光伏电站环网柜温湿度非线性耦合预测模型研究

大型太阳能光伏电站中的环网柜工作环境复杂多变,面对温差大、潮湿等恶劣环境,极易发生环网柜运行故障,影响太阳能光伏的安全稳定接入并网。环网柜温湿度具有明显的线性和非线性变化特征,基于环网柜内部温湿度实测数据,利用自回归移动平均(ARIMA)模型和径向基函数(RBF)模型对线性和非线性数据处理能力的优势,构建ARIMA-RBF权重组合温湿度预测模型,对某光伏电站实际环网柜内温湿度进行动态预测。预测结果表明:相较于单一模型,ARIMA-RBF权重组合模型的预测精度更高、稳定性更好;该组合模型通过适当的加权策略充分发挥了单一模型对数据不同特征的处理能力,能较好地评估环网柜内部温湿度状态,可为建立更具普适性的预测模型提供参考,并有助于减少环网柜因长期超温和潮湿环境下运行引起的故障。

12 kV环保气体绝缘环网柜电场分析及优化设计

近年来,环保气体作为SF 6的替代气体用于电力设备上成为了国内外的研究热点。为解决12 kV环保气体绝缘环网柜的放电问题,提出了金属均压罩和均压绝缘套两种优化设计方案加强环网柜绝缘薄弱部位,通过仿真分析对比了两种优化方案的电场分布情况,确定采用均压绝缘套方案作为最终的绝缘优化方案。

新型环保气体绝缘环网柜的设计

深入推动电网绿色低碳发展,环保气体绝缘环网柜是发展趋势。采用三工位隔离开关与真空断路器一体化,设计了一种12 kV新型环保气体绝缘环网柜。介绍了开关操作机构、主回路、气箱和生产流水线,进行了绝缘分析。这一新型环保气体绝缘环网柜的性能符合标准要求,满足市场应用需求,具有较高的推广应用前景。

基于电容耦合法的环网柜局部放电在线监测技术研究

环网柜绝缘放电击穿故障占比较高,供电公司每年须定期巡检检测环网柜局部放电情况,但仍然存在漏检和误判现象,为了实时了解环网柜局部放电情况,提出借助环网柜带电显示器配置的电容传感器直接从环网柜内部获取放电信息,无需安装昂贵的超高频和超声波探头;提出利用无源型网络变压器滤除幅值较高的低频信号,采用50 MHz采样频率的高速A/D和FPGA快速采集局部放电信号,基于STM32嵌入式技术开发了局部放电在线监测装置,编制了相应软件对局部放电波形和频谱进行绘制。搭建局部放电实验平台对局部放电进行了对比测试,结果表明,研制的在线监测装置对局部放电监测满足设计要求,该监测装置可替代传统带电显示器,具有安装简便的优势,对保障供电安全具有重要的意义。

12 kV气体绝缘环网柜工频特性研究及优化

为了保持环保气体开关设备尺寸的紧凑化,通过建立12 kV干燥空气绝缘环网柜断路器模块三维电场仿真模型,利用有限元仿真软件得出其电场分布,发现绝缘固定板与螺栓头及相间支撑板接触点附近电场超标。通过在螺栓头部位置设计添加屏蔽罩的优化措施,电场强度最大值由优化前的5.4 kV/mm下降到2.3 kV/mm;通过在相间支撑板间添加绝缘隔板,可以降低隔板区域电场强度,证明所提出优化方法的理论可行性。对优化前后的断路器模块进行工频耐压试验,同样的距离,添加屏蔽罩的螺栓头对气箱壁耐压提升了10 kV,添加绝缘隔板的相间支撑板耐压提升了7 kV,验证了优化方案的工程应用可行性。

基于CTWing物联网平台的环网柜监测系统

由于配电环网柜设备安装地点的特殊性,导致其经常会出现一些故障,不能有效确保城市供电系统的稳定和安全。提出在环网柜设备的内部安装传感器,运用物联网平台CTWing及自建云服务器,实现在线远程监控,监测柜内环境温度、湿度和其他数据的变化情况,提前预警和定位故障。同时,搭配射频识别(RFID)门禁系统完成快速派单恢复电力,减小断电对社会造成的损失。

C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体与环网柜中固体材料的相容性试验

全氟异丁腈(C_(4)F_(7)N)环保气体是目前国际主流推广的SF6替代气体,C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体被广泛应用于环网柜等设备中。为了保障环网柜的长期稳定运行,需开展C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体与环网柜典型固体材料相容性研究。该文提出了热加速和电热联合两种气固相容性试验方法,先对C_(4)F_(7)N/CO_(2)及分解气体与金属、塑料、橡胶和环氧玻纤等环网柜固体材料进行热加速试验,对比分析试验前后的气体成分及固体表面形貌、元素构成和光谱特性等关键性能,掌握了气固材料试样的相容性规律;在此基础上,采用环网柜整机带电相容性试验方法,施加运行电压和加热温度模拟现场工况,检测气体状态和设备绝缘性能的差异,结果表明C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体与环网柜固体材料具有良好的相容性,满足长期可靠运行要求。该文提出的C_(4)F_(7)N混合气体与设备材料的气固相容性试验方法和规律等为环保气体电力设备的材料选型、设计研发提供了有益参考,具有重要的实用价值。

C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体绝缘环网柜的接地开关关合性能模拟试验

采用C_(4)F_(7)N混合气体替代SF_(6)是提升环网柜环境友好性的重要途径。为保证供电可靠性,本文针对C_(4)F_(7)N混合气体绝缘环网柜开展接地开关关合试验,优化设备性能,支撑工程应用。首先测量了不同体积占比的C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体和SF_(6)下接地开关合闸时间及速度,发现与空气下一致,表明接地开关机械特性稳定且与气体无关。然后研究了不同气体介质下接地开关预击穿特性,分析了电压和气体类型对预击穿时间的影响,结果表明随着电压增大预击穿时间增加,C_(4)F_(7)N体积占比提高预击穿时间减小。进一步利用搭建的环网柜接地关合试验回路开展了关合性能模拟试验,发现提高C_(4)F_(7)N体积占比有助于减小燃弧电荷转移量,降低触头烧蚀程度,结合混合气体液化温度和经济性指标。

智能化配电环网柜监测系统研究

为了提升环网柜在配电过程中的安全性和稳定性,文中基于环网柜的过热故障原理及现有监测研究成果设计了一种智能化的配电环网柜监测系统。该系统利用红外热成像技术、FPGA+CPU的异构微控制技术以及人工智能神经网络算法技术来对柜内温度进行监测。系统以较少的FPGA资源实现了对柜内电力设备的电压、电流数据采集和对输入红外图像的处理。通过融合人工智能算法,使得系统在运行过程中能够有效完成红外图像目标检测与温度标记,同时还可以根据历史温度进行故障预测。测试结果表明,该设计系统实现了对环网柜内部电力设备稳定的智能化监测。

基于FPGA的柜内电力设备广角红外图像处理与通信电路设计

针对环网柜内电力设备由于温度过高而产生影响配电系统稳定的安全问题,文中利用红外热成像技术设计了一套柜内电力设备广角红外图像检测系统。系统包含光学镜头、红外探测器、图像处理片上系统和图像输出显示设备4个部分,构造了用于图像降噪与增强的中值滤波电路及直方图增强电路,同时还设计了可以与视频处理芯片和显示设备进行通信的协议电路。实验结果表明,所提红外图像处理与通信电路设计方案可以对柜内电力设备系统加以监测,提供了一套完整的硬件实现方案。

提高10 kV环保型环网柜接地开关短路关合能力的措施

针对10 kV环保型环网柜(以下简称“环保柜”)接地开关短路关合能力不足的问题,结合环保柜设计和试验情况,从降低预击穿电弧影响和提高触头耐烧损等方面,详细介绍了提高环保柜接地关合能力的措施。这些措施易于实现,效果明显,对10 kV环保型环网柜设计具有重要的参考价值和指导意义。

用于12kV环网柜的新型空气绝缘电缆接头研究

T型或肘型电缆终端接头是12 kV环网柜与电缆连接的常用关键部件,但在运的环网柜发生多起电缆头绝缘击穿甚至发生爆炸的事故。经过分析,放电的主要原因是由于固体绝缘界面因安装不当、硅脂失效等原因出现的微小气隙导致。为了从结构创新的角度彻底解决该问题,提出了采用非界面绝缘的思路,设计了一种新型环氧树脂浇注、空气主绝缘的电缆接头结构,对新型电缆接头进行了电场仿真,施加电压75 kV,空气处最大电场小于3.7 kV/mm。制造了新型电缆接头的样机,进行了绝缘、密封等试验,工频耐压大于42 kV,雷电冲击耐压大于75 kV,整体局部放电小于3 p C,满足相关标准的要求,可以作为一种新的结构试点应用。

12kV空气绝缘环网柜隔离断口电场分析

鉴于环保气体绝缘性差的特点,在较为紧凑的空间中设计合理的电气结构成为关键。本文以某型12kV空气绝缘环网柜为研究对象,利用仿真软件分析主回路隔离断口附近的电场分布,判断发生放电的可能性;计算隔离断口处的电场均匀程度和断口间的耐受电压,并以此为评判依据,对隔离断口结构进行优化;通过对比优化前后的最大电场强度值及电场均匀程度、断口间的耐受电压,证明了优化后的结构降低了击穿放电的可能性;最后通过局部放电试验验证了该优化方案的合理性。

高压真空接触器在海上风电充气环网柜中的应用

充气环网柜具有体积小、免维护、不受恶劣环境影响等特点,极度适于海上风电应用场景。海上风电机组因海上风能影响,需频繁切入切出,对开关元件的机械寿命和机械操作的可靠性要求较高。本文结合充气环网柜环境适应性好等特点,研究将具有高寿命的真空接触器放置于充气箱体内,且满足与其他充气环网柜方案并柜的可行性,最后进行设计生产验证,并应用于海上风电风机塔筒项目中。

新型固体环网柜在线监测系统设计

针对固体环网柜绝缘在线监测问题,提出一种综合在线监测方案,同时监测母线温升、泄漏电流值和介质损耗值来反映固体环网柜绝缘状态。针对母线温升监测,采用取能电流互感器、温度传感器以及红外传输方式的配合,解决了对母线电连接处温升测量隔离的难题。同时监测泄漏电流值和介质损耗值,二者相结合作为绝缘状态的判据,并通过老化实验验证了各项参数判据值大小选取的合理性。最后,通过现场在线产品的测量表明,该装置满足测量的准确度和稳定性的要求,为固体环网柜绝缘在线监测提供参考。

考虑粗糙程度影响的环网柜二次小室凝露现象研究

凝露现象是影响电气设备乃至整个电力系统安全可靠运行的重要问题之一。基于人工环境气候室搭建了环网柜二次小室凝露现象实验系统,记录了不同环境条件下,环网柜二次小室壁面在粗糙、较粗糙、光滑三种粗糙程度时形成凝露所需的时间。实验结果表明:二次小室壁面越粗糙,凝露形成所需的时间越长;存在最优的环境温度使二次小室内最不易发生凝露现象;二次小室柜内外温差越小,防凝露效果越好;小室内温度较低时,温差对凝露时间的影响大于空气含湿量,凝露时间随温差的减小而增长,小室内的温度较高时,空气含湿量对凝露时间的影响大于温差,凝露时间随空气含湿量的增加而减小。

考虑环网柜接线方式的城市中压配电网规划

在全电缆敷设方式下的城市中压配电网中,由环网柜组成的电缆环网应用广泛。合理确定环网中环网柜的位置和数量,可以优化网络结构并减少不必要的主缆开断。为此,结合地理信息,建立了环网柜接线方式下对环网的环网柜的位置和数量,以及与其相关的环网间公共负荷的归属的优化新模型。根据该模型特点选用遗传算法进行求解,并设计了多信息矩阵级联的编码方法和相应的遗传操作。实际算例的仿真分析说明了所提模型和算法的有效性和实用性。

国外环网供电及环网柜的发展趋势

分析了国外环网供电的发展历程和环网供电的新方式,探讨了为适应新的环网供电方式而在变化中的智能环网柜的发展趋势。

不同通风条件对环网柜凝露现象的影响

凝露现象作为影响电力系统可靠性的因素之一,威胁着电气设备的安全运行。在人工环境气候室内搭建了环网柜实验系统,记录了环网柜壳体全通风、半通风、不通风以及不同环境温湿度条件下,柜体内壁凝露形成时间。结果表明:当环境湿度不变时,在一定环境温度范围内,通风情况下的凝露时间比不通风时要长,且半通风时凝露时间最长,而当环境温度达到一定值时,通风反而会促进凝露形成;凝露时间随环境温度的增加呈现先增大后减小的趋势,且环境相对湿度越低,通风效果越好;存在适宜的环境温度以及通风面积,使得通风条件下的防凝露效果相对较好。

基于物联网的智能环网柜控制器的开发研究

通过技术手段实现环网柜的遥测、遥信和遥控是智能电网的发展趋势,提出了一种基于物联网的智能环网柜控制器设计,利用太阳能电池作为供电电源,改进的电力载波系统作为通信手段,实现了环网柜的智能化;设计方案性价比高,可行性较好,相对于传统的解决方案提出了一种全新的设计理念和实现方法。