电场对绝缘纸中水分扩散特性的影响

水分和电场是绝缘纸老化的两个重要因素。长期以来水分对绝缘纸的老化作用研究都采取宏观试验的方法,而对电场作用的数值模拟主要是采用Ansoft、Ansys、Matlab等电气专业的仿真软件。但这两种方法都不能反映材料的微观物化过程。本文采用材料分析软件Material Studio分别对不同电场作用下绝缘纸晶面及无定形区的水分的扩散进行了分子动力学模拟。研究结果表明:电场的极化作用会束缚水分子在绝缘纸晶区表面的扩散,使其扩散系数减小,并表现出在X、Y和Z方向的差异性;电场还会使纤维素晶面和水分子的相互作用能增加,纤维素亲水性增强,这在一定程度上影响水分扩散系数的方向性。相比较而言,水分在纤维素无定形区的运动受电场影响规律性较差。     

电缆沟敷设方式下电缆载流量计算及其影响因素分析

根据传热学的基本原理,利用有限单元自动划分法,建立了一种基于有限元法的电缆载流量计算模型,能按照实际敷设情况的变化对模型参数进行修改。根据电缆的结构参数和周围敷设区域的物性参数分析了电缆沟中电缆区域温度场分布情况,并提出基于二分法计算电缆载流量的方法。对比分析结果表明,相对于IEC60287中的热路法,该模型不仅计算结果准确,而且能更方便地考虑外界环境因素对电缆载流量的影响。通过实例仿真得出不同影响因素对电缆温度场分布的影响规律,并验证了该模型的准确性和可靠性。     

应用马尔科夫模型评估电力变压器可靠性

为对电力变压器进行可靠性评估,首次提出了基于马尔科夫过程的电力变压器可靠性评估模型。该法将变压器所处的使用状态分为正常运行、绕组故障、预防性试验等11种状态,针对变压器可靠性指标统计数据,结合马尔科夫过程,同时运用频率和持续时间法,建立了综合的变压器可靠性评估模型。通过对变压器可能所处的各个状态概率和其它一些可靠性指标的计算,验证了该模型的正确性。基于马尔科夫过程的电力变压器可靠性评估模型能较准确客观地对变压器可靠性进行量化评估,并且计算简单,具有较强的可操作性,所提出的评估方法为全面分析变压器状态从而制定变压器维护维修策略提供了理论支持。     

变压器油纸绝缘可靠性的威布尔混合评估模型

油纸绝缘是电力变压器内绝缘的主要组成部分,其可靠性水平直接决定着变压器的正常运行。为此,提出了一种基于威布尔分布模型的变压器油纸绝缘可靠性评估方法,用于评估变压器油纸绝缘的可靠性,保证油浸式电力变压器的可靠运行。该方法在对相关特征参量进行深入分析的基础上,确定了聚合度、糠醛体积分数、酸值等7个特征参量作为反映变压器油纸绝缘可靠性的特征参量,并建立了油纸绝缘可靠性评估的威布尔混合模型;根据各特征参量的试验数据,利用极大似然参数估计法计算模型参数,得出相应可靠度的威布尔分布模型;应用熵权法计算各特征参量对应子体评估模型的动态权重,较好地反映了各子体评估模型在混合评估模型中的重要程度以及试验数据的全面性与准确性对混合评估模型的影响;最后通过不同寿命阶段的变压器油纸绝缘的可靠性评估实例验证了该方法的可行性。     

输电线路导线舞动轨迹监测分析

为预防舞动灾害,研究了输电线路舞动轨迹的监测。采用加速度传感器来监测输电线路导线舞动轨迹,利用获取的导线加速度数据通过Matlab模拟仿真来还原得到的导线舞动轨迹。该监测方法基于舞动过程中位移、速度的边界条件,通过获取直流分量,重新标定积分基线,解决了加速度信号中的直流分量致使积分基线偏移最终导致模拟轨迹发散的问题。经分析计算可得:传感器随导线舞动扭转是客观存在的,传感器扭转不会对舞动频率造成影响,只会造成模拟舞动幅值误差。通过数学分析解析,提出了利用加速度分解合成关系,推导出转换公式来消除传感器扭转引起的误差。通过模拟舞动实验,对比实际舞动轨迹,结果表明所提出的测量舞动轨迹的方法是有效可行的。     

变压器油中溶解气体光声光谱检测的温度特性

气体光声光谱检测技术能很好地应用于变压器油中溶解气体的在线监测。温度是光声光谱检测的重要影响因素之一。论文基于光声光谱技术的基本原理,利用分布反馈半导体激光器构建了一种便携式、可调谐的光声光谱装置;在分析光声池声学理论的基础上,结合实验探讨了温度对光声池池常数、谐振频率以及气体吸收系数的影响。以变压器油中主要特征气体C2H2进行实验分析,得到了乙炔气体光声信号与温度之间的关系曲线,理论及实验结果为进一步完善油中气体光声光谱在线监测系统奠定了重要基础。     

基于扩展Debye模型的变压器油纸绝缘老化特征量研究

为了提取表征油纸绝缘老化状态的新特征量,将时域介电响应技术应用于变压器油纸绝缘老化状态的无损评估,并在深入研究了不同老化状态对油纸绝缘时域介电特性影响的基础上,首先分析了油纸绝缘样品等效扩展Debye模型参数随热老化状态变化的规律,然后提取了四组可用于表征油纸绝缘老化状态的特征参量,并建立了特征参量与绝缘老化状态之间的量化关系。研究表明:扩展Debye模型等效电路参数对油纸绝缘老化状态的反映比较敏感,最小和最大时间常数分支的R、C参数均可以反映绝缘纸的老化状态;最大时间常数分支的参数Rmax和最小时间常数分支的参数Cmin与绝缘纸聚合度存在线性拟合关系,而最小时间常数分支的参数Rmin和最大时间常数分支的参数Cmax与绝缘纸聚合度具有指数函数关系;文中提取的特征量可应用于油纸绝缘的老化状态评估。     

基于改进小波神经网络算法的电力变压器故障诊断方法

大型电力变压器作为电力系统的枢纽设备,其运行可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定.针对基于BP算法的小波神经网络存在收敛速度慢、搜索空间局部极小及易引起振荡等不足,本文以变压器油中溶解气体为分析对象,提出采用动量项和变学习率改进小波神经网络的变压器故障诊断算法.选择400组油中溶解气体含量作为小波神经网络训练及故障识别样本,对训练过程和仿真结果进行对比分析.实验结果表明:较之比值法,改进的小波神经网络故障诊断算法在故障识别准确率和收敛时间方面表现更优.     

多神经网络与证据理论融合的变压器故障综合诊断方法研究

电力变压器发生故障的部位多，故障原因、现象复杂，在故障诊断中，可以通过变压器不同方面的特征信号从不同侧面来反映变压器的故障。因而需要对变压器的多种特征信号进行综合处理和协同分析。该文结合色谱数据和电气试验数据，利用数据融合原理，将神经网络和证据理论进行有机结合，使两者优势互补，提出了多神经网络与证据理论融合的变压器故障综合诊断方法。诊断结果表明，运用提出的融合诊断算法，能充分利用色谱数据和电气试验数据的冗余、互补信息，使基于多种特征信号综合诊断结果的准确性和可靠性比基于单一故障特征的诊断得到有效的提高。     

水分对绝缘纸微观特性影响的分子模拟研究

结合分子动力学(molecular dynamics,MD)和半经验量子力学(semi-empirical quantum mechanics,DFT)的分子模拟方法,研究了水分对绝缘纸微观特性的影响。采用Theodorou提出的高聚物无定形区建模方法,建立了绝缘纸纤维素无定形区模型,计算了纤维素无定形区的力学常数、氢键和Mulliken布居数。结果表明:绝缘纸纤维素体系中加入的水分子主要通过破坏纤维素分子间的氢键网络,导致纤维素机械强度的降低,而纤维素分子内氢键对拉伸强度影响并不显著;水分会引起吡喃环上化学键强度变化,开环的热解引发键始终为C—O键;水分会导致纤维素糖苷键化学强度降低,促进糖苷键断裂引起的纤维素降解老化;水分子能够与纤维素链上的羟基形成氢键作用,对相应化学基团羟基和氢基的脱落产生一定的影响。