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基于光学测量系统的高压断路器铜钨弧触头烧蚀特性研究

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高压电器 2024年

作者：牛博杨鼎革褚继峰王智翔李夏袁福祥何继厚吴兵张存峻南美璇杨爱军国网陕西省电力有限公司电力科学研究院西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室北京ABB开关有限公司国网陕西省电力有限公司超高压公司国网陕西省电力有限公司营销服务中心(计量中心) 西安工程大学国网西咸新区供电公司变电检修中心

高压SF6断路器具有关合、承载、开断额定电流和故障电流的能力，在维护电力系统安全稳定运行方面发挥着重要作用。然而，断路器触头在电弧烧蚀作用下寿命不断降低，进而导致开断失败，因此研究弧触头的烧蚀特性对开发电寿命监测系统有... 详细信息

高压SF6断路器具有关合、承载、开断额定电流和故障电流的能力，在维护电力系统安全稳定运行方面发挥着重要作用。然而，断路器触头在电弧烧蚀作用下寿命不断降低，进而导致开断失败，因此研究弧触头的烧蚀特性对开发电寿命监测系统有重要意义。文中基于高速摄影仪、高速光谱仪、光纤传感器等光学测量系统，对电弧弧根的宏观移动特性进行了观测。通过分析触头表面形态图像和质量损失，探究了铜钨触头在不同开断电流等级下的烧蚀特性。研究发现，随着开断电流的增大，弧根直径逐渐扩大，电弧在触头表面的移动性却降低；铜钨触头的质量损失呈现出指数式上升，表面甚至出现分层现象。在5 kA开断电流作用下，弧根在触头表面旋转移动；随着电流逐渐增加至40 kA，弧根旋转特性减弱，电弧逐渐向触头中心靠拢。因此，电弧特性、弧触头烧蚀量和开断电流之间存在关联关系，可以为高压SF6断路器的电寿命评估提供理论依据。

关键词： SF 断路器光学测量铜钨触头电弧烧蚀电寿命评估

考虑光伏不确定性的高耗能工业园区双时间尺度优化调度

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上海交通大学学报 2024年

作者：王佳颖陆春光矫文书吴秋伟曹永吉杨建立国网浙江省电力有限公司营销服务中心山东大学电气工程学院清华大学清华深圳国际研究生院国网浙江省电力有限公司宁波供电公司

为充分发挥高耗能工业负荷的调节潜力，缓解新能源大规模接入带来的电力系统供需平衡压力，本文提出了一种考虑光伏不确定性的高耗能工业园区双时间尺度优化调度方法。首先，基于条件生成对抗网络生成典型的光伏出力场景，对工业园区调... 详细信息

为充分发挥高耗能工业负荷的调节潜力，缓解新能源大规模接入带来的电力系统供需平衡压力，本文提出了一种考虑光伏不确定性的高耗能工业园区双时间尺度优化调度方法。首先，基于条件生成对抗网络生成典型的光伏出力场景，对工业园区调度过程中的光伏出力不确定性进行表征。其次，综合考虑园区内各类调控资源的耦合机理及调控特性差异，建立起高耗能工业园区双时间尺度优化调度模型：在日前阶段，以运行经济性最优为目标，优化了高耗能工业用户的生产计划；在日内阶段，通过调节电弧炉分接头挡位、储能充放电功率等更为灵活的调控资源，进一步平滑了工业园区的功率波动。最后，对含钢铁厂、水泥厂两类典型高耗能行业的工业园区进行优化调度，验证了所提方法的有效性。

关键词：高耗能工业优化调度光伏不确定性双时间尺度

基于拐点密集区凹凸波动特性的直流配网故障检测方法

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电力系统保护与控制 2024年第9期52卷 1-15页

作者：王晓卫田影高杰王雪梁振锋王毅钊西安理工大学电气工程学院陕西西安710054 西安交通大学电气工程学院陕西西安710049 国网陕西省电力有限公司电力科学研究院陕西西安710199

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流配电网具有不存在换相失败等优点。但换流器存在低惯性、弱阻尼等特性,导致故障电流上升速度快且峰值高,对系统危害极大。针对直流配电网发生单极接地故障难以准确... 详细信息

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流配电网具有不存在换相失败等优点。但换流器存在低惯性、弱阻尼等特性,导致故障电流上升速度快且峰值高,对系统危害极大。针对直流配电网发生单极接地故障难以准确选择故障馈线的问题,提出了一种基于拐点密集区凹凸波动特性的直流配网故障检测方法。首先,利用变分模态分解算法对各馈线零模电流进行分解,选取特征分量。然后,计算特征分量的二阶导数,选择拐点密集区并进行归一化处理,得到各馈线的凹凸波动性。最后,判定凹凸波动性与其他馈线相异的线路为故障线路。仿真结果表明,所提方法能够快速识别故障馈线,且受过渡电阻、采样频率、数据窗和噪声等因素影响小。

关键词：故障检测单极接地故障零模电流拐点密集区凹凸波动性

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山火灾害下输电系统的弹性评估方法及其提升措施

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电力工程技术 2024年第2期43卷 239-247页

作者：方超颖许军丁志龙程韵初郑钟楠张亚超国网福建省电力有限公司电力科学研究院福建福州350007 福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

弹性能反映电力系统应对极端灾害的抵御能力和恢复能力。输电系统作为电力系统中的重要组成部分,在小概率-高损失的山火灾害事件中,往往会发生大面积停电事故。文中提出一种考虑山火灾害全过程的输电系统弹性评估框架。首先定量分析极... 详细信息

弹性能反映电力系统应对极端灾害的抵御能力和恢复能力。输电系统作为电力系统中的重要组成部分,在小概率-高损失的山火灾害事件中,往往会发生大面积停电事故。文中提出一种考虑山火灾害全过程的输电系统弹性评估框架。首先定量分析极端山火灾害对输电线路故障率的影响,建立火点位置与线路故障率之间的数学关系,并利用系统信息熵获取典型故障场景以描述山火灾害可能导致的故障规模;其次,结合故障元件的地理位置、检修人员调度资源和修复时间等因素,构建以最小化山火灾害下负荷削减量为目标的输电系统恢复模型,提出考虑灾害全过程的输电系统弹性评估方法;最后,以IEEE RTS-79节点输电系统为例,验证了所提模型和弹性评估方法的有效性。算例结果表明,该评估方法可有效、全面地衡量各因素对输电系统弹性提升性能的影响。此外,定量分析了3种典型弹性提升技术措施的效果,为电力部门应对极端山火灾害制定防御及恢复策略提供了可量化的参考依据。

关键词：极端山火灾害输电网弹性弹性评估弹性指标系统信息熵故障恢复

基于宽频阻抗谱的电力电缆缓冲层缺陷定位研究

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高压电器 2024年

作者：任广振曹俊平邹星宇穆海宝张浩天黄勃国网浙江省电力有限公司国网浙江省电力有限公司电力科学研究院西安交通大学电气工程学院国网浙江省电力有限公司温州供电公司

电力电缆是电力系统传输电能的重要工具，然而其缓冲层可能会出现局部烧蚀缺陷，影响电能质量。为解决该问题，文中基于宽频阻抗谱技术提出了一种电力电缆缓冲层缺陷定位方法。该方法基于包络提取的思想改进阻抗谱傅里叶变换后的曲线、... 详细信息

电力电缆是电力系统传输电能的重要工具，然而其缓冲层可能会出现局部烧蚀缺陷，影响电能质量。为解决该问题，文中基于宽频阻抗谱技术提出了一种电力电缆缓冲层缺陷定位方法。该方法基于包络提取的思想改进阻抗谱傅里叶变换后的曲线、避免了畸变点的干扰，同时通过仿真模型初步验证了方法的有效性。为研究其实际应用能力，文中还进行了不同频带下的电力电缆缺陷实验，基于实验结果可以发现，随着频带的增加，缺陷定位的精度以及分辨率都有所改善。

关键词：电力电缆缓冲层缺陷定位宽频阻抗谱傅里叶变换包络

基于氧同位素示踪技术的H_(2)O对SF_(6)电弧放电分解产物的影响研究

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高压电器 2024年第9期60卷 69-76页

作者：徐孟元杨韧汪金星李旭崔庭东张军国网陕西省电力有限公司电力科学研究院西安710000 国网陕西省电力有限公司西安710000

SF_(6)分解产物与SF_(6)开关设备故障放电类型和严重程度存在内在联系,可通过分解产物分析实现对开关设备的故障诊断。H_(2)O对SF_(6)电弧放电分解产物具有显著影响,但其影响规律及相关作用机制目前尚不清楚,严重制约了分解产物分析法... 详细信息

SF_(6)分解产物与SF_(6)开关设备故障放电类型和严重程度存在内在联系,可通过分解产物分析实现对开关设备的故障诊断。H_(2)O对SF_(6)电弧放电分解产物具有显著影响,但其影响规律及相关作用机制目前尚不清楚,严重制约了分解产物分析法的工程应用。为解决这一问题,文中搭建了SF_(6)开关设备电弧放电分解产物实验研究平台,利用H_(2)^(18)O作为示踪剂开展了电弧放电实验,利用气相色谱质谱联用仪分析了放电过程中和放电后含^(18)O同位素物质的变化规律,明确了电弧放电下SF_(6)分解产物的形成途径及H_(2)O对SF_(6)分解产物的影响,阐明了其深层化学反应机理。研究发现,H_(2)O会直接参与SOF_(2)、SO_(2)、SO_(2)F_(2)和CO_(2)的生成反应,化学反应机理的不同导致各物质的形成与演化规律具有显著差异。其中,SOF_(2)和SO_(2)F_(2)的生成主要由放电过程中发生的分解反应和复合反应主导,SO_(2)的生成主要由放电后发生的分子间反应主导,CO_(2)的生成则来自两者的共同作用。

关键词：电弧放电 SF_(6)分解产物 H_(2)O杂质同位素示踪

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基于失稳模式自适应捕捉的暂态稳定评估方法

电力系统保护与控制 2024年第18期52卷 35-44页

作者：张诗熠王怀远李剑卢国强新能源发电与电能变换重点实验室(福州大学) 福建福州350108 国网青海省电力公司青海西宁810001

在电力系统暂态稳定评估(transientstabilityassessment, TSA)问题中,普通机器学习算法数据挖掘能力的有限性阻碍了TSA模型评估精度的进一步提高。针对此问题,以电力系统数据的不同失稳模式为切入点,提出了基于失稳模式自适应捕捉的TSA... 详细信息

在电力系统暂态稳定评估(transientstabilityassessment, TSA)问题中,普通机器学习算法数据挖掘能力的有限性阻碍了TSA模型评估精度的进一步提高。针对此问题,以电力系统数据的不同失稳模式为切入点,提出了基于失稳模式自适应捕捉的TSA方法,构建了由多个子评估模型和一个失稳模式判别模型组成的自适应判稳组合模型。首先,根据失稳模式的不同对原始数据集进行分类,分别训练多个针对不同失稳模式的子评估模型。然后,利用失稳模式判别模型输出的权重值对子评估模型进行集成,自适应完成对输入数据失稳模式的捕捉。最后,在IEEE39节点系统和华东电网系统中进行测试验证。仿真结果表明,所提方法在降低不稳定样本漏报率的同时进一步提高了模型评估精度,验证了该方法的有效性。

关键词：深度学习暂态稳定评估失稳模式集成学习自适应评估

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基于AI芯片的输电通道外破隐患边缘智能监测装置研制及应用

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电网与清洁能源 2024年第3期40卷 84-91页

作者：高超王真吴奇伟路永玲薛海国网江苏省电力有限公司江苏南京210000 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京210000

塔吊、挖掘机等外破隐患导致输电通道事故频繁发生,有效地检测输电通道周围的外破隐患对保障输电线路安全稳定的运行意义重大。该文以边缘智能芯片为基础,研制了一种输电通道外破隐患边缘智能检测装置,并提出了一种适用于计算资源有限... 详细信息

塔吊、挖掘机等外破隐患导致输电通道事故频繁发生,有效地检测输电通道周围的外破隐患对保障输电线路安全稳定的运行意义重大。该文以边缘智能芯片为基础,研制了一种输电通道外破隐患边缘智能检测装置,并提出了一种适用于计算资源有限前端装置的轻量化外破隐患识别方法。利用深度残差网络对输电通道图像进行视觉特征提取;利用候选区域生产网络RPN捕获外破隐患目标的候选区域,再用全卷积神经网络FCN进行外破隐患的目标分类与定位。以实际采集的输电通道图像构建成样本集,进行模型测试与验证,结果表明所提方法在边缘装置中表现出良好的适用性。

关键词：输电通道外破隐患识别深度残差网络电力视觉边缘智能

基于图像信息熵与多元变分模态分解的电缆局放信号去噪方法

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电工技术学报 2024年第13期39卷 4100-4115,4152页

作者：王晓卫王雪王毅钊张志华梁振锋西安理工大学电气工程学院西安710048 国网陕西省电力有限公司电力科学研究院西安710100

局部放电(PD)检测是评估交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘状态的主要手段。针对电缆终端与中间接头局部放电现场检测时存在白噪声、周期性窄带干扰,以及去噪过程中自适应性较弱的问题,该文提出了一种基于图像信息熵与新型自适应多元变分模态分... 详细信息

局部放电(PD)检测是评估交联聚乙烯(XLPE)电缆绝缘状态的主要手段。针对电缆终端与中间接头局部放电现场检测时存在白噪声、周期性窄带干扰,以及去噪过程中自适应性较弱的问题,该文提出了一种基于图像信息熵与新型自适应多元变分模态分解的去噪方法。首先,对信号进行多元变分模态分解,重组信号并转换成灰度图像,进而计算图像一维信息熵。在考虑算法执行效率的同时,将Pearson相关系数与图像信息熵优化算法的模态参数相结合。其次,通过计算各本征模态分量的峭度来判定其主导分量的性质特征,利用峭度对噪声敏感的特性区分PD特征信息与噪声干扰分量,进而对噪声干扰分量进行3σ准则滤波。最后,通过新型改进小波阈值算法得到去噪信号。利用该方法对PD信号进行去噪,并与基于Spearman的变分模态分解(S-VMD)法、自适应集合经验模态分解(NAEEMD)法、短时傅里叶变换-奇异值分解(STFTSVD)法进行对比分析。结果表明,该方法对现场PD信号具有良好的抑噪性能,且耗时少、执行效率高、工程应用价值高。

关键词：多元变分模态分解局部放电图像信息熵峭度电力电缆