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Metal-free Optical Pressure Sensor with High Sensitivity and Extensive Range

CSEE Journal of Power and Energy Systems 2024年第3期10卷 1291-1300页

作者： Mao Ji Meng Huang Haomin Lyu Sheng Shi Bo Qi chengrong li State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources North China Electric Power UniversityBeijing 102206China IEEE CSEE

Pressure monitoring of a transformer oil tank can grasp the pressure change process caused by gas production when severe internal defects occur and take timely measures to ensure the safe operation of the *** pressure sensors generally use metal encapsulation or have an air cavity structure,threatening the transformer’s insulation if it is directly used inside the *** this end,this paper proposes a method for developing a high-sensitivity,large-range,and metallizationfree optical pressure sensing device with temperature *** grating is encapsulated by fluorosilicone rubber and supplemented by an epoxy resin shielding shell on the *** the same time,a double-grating vertical arrangement is adopted to improve pressure measurement sensitivity,further avoiding the influence of temperature rise caused by a defect of the transformer on the measurement result of the *** addition,by optimizing the geometric structure of the internal sensitizing element,pre-stretching length of the fiber grating,gap distance,and other parameters,probe size can be reduced while ensuring the sensor’s *** show the proposed method can meet the requirements of sensor fabrication with different sensitivities and ranges,and to a certain extent,both high sensitivity and extensive ranges can be taken into *** sensitivity of the fabricated prototype is 15 pm/kPa,and the range is about 0.2 *** the same time,the metal-free feature of the sensor makes it suitable for use in various oil-immersed power *** records oil pressure changes caused by oil discharge breakdown,making it sensitive to small pressure changes in early failures.

关键词： Highly sensitive extensive range optical sensing no metallization pressure perception temperature compensation transformer

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Insulation Design Rule for a Spacer in SF_(6)/N_(2)-filled DC Gas Insulated Apparatus

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CSEE Journal of Power and Energy Systems 2024年第2期10卷 727-735页

作者： Hongyang Zhou Guoming Ma Meng Zhang Cong Wang Youping Tu chengrong li State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources and the Beijing Key Laboratory of High Voltage and EMC North China Electric Power UniversityBeijing 102206China

A recurring challenge of a DC SF_(6)/N_(2)-filled GIS/GIL apparatus is the charge accumulation at DC *** conventional design rules and knowledge of AC spacers may not be applicable for this new type of apparatus.A novel design rule is proposed considering the effect of accumulated charge on the threshold of electric field strength being resistant to the superposed voltage.A surface charge accumulation simulation model is introduced,and the key parameters in the simulation model are *** addition,an experimental platform for a 100 kV spacer flashover test is *** flashover tests under superimposed voltage with opposing polarities are carried out,and the withstanding voltage of the spacer is ***,based on the proposed model,the threshold of the surface electric field strength(tangential component)on the DC spacer in SF_(6)/N_(2) mixed gases is *** a reliable insulation design of a DC GIS/GIL apparatus filled with 0.7 MPa SF_(6)/N_(2),the threshold of surface electric field strength on the DC spacer is 12 kV/*** insulation design rule can be referenced in the design of a high-voltage DC SF_(6)/N_(2)-filled GIS/GIL apparatus.

关键词： Charge accumulation DC spacer flashover voltage SF_(6)/N_(2) threshold of surface electric field strength

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变压器典型绕组缺陷的漏磁分布规律及编码辨识方法研究

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电网技术 2024年第5期48卷 2133-2142,I0101,I0102,I0103页

作者：冀茂齐波郑伟黄猛李成榕王建新能源电力系统全国重点实验(华北电力大学) 北京市昌平区102206 国网山东省电力公司电力科学研究院山东省济南市250003

针对目前变压器绕组缺陷时漏磁规律分析不全面、基于漏磁特征的绕组故障辨识研究不足的问题,该文以一台110kV变压器为原型,开展不同程度、不同位置、不同形式的绕组变形和匝间短路漏磁分布规律的有限元仿真研究,结果发现,无论是径向变... 详细信息

针对目前变压器绕组缺陷时漏磁规律分析不全面、基于漏磁特征的绕组故障辨识研究不足的问题,该文以一台110kV变压器为原型,开展不同程度、不同位置、不同形式的绕组变形和匝间短路漏磁分布规律的有限元仿真研究,结果发现,无论是径向变形还是轴向变形,漏磁通分布规律受变形饼数影响较小,相同程度变形发生在高压绕组,绕组区域的漏磁通变化受形变位置影响较小,但低、中压绕组漏磁分布易受形变位置影响。端部绕组的变形更易引起漏磁变化。匝间短路引起的漏磁变化远大于绕组变形,并会额外影响油箱壁附近漏磁分布,同一位置匝间短路引起的漏磁变化分布情况受短路程度影响较小。此外,发生在低、中压绕组的匝间短路较高压绕组对漏磁分布的破坏程度更大。进一步地,该文提出一种基于漏磁变化量的绕组缺陷编码辨识方法,借助支持向量机法对不同程度同一缺陷下绕组附近5个漏磁监测点数据进行分类以确定阈值,将各处漏磁变化量根据阈值转化为对应的三进制数,最终形成一个十进制编码以实现对绕组变形和匝间短路缺陷的定位辨识。该方法的提出为变压器绕组故障提供了一种基于漏磁变化量的监测辨识手段,通过增加监测点、采用更高进制编码以细分阈值,该方法具备辨识不同程度缺陷的可能。相关成果已在110kV变压器上开展应用。

关键词：变压器绕组变形匝间短路绕组缺陷诊断

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换流变压器阀侧套管局部放电电磁波传播规律的仿真研究

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中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5398-5408,I0032页

作者：邵梦雨齐波郑书生马闯刘伟麟黄辉李成榕新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 国网智能电网研究院有限公司北京市昌平区102211

换流变压器阀侧套管的主绝缘一般采用多层金属缠绕且内部填充环氧浸纸结构,其内部电磁波的传播路径以及衰减规律尚不清晰,严重制约了阀侧套管非接触式在线监测技术的发展。目前以射频、特高频法为代表的非接触式局部放电检测方法可通过... 详细信息

换流变压器阀侧套管的主绝缘一般采用多层金属缠绕且内部填充环氧浸纸结构,其内部电磁波的传播路径以及衰减规律尚不清晰,严重制约了阀侧套管非接触式在线监测技术的发展。目前以射频、特高频法为代表的非接触式局部放电检测方法可通过研究设备内部电磁波的传播衰减规律,从而实现对设备绝缘状态的有效监测。为研究电磁波在阀侧套管内部的传播衰减规律,该文构建实际±800kV换流变压器阀侧套管时域有限差分三维模型,对局放激发的电磁波在阀侧套管内部和外部的传播路径及规律进行仿真分析。结果表明:(1)阀侧套管的外部空间中电磁波的频带范围为1.5~2.5GHz,电磁波首波出现在法兰处,并已结合实验证明此范围;(2)电磁波在阀侧套管内部的传播路径为电容屏间的环氧浸纸和外侧的SF6填充区域,电磁波在电容屏间独立传播,传出电容芯子后相互叠加,频带分布于0.75~2.5GHz;(3)电磁波在阀侧套管外部的时空分布特性具体表现为电磁波的电场强度随着时间和距离增加呈现衰减趋势,具体衰减规律与距离成非线性关系,电磁波经过电容芯子后的衰减范围为14.11~47.47dB/m,在外部空间中的衰减范围为2.74~13.07dB/m。结果可为换流变压器阀侧套管局部放电的监测与诊断提供一定技术基础。

关键词：阀侧套管局部放电电磁波时域有限差分法传播规律

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Gait Definition and Successive Gait-transition Method Based on Energy Consumption for a Quadruped

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2012年第1期25卷 29-37页

作者： ZHAO Danpu XU Jing WU Dan CHEN Ken li chengrong Institute of Automation Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China Department of Precision Instruments and Mechanology Tsinghua UniversityBeijing 100084China

In nature, to realize the smooth motion for different speeds, the continuous gait transition is usually required for the quadrupeds. Thus, the gait simulation of quadrupeds is a requisite step to obtain the stable and energy-efficient gait for the walking machines. In this paper, the definitions of the two gait parameters, phasic difference and duty factor are presented, which can determine the gait of the quadrupeds. Then, several typical gaits of the quadrupeds are analyzed such that the seven standard gaits and corresponding parameters are summarized. Additionally, the variance law of the two parameters, which determine the relationship of gait transition, is analyzed. Furthermore, the quadruped gait derivative spectrum (QGDS) is proposed and the gait definition of the quadrupeds is presented. To minimize the power consumption, the choice criterion of gait, the optimal gait in terms of the motion speed, duty factory, and power consumption for the walking machines, is developed. Last, the continuous variance of the gait is implemented by the simulation of the gait transition from walk to trot, which evaluate the choice criterion and transition of gait.

关键词： gait definition standard gaits quadruped gait-transition

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GIS盆式绝缘子表面微弱放电的光学检测方法研究

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电网技术 2024年第10期48卷 4377-4386页

作者：罗远齐波杨霄刘京喜张一杨卓栋李成榕新能源电力系统国家重点试验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

气体绝缘全封闭式组合电器(gas insulated switchgear,GIS)是电力系统不可缺少的电气设备,但目前对于其盆式绝缘子表面微弱缺陷放电仍缺乏可靠的监测手段。光测法作为非电检测手段在GIS内部弱光环境下对放电具有较好的检测效果。该文首... 详细信息

气体绝缘全封闭式组合电器(gas insulated switchgear,GIS)是电力系统不可缺少的电气设备,但目前对于其盆式绝缘子表面微弱缺陷放电仍缺乏可靠的监测手段。光测法作为非电检测手段在GIS内部弱光环境下对放电具有较好的检测效果。该文首先利用LED光源验证光路追迹仿真的准确性;其次以仿真作为基础,以试验作为依托研究了GIS内部绝缘子表面缺陷放电光信号随距离变化的传播规律,提出了检测GIS内部微弱放电时光学传感器的要求和布置方法;最后探索光测法对于微弱放电信号的检测灵敏度。研究结果表明:光路追迹仿真与LED光源试验呈现相同规律,其最大误差小于10%;绝缘子正面与侧面缺陷放电光信号随传感器布置距离增大具有明显的衰减规律,而背面缺陷放电光信号不具有衰减规律;光学传感器检测时其对波长的要求为300~550nm,其最小检测光强应大于1.43×10-11W,响应时间应小于局部放电单次脉冲时间;布置在GIS内壁中部的光电倍增管对盆式绝缘子表面不同位置缺陷的检测效果最佳;对于微弱放电的检测光测法灵敏度高于脉冲电流法。该文研究结论对光学传感器应用于检测GIS内部缺陷放电具有参考价值。

关键词：气体绝缘组合电器金属颗粒局部放电光测法传播规律光电倍增管布置方法

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典型挺水植物应用于湿地生态修复工程污染净化效应差异性研究

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环境污染与防治 2024年第1期46卷 87-91,98页

作者：卢秀秀刘云根王妍张超李成荣伏川东西南林业大学生态与环境学院云南昆明650224 云南省山地农村生态环境演变与污染治理重点实验室云南昆明650224

以洱海流域北部上游东湖片区库塘湿地中水生植物为研究对象,选取5种主要水生植物,寻求净化湿地水质的最佳植物组合。结果表明:东湖片区库塘湿地水体总磷、总氮、氨氮、化学需氧量分别为0.09~0.23、0.80~3.28、0.18~0.89、12.00~37.00 mg... 详细信息

以洱海流域北部上游东湖片区库塘湿地中水生植物为研究对象,选取5种主要水生植物,寻求净化湿地水质的最佳植物组合。结果表明:东湖片区库塘湿地水体总磷、总氮、氨氮、化学需氧量分别为0.09~0.23、0.80~3.28、0.18~0.89、12.00~37.00 mg/L,总体符合《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅳ类要求;综合比较发现,植物组合群落生物量和碳氮磷累积效应优于单一植物;植物组合对水体碳氮磷具有一定的吸收净化作用。

关键词：洱海流域东湖片区库塘湿地生态修复碳氮磷植物

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云南生态环境质量演变过程及驱动力分析

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西南林业大学学报（自然科学） 2024年第5期44卷 74-81页

作者：范金明张超钱慧朱夏力邓再春李成荣艾文竹西南林业大学林学院云南昆明650233 西南林业大学云南省山地农村生态环境演变与污染治理重点实验室云南昆明650233

基于GEE平台的MODIS遥感影像,计算并分析了2000-2020年云南省生态环境质量的演变过程;利用GWR模型,分析了自然条件和社会经济对生态环境质量的影响,并对云南省生态环境质量演变的驱动力进行分析。结果表明:云南省生态环境质量总体呈现... 详细信息

基于GEE平台的MODIS遥感影像,计算并分析了2000-2020年云南省生态环境质量的演变过程;利用GWR模型,分析了自然条件和社会经济对生态环境质量的影响,并对云南省生态环境质量演变的驱动力进行分析。结果表明:云南省生态环境质量总体呈现稳步增长趋势,空间上呈西高东低的分布格局;2010年为典型年份,受极端干旱影响,生态环境质量下降。2000-2020年生态环境质量全局莫兰特指数均高于0.7,云南省生态环境质量空间异质性较大,表现在高寒山区和石漠化地区,其中滇西北地区表现为高值聚类,滇东石漠化地区表现为低值聚类。生态环境质量与降水呈正相关,与人类活动呈负相关,与气温、海拔、GDP、城镇化既有正相关,亦有负相关。云南省生态环境质量呈现出复杂性,应重视滇西北高寒地区的生态系统稳定性和滇东地区的石漠化治理,保护生态环境和减少人类活动对生态环境的破坏。

关键词：生态环境质量地理加权回归模型演变过程驱动力云南

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Review of Charge Accumulation on Spacers of Gas Insulated Equipment at DC Stress

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CSEE Journal of Power and Energy Systems 2020年第3期6卷 496-517页

作者： Hongyang Zhou Guoming Ma Cong Wang Jue Wang Guixin Zhang Youping Tu chengrong li State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources and the Beijing Key Laboratory of High Voltage and EMC North China Electric Power UniversityBeijing 102206China Institute of Electrical Engineering Chinese Academy of SciencesBeijingChina Department of Electrical Engineering Tsinghua UniversityBeijing 100084China

Charge accumulation on the spacer surface in gas insulated equipment is very severe in the DC field,leading to easy flashover,which restricts the application of DC GIS/***,knowledge about the charge accumulation characteristics of gas insulated equipment at DC stress is *** this paper,we reviewed the research methods and the characteristics of charge accumulation on spacers.A summary of charge measurement methods and setups are *** the surface charge inversion algorithms are *** the simulation model for charge accumulation in the DC field is ***,the charge accumulation mechanisms and phenomenon,the influence factor of surface charge accumulation and the influence of accumulated charge on spacer insulation characteristics are *** addition,some suppression methods of surface charge accumulation are ***,based on the understanding of charge accumulation on spacers,some suggestions on further studies are presented to aid in the design of a better spacer free from surface charges.

关键词： Charge accumulation DC gas insulated equipment review spacer

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Enhanced voltage distribution and breakdown strength performances of oil‐paper composite insulation by adding TiO_(2)nanoparticles

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High Voltage 2021年第1期6卷 42-50页

作者： Meng Huang Yupeng Ying Baixin liu Yuzhen Lv Bo Qi chengrong li State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources North China Electric Power UniversityBeijingChina Beijing Key Laboratory of High Voltage&EMC North China Electric Power UniversityBeijingChina School of Energy Power and Mechanical EngineeringNorth China Electric Power UniversityBeijingChina

Oil-paper composite insulation(OPCI)is used as the main insulation material in the converter ***,the dielectric properties of insulating oil and oil‐impregnated paper are markedly mismatched under direct current(DC)voltage,resulting in an unbalanced distribution of voltage,which is considered to be a major cause of large insulation margin but frequent ***,it is necessary to adjust the voltage distribution in OPCI to enhance its breakdown *** this work,surface‐treated TiO_(2) nanoparticles were employed to modify *** polarisation current tests revealed that by changing the additive amount of nano-particles,the polarisation intensities of both oil and oil‐impregnated paper could be *** on this,a model taking relaxation polarisations into full consideration was established to analyse the voltage distribution in OPCI and predict the optimal *** prepared OPCI with the concentration of 0.02 g/L has desired balanced voltage distribution due to the influence of nanoparticles on interface charge,and therefore high breakdown strengths under both DC voltage and polarity reversal voltage,which can be increased by 22.6%at *** work puts forward a novel idea to improve insulation property of OPCI and provides a reference for broader application of nanomaterial in power equipment.

关键词： insulation distribution breakdown

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