电工电能新技术杂志

电工电能新技术杂志2024年第8期

• 基于F-P光纤传感器的变压器油中双局部放电源定位研究

  刘峰， 史衍省， 张帅男， 王伟

  电力变压器作为电力系统中至关重要的能量转换设备，其稳定运行对于保障电能供应的可靠性具有重大意义。局部放电影响高压电气设备绝缘性能。局部放电在线监测不仅可以获取设备老化信息，还可以预测变压器寿命。局部放电源准确位置信息可以帮助检修人员制定精准维护计划，确保电力系统稳定，设备制造商可利用此信息优化结构和安装方法。变压器内部双局部放电源放电是一种更为复杂的故障类型，传统的检测方法难以准确捕捉到此类放电波形。F-P光纤传感器是一种新型的局部放电声学检测方式，该传感器结构小，灵敏度高，而且有较强的抗电磁干扰能力，可以内置于变压器内部实现复杂情况下的局部放电检测。在本研究中，研制了基于F-P光纤传感器的双局部放电源检测系统，采用基于多信号分类（MUSIC）测向原理的交叉定位算法，可以实现对变压器油中双局部放电源定位。总的来说，F-P光纤传感器阵列有较好的方向清晰度，可以实现准确定位。将该双局部放电源定位系统应用到了35 kV单相变压器模型上，验证了其对外绕组双局部放电源定位的有效性。

• 基于单体平衡法的换流变压器局部放电抗干扰能力与传播特性研究

  刘强1， 江天炎2， 毛辰1， 尚宇1， 王子为1

  在换流变压器现场交接或诊断性试验中，局部放电检测是用来判断内部绝缘结构是否完好的关键试验之一，但其易受周期性窄带干扰。本文建立了换流变压器阀侧绕组的分布参数仿真模型，提出了基于单体平衡法的局部放电检测方法，通过周期性窄带干扰信号、局部放电信号及其混合信号的仿真计算，验证了其能够准确检测局部放电信号，且对噪声干扰具有良好的抑制效果。基于此方法，本文开展了局部放电信号的传播仿真计算，通过改变施加在绕组上局部放电脉冲信号的位置，得到了不同位置信号的传播波形，分析了局部放电电源放置位置变化对输出波形特性的影响规律。计算结果表明本文提出的单体平衡法具有抗干扰能力强、局部放电脉冲信号检测准确的特点，为工程应用提供了更加丰富的理论依据。

• 基于Bayes-CNN的变压器故障分类方法研究

  张兆闯1,2，汪金刚2， 夏建华1， 文玉川3， 翁利听1， 马作甫1， 杨贺凯2， 窦金瑶2

  电力变压器发生故障的表现和根本原因具有一定程度的模糊性和随机性，在复杂情境下，传统方法往往难以准确识别变压器故障，其精度存在一定提升空间。因此，本文提出一种新的变压器故障识别方法。该方法采用结合贝叶斯理论和卷积神经网络（CNN）的算法，具体为利用卷积神经网络处理特征气体数据，并采用贝叶斯算法对模型参数进行寻优，旨在提高故障检测的准确率。研究通过对故障类型进行编码和预处理，构建变压器故障分类模型，应用Bayes-CNN模型对变压器故障进行分类，结合实例验证，并将其与SVM、DBN及CNN模型进行对比实验。结果表明，采用贝叶斯优化的CNN算法显著提升了模型的收敛速度和拟合精度，证明该变压器故障分类方法具有较优性能，为电力变压器故障诊断领域提供了新的方法与思路。

• 基于羟基含量抑制的环氧复合物外绝缘性能提升研究

  王科1， 罗子民2， 彭晶1， 李会杰2， 尹芳辉2

  无线传能复合绝缘子长期面临雨雾及污秽的恶劣环境挑战，其高效可靠的电能传输状态对环氧复合物的外绝缘能力提出了严苛要求。通过分子结构设计的方法改善环氧复合物憎水性能可以有效地提升其外绝缘性能，然而这种方法存在降低环氧复合物热学及机械性能的隐患。本研究采用特种双酚A改性环氧树脂作为改性剂，抑制了环氧复合物中羟基的含量，从而将环氧复合物的憎水性能及憎水迁移性能最大提升了24.61%和51.21%。改性环氧复合物断面粗糙度的增加阻碍了应力的传播，增强了其拉伸强度。环氧复合物表面水分的附着受到抑制，从而提升了环氧复合物在水珠及污秽条件下的外绝缘性能，经过6 h实验电压为4.5 kV的耐漏电起痕实验后，环氧复合物表面蚀损深度最高下降了86.18%，同时环氧复合物的污闪电压提升了13.78%。对环氧复合物的热学及机械性能进行测试，特种改性剂的添加对其热稳定性及拉伸强度影响不大，本研究在不降低环氧复合物热学及机械性能的同时，有效改善了其外绝缘性能。本文研究结果可为无线传能复合绝缘子等外绝缘设备的绝缘材料设计方法提供一定参考。

• 基于图像算法的高压电缆缓冲层阻水性能评价方法

  周季1， 游洋2， 吴照国3， 王谦3， 蔡自雄2， 何维晟2

  高压电缆在城市输电网络中得到了越来越广泛的应用，其关键结构半导电缓冲层烧蚀故障成为了当前的研究热点。而诱发烧蚀故障的缓冲层导电特性和吸水特性是研究关键，也是评估高压电缆缓冲层质量的基础。本文基于图像算法提出高压电缆缓冲层的纵向阻水性能评估方法，对缓冲层的显微图像进行增强和形态学处理，通过面积分数法、熵值法以及分形维数法对二值化图像中缓冲层阻水粉的分布特性进行评估。采用基于权重系数的综合评价方法以同时考虑缓冲层阻水粉面密度以及分散性对阻水性能的影响，并通过缓冲层阻水性能测试进行了验证。通过本文提出的基于显微图像以及相应图像算法，能够高效、准确地评估高压电缆缓冲层阻水性能，为高压电缆抽样检测和质量监督提供了技术参考。

• 励磁涌流引起换流变瓦斯继电器误动的振动及油流特性研究

  吕金壮1， 张占龙2， 邓军1， 潘志城1， 伍衡1， 何文昊2

  在实际直流输电工程中，换流变压器在空载合闸时产生的励磁涌流导致其瓦斯继电器误动的事故频发，由于对励磁涌流下换流变压器振动及其油流特性的研究不足、故障机理不明确，瓦斯继电器误动等事故时有发生。为此，本文以某实际换流站中换流变压器网侧绕组空载合闸为例，搭建换流变压器励磁涌流电磁暂态模型，分析不同剩磁及合闸角下的换流变压器励磁涌流波形；搭建换流变压器电磁-力-流耦合的有限元模型，研究涌流作用下换流变压器的振动特性，箱体及油管内油流压强及流速特性。研究成果可为换流变压器瓦斯继电器在励磁涌流下的误动故障机理的分析提供有效参考。

• 基于VMD-IKHA-DBN的高压输电电缆局部放电模式识别方法

  武雍烨1， 朱光亚2， 徐忠林1， 丁玉琴1， 陈昱圻1， 张晋瑞1,3， 刘希杰1， 张昊霖1

  针对当前高压输电电缆局部放电模式识别准确性不高的问题，本文提出了一种基于VMD-IKHA-DBN的高压输电电缆局部放电模式识别方法。首先分析了高压输电电缆局部放电产生原因及类型，并搭建了高压输电电缆局部放电实验平台用于采集原始信号。然后采用变分模态分解算法完成局部放电的信号分解，并引入多尺度排列熵理论构建特征向量样本集合。最后提出一种基于Logistic混沌映射、动态反向学习和高斯变异的组合策略改进的磷虾群算法用于优化深度信念网络超参数，从而得到基于IKHA-DBN的高压输电电缆局部放电模式识别模型。实验结果证明本文所提出的方法识别准确率达到了98.333 3%且识别效率较高，实现了高压输电电缆局部放电模式的高效准确识别，在电缆运检工作中可以充分发挥工程效能。

• 计及互感器融合偏差的变电站站用电剩余电流监测系统研究

  田金虎1， 汪金刚2， 徐郁1， 潘子豪1， 杨皓博2

  稳定的站用电源系统是变电站生产设备可靠工作之本，一旦站用电系统出现问题将直接或间接地影响变电站安全。目前变电站站用电绝缘监测主要通过对变电站电源系统剩余电流实时监测实现。然而剩余电流监测方法主要面向多电流互感器融合测量场合，现有的测量系统未考虑融合过程中互感器偏差影响，致使误报警状况频出。有鉴于此，本文提出了一套计及互感器融合偏差的变电站站用电剩余电流监测系统。该系统同步采集并实时合成多通道电流互感器剩余电流数据，并利用自回归差分移动平均模型（ARIMA）对剩余电流进行时序建模与异常检测，再使用小波阈值去噪算法对修复后的剩余电流序列降噪，以实现剩余电流的高效、精准监测。为验证所提出系统的有效性，在变电站进行现场试验。结果表明，该系统能够成功识别并修复剩余电流异常值数据且去噪效果显著。修复数据最大绝对误差仅5.9 mA，与0.5S级互感器测量数据相比，去噪后数据平均绝对百分比误差与均方根误差分别降低了0.024与1.222。

• 基于MTF维度提升和残差网络的窃电识别方法

  赵艳龙1， 柏维2， 雷江平1， 汪卓俊1， 杨勇胜1， 蒋钟3， 熊兰2

  针对智能电网中的窃电检测问题，通过分析用户日用电量，发现正常用户用电具有季节波动和假期关联特性，窃电用户呈现杂乱无序状态。为此，提出了一种基于马尔可夫转移场的一维到二维图像转换方法，从多个时间尺度挖掘用电特征，再利用引入残差模块的卷积神经网络进行窃电用户识别。在国家电网提供的数据集上进行实验，所提方法具有94.31%的准确率，验证了其有效性和可行性。

• 变阻抗高温超导限流器的限流特性研究

  宋萌1， 李力1， 张琦2， 项彬2， 袁仲滨2， 刘志远2， 王建华2

  超导限流器在系统短路限流中具有良好的应用前景，但是电阻型超导限流器在深度限流后难以快速恢复，针对此问题本文提出了交流系统中的一种基于组合超导线圈的变阻抗超导限流器，能在增大限流率的同时显著缩短主通流支路超导带材的通流时间。基于单根超导带材的实验结果在Simulink中依次建立了单根超导带材和变阻抗超导限流器的R-Q仿真模型，仿真分析了变阻抗超导限流器的限流性能和恢复性能，并通过实验验证了仿真结果的准确性，最后在10 kV交流电力系统中分析了变阻抗超导限流器的限流效果。结果显示，本方案超导限流器的主通流和主限流线圈带材根数之比为2∶1时，限流阻抗能增大到常规超导限流器的3倍以上，能有效提高电力系统的稳定性。

• 面向系统可靠性的两阶段混合储能优化配置方法

  马鑫1， 衣立东2， 唐瞻文3， 周杨涵3， 李春燕3， 胡博3

  由于新能源出力随机性、波动性较大，配置储能以平抑新能源波动成为当前发展趋势。现阶段储能规划相关研究鲜有考虑系统的随机故障事件，这可能导致故障发生时储能装置难以达到预期效果。针对上述问题，本文提出面向系统可靠性的两阶段混合储能配置方法，首先基于聚类方法得到典型运行场景，其次基于Shapley值的可靠性跟踪方法完成对系统的薄弱环节辨识，从中分析出不同运行场景下的高风险设备及系统的恶劣故障场景，然后建立以最小化投资成本和考虑可靠性的运行成本为目标的优化模型，得到适应多故障场景的混合储能配置方案，在保证新能源消纳的同时显著提高系统抵御风险的能力。最后，基于IEEE-RTS24节点测试系统的算例结果验证了本文所提两阶段储能优化配置方法的有效性。

• 融合负荷引力聚类与深度Q网络的智能化台区设计

  奚振乾1， 韩祝明2， 王亚辉3， 任新丁4， 崔秋实5

  随着电网的深化改革，对电网企业的精准投资和合理运行也提出了更高的要求。传统的配电台区规划设计，缺少科学的计算模型，导致设计阶段即出现供电距离长、导线曲折系数大等一系列问题。为了更好地推进配电台区规划设计方案科学制定，本文提出了一种基于强化学习的台区智能一体化规划设计方法。本文首先利用用户的历史负荷数据，采用负荷间引力的密度聚类算法对用户区域进行合理地划分，确定负荷中心。在划分好的区域内，采用深度强化学习算法对用户点、负荷中心点以及障碍物进行建模，设定最优路线的损失函数，对乡镇台区低压线路拓扑结构进行合理的规划设计。最后基于规划设计的拓扑及用户历史用电数据开展节点中性线电流最小计算，给出单相用户到相计算，实现低压电网中性线损耗最低。本文利用安徽省某地区的实际情况进行验证，使用本文所提的方法改造低压台区，变压器的布局偏移负荷中心点仅17 m，台区的线损率为1.5%，低于2.0%。