基于光谱和雷达的输电线路树障遥测技术研究

输电线路树障是威胁输电网安全运行的重要因素,为实现输电线路树障的高效、广域监测,文中研究了基于高光谱图像的输电线路树障区域植被类型识别以及基于雷达卫星影像的输电线路植被高度检测。通过机载高光谱识别树障分布区域,完成了航拍图像的树障区域类型识别,选取输电线路验证了高光谱用于树障区域植被类型识别的可行性;研究了一种改进三阶段植被高度反演算法,基于算法提出了一种输电线路植被高度检测方法,利用SAR影像数据,结合植被类型识别结果进行了工程应用分析。结果表明:高光谱识别输电线路植被准确率最高可达97.5%,SAR影像检测植被高度精度最高可达86.72%,文中方法能较准确地检测输电线路树障植被类型及高度。

基于HHT的高压电力电缆附件局部放电分析方法

针对高压电力电缆附件局部放电信号分析方法准确性低的问题,提出一种改进的HHT变换方法,即小波变换做预处理、HHT变换多点分析的方法,使得信号在分解变换处理后噪声能够得到有效滤除,并且能使频谱图更准确地表达信号所含频率成分;制作3种高压电力电缆附件典型缺陷模型,分别施加电压进行试验,联合多种传感器同步采集局部放电信号;采用支持向量机和极限学习机两种模式识别方法进行识别对比,证明极限学习机方法对于缺陷局部放电信号识别可靠性更高;在电缆附件缺陷类型识别的基础上,以击穿电压对比法建立电缆附件剩余寿命预估方程。

特高压GIS变电站雷电过电压防护研究

为综合研究避雷器配置方案对特高压GIS变电站雷电侵入波防护的经济性以及可靠性的影响,通过将某1 000 kV特高压GIS变电站进线段和变电站视为一体化模型,考虑雷击点、雷击方式、地面倾角等因素,采用国际通用暂态程序ATP-EMTP对不同避雷器配置方案、不同运行方式下变电站主要设备上雷电侵入波过电压进行计算研究。仿真结果表明:进线侧高抗和互感器共用一组避雷器、主变安装一组避雷器可以满足设备绝缘裕度要求,但保护裕度较低,可通过进线段优化进一步提高保护裕度;由于架空线路与GIS波阻抗的不对等而形成的过电压波的复杂折反射问题,雷击引起主变处过电压超过高压套管处过电压;相同条件下绕击出现概率以及在主变上产生的过电压幅值相对反击均较高;绕击上相导线产生过电压更加危险。因此,建议后续研究重视绕击防护。研究结果可为该站避雷器配置方案提供重要依据,对后续新建特高压交流变电站雷电过电压防护具有重要指导意义。

检测GIS固体绝缘内部放电缺陷的特高频和X射线数字成像联合方法研究

相比超声波局部放电检测法,特高频局部放电检测法对GIS固体绝缘内部放电缺陷检测灵敏度和定位精度较高,但无法确证此类缺陷部位和类型,据此制定的设备检修策略难以保证完善、准确。因此,文中研究了特高频局部放电和X射线数字成像联合检测GIS固体绝缘内部放电缺陷的方法,使用特高频局部放电检测法对固体绝缘缺陷进行检测和定位后,在设备检修期间应用X射线数字成像技术对缺陷进行可视化确证。该方法在某110kV变电站110kV GIS的带电检测中成功发现隔离开关绝缘拉杆内部电树枝缺陷,表明了该方法有助于提升GIS固体绝缘内部局部放电的检测和定位效果,为检修提供可靠依据。

检测GIS固体绝缘内部放电缺陷的特高频和X射线数字成像联合方法研究

相比超声波局部放电检测法,特高频局部放电检测法对GIS固体绝缘内部放电缺陷检测灵敏度和定位精度较高,但由于无法确证此类缺陷部位和类型,据此制定的设备检修策略难以保证完善、准确。因此,本文研究了特高频局部放电和X射线数字成像联合检测GIS固体绝缘内部放电缺陷的方法,使用特高频局部放电检测法对固体绝缘缺陷进行检测和定位后,在设备检修期间应用X射线数字成像技术对缺陷进行可视化确证。该方法在某110 kV变电站110 kV GIS的带电检测中成功发现隔离开关绝缘拉杆内部电树枝缺陷,表明该方法有助于提升GIS固体绝缘内部局部放电的检测和定位效果,为检修提供可靠依据。

微氧作用下天然酯变压器油热老化特性研究

天然酯变压器油因不饱和脂肪酸含量较高而易氧化,而变压器因储油罐与空气作用或密封设备产生泄漏等原因,会导致油中溶解微量的氧气。基于此,文章研究了微氧作用下天然酯变压器油的热老化特性,并分析了不同老化时间下油样的电气性能、油色谱特性以及两者之间的皮尔逊相关系数。结果表明:适时微氧作用能在一定程度上延缓天然酯变压器油电气性能的降低;天然酯变压器油纸绝缘热老化的特征气体为CO_(2)和C_(2)H_(6);天然酯变压器油的电气性能与油色谱中CO_(2)-C_(2)H_(6)(油样中溶解的CO_(2)与C_(2)H_(6)的百分比之差)之间存在强相关性。

面向智能变电站的威胁与风险评价模型研究与实现

针对传统入侵检测系统在资源受限的工业网络中部署时效率和稳定性表现不足的问题,首先提出了面向智能变电站的入侵检测系统,以及工业设备安全风险评估方法,建立了针对智能变电站结构的威胁风险评价模型,引入基于灰色模型的网络脆弱性节点主动预测方法用以平衡威胁来源的权重;其次提出基于信息安全三维度风险值计算算法,引入模糊一致判断矩阵进行风险值参数计算,最终实现可以直观判断攻击对系统的影响范围和程度的风险评价。通过相关实验,系统在部署环境中满足被动性、低负荷、实时性以及可靠性要求的同时,能够有效地检测工业网络面临的入侵威胁。

智能变电站网络化二次系统及其在线监测研究综述

智能变电站中,常规的电气二次回路被网络结构所代替,为二次系统网络在线监测提供了契机。综述了智能变电站二次系统过程层网络拓扑结构、过程层组网、(Generic Object Oriented Substation Event,GOOSE)网的可靠性和实时性分析、全站通信网络结构以及在此基础上建立的网络在线监测系统,分析了现有二次网络在线监测系统的不足及改进方法,指出二次网络在线监测系统的发展方向是在全站网络化信息共享的基础上,建立全景信息平台,逐步实现网络分析仪的高级功能,最终实现二次系统的在线状态监测。

配电网树线放电故障容性电流转移消弧实验研究

山区配电网发生树线放电故障可能诱发山火,因此需研究低成本、易控制的配电网树线放电故障消弧措施。基于10 kV配电线路实验平台,对配电网树线放电故障容性电流转移消弧进行了实验研究。实验表明,容性电流转移开关闭合后,故障点电弧或亮斑消失,烟雾消散,故障点电流由数百mA降低至20 mA左右,表明该方法具备良好的消弧效果。容性电流转移时间与接地转移开关固有动作时延接近。进一步设置了不同的容性电流和树木电阻,均能实现有效熄弧,且转移时间与树木电阻和容性电流均无明显关系,表明了容性电流转移消弧方法的普适性。

试论电力用油的氧化与抗氧化剂化验

随着社会的发展以及科学技术的进步,越来越多的电力设备占据了我们的日常生活。电力设备的运行需要相应的油品辅助,但是在电力设备用油的过程中常常会出现氧化的问题,对于设备造成较大影响。本文主要介绍了电力设备的用油情况以及油质发生氧化后造成的后果,同时阐述了电力用油抗氧化剂添加的相关实验内容,希望能够对相关的专业人士有一定的参考价值。

基于可迁移强化学习的断面输电极限计算方法

断面输电极限是电网安全边界在断面割集的降维投影,其实质是考虑电压无功优化和多类稳定约束的复杂混合整数非凸非线性问题,而新能源的引入进一步扩大了其计算维度,传统方法难以求解。为此,提出一种基于可迁移强化学习的断面输电极限计算方法。首先,考虑暂态功角及电压稳定约束,计及包括电容器组等无功资源,建立含微分代数方程的输电极限混合整数计算模型;然后,将该模型转化为混合整数的马尔科夫决策过程,提出基于混合Categorical分布的近端策略优化求解方法;最后,引入策略分布熵最大化目标,确保智能计算模型在未见运行方式下的迁移能力,实现运行方式或边界条件切换下的输电极限快速分析。IEEE39节点系统的算例结果表明,相比传统元启发式黑盒优化算法,所提方法在几乎不牺牲精度的前提下效率提升了97.15%。

基于图卷积神经网络的直流送端系统暂态过电压评估

随着新能源接入电力系统并通过直流送出,送端系统的暂态过电压问题逐渐突出。因此,为快速准确估计送端系统在直流闭锁、换相失败等预想扰动场景下各直流近区节点暂态过电压严重度,提出一种基于图卷积神经网络(graph convolutional network,GCN)的直流送端系统暂态过电压评估模型。该模型以电网发生直流故障前的潮流状态参数与网络拓扑作为输入特征,可以同时预估电网多个关键节点(如风电场汇集节点)的暂态过电压严重度。利用含跨区直流异步互联的两区域系统进行算例分析,验证该模型可以适应多种网架拓扑结构、不同新能源发电占比等差异化电网运行方式,具有较强的泛化能力。同时,所提模型揭示了对过电压严重度影响最大的关键因素,具有一定的可解释性,可为暂态过电压的预防控制提供有效指导。

基于蠕变模型的水树老化电缆绝缘自恢复机制

为了更准确地评估水树老化电缆的绝缘状态,研究了水树老化电缆出现的绝缘自恢复特性与水树微观结构变化之间的关联,并提出了基于蠕变模型的绝缘自恢复机制。在电缆的加速水树老化过程中,介质损耗因数及泄漏电流值随老化时间的增加而逐渐增大,老化区域出现明显水树枝,当撤离外施电压一段时间后,二者均有所下降,出现了绝缘自恢复现象。通过构建"珍珠串"有限元仿真模型和四元件蠕变模型,研究了水树微观结构变化同水树生长及自恢复之间的关系,并计算分析了水树蠕变过程对介质损耗因数及泄漏电流的影响。研究表明,在没有外施电压作用时,水树的蠕变过程使得水树通道关闭、水树空洞缩小,导致介质损耗因数和泄漏电流下降。因此,水树蠕变过程是电缆绝缘自愈的主要原因。

运行老化XLPE电缆导体屏蔽层侧绝缘缺陷分析

运行老化交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆导体屏蔽层侧的绝缘缺陷尚未引起充分关注。该文对新电缆及退运的老化电缆进行了超低频介损和微观理化性能对比测试,发现退运电缆处于严重老化状态,且导体屏蔽层侧的绝缘内部存在连续的片状老化缺陷。对退运电缆进行扫描电镜测试发现,导体屏蔽层与内侧绝缘层存在大量微孔。能谱分析证明,电缆老化后的导体屏蔽层及内侧绝缘中均有少量铝(Al)元素的存在。进一步采用红外光谱测试发现导体屏蔽层中的乙烯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer,EVA)产生了老化降解,且内侧绝缘存在较为明显的羰基与羟基的红外吸收峰。因此,电缆运行过程中导体屏蔽层中的EVA可能存在一定程度的老化降解,降解产物进入绝缘内部参与XLPE的氧化降解反应,进而导致了导体屏蔽层侧的绝缘内部出现连续片状老化缺陷。

城沐一线500kV线路取消架空地线力学性能分析

架空地线的主要作用是防止雷电直击导线,但在冬季,由于架空地线线径较细,强度较低,多次因地线覆冰引发断线、跳闸事故,因此提出了取消重冰区500 k V线路架空地线的做法。使用有限元仿真工具ANSYS Workbench,以城沐一线500 k V线路三基杆塔为对象进行建模,对取消地线前后城沐一线的力学性能做了仿真计算。计算结果表明,在不同的覆冰强度下,取消地线后杆塔塔头及塔身主材所受拉力及应力都有所下降,提高了整个塔线体系在冬季运行的可靠性。结果可为冰区超高压电网的运行维护工作提供指导。

榄普一线500kV线路取消架空地线防雷性能分析

榄普一线500 k V线路由于地线覆冰严重,多次出现线路跳闸、地线断裂等事故,因此需要将架空地线取消。结合行波法和ATP-EMTP电磁暂态分析,对取消地线前后榄普一线的耐雷强度进行了仿真计算。计算结果表明,取消地线后雷击基本都变为绕击,并且绕击耐雷强度和反击耐雷强度均有所降低,需要采用其他防雷措施进行保护。

基于Matlab/Simulink的光伏电池工程用仿真模型

依据光伏电池的温度特性,提出了光伏电池性能参数对温度补偿系数的设定原则,对补偿系数的典型值进行了修正。依据光伏电池4参数行为模型,结合电池性能参数的修正公式,在Matlab/Simulink平台上开发了一种光伏电池工程用仿真模型。仿真结果表明,在不同的环境条件下该仿真模型均能较好地模拟光伏电池的行为特性,模型具有良好的可移植性和便捷性,能够满足工程应用需求。

基于冲击电压下电缆等效电阻值的绝缘状态评估新方法

为了评估电力电缆的绝缘状态,提出了冲击电压下电缆等效电阻值的计算和绝缘状态评估的新方法。将电力电缆简化为RC串并联等效电路,并分别模拟电力电缆各层及整体的电路参数。利用电磁场理论给出了电力电缆的等效电路参数的数学表达式,提出了冲击电压下计算电力电缆等效电阻值的方法,并理论推导出了冲击电压下电力电缆等效电阻的计算表达式,从而总结出了一种评估电缆绝缘状态的新方法。利用电力系统暂态仿真软件(Alternative Transients Program,ATP)和矩阵实验室(Matrix Laboratory,MATLAB)软件进行了电缆电阻的仿真和计算;仿真与计算结果表明,仿真设置的电阻值与理论计算的等效电阻值之间误差最大为0.4%,验证了电缆绝缘状态评估新方法的可靠性。

基于特高频时频分析的GIS盆式绝缘子缺陷分析

为更有效在现场开展GIS局部放电检测,及时准确发现设备内部缺陷,特别是盆式绝缘子局部放电缺陷,文中研究了基于特高频时频定位分析的GIS局部放电综合定位方法。将多通道时延定位法和多通道小波时频分析法联合应用,通过局部放电特高频信号的时域和频谱变化特征,结合设备内部结构、装配工艺等情况,实现GIS局部放电综合精确定位。该方法在某500kV变电站220kV GIS带电检测中进行了应用,精确定位一处盆式绝缘子表面放电缺陷。表明文中研究的基于特高频时频定位分析的GIS局部放电综合定位方法有助于准确定位GIS内部缺陷,针对性指导设备检修工作,缩短检修时间,有效提高检修效率。

基于Teager能量算子和1D-CNN的HVDC输电线路故障识别方法

针对HVDC输电线路故障识别率低,远端高阻故障识别困难等问题,提出基于Teager能量算子和1DCNN的HVDC输电线路故障识别方法。该方法利用保护安装处测得的线模分量Teager能量算子和输电线路两侧正负极电流突变量能量比值组成特征向量,利用1D-CNN对特征向量集进行训练和测试,同时实现区内外故障判和故障极选择。仿真实验表明该方法能在不同故障距离和不同过渡电阻情况下有效实现区内外故障识别和故障极选择,采样率能满足现有实际工程需要,具有较强的耐受过渡电阻能力。