海南电网电压暂降监测数据特征分析

电压暂降监测数据特征分析是明确地区电压暂降水平的关键手段之一,可为电压暂降治理及预防提供基本信息。以海南电网电能质量监测平台的电压暂降监测数据为基础,对电压暂降波形幅值、持续时间、相位跳变和暂降类型4个特征量进行计算和分析。结果表明:该地区70%的实测暂降的幅值高于0.7 pu,持续时间小于0.1 s;90%的实测电压暂降的相位跳变在[-10°,10°]内,可推测该地区敏感设备可以躲过绝大多数因相位跳变而导致设备故障的暂降事件;60%的实测电压暂降的暂降类型为单相接地故障导致的D型,A型对称暂降仅占比3.79%。所分析的数据和结果可为电网侧和用户侧的电压暂降治理决策、设备参数设置和调试相关参数提供技术基础。

高斯过程回归在近红外光谱定量分析绝缘纸老化状态中的应用

绝缘纸的老化状态决定了油浸式变压器的剩余寿命,对绝缘纸的老化状态进行快速有效的评估具有重要意义。聚合度是表征纤维素绝缘纸老化程度最直接可靠的参量,在实验室中通过粘度法检测获得,但该方法需要获得设备纸样,不但检测耗时长,还会对变压器类设备的绝缘造成破坏。近红外光谱分析技术可以快速有效测定物质中的组分含量,检测过程非侵入、对绝缘无损,目前已成功应用于多个领域,有望成为替代传统聚合度检测的新方法。然而,现有的近红外光谱定量分析方法尚不能满足绝缘纸聚合度的预测精度需求,建立了基于高斯过程回归(GPR)的绝缘纸老化状态定量评估方法。构建了不同老化程度绝缘纸样本—近红外光谱数据库,使用Savitzky-Golay卷积平滑算法对光谱数据进行平滑处理以提高信噪比;研究了不同核函数GPR模型并开展了模型预测精度分析与参数敏感性检验。结果显示,Exp核模型泛化性能较差,Matern32核、Matern52核以及RQ核模型对参数敏感性较高、模型稳定性较差,最终选择了SE核GPR模型作为最优模型。将SE核GPR模型与近红外分析领域常用的PLS,SVR与BPNN模型进行性能对比,结果表明,GPR模型对校正集以及验证集样本的预测误差均最小(RMSE分别为65.5与70.6),且预测结果与粘度法结果相关系数最高(r分别为0.94与0.93)。与其他三种模型相比,GPR模型的RMSE比PLS,SVR与BPNN模型低54.1%,58.8%和12.9%,显示GPR模型在绝缘纸近红外光谱老化评估领域具有一定优势。

基于不同发热特征的复合绝缘子老化原因分析

红外温升检测是筛查故障复合绝缘子的有效手段,但导致复合绝缘子异常发热的原因多种多样,并不是所有原因都会演变为恶性故障,因此区分不同原因引起的异常发热对电网安全稳定经济运行尤为重要。本文对两支存在不同发热特征的220kV退运复合绝缘子进行扫描电镜、傅里叶红外光谱等理化特性研究,同时对其介电性能进行分析。结果表明:造成不同异常温升现象的原因不同,其中发热部位集中在高压端端部、温升值低于5℃的复合绝缘子,其发热处芯棒的环氧树脂无明显降解现象,介电常数和介质损耗因数也无明显增加,而其护套出现孔洞和较浅的微裂纹,介电常数和介质损耗因数随湿度的增加而增加;发热部位延伸至多片伞裙、温升值达到40℃的复合绝缘子,其芯棒的环氧树脂有明显降解现象,介电常数和介质损耗因数分别为正常部位的3.67倍和79.4倍。

基于电能成本效益分析的微电网水光协调优化运行方法

微电网为包括水力发电在内的可再生能源发电提供了可靠的并网与管理平台,其优化运行是一门重要课题。基于机会成本概念,以当前时段水力发电的最大化机会成本为目标建立优化模型,建立水力发电功率的成本效益模型作为优化运行模型的基础。以经济运行成本和环境折算成本建立模型目标函数,计及功率平衡约束,分布式发电运行约束,储能运行约束等必要约束条件建立微电网优化运行模型。基于萤火虫算法设计所建立模型的求解流程。通过设置离网模式和并网模式分别采用所建立的模型制定系统优化运行计划并进行指标对比,验证了所建立模型的有效性。

电力系统动态频率分区响应特征分析方法研究

大规模电力系统动态频率响应具有明显的空间分布特征,深入研究与分析电力系统动态频率响应的时空分布特征对实现大规模复杂电力系统频率控制具有重要意义。本文在对多机电力系统动态频率过程分析的基础上,详细阐述和论证了大规模电力系统动态频率的分区响应特性。进而基于电力系统结构保持模型定义节点频率耦合系数,实现了节点间动态频率响应关联性的量化评估。利用节点频率耦合矩阵研究了大规模电力系统动态频率的分区响应特性,并提出了动态频率的分区响应同频区域辨识的动态分割方法。仿真分析结果表明:本文定义的动态频率耦合矩阵较好的反映了节点间的动态频率的关联程度,分割所得区域内的动态频率同步度较高。

复合绝缘材料用连续玄武岩纤维老化特性及机理

探究连续玄武岩纤维在各类介质环境下的稳定性对于拓展其在复合绝缘材料上的应用至关重要。为此,文中比对了10组不同产地的连续玄武岩纤维与无碱玻璃纤维在酸性环境、碱性环境、富盐环境以及高温富盐环境下的老化特征差异,分析了连续玄武岩纤维的老化机理,通过灰色关联分析明确了构成玄武岩纤维耐候性的关键成分。结果表明:超过50%的玄武岩纤维样本拥有优于无碱玻璃纤维的耐盐碱环境的能力;碱性环境下,Si、Al、B元素与OH−的反应性造成两类纤维损伤,其中玄纤由于内部高含量的Ca、Mg,更易形成氢氧化物附着于纤维表面,降低了损伤程度;富盐环境下纤维表层的Ca、Na、K等元素扩散至溶液,导致了纤维表层结构疏松,且在介质渗透溶胀的作用下形成缺陷,致使两类纤维强度同步下降,但在老化周期内玄武岩纤维仍呈现出更高的力学特征。综上,玄武岩纤维更适于应用在盐碱重污秽地区的中低压复合绝缘产品或高力学需求的电工材料。

110 kV主变压器近区连续短路故障分析及治理措施

【目的】本研究通过深入分析一起110 kV主变压器遭受近区连续短路冲击故障的案例,为保证变压器的安全运行提供一定的借鉴和帮助。【方法】本研究通过对变压器故障过程、解体情况、制造工艺及抗短路能力计算结果进行详细分析,寻找主变压器故障的原因,并提出针对性防范措施。【结果】经多维度分析后得出,主变压器发生故障是因主变压器抗短路能力不足,导致低压绕组在近区短路电流电动力的持续作用下发生变形,并造成匝间绝缘击穿短路。【结论】近区短路是导致主变压器发生故障的重要原因,对老旧主变压器应加强运维管理,并优化保护定值整定,降低近区短路的故障风险,确保主变压器能安全稳定运行。

基于电网实时断面的线路参数循环校核仿真分析

为有效校核电网实时断面的线路参数和高精度监控设备的实际状态,研究基于电网实时断面的线路参数循环校核方法。采用基于插点法的电网实时断面搜索算法,识别电网关键断面;针对所识别电网关键断面,使用基于随机矩阵理论的断面线路参数循环校核方法,实现电网实时断面的线路参数循环校核。在MATLAB 2013b仿真软件测试下,所提方法被证实可有效校核IEEE 118节点系统上电网实时断面的线路参数,校核后参数与实际值一致,可为电力系统电网故障研究提供理论参考。

220 kV GIS设备内部放电故障分析及防范措施

0引言,气体绝缘金属封闭组合开关设备(GIS)是由断路器、隔离开关、母线、互感器及避雷器等电气元件连接组成并密封在接地的全金属壳中,内部充以六氟化硫(SF6)气体作为绝缘和灭弧介质。GIS设备由于其占地空间小、运维工作量少及故障率低等优点,广泛应用于我国电网110 k V及以上变电站中。同时,由于GIS设备具有内部结构紧凑复杂、缺陷隐患难以及时发现以及故障检修处理时间长等特点,其安全运行对整个电网的运行可靠性具有重大影响。

基于鲁棒H∞滤波的谐波溯源方法研究

针对新能源大规模接入后,难以获取准确的谐波模型和噪声信息,以及以往算法在数据异常时估计容易产生误判的问题,提出了一种基于H∞滤波方法(H∞filter)的电力系统谐波状态估计算法。利用H∞滤波器对模型精度和噪声信息要求低的特点,设计H∞滤波器,在电力系统噪声条件难以掌握的条件下保持估计准确性。其次,利用H∞滤波器优越的抗干扰性,保证了有异常数据时谐波状态估计的精度,做到无误判。在IEEE14节点系统进行了仿真,表明所提出的方法与传统卡尔曼滤波方法相比,在噪声信息难以确定条件下与异常数据干扰情况下,提高了谐波状态估计的精确度。

基于弛豫时间分布函数的油纸绝缘老化状态研究

为减小基于扩展Debye模型的老化状态评估方法对描述套管油纸绝缘劣化过程和解释老化机理时存在的误差,本文测试分析了不同老化程度油纸绝缘样品的极化-去极化(PDC)曲线,建立了考虑弛豫支路呈概率分布的分布式Debye模型,并通过正则化方法进行求解,最终提出了油纸绝缘套管老化状态的精确评估方法。结果表明:随老化程度的增加,极化电流整体向去极化电流增大、弛豫时间减小的方向移动,曲线达到稳定值的时间缩短;分布式Debye模型能够较好地描述老化油纸绝缘样品的多弛豫过程,正则化方法则能够较好地解决求解病态线性方程组时遇到的系统不适定问题;随着老化程度的增加,样品弛豫主峰所对应的弛豫时间分布函数概率密度增大,最可几弛豫时间常数逐渐减小;本文构建的老化状态评估模型具有较高的评估精度,误差均小于1.37%。

基于改性碳纳米材料的SF_(6)放电分解气敏特性研究

为了解决本征碳纳米管在SF_(6)气体传感检测方面存在局限性的问题,研究了基于空气等离子体改性的本征碳纳米管气体传感器对SF_(6)分解气体中重要特征组分的气敏特性。利用空气等离子体对本征碳纳米管进行改性,引入空气等离子体预处理碳纳米管表面,研究改性碳纳米管在检测SF_(6)气体分解组分时的气体传感响应特性。结果表明:与本征碳纳米管相比,经空气等离子体改性的碳纳米管气体传感器对H_(2)S气体的电阻变化具有较高的灵敏度,响应时间短,并具有良好的重复性和稳定性;经空气等离子体改性的碳纳米管对SO_(2)气体电阻变化率的敏感性明显降低;不同掺杂比例的碳纳米管气体传感器对SOF_(2)和SO_(2)F_(2)的敏感性不同。因此,基于空气等离子体改性的本征碳纳米管气体传感器能准确反映SF_(6)气体的放电分解情况,可为准确检测SF_(6)气体的分解成分提供依据。

基于FSWT——SSAEs的配电网内部过电压自动提取与分类识别

过电压是造成电网绝缘损坏的主要原因,对电气设备绝缘可靠性、系统绝缘配合、继电保护以及运行控制均产生重要影响。研究配电网过电压的特征提取与分类识别对于电网运行事故溯源以及设备绝缘风险评估等均具有难以替代的现实意义。文中基于频率切片小波变换(FSWT)时频分析方法构建过电压时频分布九宫图,完成实测过电压整体与细节信息的完全提取;改进多层稀疏自编码算法(SSAEs),实现实测过电压特征的自动提取与分类识别;分析改进多层稀疏自编码网络中关键参数(卷积块大小、卷积特征数量以及稀疏性参数)的影响,确定最优参数,实现最佳分类识别效果。结果表明,过电压时频分布九宫图与改进多层稀疏自编码算法相结合能够高效的自动提取和分类实测过电压波形,分类精度良好。

基于频域介电谱的油纸绝缘套管局部受潮诊断研究

套管受潮初期多为局部受潮,因此局部受潮的有效诊断可避免套管受潮过程的进一步发展。文中采用频域介电谱(FDS)对套管局部受潮诊断方法进行研究。首先制备梯度含水量油纸绝缘样品,组合形成局部受潮等效试样,并获得其FDS特性。结果表明,局部受潮会形成不同含水量油纸绝缘界面,在FDS曲线中产生界面松弛极化损耗峰,径向局部受潮程度越大,损耗峰幅值越大,并向高频方向移动,因此基于界面松弛极化损耗峰特性可对套管局部受潮进行诊断。利用变压器套管仿真模型验证了文中所提方法的有效性,为变压器套管早期故障预警与诊断提供了新方法。

Ru掺杂MoS_(2)对SO_(2)F_(2)和H_(2)S气体吸附的第一性原理研究

本文基于第一性原理探讨了Ru掺杂的单层MoS_(2)(Ru-MoS_(2))的结构及其对SF_(6)绝缘设备中的两种主要分解气体SO_(2)F_(2)和H_(2)S的传感和吸附行为。Ru原子进入硫空位从而产生Ru-MoS_(2),结果表明,Ru-MoS_(2)对SO_(2)F_(2)和H_(2)S气体的吸附能(E_(ad))分别为-1.52和-2.11 eV,属于化学吸附。通过能带分析(BS)和态密度(DOS)分析进一步证明了两个体系的吸附性能,并阐述了Ru-MoS_(2)用于电阻式气体传感器时的气体吸附传感机制。除此之外,本文在理论上探索了不同温度下Ru-MoS_(2)解吸附SO_(2)F_(2)和H_(2)S的恢复时间,在598 K温度下,SO_(2)F_(2)吸附体系的恢复时间为6.40 s,展示出该新型材料在高温下对气体的可恢复性。本文研究内容为Ru-MoS_(2)检测SF_(6)绝缘设备中的两种主要分解气体SO_(2)F_(2)和H_(2)S提供理论基础,从而促进电力系统的稳定运行。

一种小电流接地系统故障行波精确定位方法

针对小电流接地系统单相接地故障定位中行波波头难以检测的问题,并且对于当前检测方法中希尔伯特黄检测方法中存在模态混叠、计算效率不高和小波检测方法中小波基选择困难和计算量大等问题,提出一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)和Teager 能量算子(Teager Energy Operator, TEO)的单端行波测距方法。该方法能够较好地检测行波波头,并且能大大降低计算复杂度。通过设置对故障测距定位的影响因素,在ATP-EMTP 与Matlab 综合仿真下验证了方法的可靠性。仿真研究表明此方法进行线路测距定位可靠性好、准确度高。

基于Larsen推理的电压暂降下工业过程负荷损失率评估方法

明确电压暂降对工业过程的影响程度,是进行暂降损失估计、提供治理方案的前提。考虑了工业过程设备级/过程级的电压暂降耐受能力,提出了一种负荷损失率的评估方法,以量化电压暂降对工业过程造成的危害。首先,为解决过程参数难以获取、精度低的问题,建立了基于物理结构的过程参数等值响应模型。将过程级的非电量过程参数值等效为电压值,以输入电压暂降特征量刻画设备和工业过程的耐受特性。然后,提出了基于Larsen推理的负荷损失率评估方法,以暂降特征量为推理前件、以负荷损失率为推理后件,构建了前件、后件的隶属度函数。实现了基于监测数据的过程负荷损失率的推理评估,减小评估结果对精确信息的依赖性。最后,应用该方法评估海南省某石化企业的电压暂降下负荷损失率,结果表明所提出方法正确且有效。

基于FIMD和Hilbert变换的高压输电线路行波故障定位方法

针对传统高压输电线路行波故障定位精度差且易受行波波速影响等问题,文中提出了一种新型基于快速本征模态分解算法(Fast Intrinsic Mode Decomposition,FIMD)和希尔伯特(Hilbert)变换的高压输电线路行波故障定位方法。该方法采用FIMD对暂态行波信号进行分解以提取固有模态分量,并利用Hilbert变换对其进行频谱分析,进而实现对行波波头的检测。在此基础上,结合行波的传播路径及其测距原理,提出高压输电线路行波故障定位新算法。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建某实际500 kV双端输电线路模型,验证了所提方法的可行性和有效性。

两级三相光伏并网发电系统并网控制策略研究

并网型光伏系统的大规模开发利用是能源清洁化的重要途径。提出了一种两级三相并网光伏系统的控制策略,利用变步长电导增量法调节升压电路系统占空比,实现光伏系统的最大功率跟踪,提高光伏系统功率输出的稳定性。在光伏并网环节,通过在电感-电容-电感(LCL)滤波器中增加虚拟电阻,以消除滤波器接入引起的谐振尖峰问题;通过电压外环和电流内环的双闭环控制策略,实现光伏系统并网控制的稳定性。在Matlab/Simulink中搭建仿真系统,通过变步长电导增量控制光伏面板的最大功率输出,利用双闭环电压电流控制实现光伏系统的并网稳定运行。试验结果验证了该策略的准确性和合理性。该策略能够使系统满足光伏发电的并网需求,为光伏系统并网控制提供了一种思路。

一种基于小波变换和全变差的局部放电信号组合去噪法

现场测量所得到的局部放电(Partial Discharge,PD)信号会被白噪声污染,有必要对其进行去噪处理。基于小波变换阈值去噪和全变差去噪方法,提出一种小波阈值和全变差组合去噪算法。该算法将两种方法进行融合,吸收了它们各自优点,有效减小PD信号由于小波阈值去噪而造成的波动误差,并避免了全变差去噪引入的阶梯误差。通过对实验数据进行计算验证,将所提算法与已有方法进行了对比,结果证明了所提方法的优越性。