子表面污秽测量表面电导进而求出等值盐密的现场测量方法 ,设计了大小两种测量探头 ,确定了测量系统电源特征参数和污秽湿润的方法。并将这种测量方法与传统方法进行了比较 ,实测结果验证了现场测量方法的可行性 ,从而为今后现场等值盐密测量奠定了基础。

浙江电网架空输电线路绝缘子串的自然积污特性

掌握自然积污绝缘子的积污特性是绘制污秽区域分布图的重要依据。因此,以浙江电网架空输电线路绝缘子串为对象,对自然积污绝缘子的积污特点进行了试验研究。采用数量统计方法分析了上、下表面的等值灰密(NSDD)、等值盐密(ESDD)积污比KNSDD、KESDD以及2者比值KNSDD/ESDD的分布规律,并对不同污染源下绝缘子表面污秽物化学成分进行了分析。结果表明:不同结构型式自然积污绝缘子上、下表面污秽分布的不均匀特性存在差异;自然积污绝缘子KNSDD/ESDD的平均值为4.66,整片绝缘子KNSDD/ESDD平均值的变化趋势与下表面KNSDD/ESDD的变化趋势基本一致;绝缘子表面污秽物中,Ca2+占全部阳离子的摩尔分数最高,SO42-占全部阴离子的摩尔分数最高;同一片绝缘子,上、下表面污秽中各种离子的摩尔分数存在一定差异。建议外绝缘设计及线路运行维护中充分考虑这些积污特点。

可溶性污秽成分对绝缘子交流闪络特性的影响

为研究污秽成分对外绝缘的影响,根据国内外研究现状,选取6种典型可溶盐成分,以3片XP-160标准瓷绝缘子串为研究对象,试验研究其在不同污秽成分下的交流闪络特性。研究结果表明:不同污秽成分下绝缘子表面的污层电导率存在差异,从而影响绝缘子串的闪络特性;部分特殊成分的受热分解特性以及难溶性对绝缘子的闪络电压有明显影响;污秽成分对绝缘子闪络电压的影响不仅仅体现在其对污层电导率或者等值盐密的影响,其对电弧放电过程中热电离的影响也是重要因素之一;运用等值盐密计算闪络电压的经验公式具有一定的缺陷,本文通过试验得出的修正系数可提供一定参考。