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基于改进经验模态分解的直流串联电弧故障检测

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济南大学学报（自然科学版） 2024年第1期38卷 106-114页

作者：吴泳恩王宾山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博255049 清华大学电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京100084

针对直流系统中存在强噪声干扰时串联电弧故障检测准确度较低的问题,提出一种基于改进自适应噪声完备集合经验模态分解和模糊k均值聚类相结合的直流串联电弧故障检测方法;首先运用改进自适应噪声完备集合经验模态分解方法分解回路电流信... 详细信息

针对直流系统中存在强噪声干扰时串联电弧故障检测准确度较低的问题,提出一种基于改进自适应噪声完备集合经验模态分解和模糊k均值聚类相结合的直流串联电弧故障检测方法;首先运用改进自适应噪声完备集合经验模态分解方法分解回路电流信号,得到多个本征模态函数;然后计算各本征模态函数的Hurst指数值以区分噪声分量和有用分量,将Hurst指数值大于0.5的有用分量进行重构;最后计算重构信号的峰峰值特征量和模糊熵特征量以构建特征向量作为模糊k均值聚类的输入,通过聚类中心的不同位置识别正常与故障状态。仿真与试验结果表明,所提出的方法区分系统正常与故障状态准确度为100%,区分系统干扰与故障状态准确度为93%,能有效识别直流串联电弧故障。

关键词：串联电弧故障检测经验模态分解 Hurst指数模糊k均值聚类

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温度对油-纸界面处微水迁移与局部放电的影响

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电工技术学报 2024年第16期39卷 5182-5193页

作者：刘云鹏杨超杰赵涛杨家骏刘一瑾华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室保定071003 新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206

变压器内部温度的改变会使油-纸绝缘中水分分布和聚集位置发生改变,而局部高含水量会严重影响油-纸绝缘的电气强度。因此,有必要研究温度对油-纸绝缘界面处微水迁移与局部放电(PD)的影响。该文利用楔形-板电极,研究了升温、起泡及降温... 详细信息

变压器内部温度的改变会使油-纸绝缘中水分分布和聚集位置发生改变,而局部高含水量会严重影响油-纸绝缘的电气强度。因此,有必要研究温度对油-纸绝缘界面处微水迁移与局部放电(PD)的影响。该文利用楔形-板电极,研究了升温、起泡及降温过程中不同含水量(W_(C)=3.61%和5.76%)的油-纸绝缘体系在水分瞬态作用下的PD特性。在温度变化过程中,持续监测油的温度、含水量和水活性,并采用升压及恒定电压法进行PD试验。试验结果表明,温度升高,油-纸界面处局部放电起始电压(PDIV)短时增加,随后PDIV开始逐渐降低且PD强度突然增强。两种含水量体系的油中含水量均逐渐增加。油浸纸板含水量越高,从纸板进入油中的水分越多。气泡出现,PDIV快速下降,油中含水量急剧增加。降温阶段,两个体系的PDIV呈现先减后增趋势,与之相对应,PD强度呈现先增后减趋势,且PD均保持在一个相对较高的水平。油温降至室温,PD并未完全消失。该研究成果对油浸式电力设备中水分的实时监测及其绝缘性能的评估具有重要理论价值。

关键词：矿物油油浸纸板微水迁移温度油-纸界面局部放电

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

基于自适应特征融合和注意力机制的变电设备红外图像识别

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电子与信息学报 2024年第9期46卷 3749-3756页

作者：王媛彬吴冰超西安科技大学电气与控制工程学院西安710054 西安市电气设备状态监测与供电安全重点实验室西安710054

针对变电设备红外图像复杂背景下多目标、小目标及遮挡目标识别效果差的问题,该文提出一种基于中心点网络(CenterNet)的变电设备红外图像识别方法。通过将自适应特征融合模块(ASFF)和特征金字塔(FPN)相结合,构建ASFF+FPN结构的特征融合... 详细信息

针对变电设备红外图像复杂背景下多目标、小目标及遮挡目标识别效果差的问题,该文提出一种基于中心点网络(CenterNet)的变电设备红外图像识别方法。通过将自适应特征融合模块(ASFF)和特征金字塔(FPN)相结合,构建ASFF+FPN结构的特征融合网络,增强了模型对多目标和小目标的跨尺度特征融合能力,排除背景信息;针对网络对遮挡目标特征捕捉能力差的问题,在特征融合网络中添加全局注意力机制,增强目标显著度;为实现模型轻量化,引入深度可分离卷积,减少参数量和推理时间;最后,通过引入分布焦点损失函数,克服了原损失函数对遮挡目标敏感性差的问题,提升了模型收敛速度和识别精度。在包含7种红外变电设备图像的自建数据集上进行测试。实验表明该算法与原始算法相比,识别精度提升了3.55%,达到了95.19%,模型参数量仅为32.52M,与4种主流目标识别算法对比,该算法在识别精度和算法复杂度上具有明显优势。

关键词：变电设备红外图像识别中心点网络自适应特征融合注意力机制

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多层结构三元复合聚丙烯薄膜储能密度提升

绝缘材料 2024年第1期57卷 40-45页

作者：国江许梦伊李辉黄想林浩姜胜宝陈尚陈程中国电力科学研究院有限公司电网环境保护国家重点实验室湖北武汉430074

将马来酸酐接枝聚丙烯与纳米ZrO_(2)粒子共同构筑的三元复合聚丙烯薄膜作为外层,纯聚丙烯薄膜作为中间层,制备了不同纳米ZrO_(2)含量的多层结构三元复合聚丙烯薄膜,并对复合薄膜的理化性能和电气性能进行了测试分析。结果表明:纳米ZrO_... 详细信息

将马来酸酐接枝聚丙烯与纳米ZrO_(2)粒子共同构筑的三元复合聚丙烯薄膜作为外层,纯聚丙烯薄膜作为中间层,制备了不同纳米ZrO_(2)含量的多层结构三元复合聚丙烯薄膜,并对复合薄膜的理化性能和电气性能进行了测试分析。结果表明:纳米ZrO_(2)粒子在三元复合聚丙烯体系内具有良好的分散性,并且三元复合聚丙烯薄膜与纯聚丙烯薄膜之间的层间界面清晰。多层三元复合聚丙烯薄膜的结晶度相比单层纯聚丙烯薄膜显著提升。随着纳米ZrO_(2)含量的增加,多层三元复合聚丙烯薄膜的介电常数提高,而直流电气强度则先上升后下降,在纳米ZrO_(2)质量分数为1.0%时达到最大值(424.3 kV/mm),相应的储能密度也达到最大值(2.14 J/cm^(3)),相比于纯聚丙烯薄膜分别提高了10.6%和31.3%,并且介质损耗因数保持在与纯聚丙烯薄膜相同的10-3水平。三元复合聚丙烯和层间界面能够共同抑制异极性空间电荷的迁移,进而有助于改善介质内部电场分布,提高电气强度,同时降低由于电子迁移产生的介质损耗。

关键词：聚丙烯纳米电介质多层结构储能密度电容器

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基于拉曼光谱数据处理和谱峰识别的变压器油绝缘老化研究

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电力系统保护与控制 2024年第8期52卷 158-166页

作者：刘庆珍张溢鄢仁武福州大学电气工程与自动化学院福建省新能源发电与电能变换重点实验室福建福州350108 福建理工大学电子电气与物理学院福建福州350118

针对变压器油的拉曼光谱分析通常受到噪声和荧光背景等的干扰以及谱峰位置难以识别的问题,提出了一种改进的数据处理和谱峰识别算法,用于变压器油老化评估时的拉曼光谱分析。提出一种自适应Savitzky-Golay滤波法,引入自适应窗口大小拉... 详细信息

针对变压器油的拉曼光谱分析通常受到噪声和荧光背景等的干扰以及谱峰位置难以识别的问题,提出了一种改进的数据处理和谱峰识别算法,用于变压器油老化评估时的拉曼光谱分析。提出一种自适应Savitzky-Golay滤波法,引入自适应窗口大小拉曼光谱数据进行去噪处理。采用改进的多项式拟合算法对去噪后的数据进行去除荧光背景处理,减小荧光背景对拟合结果的影响。通过数据点与期望的拉曼信号的接近程度为每个数据点赋予权重,以实现更准确的去荧光背景处理。利用谱峰识别技术判别变压器油的老化程度,采用大小两种尺度高斯窗口判别法来识别谱峰,并结合局部加权信噪比(local weighted signal-to-noise ratio,LW_SNR)来判断疑似拉曼谱峰的真实性。最后通过实验验证了所提算法在变压器油老化评估中的有效性。

关键词：去噪荧光背景谱峰识别局部窗口加权信噪比变压器油老化评估

构网型和跟网型电力电子装备混联系统惯量响应的匹配问题综述

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电力自动化设备 2024年第6期44卷 77-89页

作者：贾焦心沈钟毓秦本双颜湘武张波邵冰冰华北电力大学分布式储能与微网河北省重点实验室河北保定071003 河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454003 河南省煤矿装备智能检测与控制重点实验室河南焦作454003 合肥工业大学新能源利用与节能安徽省重点实验室安徽合肥230009

构网型和跟网型电力电子装备具有异质化调频特性,导致2类装备交直流混联系统惯量响应阶段的动态交互作用机理复杂,传统的惯量参数匹配原则难以优化系统频率响应的问题。阐述了电力电子装备系统的惯量响应匹配问题,并对现有电压源型变流... 详细信息

构网型和跟网型电力电子装备具有异质化调频特性,导致2类装备交直流混联系统惯量响应阶段的动态交互作用机理复杂,传统的惯量参数匹配原则难以优化系统频率响应的问题。阐述了电力电子装备系统的惯量响应匹配问题,并对现有电压源型变流器的调频控制方法进行了概述。从功频响应分析方法、调频功率分配原则和频率响应特性3个方面对电力电子装备系统惯量配置问题的研究现状展开梳理。对电力电子装备混联系统的统一建模及惯量响应匹配问题提出了研究思路,旨在通过惯量支撑功率的匹配控制提升低惯量电力系统的频率稳定性,从系统层面为高比例电力电子装备友好并网提供基础理论和关键技术支撑。

关键词：电力电子装备交直流混联频率调节惯量匹配构网型

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电磁斥力机构效率优化

高电压技术 2024年

作者：何莹辉陈立学李颖卓徐晟钦邹昕阳孙立康强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学) 脉冲功率技术教育部重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院)

电磁斥力机构（electromagnetic repulsion mechanism，EMRM）是实现断路器快速开断的重要设备，受限于涡流斥力的驱动原理，机构效率较低。本文结合频域分析，提出了一种频域参数解析计算的电磁斥力机构效率优化方法。首先，建立了机... 详细信息

电磁斥力机构（electromagnetic repulsion mechanism，EMRM）是实现断路器快速开断的重要设备，受限于涡流斥力的驱动原理，机构效率较低。本文结合频域分析，提出了一种频域参数解析计算的电磁斥力机构效率优化方法。首先，建立了机构有限元仿真模型，对比分析了斥力盘固定、运动情况下的电流与电磁力，发现运动过程互感变化对电流、电磁力影响小，解析分析中互感可简化为常数。然后，比较了不同方法计算等效参数用于解析分析的准确性，fω频域参数可较好解析电流。进一步分析了频率、线圈结构对互感梯度的影响，提出互感梯度可简化为线性减小的结论，获取了电磁力解析式。最后，在频域参数解析计算基础上提出了电磁斥力机构效率优化方法，对本文斥力机构参数进行了优化，并通过有限元仿真计算验证了优化方法的有效性。

关键词：断路器电磁斥力机构频域参数解析计算效率优化

基于共轭梯度法的金属化薄膜电容器热点温度反演

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高电压技术 2024年第9期50卷 4163-4170页

作者：李浩波李化张国豪兰靖林福昌孙沛华中科技大学电气与电子工程学院强电磁技术全国重点实验室武汉430074 国网上海市电力公司上海200122

热点温度是影响金属化薄膜电容器(metallized film capacitors,MFC)绝缘寿命的重要因素之一,但由于其无法直接测量,因此通常采用热仿真分析或温度反演的方法获得。该文提出了基于共轭梯度法(conjugategradient method,CG)的热点温度反... 详细信息

热点温度是影响金属化薄膜电容器(metallized film capacitors,MFC)绝缘寿命的重要因素之一,但由于其无法直接测量,因此通常采用热仿真分析或温度反演的方法获得。该文提出了基于共轭梯度法(conjugategradient method,CG)的热点温度反演模型,建立了内部传热过程的温度分布目标函数,采用有限差分法求解电容器温度场,再通过CG对内部温度分布进行迭代求解。同时,通过交流温升试验校核了仿真模型以及反演模型。研究结果表明:热点温升与表面温升存在线性关系,热点温度出现在MFC中央靠近芯轴处,反演模型与仿真模型最大误差为4.35%,说明该模型可实现现场工况下的温度分布、热点分布等的有效预测。

关键词：金属化薄膜电容器反演模型热点温升表面温升共轭梯度法