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基于地震动聚类的变电站设备易损性分析

中国电机工程学报 2021年第8期41卷 2671-2681页

作者：边晓旭谢强同济大学土木工程学院上海市杨浦区200092

变电站设备地震易损性分析中需要计算大量地震动输入下的结构响应,且对于不同地震动常采用同一条易损性曲线。文中提出基于地震动聚类的易损性分析方法,可在减少地震动样本输入的同时保证结果的准确性;并且可将地震动分类,得到各类地震... 详细信息

变电站设备地震易损性分析中需要计算大量地震动输入下的结构响应,且对于不同地震动常采用同一条易损性曲线。文中提出基于地震动聚类的易损性分析方法,可在减少地震动样本输入的同时保证结果的准确性;并且可将地震动分类,得到各类地震动的易损性曲线。首先通过主成分分析得到综合多个地震动参数的主成分指标;将主成分指标作为聚类指标,通过k-means聚类算法,对地震动时程记录分类。基于聚类结果,选择了少量典型地震动代替全部地震动用来计算某1100kV变压器套管的易损性曲线;之后,分别计算每一类地震动的易损性曲线并对比分析。结果表明:基于聚类结果选取的少量典型地震动样本对于全部样本具有较好的代表性;采用该方法输入少量典型样本,便可得到比较准确的易损性曲线;各类地震动的易损性曲线差异较大,当已确定地震动的归类,采用对应该类地震动的易损性曲线评估变电站设备的失效概率更准确。

关键词：主成分分析地震动聚类 k-means聚类典型地震动变电站设备易损性曲线

基于全寿命周期成本的变电站设备检修模糊规划模型

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电力系统自动化 2014年第1期38卷 44-50页

作者：顾洁杜渐秦杰张怡上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海市200240 国网江苏省电力公司经济技术研究院江苏省南京市210000 上海电力设计院有限公司上海市200025

变电站的设备检修工作不仅是保障变电站正常运行的基础,也是降低变电站全寿命周期成本(LCC),实现效用与成本相互平衡的重要途径。文中首先基于模糊时间序列法,对电气设备在寿命周期内的可靠性参数进行模糊预测,接着引入役龄回退理论,以... 详细信息

变电站的设备检修工作不仅是保障变电站正常运行的基础,也是降低变电站全寿命周期成本(LCC),实现效用与成本相互平衡的重要途径。文中首先基于模糊时间序列法,对电气设备在寿命周期内的可靠性参数进行模糊预测,接着引入役龄回退理论,以设备LCC中检修成本和故障成本最小化为目标,建立了检修策略的优化决策模型,并运用模糊规划理论实现了模型的求解。实例应用结果显示,提出的模糊规划模型可以为变电站电气设备检修策略的制定以及变电站的全寿命周期管理提供有益参考。

关键词：变电站设备检修策略全寿命周期成本模糊时间序列役龄回退模糊规划

变电站设备用铝合金在模拟沿海工业大气环境中的腐蚀行为研究

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稀有金属与硬质合金 2018年第5期46卷 65-71页

作者：张强阳慎兰靳东赵守鑫李红英国家电网有限公司北京100031 中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083 轻质高强结构材料国家级科技重点实验室湖南长沙410083

研究了变电站设备用Al-Mg合金、Al-Mg-Mn合金、Al-Cu-Mg-Mn合金及镀Ag铝合金材料在模拟沿海工业大气环境中的腐蚀行为,采用失重法、SEM、EDS和电化学分析等方法对合金的腐蚀行为进行了分析。研究结果表明,实验合金在腐蚀初期以点蚀为主... 详细信息

研究了变电站设备用Al-Mg合金、Al-Mg-Mn合金、Al-Cu-Mg-Mn合金及镀Ag铝合金材料在模拟沿海工业大气环境中的腐蚀行为,采用失重法、SEM、EDS和电化学分析等方法对合金的腐蚀行为进行了分析。研究结果表明,实验合金在腐蚀初期以点蚀为主;腐蚀产物的堆积会不同程度地减缓合金腐蚀过程。Al-Mg合金的耐蚀性能最好,Al-Cu-Mg-Mn合金的耐蚀性能最差,镀Ag处理Al-Cu-Mg-Mn合金的腐蚀速率显著下降,耐蚀性大幅提高。Ag镀层相对Al基体属阴极性镀层,当镀层因腐蚀产生破损后会使合金的腐蚀速率迅速增加。

关键词：铝合金大气腐蚀沿海工业大气变电站设备

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变电站设备温度预警系统设计

变电站设备温度预警系统设计

作者：孔雪卉济南大学

学位级别：硕士

变电站设备温度情况是反映电气设备是否正常运行的一个重要指标,对设备温度进行实时监测并及时、有效的预警,能够保证电力系统高效、稳定的运行。对于变电站设备,如高压开关柜、母线、电缆、刀闸开关及变压器等关键部位常因绝缘老化、... 详细信息

变电站设备温度情况是反映电气设备是否正常运行的一个重要指标,对设备温度进行实时监测并及时、有效的预警,能够保证电力系统高效、稳定的运行。对于变电站设备,如高压开关柜、母线、电缆、刀闸开关及变压器等关键部位常因绝缘老化、超负荷运行等原因造成局部过热,进而引发大面积停电甚至灾难性事故。因此,对这些设备的关键部位进行温度监测、预警显得十分必要。本文研究变电站设备温度监测与预警问题,结合智能变电站、传统变电站的结构特点,利用电源管理技术、ZigBee无线通信技术、IEC61850标准通信技术以及温度预测相关理论,设计了一套既适用于智能站也适用于传统站的变电站设备温度预警系统。系统装置包括过程层的无线温度传感器、温度监测子IED以及间隔层的温度监测主IED。无线温度传感器实现对被测点温度的采集与传输。以低功耗技术展开,主要由CC2530主控制器、数字温度传感器LM75BD等元件构成,采用极少自放电的锂一次电池供电,采用ZigBee技术实现与温度监测子IED之间的数据交换。温度监测子IED实现对被测点温度数据的处理判断,报警、预警、协议打包以及数据上传等功能。由MSP430F149处理器、ZigBee无线收发模块、GPRS短信模块、液晶显示模块、存储模块以及通信接口电路构成。其中通信接口电路包括以太网接口电路和CAN总线接口电路,以适应不同变电站的需要。温度监测主IED实现对全站温度数据的集中处理、指令的收发、协议打包、数据上传等功能。由ADSP-BF518高速处理器、CAN总线模块、以太网模块及其它外围模块构成。与传统主IED设计不同的是,在硬件设计上摒弃了以往“ARM+DSP”双CPU架构,选取了高性能的ADSP-BF518处理器实现设计要求。课题以整个系统设计为目的,除硬件设计外,本文也对系统通信方法、温度预测算法加以研究。为实现装置之间的互操作性,本文重点研究了IEC61850标准通信方式;为适应传统站的需要,简述了IEC60870-5-103的通信方式。在温度预测方面,采用了优化后的广义回归神经网络对温度进行预测,将预测算法嵌入到站控层的监控软件中,以实现对设备的预先诊断,为决策提供依据。

关键词：变电站设备温度监测温度预测 IEC61850

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变电站设备表面缺陷图像识别关键技术研究

变电站设备表面缺陷图像识别关键技术研究

作者：徐海洋广西大学

学位级别：硕士

随着变电站数量的激增,人工巡检难以满足变电站维护的需求,开展智能化巡检具有重要意义。目前变电站缺陷智能检测主要手段是通过可见光、红外和紫外成像仪进行数据采集,在此基础上进行分析判断。其中,表盘破损、硅胶绝缘子伞裙缺失等表... 详细信息

随着变电站数量的激增,人工巡检难以满足变电站维护的需求,开展智能化巡检具有重要意义。目前变电站缺陷智能检测主要手段是通过可见光、红外和紫外成像仪进行数据采集,在此基础上进行分析判断。其中,表盘破损、硅胶绝缘子伞裙缺失等表面缺陷同样具有安全隐患,及时发现整改可有效提高变电站运行稳定性。然而,由于变电站成像环境复杂,存在识别准确率不高的问题。针对上述问题,本文对所涉及的图像识别方法展开深入研究,具体工作如下:首先,针对变电站设备图像采集过程中易受环境光照因素的影响导致图像轮廓模糊和信息丢失等问题,提出一种基于改进色调映射的设备低照度图像增强算法。该算法首先采用双树复小波变换将图像分解成高、低频子带,然后通过导向滤波算法和改进的色调映射方法对分解后的高、低频子带进行处理,最后经双树复小波逆变换合成,得到清晰度更高的图像。在此基础上,经过图像标注、图像增强等操作构建变电站设备识别数据集。其次,针对变电站设备外观结构相似、背景复杂,同一张图像中包含多个尺度差异显著的目标等因素造成识别率低的问题,提出一种改进SSD的变电站设备识别方法。该方法为了保证多尺度的特征提取,加强大尺度特征的有效性,采用深度残差网络替代传统SSD中的VGG16作为主干网络。同时,优化默认框生成策略,采用K-means聚类的方法得到符合本文尺寸差异显著目标默认框。在此基础上采用迁移学习和数据增强技术进行变电站设备识别的网络模型训练,以此解决增强网络的鲁棒性和弥补样本数量少对网络训练带来的影响。该算法较传统SSD算法在准确率、召回率和调和平均值上分别提升1.43%、42.24%和36.26%。接着,针对变电站设备表面缺陷识别中图像样本不均衡的问题,提出一种基于深度卷积生成对抗网络的表面缺陷识别算法。该方法以表盘为例进行表面缺陷识别研究,首先使用正常状态下的表盘图像对生成模型进行训练,然后把需要检测的图像输入至该生成模型,并将输入的图像与生成的图像对比,从而判断表盘表面状态,实现样本不均衡下的表面缺陷识别,检测准确率可达94.6%。最后,设计开发应用于变电站设备表面缺陷识别的软件系统,并进行应用测试。验证了表面缺陷识别系统设计合理可行,实现了很好地人机交互,可方便快捷地应用于实验室测试和变电站实际应用。

关键词：变电站设备表面缺陷识别改进SSD算法深度卷积生成对抗网络

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变电站设备过热跟踪系统设计

变电站设备过热跟踪系统设计

作者：林欣福州大学

学位级别：硕士

变电站作为连接各个电网的枢纽,它的运行状态直接影响电网的安全性、可靠性、稳定性及抵抗事故的能力。变电站设备长期运行在高压环境中,设备发生缺陷十分频繁,必须加强变电站设备的日常巡视检查。随着越来越多变电站的新建,在变电站无... 详细信息

变电站作为连接各个电网的枢纽,它的运行状态直接影响电网的安全性、可靠性、稳定性及抵抗事故的能力。变电站设备长期运行在高压环境中,设备发生缺陷十分频繁,必须加强变电站设备的日常巡视检查。随着越来越多变电站的新建,在变电站无人值守的管理模式下,运维人员的工作量急剧增加,对设备巡检不到位、漏检以及走过场的现象时有发生,由此引发的电网事故极大地影响电能质量和供电可靠性。大部分电力设备发生故障时,都会以局部或整体的温度分布异常反应出来。但目前变电站只对少部分重要设备的温度实现在线监测,对于大部分设备即使该设备已经存在过热现象,也只能通过运维人员的周期巡检监测设备温度。近年来一直在推广的智能巡检机器人虽然能够解决人工巡检的很多不足,但是存在价格昂贵及难以适应室内复杂多变的巡检空间等缺点,无法大规模推广。针对以上问题,本文利用红外测温技术和LoRa无线通信技术,设计了变电站设备过热跟踪系统,该系统和巡检机器人相比成本大大降低,并且安装灵活,应用范围广。系统由数据采集器、数据集中器以及远程监测平台三个部分组成,本文主要工作如下:1.通过对电力设备当前的测温技术和红外测温技术的研究现状进行分析,设计变电站设备过热跟踪系统,该系统由数据采集器、数据集中器和远程监测软件组成。2.根据功能要求设计了数据采集器和数据集中器的硬件框图,绘制了硬件原理图和印刷电路板图,编写温度采集、数据集中以及数据发送程序,经过联合调试,能够实现现场温度采集与数据发送功能。3.编写了远程监测平台程序,该程序能够查询数据集中器存储的设备温度数据,同时在界面上能够显示设备的温度曲线。运维人员在集控站就能够实时了解子站设备的温度情况,当设备温度超温时能够自动报警。4.完成了数据采集器、数据集中器以及远程监测平台的联合测试,测试结果表明该系统能够实现对变电站设备过热点的实时跟踪,减轻了变电站值班人员的工作量,降低了巡视维护成本,具有较强的工程应用价值。

关键词：变电站设备红外测温 LoRa无线技术在线监测

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变电站设备温度无线监测系统设计与实现

变电站设备温度无线监测系统设计与实现

作者：张巧芬大连海事大学

学位级别：硕士

变电站的高压开关柜、母线接头、电缆接头、输变电线路接头、室外刀闸开关等重要的设备,在长期运行过程中容易因绝缘老化或接触电阻过大而发热,从而导致火灾和大面积的停电事故,造成重大的经济损失及严重的社会影响。因此对变电站设备... 详细信息

变电站的高压开关柜、母线接头、电缆接头、输变电线路接头、室外刀闸开关等重要的设备,在长期运行过程中容易因绝缘老化或接触电阻过大而发热,从而导致火灾和大面积的停电事故,造成重大的经济损失及严重的社会影响。因此对变电站设备进行温度实时监测是十分必要的。本课题采用无线通信技术,以温度信息采集、存储、通信、处理为研究对象,设计了一套变电站设备温度监测系统。课题以MSP430F149和nRF905为主芯片,实现了温度数据采集节点和中心节点的硬件、软件设计,以及上位机监测软件设计。温度数据采集节点由微处理器单元、无线通信单元、温度采集单元和电源单元构成;中心节点由微处理器单元、无线通信单元、串行通信单元、存储单元和电源单元构成。温度数据采集节点在上电成功加入网络后就开始采集设备温度,然后以一种改进的TDMA方式将采集到的温度数据发送给中心节点。中心节点将汇集起来的各个节点温度数据进行分析处理,等待并响应上位机的通信命令。监测计算机软件由VisualC++6.0来开发,实现对系统的管理和分析,提供参数设置、报警、显示、打印等功能。本方案的显著特点是数据分布式采集、低功耗无线传输、集中处理显示,而且节点安装维护简单,能够节省布线成本,同时避免了人体长时间在电磁环境辐射下受到的伤害。无线技术在变电站温度监测方面的应用,还为无人值守变电站的温度监控提供了一种有效的解决方案。

关键词：变电站设备温度监测系统无线通信温度数据采集节点中心节点

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变电站设备温度无线监测系统

变电站设备温度无线监测系统

作者：于保柱沈阳工业大学

学位级别：硕士

变电站内部的母线接头、动静触头、室外刀闸开关、变压器绕组等关键设备,在长期工作中常因过载运行、绝缘老化等原因而产生故障,这些故障会使变电站设备温度升高,从而导致火灾和大面积停电,给经济和社会造成难以估计和衡量的损失,所以... 详细信息

变电站内部的母线接头、动静触头、室外刀闸开关、变压器绕组等关键设备,在长期工作中常因过载运行、绝缘老化等原因而产生故障,这些故障会使变电站设备温度升高,从而导致火灾和大面积停电,给经济和社会造成难以估计和衡量的损失,所以对变电站设备的温度进行实时监测具有重要的现实意义。通过查阅相关文献,了解了国内外变电站设备温度监测技术的研究现状及各种温度监测方式的优缺点。考虑到变电站安全运行的现实需求,本文利用传感器、自动化及无线通信等技术,设计了变电站设备温度无线监测系统。通过对变电站设备发热的原因和站内电磁干扰的分析,确定了系统的整体框架方案,完成了系统的软硬件设计。以MSP430F149单片机为核心,完成了温度数据采集节点和中心节点的设计。温度数据采集节点利用温度采集芯片MAX6675,对变电站设备的温度信息进行采集转换,然后单片机对其进行数据处理,并利用由射频芯片nRF905构成的无线通信单元将处理后的数据信息发送给中心节点,中心节点对接收到的信息进行相应的处理,并通过串口通信将其发送给上位机。利用LabVIEW编写了变电站设备温度监测系统的显示界面,具有温度实时监测、历史曲线查询、数据分析及存储等功能。在实验室的条件下对系统进行了整机调试,系统运行结果表明该系统能够实现温度实时监测、预警等功能。

关键词：变电站设备无线监测中心节点温度数据采集节点 LabVIEW

基于Faster R-CNN算法的变电站设备识别与缺陷检测技术研究

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电测与仪表 2024年第3期61卷 153-159页

作者：于虹龚泽威一张海涛周帅于智龙云南电网有限责任公司电力科学研究院昆明650214 云南电网有限责任公司临沧供电局云南临沧677000 哈尔滨理工大学自动化学院哈尔滨150080

变电站作为电力运输的中转站,是城市运转、人民生活的重要基础设施。变电站在运行过程中,经常发生因位置偏僻,不支持机器人或无人机直接进行探测而造成的设备运作温度检测不及时的问题。传统的变电站设备缺陷识别算法是基于机器的学习算... 详细信息

变电站作为电力运输的中转站,是城市运转、人民生活的重要基础设施。变电站在运行过程中,经常发生因位置偏僻,不支持机器人或无人机直接进行探测而造成的设备运作温度检测不及时的问题。传统的变电站设备缺陷识别算法是基于机器的学习算法,精确度较低,只适合单个设备类别的缺陷检测,易受环境的影响。基于此,文中提出一种识别变电站设备红外缺陷的方法。首先,基于Faster R-CNN算法的设备识别,对6种类型的变电站设备包括套管、绝缘体、电线、电压互感器、避雷针和断路器进行目标识别,以实现设备的精确定位;然后,基于稀疏表示分类(SRC)的算法获得输入样本的实际标签;最后,基于温度阈值判别式算法,在设备区域中识别设备温度的异常缺陷。文中的方法实现了在红外线图像下的设备识别和缺陷检测,运用文中设计的方法对6类设备的红外图像进行检测,准确率达到91.58%,不同类型设备缺陷的平均识别准确率为91.62%,整体缺陷图像的识别准确率达到87.62%。实验结果表明了该方法的有效性和准确性。

关键词：变电站设备缺陷检测 Faster R-CNN SRC算法