三峡550kV GIS的雷电冲击耐受试验方法

随着我国电网的高速发展,越来越多的新建变电站采用了GIS成套设备,在设备安装完毕后需要对其进行雷电冲击试验以检验其绝缘性能,消除设备的故障隐患。然而,由于受到设计制造等因素的限制,普通的雷电冲击发生器在大电容负载下,尤其是GIS负载下,无法产生符合试验要求的雷电冲击波形。为此结合三峡550 kV变电站GIS设备雷电冲击耐受试验,对雷电冲击发生器以及现场设备建模并进行仿真计算;根据分析结果提出了在冲击回路中安装电感,使其可以产生满足试验要求的雷电振荡冲击的方法。现场测试中成功应用该方法,取得了较好的效果,同时也为我国750、1000 kV等超特高压变电站GIS雷电冲击试验积累了相关的经验。

特高压变压器雷电冲击伏秒特性研究

随着750 kV、1000 kV输电技术的发展,相应的电力变压器和并联电抗器的容量、尺寸和入口电容随之增大,试验回路尺寸亦相应扩大,这使雷电冲击试验电压的波前时间拉长,无法达到国内外标准的要求。根据500 kV、750 kV和1000 kV变压器和电抗器的实际雷电冲击试验波形,结合油纸复合绝缘结构的雷电伏秒特性,分析了不同波前时间对特高压变压器和电抗器绝缘水平的影响。目前变压器的设计计算和试验电压的选取一般按照标准波头进行,而充油设备的雷电冲击伏秒特性表明,雷电冲击试验电压波前时间的长短与绝缘强度有密切关系,波前时间延长可能会对某些纵绝缘的考核偏松,同时对主绝缘的考核偏严。因此,应在特高压变压器、电抗器的设计研制和试验中,考虑和重视雷电冲击波形波前时间延长所带来的影响。

750kV双回紧凑型线路杆塔放电特性及绝缘配合

为了获得哈密—永登750 kV双回紧凑型输变电工程杆塔间隙的放电特性参数,以为工程设计提供依据,针对该工程塔型及金具特点,采用真型塔头试验研究方法,开展了V串导体对杆塔间隙的标准操作冲击、长波前操作冲击(波前500μs、1000μs)和标准雷电冲击电压放电特性试验研究。试验获得了多条50%放电电压特性曲线及不同波前时间操作冲击放电电压的差异;根据试验结果并结合过电压计算结论,提出了操作过电压下的最小安全绝缘间隙建议值。研究表明初步设计绝缘间隙值有较大裕度,从经济性考虑可以适当减小。

冲击电压波形参数对SF_6稍不均匀电场棒–板间隙放电电压的影响

GIS中隔离开关例行操作产生的特快速暂态过电压（VFTO）对GIS等电力设备绝缘造成很大威胁。目前,由于VFTO的非标准化,导致VFTO下GIS绝缘特性研究结果分散性大、可比性差。为此借助研制的陡前沿冲击试验装置,研究了便于标准化的双指数冲击电压下SF6稍不均匀电场棒–板间隙的放电特性。研究表明,稍不均匀电场下,不同波形参数冲击电压下间隙50%放电电压随气压升高基本呈线性增加,并且出现了极性效应反转现象,且极性反转临界气压值与波形参数有关。间隙50%放电电压随冲击电压波前时间增加无显著变化,略呈下凹＂U＂型;随波尾时间增加略有微弱下降趋势。结合VFTO波形基本特征和现场试验大容量负载的特殊情况,建议选取波前时间0.2-0.8μs、波尾时间1.2-15μs的双指数冲击电压作为VFTO模拟波形,进一步研究现场试验用VFTO标准波形。

基于多分辨形态梯度的行波距离保护方案

为解决现有的行波距离保护方案无法有效识别正方向区内、外故障,利用超高压输电线路母线杂散电容及线路末端阻波器对高频暂态信号强烈的屏蔽作用而导致行波通过母线前后波前时间的差异,提出一种基于行波波前时间比较法的行波距离保护新方法,并使用多分辨形态梯度提取波前时间构成保护方案。理论分析与仿真研究证明,这种保护能正确识别正方向区内、外故障,有较高的准确性和可靠性。

某变电站10kV系统实测雷电侵入波过电压幅值与波形特征统计分析

雷电过电压是威胁系统安全运行的风险源之一,但目前变电站内雷电侵入波过电压的统计规律尚不明确,难以为绝缘介质的放电特性研究提供广泛数据支撑,造成绝缘配合存在过设计或欠设计问题。该文以某变电站10 kV系统实测雷电侵入波过电压数据为基础,研究其幅值和波形参数统计分布规律。研究发现,站内设备上承受的雷电侵入波过电压波形与IEC标准规定的1.2/50μs双指数波存在显著差别。针对站内雷电侵入波的波形特征,提出过电压幅值、波前时间、振荡主频以及衰减常数的统计特征量,并采用Kolmogorov-Smirnov(KS)检验方法辨识得到其概率密度分布。统计表明:该变电站10 kV系统雷电侵入波过电压的幅值分布在[12,42] kV,概率密度服从Burr分布;波前时间分布在[8.3,167.0]μs,其累积概率密度服从Bi DoseResp分布;振荡主频分布在[2.08,22.22] kHz,99.28%的振荡频率小于15 kHz,均值为5.84 kHz,振荡主频的概率密度服从Generalized Pareto分布;波形的衰减常数分布在[0.01, 0.90]范围内,均值为0.39,其概率密度服从Beta分布。该文研究结果可为绝缘特性、绝缘配合和泛在电力物联网数据层建设提供基础数据支撑。

基于实时波前信息的图像复原

提出了一种基于PIX总线的千单元可扩展波前探测图像恢复技术。采用波前探测与图像恢复相结合的方式来克服大气扰动和系统像差对图像分辨率的影响,满足大型地基望远镜高分辨率成像的需求。首先利用波前探测的方法得到波前相位畸变量,再由此恢复退化图像。其核心部件-波前处理器则采用波前处理主板和可扩展的波前处理子板相结合的方式来满足不同光学系统对波前处理规模的需求,波前空间采样数可扩展至千单元数量级。系统在室内进行了激光光源图像恢复实验,使激光光源的能量集中度提高50%左右;在室外对恒星和0.6″的双星图像进行了恢复,其半高全宽下降了约80%。系统采用大规模现场可编程门阵列(FPGA)作为波前处理的核心器件,实现了波前探测的实时处理和透过大气成像的退化图像的高分辨率图像恢复。

基于高压电脉冲煤体增透的水激波波前时间变化规律研究

针对我国煤层气抽采率低的现状,首次提出在现有钻孔水压致裂的基础上,施以高压脉冲放电,以增加煤层水压致裂过程中裂隙的通透性;借助自主研发的高压脉冲水中放电实验装置,研究了脉冲放电水激波波前时间t及其斜率K随放电电压U及静水压力p0的变化规律,并结合相关的数据采集与分析系统进行了不同放电参数下的实验研究。通过建立水激波波前时间的理论计算模型,并对其进行求解,获得了t及K关于U和p0的二元函数关系式t=F(U,p0)及K=G(U,p0)。实验结果与理论计算均表明:当p0一定时,t随U的增大而减小,而K随U的增大而增大,即水压一定时,电压越高,水激波波前时间越短,峰值压力上升速度越快;当U一定时,t随p0的增大而增大,而K随p0的增大而减小,即放电电压一定时,水压越高,水激波波前时间越长,峰值压力上升速度越慢。该研究为煤层高压电脉冲水压致裂提供了理论依据。

基于LLS的雷电流波头时间分布特征

利用湖北省2007—2013年雷电定位系统（Lightning Location System,LLS）监测的雷电流相关参数资料,采用数理统计方法,对雷电流波头时间的年、季、月、日变化以及累积概率和概率密度分布进行了统计分析。结果表明,正闪电平均波头时间为4.8μs,负闪和总闪电为3.6μs;一年中,正闪电7月波头时间最短,月变化特征大致呈＂V＂形;负闪和总闪电5—7月波头时间比其他月份短,月变化特征大致呈＂U＂形。正闪电波头时间季节、日变化明显,负闪和总闪电季节、日变化不明显。波头时间小于等于10μs时,正闪、负闪和总闪电的波头时间累积概率分别为95.5%、99.7%和99.6%,总闪电95%的波头时间大于1.5μs,50%的大于3.1μs,5%的大于6.0μs。波头时间在2-3μs时,正闪、负闪和总闪电的概率密度最大。气温较低月份,波头时间相对较长,反之,波头时间相对较短,其原因可能与雷电流幅值大小有关,具体原因有待进一步研究。

波前时间对GIS典型绝缘缺陷放电特性的影响

为了解GIS各类绝缘缺陷在遭受过电压侵袭时的状况,研究了冲击电压波前时间对GIS典型绝缘缺陷50%放电电压（U50）以及伏秒特性的影响。实验发现,表面附着金属微粒的绝缘子和棒–板间隙U50随波前时间增加呈U形变化趋势;而同轴母线附着针凸起间隙的U50随波前时间增加近似呈线性增长,并逐渐趋于稳定值。研究了波前时间对伏秒特性的影响,实验发现,棒–板间隙伏秒特性曲线形状随外施电压波前时间变化而变化,且间隙距离d增加,最低击穿电压升高,U型伏秒特性曲线拐点有右移趋势。当缺陷类型为同轴母线附着凸起物时,随着波前时间增加,击穿电压分散性变大,伏秒特性曲线也变得平坦,且凸起物为针时,随着针长l增加,击穿电压降低,分散性变小,击穿发生在曲线拐点之后的概率增大。分析可知,可用空间电荷的形成、迁移以及复合状况来解释以上实验结果。

冲击测量软件的计算性能分析

在雷电波形测量过程中,冲击二次测量系统的测量准确性极大程度影响冲击电压的测量。为评价冲击二次测量系统中测量软件的测量准确度,采用IEC61083:2013中附带的波形测试发生器(TDG)对所编制冲击软件进行测试,发现当软件测试波形为模拟采样率及分辨率较低硬件装置输出波形时,有部分波形的测试结果超出允许误差。针对这种情况,采用插值处理的方法对冲击测量软件进行改进,程序对波形数据进行插值处理后可以较好的还原实际波形,提高雷电波形的测量准确度,对于保证冲击测量系统的准确性有重要意义,可广泛应用于雷电波形测量中。

形态学与HHT检测相结合的行波波头准确标定方法

由于长输电线路高阻故障和线路色散等因素使得故障行波波头高频成分衰减较大,提出并实现了一种将形态学与Hilbert-Huang变换(HHT)相结合的行波检测及其波头到达时刻准确标定方法。行波暂态信号经形态学滤波之后,再对其做经验模态分解(EMD)提取其高频部分IMF1和IMF2分量,藉此实现对行波波头到达时刻的精确标定。若由于线路雷电冲击电晕和线路参数频变等因素引起行波波头较大衰减,使得故障行波反射波头在IMF1表现不明显时,则可采用IMF2分量对其反射波头到达时刻进行准确标定。该方法对行波波头的时间标定可以精确到采样点。电磁暂态仿真数据和实际工程数据验证表明,该方法正确、有效,并已应用于故障行波分析与测距装置。

雷电冲击波形对接地极冲击接地电阻的影响实验研究

研究雷电冲击波形对接地极冲击接地电阻的影响,在完善接地极冲击接地电阻研究、统一防雷接地实验标准方面有着十分重要的意义。为此,开展了一系列实验,研究了冲击电压、冲击电流波形以及极性对接地极冲击接地电阻的影响,提取了冲击电压、冲击电流波形下的实验差异,总结了规律并分析了原理。研究结果表明：控制冲击波幅值不变时,随着波前时间的减少或半波时间的增加,接地极冲击接地电阻都会降低;冲击接地电阻在负极性冲击波形下的实验结果要比在正极性冲击波形下的大,且差额最大为10%;冲击波发生器的可控性较差,不能保证输出波形的绝对稳定,而土壤火花放电现象会使得冲击波形的局部差异在响应波的幅值上反映出来,造成标准冲击电压、冲击电流波形控制下的冲击接地电阻存在差异,即幅值相同时,波峰区域的冲击波增大会造成冲击接地电阻降低。这些研究结果可以为解决冲击接地实验中的波形问题提供参考。

用于图像重建的波前法射线追踪

本文给出一种基于Huygens-Fresnel原理的射线追踪方法——波前法.该方法精度高、计算速度快,不仅可给出波从源点传播到接收点的透射走时和射线路径,而且可给出任何时刻的波阵面,为层析成像提供了一种有效的射线追踪方法.

可见光下3维针孔的衍射波面分析

针孔是相移点衍射干涉仪中的关键元件。为了探究针孔的尺寸、制造针孔的材料以及材料的厚度对衍射波面质量的影响,确定点衍射干涉仪的测量精度,采用时域有限差分法分析获得了近场数据,并利用瑞利-索末菲矢量衍射理论将近场数据外推得到远场数据,通过远场处理数据分别对TM和TE偏振光入射针孔时,针孔的大小、材料以及材料厚度对衍射波波面质量的影响进行了理论分析和仿真模拟,得到了相应变化曲线图。结果表明,若要获得理想的球面波,材料厚度不能低于300nm,适当的孔径尺寸可以降低衍射波面误差;当孔径为300nm左右时,波面的均方根误差可达到λ/1000(λ=632.8nm)。这一结果对相移点衍射干涉仪的设计和应用是有帮助的。

基于改进DTW的行波波形相似性的高压直流输电线路保护方案

直流输电线路单端量保护不能实现绝对选择性,对于纵联保护,需要考虑故障暂态时的电容电流和两侧采样数据的同步性。区外故障时直流输电线路满足行波特征不变性,线路两侧波形的相似度高,区内故障破坏了行波特征不变性,线路两侧波形的相似度低,由此提出一种基于改进动态时间弯曲(dynamic time warping,DTW)的行波波形相似性的高压直流输电线路保护方案。DTW算法通过对时间轴的伸缩,实现2个序列的动态匹配,具有良好的耐同步特性。基于改进DTW的保护方案,在启动判据启动后,计算线路两侧故障行波波形之间的改进动态时间弯曲距离,建立识别直流线路区内外故障的判据。仿真结果表明,该算法能够准确识别区内外故障,不存在保护死区,具有较好的耐同步性,耐受过渡电阻能力强,具有一定的抗噪声和抗异常数据的能力。

冲击测量软件优化计算研究

随着自动测量技术的发展,目前冲击电压二次测量系统中测量硬件所记录的波形多进入测量软件进行分析计算进而提取波形参数,在冲击电压测量系统校准试验的不确定度评定中,由二次测量系统引入的测量不确定度分量在整个测量不确定度评定中占很大比重,而冲击测量软件作为二次测量系统中的重要一项,其测量准确度极大影响整个测量系统的测量不确定度,为评价冲击二次测量系统中测量软件的测量准确度,采用IEC61083:2013中附带的波形测试发生器(TDG 2.0.6)对所编制冲击软件进行测试,发现软件测试部分波前带振荡的波形时会出现波前时间T1测量结果超出允许误差的情况。针对以上情况,采用插值处理及两次曲线拟合的方法对测量软件进行改进后保证了测量软件的准确性;将国家高电压计量站自行编制的冲击测量软件与国际上另两家单位的测量软件测试TDG波形的数据进行对比分析,结果显示三款测量软件的准确度基本在同一水平。

太行山山前断裂西南段地壳介质各向异性特征浅析

根据太行山山前断裂西南端,包括石家庄及其周边地区的位于太行隆起与华北盆地两大地质构造单元交汇处的构造环境复杂情况。该文应用SAM分析方法与首都圈近4年(2002年1月至2005年8月)的观测数据,分析该区地壳介质各向异性特征。研究结果表明,太行山山前断裂西南端快剪切波平均偏振方向与华北区域最大主压应力场方向一致,是区域应力环境的较好描述。该区慢剪切波平均时间延迟比较首都圈西北部和东南部均较小。区内台站的快剪切偏振方向既受到区域构造背景应力环境的作用,又受到局部的NNE向构造带的制约,是两者共同作用的结果。井径(JNX)台站的剪切波分裂参数与紧邻台站有明显不同,其原因有待更多数据加以补充并做细致讨论。

基于波前重建和李代数积分的地震波走时计算

地震波走时计算在数值模拟、层析反演和偏移成像中均有重要意义。将波前重建与李代数积分相结合,提出了一种新的适应横向变速介质的非对称走时算法,称之为wave-front construction-Lie algebra integral(WFC-LAI)算法。本算法利用一次波前重建计算成像射线走时进行坐标变换,将深度域单平方根算子透镜项转化为常数,在射线坐标系下计算李代数积分和指数映射,得到地震波走时的解析表达式。数值试验表明,该方法计算结果与线性横向变速介质中走时的理论值吻合。通过与波前重建结果对比,WFC-LAI算法对于求取横向变速介质中地震波走时是可行的,节省了存储空间,易于并行,有利于提高Kirchhoff积分叠前深度偏移的精度和效率。

具有阶段结构的Lotka-Volterra合作系统的稳定性和行波解

该文建立并研究了一个两物种成年个体相互合作的时滞反应扩散模型.利用线性化稳定性方法和Redlinger上、下解方法证明了该模型具有简单的动力学行为,即零平衡点和边界平衡点是不稳定的,而唯一的正平衡点是全局渐近稳定的.同时,利用Wang,Li和Ruan建立的具有非局部时滞的反应扩散系统的波前解的存在性,证明了该模型连接零平衡点与唯一正平衡点的波前解的存在性.