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。

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。

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。

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。

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。

站用直流电源系统故障危害分析及应对措施研究

针对变电站二次侧直流电源系统故障问题,本文从直流电源系统所引发危害的角度出发,深入研究了其故障分析方法,具体包括电源输出质量分析、蓄电池质量分析、系统绝缘分析等。从而提出了设计直流电源系统故障采集装置的方案,通过该系统对故障进行诊断,来实现对直流电源系统故障的应对。经过实际应用验证,该系统能够很好地实现对直流电源系统故障的有效诊断,最大限度保证直流电源系统的安全、可靠、稳定运行,取得了较好的经济效益。该系统具备大规模推广应用的价值。

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。

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。

基于边缘计算的风电群非故意发射超高次谐波抑制策略

针对风电群并网点非故意发射超高次谐波问题,提出了一种风电群并网点非故意发射超高次谐波的抑制机理和基于边缘计算的载波相位优化控制策略。建立了风电网侧变换器的超高次谐波发射模型,分析了考虑汇集线路Bergeron分布参数模型的超高次谐波传播特性。综合考虑风机有功、载波相位等参数对超高次谐波相位的影响,分析了载波相位与风机向并网点注入的超高次谐波相位的量化关系,构建了并网风电系统非故意发射的超高次谐波相位调节模型,提出了通过控制超高次谐波相位对超高次谐波抑制方法。利用边缘计算模式在数据计算及决策方面的低延迟优势,将风电群载波相位优化控制算法部署在风机侧,提出了一种基于边缘计算的风电群非故意发射超高次谐波抑制控制策略。仿真结果表明,所提出的超高次谐波抑制机理和控制策略可以显著抑制风电群并网点的特定次超高次谐波。

Pd掺杂SnP_(3)单层对SF_(6)分解组分吸附的第一性原理研究

利用气敏传感器检测SF 6分解组分信息可评估GIS设备运行状态,及早发现绝缘缺陷。金属掺杂的SnP_(3)单层有着良好的吸附性能,在气体检测领域具有应用前景。本文基于第一性原理计算并分析了Pd-SnP_(3)单层吸附SO_(2)、H_(2)S、SOF_(2)和SO_(2)F_(2)后体系的吸附能、态密度、能隙与解吸时间等参数,探讨其用于气体传感器的可能性。结果表明:在吸附性能方面,Pd-SnP_(3)单层仅对SO_(2)F_(2)发生了化学吸附,且结合态密度、差分电荷密度与转移电荷分析进一步验证了该材料对SO_(2)F_(2)的吸附效果明显优于SO_(2)、H_(2)S和SOF_(2);在传感特性方面,仅有SO_(2)F_(2)的吸附使体系的能隙发生了明显变化,且该气体可在398 K及以上温度下从Pd-SnP_(3)单层表面快速脱吸附。综合分析,Pd-SnP_(3)单层对SO_(2)F_(2)具有高选择性和检测性。因此,Pd-SnP_(3)单层具有成为检测SO_(2)F_(2)气敏材料的潜质。本研究为Pd-SnP_(3)单层在气敏材料领域的应用提供理论基础。

基于第一性原理的Mo_(3)N_(2)晶体对SF_(6)分解组分吸附特性研究

对SF_(6)分解组分进行检测是对电力设备运行状态进行评估,以确保设备能安全稳定工作的有效措施之一。本文基于第一性原理仿真软件Materials Studio对SF6的两种特征分解组分气体在Mo3N2表面上的吸附过程进行理论计算。从吸附能、吸附距离、转移电荷、带隙、能态密度图等方面对其在传感器领域的可行性做了评估。结果表明,Mo_(3)N_(2)上对H_(2)S,SO_(2)F_(2)的吸附能均大于0.800 eV,且SO_(2)F_(2)气体分子在吸附后发生形变裂解,Mo_(3)N_(2)基底的原子排布些许错位,均为化学吸附。Mo_(3)N_(2)吸附两种气体后带隙降为0,转变为金属性。本文的所有理论计算研究对检测与清除SF_(6)分解组分气体的材料选型提供理论依据。

湿热环境下复合绝缘子伞裙老化快速检测及评价技术研究

现有的复合绝缘子检测评价技术以离线方式为主,难以对大规模运行中绝缘子的老化程度开展快速、便捷的判断。本文提出一种基于高光谱技术的复合绝缘子表面老化程度快速检测及评级方法。首先通过比较老化复合绝缘子伞裙和基体的Si-O-Si、Si-CH_(3)傅里叶红外光谱吸收峰对老化程度进行分级,然后利用高光谱数据并结合SVM算法模型对绝缘子老化程度进行分类。结果表明:“轻度、中度、重度”老化分类的准确度为71.8%,“轻度、重度”分类的准确度为97.3%。通过强度阈值分割方法,可以从复合绝缘子图像中剔除污损区域,抽取出老化区域。

基于D-S证据理论的敞开式断路器局部放电检测技术

敞开式断路器的典型故障是由内部填充的绝缘硅脂性能下降而导致的真空灭弧室闪络,该故障早期会引发沿瓷套表面的沿面局部放电,对该局部放电的检测易受到外界噪音信号干扰,降低故障诊断精度。针对敞开式断路器这种放电类型明确而干扰信号不明的特点,提出基于非监督学习的敞开式断路器异常局部放电检测方法,解决传统监督学习样本不均衡且难获取的问题。该方法以4种局部放电图谱为对象,使用基于卷积神经网络的自编码器对输入图谱进行重构分析,将重构输出和原始输入之间的差异最小化作为学习目标,使模型学习局部放电特征。学习完成后,当新的放电图谱重构误差大于设定的阈值时,放电被认定为异常干扰。为进一步提升检测效果,采用D-S证据理论对4种局部放电图谱的结果进行融合。算例结果表明,该方法可以有效提升对断路器内部放电和干扰信号的区分准确率。所提方法可用于实时高效辨识敞开式断路器瓷套内部局部放电,剔除电晕干扰,为该设备的带电检测提供技术支撑。

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。

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。