基于分子动力学的无定形纤维素热力学性质仿真

为更深入地在微观角度上研究变压器绝缘纸老化机理,利用分子动力学仿真,对不同温度下纤维素无定形区的热力学性质进行了研究。结果表明:纤维素无定形区为各向同性弹性材料,其弹性系数和各模量随着模拟温度的升高均有减小的趋势,与晶区相比,温度对其影响较大;无定形区的刚性随温度升高出现较大减弱;随着温度升高,无定形区内氢键数量减少,并且分子内氢键数目较分子间氢键数目下降快。对比晶区内的氢键数目在相同模拟温度下的极小变化,可知纤维素的老化首先是从纤维素的无定形区内分子间的氢键被破坏开始的。随模拟温度的升高,纤维素分子链运动加剧,但其末端距无明显变化。温度对纤维素无定形区的力学性质和氢键的影响从分子层次上阐明了纤维素绝缘老化实验中结晶度升高及无不定形区先行老化的微观机理。     

复合热稳定剂对绝缘纸协同抗老化效应的分子模拟研究

为了从微观层面探究热稳定剂的复合添加对绝缘纸协同抗热老化特性的影响机理,以双氰胺、三聚氰胺为热稳定剂研究对象,对老化过程中的热稳定剂、β-D-吡喃葡萄糖分子、水分子和小分子酸等进行了量子化学计算,利用前线轨道理论考察了不同分子之间的化学反应活性。此外,采用分子动力学模拟软件,搭建了末添加、单一添加和复合添加热稳定剂的四种纤维素含水含酸模型,从纤维素与水分子、蚁酸分子的氢键结合数、相互作用能这两个方面考察了不同改性体系的差异及抗老化性能差异的机理。结果表明:热稳定剂分子与水分子、小分子酸的化学反应活性要强于β-D-吡喃葡萄糖分子与这些物质的反应活性;两种热稳定剂分子分别与水分子、小分子酸的反应活性存在差异,复合添加可以集中二者的优势,起到协同延缓绝缘纸老化的效果;双氰胺与三聚氰胺的复合添加在降低纤维素分子对水分子、蚁酸分子的吸附能力上存在协同作用。     

基于混合算法的配电网故障重构与孤岛运行配合

基于二进制粒子群和差分进化的混合算法,构建了故障恢复的数学模型,对重构、拓扑识别、孤岛划分、潮流计算和目标函数计算的实现进行了详细描述;并提出一种能使配电网重构和孤岛划分合理配合的恢复策略,即在重构过程中进行孤岛划分,通过建立孤岛界限矩阵判断重构时能否产生孤岛,将孤岛划分后得到的停电负荷作为目标函数的一部分,使重构和孤岛划分的结果共同影响全局最优解,从而使这2种恢复方式更具有整体性。以IEEE 33节点配电系统作为算例验证了算法的有效性。     

基于频域分解法和广域稳态量测的低频振荡模式辨识

对广域稳态量测信号将频域分解方法引入电网低频振荡模式辨识并进行了改进完善。推导了系统的频响函数、输出功率谱密度矩阵、特征量之间的关系,给出了弱阻尼模式下功率谱密度矩阵的最大奇异值与特征量之间的关系表达式;采用模态幅值相干系数以确定奇异值曲线谱峰附近单模态区域大小,最后采用最小二乘方法求取准确的模式频率和阻尼系数。线性时不变系统时域仿真、WECC 9节点系统时域仿真以及实测PMU数据分析表明,所提方法适用于弱阻尼振荡模式辨识,对噪声具有较强鲁棒性,是一种极具实用价值的在线应用方法。     

局部放电作用下油浸绝缘纸的微观结构及电气性能

对局部放电损伤过程中油浸绝缘纸的微观结构及其与电气性能的关系进行研究。使用原子力显微镜和X射线衍射仪等材料分析手段与介电谱仪、高阻仪和柱-柱电极等电气分析手段相结合的方法,分析损伤过程中油浸绝缘纸分子链结构、聚集态结构及介电常数、介质损耗因数、体积电导率和电气强度。结果表明：损伤过程中,绝缘纸结晶区比无定形区更易受到局部放电破坏;结晶度呈上升趋势且晶粒取向加强,但晶粒大小、晶体类型和二相共存结构未发生改变;结晶度升高和晶粒取向加强造成介电常数、体积电导率和介质损耗因数呈下降趋势,但电气强度呈上升趋势;结晶和取向改变了分子、离子和电子的活动性,是造成电气性能变化的重要原因。     

交联聚乙烯电力电缆的电树枝化试验及其局部放电特征

电树枝化是影响交联聚乙烯（cross—linked polyethylene,XLPE）绝缘电力电缆长期安全运行的瓶颈,需要深入研究XLPE电缆绝缘的老化机制,尤其是电树枝化的规律,为XLPE电缆的设计制造和现场的运行管理,特别是在线诊断提供理论支撑。设计了交联聚乙烯电缆样品和相应的试验电极装置,并搭建基于实际XLPE电缆的电树枝化试验平台进行试验。结果表明该试验系统能满足XLPE电缆电树枝化试验研究的要求。以15kV的XLPE电缆作为试验样品,开展常温下工频12～21kV和50～90℃下的电树枝化试验,分析了电压和温度对电树枝形态的影响,得到电树枝局部放电的统计图谱,并将电树枝的生长发展分成4个阶段,分析了电树枝在不同生长阶段局部放电的最大放电量相位和平均放电量相位的分布,提取了其偏斜度等统计特征量,结果表明电压和温度对实际XLPE电缆中电树枝形态的影响与针一板电极得到的结果趋势相同,但是电树枝生长过程存在着一定的差异,同时最大放电量相位分布和平均放电量相位分布的3阶矩随着电树枝的生长发展而减小,可作为诊断电树枝生长发展阶段的参考量。     

应用时–温–水分叠加方法改进油纸绝缘热老化寿命模型

为改进现有的油纸绝缘热老化寿命模型,使模型的预测结果更为准确,研究初始水分含量及温度对油纸绝缘试品的加速热老化特性影响。首先,对4种初始水分含量的油纸绝缘试品分别在3个温度下开展加速热老化试验,以绝缘纸聚合度作为表征老化程度的特征参量,引入纤维素累积损失动力学方程研究其在老化过程中的变化规律;其次,在时温叠加方法基础上提出一种时间–温度–水分叠加的新方法,并改进了热老化寿命评估模型。结果表明,与之前的寿命模型相比,改进的模型不但考虑了温度对绝缘纸热老化速率的影响,而且考虑了不同初始水分含量对油纸绝缘热老化的加速作用,有助于对油纸绝缘的热寿命进行更为合理的评估。     

采用回复电压法分析油纸绝缘老化特征量

为将回复电压法用于电力变压器绝缘老化状态的无损诊断,通过实验室加速热老化实验,研究了不同老化程度下油纸绝缘回复电压各参数(回复电压最大值、初始斜率、中心时间常数)的变化规律;考虑到水分对回复电压参数的影响,亦对比分析了老化油纸绝缘试品干燥处理前后回复电压参数的变化.在原有回复电压参数的基础上,提出了一种新的可用于评估油...     

植物油纸绝缘的介电与热稳定性能

植物绝缘油是一种新型高燃点、可再生、环保型的液体电介质,是矿物绝缘油的优良替代品.介绍植物绝缘油的实验室制备方法与植物绝缘油的基本电气及理化性能,分析植物油纸试样的工频击穿电压、介质损耗因数、介电常数等介电性能,并采用热重分析法研究油纸的热稳定性.试验与分析结果表明：植物油纸击穿电压高于矿物油纸击穿电压,植物油纸的介电常数和介质损耗因数与温度呈指数关系,其相对介电常数高于矿物油纸,而介质损耗因数与矿物油纸基本一致,植物油纸热稳定性比矿物油纸更高.     

基于Fisher判别法的油纸绝缘老化阶段识别

本文首次将判别分析法用于油纸绝缘老化程度的识别,提出了一种基于Fisher 判别法和多个局部放电特征参量的油纸绝缘老化程度识别方法.以30个老化特征向量为经验样本,构造判别函数,将十一维特征向量映射到二维平面上,通过对其他30个样本进行老化程度的判别分析,结果表明采用Fisher判别函数能够对新样本的绝缘状态作出合理的判断.