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油浸变压器端部垫块脱落故障准稳态模式研究

高电压技术 2022年第10期48卷 3859-3870页

作者：刘云鹏周旭东王博闻刘力卿罗世豪刘嘉硕河北省输变电设备安全防御重点实验室(华北电力大学) 保定071003 国网天津市电力公司电力科学研究院天津300384

变压器的声信号包含着丰富的信息,实现声纹信号的信息挖掘对变压器状态监测具有重要意义。以某变压器端部垫块脱落故障的异常声纹信号为切入点,通过对现场数据的特征提取,探索新的变压器声纹模式。研究发现,端部垫块脱落故障发生时变压... 详细信息

变压器的声信号包含着丰富的信息,实现声纹信号的信息挖掘对变压器状态监测具有重要意义。以某变压器端部垫块脱落故障的异常声纹信号为切入点,通过对现场数据的特征提取,探索新的变压器声纹模式。研究发现,端部垫块脱落故障发生时变压器振动体现为两种交替的振动模式,模式1为平稳振动阶段,模式2为绕组碰撞发生阶段。首先,根据声纹特征引入准稳态的猜想,利用电磁–振动力学模型建模解释了准稳态模式切换过程及高频分量产生原因;其次,对准稳态声纹信号进行处理,采用Pearson自相关函数计算时频谱帧序列自相关度的方法找到区分两种模式的特征指标;再次,利用Mann-Kendal(M-K)突变检测法界定自相关曲线的突变时刻,完成信号分离,模式2证实了撞击引入高频分量,验证了理论模型;最后,根据准稳态声纹特点,通过划定现场和铁芯松动两数据集的Pearson自相关度均方根阈值范围实现准稳态状态检测。通过引入准稳态振动模式,为变压器状态判定提供了新的参考依据。

关键词：准稳态电磁–振动力学模型 Pearson相关函数 M-K突变检测状态检测

计及磁-机耦合效应的变压器绕组短路振动特性研究

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高压电器 2023年第8期59卷 43-52页

作者：冯军基刘力卿马程魏菊芳张凡汲胜昌国网天津市电力公司电力科学研究院天津050021 西安交通大学电力设备与电气绝缘国家重点实验室西安710049

变压器短路过程中线圈位置的变化可影响漏磁场和绕组受力。为研究绕组电磁力和振动之间的耦合作用,文中基于镜像法,建立了变压器绕组漏磁场和电磁力的计算模型,计算了短路冲击下漏磁场和电动力分布。基于绕组弹簧—阻尼轴向振动模型,研... 详细信息

变压器短路过程中线圈位置的变化可影响漏磁场和绕组受力。为研究绕组电磁力和振动之间的耦合作用,文中基于镜像法,建立了变压器绕组漏磁场和电磁力的计算模型,计算了短路冲击下漏磁场和电动力分布。基于绕组弹簧—阻尼轴向振动模型,研究线饼的位移对绕组受力的影响,构建了变压器短路振动的电—磁—机械耦合模型。最后分析了短路电流和压紧力对振动响应的影响。计算结果表明,考虑耦合后,振动信号在频域上表现出较高的分散性,相较于静态计算,动态计算短路力修正系数为1.196。文中提及的短路振动分析模型,有助于形成变压器抗短路能力的动态评估方法,有效提升在运变压器的运行可靠性。

关键词：电力变压器漏磁振动位移耦合模型

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基于频域互相关的机器鱼双曲线质心定位仿真

计算机仿真 2022年第10期39卷 414-419页

作者：刘力卿王伟张弛马小光国网天津市电力公司电力科学研究院天津300384 国网天津市电力公司设备管理部天津300384

为了保证机器鱼能够到达指定检测位置、并且避免与变压器内部组件发生碰撞,机器鱼需要准确定位。针对变压器内部黑暗空间中机器鱼难以定位的问题,提出一种基于频域互相关的机器鱼双曲线质心定位方法。采用高斯脉冲信号模拟机器鱼发射的... 详细信息

为了保证机器鱼能够到达指定检测位置、并且避免与变压器内部组件发生碰撞,机器鱼需要准确定位。针对变压器内部黑暗空间中机器鱼难以定位的问题,提出一种基于频域互相关的机器鱼双曲线质心定位方法。采用高斯脉冲信号模拟机器鱼发射的超声信号,然后采用快速傅里叶变换(FFT)将线性阵列接收的超声时域信号转化到频域,在频域内进行共轭相乘得到信号的互功率谱;然后将互功率谱进行傅里叶逆变换(IFFT)得到时域互相关函数,对互相关函数进行曲线峰值检测获得时间延迟和距离信息;最后通过双曲线算法和交点的质心计算获得机器鱼的准确定位。仿真对比分析了不同信噪比(10dB、0dB、-10dB)的定位性能,研究结果表明,上述方法能够准确获得机器鱼在变压器中的位置。

关键词：机器鱼超声阵列频域互相关双曲线定位

变压器绕组轴向振动模型及固有振动特性影响因素研究

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高压电器 2023年第4期59卷 149-155页

作者：刘力卿马小光李雪何金朱筱瑜薛鑫张凡国网天津市电力公司电力科学研究院天津300384 国网天津市电力公司天津300384 西安交通大学电力设备与电气绝缘国家重点实验室西安710049

大型电力变压器绕组的固有振动特性影响其在短路冲击电流下的振动响应及抗短路能力。为了弄清楚固有振动特性与绕组机械参数间的关系,文中建立了计及压板和线圈的绕组轴向振动“质量—弹簧—阻尼”模型,提出了等效质量、刚度和固有振动... 详细信息

大型电力变压器绕组的固有振动特性影响其在短路冲击电流下的振动响应及抗短路能力。为了弄清楚固有振动特性与绕组机械参数间的关系,文中建立了计及压板和线圈的绕组轴向振动“质量—弹簧—阻尼”模型,提出了等效质量、刚度和固有振动特性的计算方法。在此基础上,分析了一台SFSZ8-40000/110变压器低压绕组的模态频率和振型,研究了垫块弹性模量、数量和端圈垫块厚度等因素对绕组固有振动特性的影响规律。研究结果表明,绕组各阶轴向振动模态频率之间满足倍数关系,各阶频率对应的振型为绕组不同位置线饼沿轴向的同向和反向振动;模态频率随垫块弹性模量、数量的增大而增大,端部振动位移随端圈垫块厚度的增大而增大。研究结论可为进一步计算绕组动态响应和抗短路能力校核提供重要依据。

关键词：振动模型变压器绕组轴向振动模态特性

基于OpenCV+SSD深度学习模型的变电站压板状态智能识别

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电测与仪表 2022年第1期59卷 106-112页

作者：王伟张彦龙翟登辉刘力卿许丹张旭国网天津市电力公司电力科学研究院天津300384 许继电气股份有限公司河南许昌461000

目前,变电站保护硬压板信息管理处于完全依赖于人工巡检的状态。伴随着人工智能上升为国家战略,深度学习技术进一步发展,提出一种基于OpenCV+SSD深度学习模型的压板状态识别方法。在图像二值化并高斯滤波基础上,基于霍夫直线检测算法进... 详细信息

目前,变电站保护硬压板信息管理处于完全依赖于人工巡检的状态。伴随着人工智能上升为国家战略,深度学习技术进一步发展,提出一种基于OpenCV+SSD深度学习模型的压板状态识别方法。在图像二值化并高斯滤波基础上,基于霍夫直线检测算法进行保护屏柜角点检测,并通过透视变换实现压板图像矫正,从而避免拍摄图像的角度变化对识别结果的影响;利用模板匹配的方法对压板图像进行分割,并建立不同压板与其功能间的映射关系,提升压板状态检测准确度;基于TensorFlow深度学习框架搭建SSD目标检测模型,通过不断调参并采用正则化处理提高训练模型的准确度和泛化能力。经测试验证,该方法目标检测精确率和召回率均大于0.95,相对于传统OpenCV及Hog+SVM的处理方法,压板状态识别效果有明显提高。

关键词：压板状态识别 OpenCV 透视变换深度学习 SSD目标检测。

储能型风电场作为局域电网黑启动电源的可行性探讨

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电力系统自动化 2016年第21期40卷 210-216页

作者：刘力卿杜平万玉良米增强袁贺新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 河北省保定市071003 国网内蒙古东部电力有限公司调度控制中心内蒙古自治区呼和浩特市010020

针对局域电网所处特殊地理位置和需求,寻找和建设可以作为其黑启动电源的新型电源,对于提高电网在故障后的恢复速度具有重要作用。文中以蒙东呼伦贝尔地区电网为例,提出了通过为其大良风电场配置大容量电池储能系统,并利用该储能型风电... 详细信息

针对局域电网所处特殊地理位置和需求,寻找和建设可以作为其黑启动电源的新型电源,对于提高电网在故障后的恢复速度具有重要作用。文中以蒙东呼伦贝尔地区电网为例,提出了通过为其大良风电场配置大容量电池储能系统,并利用该储能型风电场带动附近东海拉尔电厂热电机组进行启动的方案。根据历史风速数据,对大良风电场的持续有效出力概率进行了评估。针对大良风电场具有最大持续有效出力概率时的情况,采用方案中所提策略对储能型风电场的自启动、储能型风电场对变压器和输电线路空载充电、储能型风电场带动热电机组辅机启动等暂态过程进行了仿真。最后,根据仿真结果,探讨分析了所提方案的可行性及需进一步研究解决的技术问题。

关键词：局域电网黑启动电源储能型风电场可行性持续有效出力概率

限电弃风工况下双馈风电机组有功及调频控制策略

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电工技术学报 2015年第15期30卷 81-88页

作者：米增强刘力卿余洋杜平袁贺华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室保定071003 国网内蒙古东部电力有限公司调度控制中心呼和浩特010020

双馈风电机组限电弃风运行能够为电网提供备用和频率支撑。为减小限电弃风工况下转速和桨距角频繁动作致使机组产生的机械疲劳,提出一种基于机组运行点转移轨迹优化的有功控制策略,并通过引入下垂控制使其具备了参与电网一次调频的功能... 详细信息

双馈风电机组限电弃风运行能够为电网提供备用和频率支撑。为减小限电弃风工况下转速和桨距角频繁动作致使机组产生的机械疲劳,提出一种基于机组运行点转移轨迹优化的有功控制策略,并通过引入下垂控制使其具备了参与电网一次调频的功能。对限电弃风工况下机组在不同运行点处的稳定性进行分析;考虑机组有功平衡及运行点稳定性等约束条件,建立以转速和桨距角综合调整量最小为目标函数的运行点转移轨迹优化模型,并提出优化模型在出现不可行解时的处理机制,以获得可行的最优转移轨迹;建立机组运行轨迹和调频控制器,并对变桨系统和转子侧变频器的传统控制策略进行改进,使机组能够沿最优转移轨迹调整有功和参与调频。仿真结果表明,利用所提控制策略能使机组在准确完成限电弃风任务并为电网提供频率支撑的同时,大大减少机组转速和桨距角的调整量。

关键词：双馈风电机组限电弃风一次调频综合调整量转移轨迹优化

基于Matlab&LabVIEW的双馈型风电机组仿真系统设计

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基于Matlab&LabVIEW的双馈型风电机组仿真系统设计

作者：刘力卿华北电力大学

学位级别：硕士

随着风力发电技术的发展,我国风力发电总装机容量快速增长,内蒙、甘肃、东南沿海等地出现了许多大规模风电场。与风力发电快速发展不相匹配的是,我国风电方面的专业技术人才比较短缺,缺乏运行与维护风电场的经验,难以应付风力发电机组... 详细信息

随着风力发电技术的发展,我国风力发电总装机容量快速增长,内蒙、甘肃、东南沿海等地出现了许多大规模风电场。与风力发电快速发展不相匹配的是,我国风电方面的专业技术人才比较短缺,缺乏运行与维护风电场的经验,难以应付风力发电机组运行和维护的需要,这严重制约了风力发电的持续发展,因此,加快培养风力发电方面的技术人才显得尤为重要。为了满足风电专业技术人才培养的需要,本文基于Matlab和LabVIEW软件设计了一套双馈型风电机组仿真系统,该仿真系统能够对风电场运行人员、学生等进行初步培训。本文首先对变速恒频双馈风力发电机组的结构和工作原理进行了分析,将风电机组分成气动系统、机械系统、电气系统、变桨系统等四部分,并建立了每一系统的数学模型。为了实现双馈型风电机组仿真系统的培训功能,本文基于Matlab软件建立了仿真系统的底层模型,基于LabVIEW软件实现了仿真系统的上层培训功能：利用Matlab软件建立双馈风力发电机组的多物理域模型,实现双馈风力发电机组的变速恒频运行,完成仿真系统的底层建模;利用LabVIEW软件设计仿真系统的运行界面,通过仿真接口工具包(SIT),实现运行界面与底层模型之间数据的同步交换,使用户能够通过直观的运行界面同步监控底层模型的运行。并且将仿真系统的运行界面网络发布,使其他客户机能够通过网络对仿真系统的运行界面进行远程访问,实现了仿真系统的培训功能。在此基础上,本文对仿真系统的结构进行了设计,并对硬件部分和软件部分的配置提出了要求。最后,对仿真系统进行联合运行,验证了本文联合Matlab和LabVIEW软件对仿真系统进行设计的方案的可行性。

关键词：双馈风力发电机组仿真系统多物理域建模 Matlab&LabVIEW

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基于运行数据的风电机组建模方法

电力系统保护与控制 2010年第9期38卷 50-54,71页

作者：苏勋文米增强陈盈今刘力卿华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003 黑龙江科技学院电气与信息工程学院黑龙江哈尔滨150027

为了准确分析风电机组的动态特性,针对定速风电机组,给出一种基于运行数据的风电机组建模方法。利用数理统计方法分析了风电场中风电机组的运行数据,得出风电机组的实测功率曲线,并给出利用实测功率曲线搭建定速风电机组的建模方法。利... 详细信息

为了准确分析风电机组的动态特性,针对定速风电机组,给出一种基于运行数据的风电机组建模方法。利用数理统计方法分析了风电场中风电机组的运行数据,得出风电机组的实测功率曲线,并给出利用实测功率曲线搭建定速风电机组的建模方法。利用该方法对额定容量为750 kW的风电机组进行建模,并与风电场的实测数据和利用厂家提供的标准功率曲线搭建的风电机组模型以及常用风电机组建模方法进行了比较分析。仿真结果表明,基于实测运行数据的风电机组建模方法是有效和实用的,该模型能准确反映风电机组的实际运行特性,从而提高仿真模型的精确性。

关键词：定速风电机组建模运行数据功率曲线概率