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考虑扭绞的三芯海底电缆温度稳态分布数值求解方法

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高电压技术 2023年

作者：黎云博王航廖雁群南保峰肖集雄杨帅湖北工业大学新能源及电网装备安全监测湖北省工程研究中心广东电网有限责任公司珠海供电局

三芯海底电缆是连接近海风电场与陆地电网的重要装置，其正常运行对于经济发展具有重要意义。导体温度与光纤温度的关系模型是温度分布式传感的理论基础，过去的研究未考虑光纤及电缆的扭绞对导体与光纤温度关系的影响。本文基于有限元... 详细信息

三芯海底电缆是连接近海风电场与陆地电网的重要装置，其正常运行对于经济发展具有重要意义。导体温度与光纤温度的关系模型是温度分布式传感的理论基础，过去的研究未考虑光纤及电缆的扭绞对导体与光纤温度关系的影响。本文基于有限元法构建了考虑扭绞的三芯复合光纤海底电缆的电热流耦合模型，得到了导体温度与光纤温度的关系式，并分析了在埋设和铺设两种敷设环境下节距、海水温度、海水表面换热系数及不同电缆尺寸对导体及光纤温度的影响，以及对光纤与导体温度关系式的影响。仿真结果表明，在埋设的条件下，不考虑扭绞时，导体每上升1.03 ℃，光纤上升1.00 ℃，考虑扭绞时，导体温度及光纤温度均高于不考虑扭绞，随着节距的增大即扭绞角度变小，温度均下降，相同导体温度时，节距越大，光纤温度越高；铺设时海水的流动对于电缆的散热效果显著强于埋设时；对流换热系数越大，导体及光纤的温度越低；相同导体温度时，导体截面积越大，光纤温度越高。

关键词：复合光纤海缆扭绞电热耦合热传导热对流

XLPE高压电缆本体中局部放电信号的传输特性

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高电压技术 2016年第8期42卷 2457-2464页

作者：刘斌顾霄徐阳廖雁群夏荣西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 华东电力设计院上海200063 广东电网公司珠海供电局珠海519000 中国电力科学研究院武汉430074

局部放电信号在电缆中的传输特性对于放电水平的确定、局部放电定位及干扰区分有着重要的意义。以珠海拱澳线路110 k V电缆为研究对象,在不同长度的电缆上进行单一频率正弦信号的现场实测。运用均匀传输线理论计算得到单一频率正弦信号... 详细信息

局部放电信号在电缆中的传输特性对于放电水平的确定、局部放电定位及干扰区分有着重要的意义。以珠海拱澳线路110 k V电缆为研究对象,在不同长度的电缆上进行单一频率正弦信号的现场实测。运用均匀传输线理论计算得到单一频率正弦信号在该电缆中的单频衰减系数。通过Fourier变换计算高斯函数模拟的局部放电脉冲在电缆本体中的传输衰减特性,对脉冲的幅值、宽度、面积随传播距离变化规律进行了计算,并在不同长度的电缆上对局部放电校正脉冲的传输进行了实验验证。研究结果表明:单一频率高频正弦信号在电缆中的单频衰减系数与频率成正比,高斯函数模拟的局部放电脉冲在电缆本体中的传输服从指数函数与余补误差函数成积的规律,上升时间10 ns的高斯模拟脉冲幅值衰减到10%的传播距离为490 m;脉冲面积在一定范围内为放电量Q与电缆特性阻抗Z的乘积。

关键词：高压电缆局部放电传输线理论衰减特性高斯函数指数函数

结合贝叶斯推断与Weibull比例风险模型的高压电缆可靠性分析方法

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高电压技术 2021年第2期47卷 546-554页

作者：刘海康廖雁群韦亦龙袁婧徐小冰周承科武汉大学电气与自动化学院武汉430072 广东电网公司珠海供电局珠海519000

高压电缆差异化检修及退役决策需要电缆可靠性分析结果作为依据。Weibull分布模型可以对高压电缆总体的可靠性进行分析,但无法区分不同运行条件下电缆个体差别。且传统统计估计方法在电缆老化故障样本较少时难以得到准确结果。为此,提... 详细信息

高压电缆差异化检修及退役决策需要电缆可靠性分析结果作为依据。Weibull分布模型可以对高压电缆总体的可靠性进行分析,但无法区分不同运行条件下电缆个体差别。且传统统计估计方法在电缆老化故障样本较少时难以得到准确结果。为此,提出一种贝叶斯推断与Weibull比例风险模型相结合的分析方法,通过Weibull比例风险模型建立不同条件与电缆可靠性的关系,利用贝叶斯推断结合高压电缆相关先验信息和运行及故障数据进行模型参数估计,实现不同运行状况下电缆个体的可靠性分析。应用所提出方法对实际电缆线路数据进行分析,发现是否直埋敷设及负荷率大小对所研究地区高压电缆可靠性存在较大影响,并根据在运线路可靠性分析结果给出了差异化检修及退役更换决策的建议。12条在运及故障高压电缆线路分析结果表明,所提出的方法能充分利用高压电缆经验信息和数量较少的老化故障数据,给出更加准确的可靠性分析和预测结果,解决了现有方法难以应用于故障数据较少情况下电缆个体可靠性分析的难题。

关键词：高压电缆贝叶斯推断 Weibull比例风险模型电缆故障电缆可靠性差异化运维

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基于风险评估的高压电缆巡检周期优化模型

高电压技术 2021年第1期47卷 305-312页

作者：廖雁群袁婧徐小冰韦亦龙叶宇婷周承科广东电网有限责任公司珠海供电局珠海519000 武汉大学电气与自动化学院武汉430072

高压电缆日常巡检与消缺工作能够及时发现并消除电缆故障隐患,是降低故障率的有效措施。但忽略风险差异的定期巡检方案会导致人力资源被浪费在不必要的检查与测试环节。为了保证电缆可靠运行且兼顾经济性要求,该文提出了基于风险评估的... 详细信息

高压电缆日常巡检与消缺工作能够及时发现并消除电缆故障隐患,是降低故障率的有效措施。但忽略风险差异的定期巡检方案会导致人力资源被浪费在不必要的检查与测试环节。为了保证电缆可靠运行且兼顾经济性要求,该文提出了基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法。首先针对历史故障数据,提出了一种高压电缆故障数据记录方法,计算电缆故障频率。其中将电缆线路按照巡检目标分为电缆通道、本体、中间接头、终端与接地系统五部分,并引用失效危险指数(IFC)模型计算各部分的故障频率;之后结合线路故障修复时间与线路重要性,计算电缆线路各部分的风险;并考虑电缆系统运行风险阈值,针对不同线路各部分的风险差异实现巡检周期优化计算。以某地区电缆线路为例应用上述方法,结果表明:基于IFC模型的故障频率计算方法无需人为干预,且在故障样本较少的条件下仍能产生有效结果;基于风险评估的巡检周期优化方法能够合理制定巡检方案,有效降低电缆运行风险,优化后电缆系统风险可降低70%。

关键词：高压电缆状态评估风险评估巡检优化 IFC模型

110kV电缆中间接头及本体典型缺陷局部放电特征分析

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绝缘材料 2014年第5期47卷 60-67页

作者：廖雁群惠宝军夏荣徐阳广东电网公司珠海供电局广东珠海519000 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 中国电力科学研究院武汉430074

针对110 kV XLPE电缆中间接头及本体制作了6种人工典型缺陷,并利用高频电流互感器耦合局部放电信号。对各类缺陷放电脉冲进行时域、频域特征分析,研究同一缺陷相同电压下不同放电时刻单脉冲波形和频谱规律,并对不同受损程度的电缆本体... 详细信息

针对110 kV XLPE电缆中间接头及本体制作了6种人工典型缺陷,并利用高频电流互感器耦合局部放电信号。对各类缺陷放电脉冲进行时域、频域特征分析,研究同一缺陷相同电压下不同放电时刻单脉冲波形和频谱规律,并对不同受损程度的电缆本体缺陷局部放电参数的变化进行分析。结果表明:当本体电缆波纹铝破损但未伤及主绝缘时,局部放电无法发现该类缺陷;当主绝缘破损时,在较低电压下便可检测到局部放电,但耐压试验依然可以通过,且随着主绝缘破损深度的增加,局部放电起始电压呈线性递减。

关键词：高压电缆中间接头典型缺陷 HFCT 局部放电频谱分析

基于Faster RCNN与Mean-Shift的电缆附件缺陷红外图像自动诊断方法

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高电压技术 2020年第9期46卷 3070-3079页

作者：徐小冰袁婧廖雁群韦亦龙周承科周文俊武汉大学电气与自动化学院武汉430072 广东电网有限责任公司珠海供电局珠海519000

红外热成像测温是及时发现电缆附件异常发热缺陷的重要方法,但面对海量巡检图像,传统的人工诊断方式费时费力,且过分依赖人工经验。已有研究中为了实现电气设备红外图像的智能诊断,大多提取特定特征量作为所搭建神经网络模型的输入,而... 详细信息

红外热成像测温是及时发现电缆附件异常发热缺陷的重要方法,但面对海量巡检图像,传统的人工诊断方式费时费力,且过分依赖人工经验。已有研究中为了实现电气设备红外图像的智能诊断,大多提取特定特征量作为所搭建神经网络模型的输入,而所提取的特征量也依赖于人工选择。为此,提出了一种基于Faster RCNN(faster regions with convolutional neural networks features)与Mean-Shift的电缆附件缺陷红外图像自动诊断方法。该方法首先基于Faster RCNN网络实现诊断对象的识别定位;之后利用Mean-Shift聚类算法提取过热区域;最后计算温度参数,并根据相应诊断标准得到诊断结果。利用实际巡检图像进行测试,结果表明:所提方法能够在不同拍摄角度、不同背景下准确定位诊断目标与过热区域,继而实现过热缺陷的自动诊断。研究对于实际工程中电缆附件的缺陷诊断具有一定的参考价值。

关键词：电缆附件红外图像处理 Faster RCNN 均值漂移算法智能状态诊断过热

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基于时间延迟理论的高压电缆巡检周期优化

高电压技术 2021年第5期47卷 1640-1648页

作者：袁婧周承科周文俊廖雁群韦亦龙刘海康武汉大学电气与自动化学院武汉430072 广东电网有限责任公司珠海供电局珠海519000

为了经济高效开展高压电缆的巡检消缺工作,提出了基于时间延迟理论与经济效益分析的高压电缆巡检周期优化方法。首先基于时间延迟模型模拟电缆缺陷发展为故障的过程,将电缆故障发展视为由缺陷出现与缺陷发展为故障两个随机事件组成;然... 详细信息

为了经济高效开展高压电缆的巡检消缺工作,提出了基于时间延迟理论与经济效益分析的高压电缆巡检周期优化方法。首先基于时间延迟模型模拟电缆缺陷发展为故障的过程,将电缆故障发展视为由缺陷出现与缺陷发展为故障两个随机事件组成;然后根据历史故障时间与巡检周期,建立电缆故障发展的数学计算模型,并考虑电缆故障的时间与空间特性,将电缆系统按照运行年限与巡检目标进行分类,建立不同运行年限内线路各部件的故障数期望值与巡检周期的数学关系;之后以故障损失与巡检费用最低为目标,计算电缆线路各部件的优化巡检周期;最后针对南方电网公司近10年投运的高压电缆,采用该方法理论计算得到优化巡检方案。理论上优化后的高压电缆故障损失与日常巡检的总费用相较于优化前可降低40%。所述方法可有效提高经济效益,为高压电缆巡检周期制定与巡检工作开展提供参考。

关键词：高压电缆电缆故障电缆缺陷时间延迟理论巡检优化运维管理

基于Carson理论和EMTP的220 kV多回电缆线路电气参数及不平衡度分析

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电力系统保护与控制 2019年第20期47卷 142-148页

作者：林桂辉朱鹏宇王灿冯伯庚廖雁群杨锐雄甘德树吴海雄廖石江广东电网公司珠海供电局广东珠海519000 哈尔滨工业大学(深圳) 广东深圳518055

为分析珠澳电网220 kV电缆线路电磁不平衡问题,应用理论计算(Carson理论)与仿真(EMTP)相结合的方法。首先,对"导线-大地"回路与Carson线路理论得到的线路阻抗矩阵与EMTP仿真得到的线路阻抗矩阵进行对比。然后,利用EMTP搭建的完整实际线... 详细信息

为分析珠澳电网220 kV电缆线路电磁不平衡问题,应用理论计算(Carson理论)与仿真(EMTP)相结合的方法。首先,对"导线-大地"回路与Carson线路理论得到的线路阻抗矩阵与EMTP仿真得到的线路阻抗矩阵进行对比。然后,利用EMTP搭建的完整实际线路模型,分析了不同因素对线路电气参数的影响程度。最后根据电磁不平衡度理论计算了相间距离、护套交联方式及相序排列3个因素对电缆线路的影响。结果表明:Carson线路模型在分析线路阻抗时误差很小与EMTP基本吻合;电缆金属护套交联和接地电阻对电缆序阻抗有一定影响;相间距离和金属护套交联影响线路负序不平衡度;在研究的这条珠澳电缆线路里,当采取ABC/CBA相序排布时线路的电磁不平衡度可以达到最低。

关键词：电缆线路阻抗矩阵序阻抗电磁不平衡度

退役110kV XLPE电缆绝缘材料聚集态结构分析

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绝缘材料 2016年第7期49卷 20-26页

作者：张运周冯冰李明罗潘廖雁群徐曼广东电网有限责任公司珠海供电局广东珠海519000 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

通过对不同运行年限退役的110 k V XLPE电缆绝缘切片试样进行击穿和力学性能实验,结果显示运行10年以上的退役电缆绝缘试样的击穿强度和断裂伸长率与新电缆相比没有明显变化。为寻找更能表征老化状态的参数,尝试通过傅里叶红外光谱测试... 详细信息

通过对不同运行年限退役的110 k V XLPE电缆绝缘切片试样进行击穿和力学性能实验,结果显示运行10年以上的退役电缆绝缘试样的击穿强度和断裂伸长率与新电缆相比没有明显变化。为寻找更能表征老化状态的参数,尝试通过傅里叶红外光谱测试、凝胶含量测试、差示扫描量热法、动态热机械分析评价绝缘状态。结果表明:羰基指数、交联度、结晶度、动态力学损耗等参数能从聚集态结构方面很好地表征绝缘老化状态,且具有较好的一致性。

关键词：交联聚乙烯击穿强度断裂伸长率羰基指数交联度