摘要：特高压直流输电技术应用在我国发展非常迅速,对特高压直流输电系统核心设备-换流阀-实现多物理量在线状态监测的需求变得越来越迫切。低功耗无线智能传感网络技术是实现换流阀设备多物理量在线监测一种有效手段,但在实际工程应用中必须解决传感器节点自取电这一瓶颈问题。该文根据实际工程应用换流阀的电气和结构设计,提出并验证了一种用于晶闸管表面温度在线监测传感节点的小型化非侵入式电磁取能方案,即利用换流器桥臂电流的开通和关断暂态过程获取能量。文章首先建模分析了换流器桥臂电流在阀组件周围空间的磁场分布情况,在此基础上提出了电磁取能线圈设计方案,利用仿真并结合大电流实验提取取能线圈互感等关键参数,建立电磁取能回路感应部分的等效电路模型。最后在等效电路模型的基础上,用换流阀接近实际工况电流波形对取能模块的输出电压和输出功率特性进行仿真研究,评估取能模块在实际运行工况条件下的有效性。

摘要：局部放电(partial discharge,PD)检测天线在检测方向上应保持高增益,以改善灵敏度和信噪比。由于适配的功分网络截面积大,因此高增益立体螺旋天线尚未运用于局部放电检测领域。以单臂螺旋天线和四臂螺旋天线作为研究对象,通过仿真确定天线优化区间,并以带宽、增益作为目标,基于粒子群优化算法优化结构参数,以提高检测灵敏度,保持定向高增益;设计适配的柔性功分馈电网络,以减小天线体积、提高信噪比;通过局放测试检验设计的高增益立体螺旋天线的性能,并与商用平面等角螺旋天线比较。研究结果表明:优化后的单臂螺旋天线具有多频段检测特点,结构简单,占用空间小;通过柔性功分网络加载的四臂螺旋天线在0.5~2.0GHz频段的增益均>5.0 dB,主谐振点1.02 GHz处的增益达到了6.37 dB,整体横截面直径缩小至60 mm,测试信噪比优于平面等角螺旋天线。与传统局放检测天线相比,设计的高增益柔性馈电立体螺旋天线能在特高频范围的低频段保持高增益,并在各谐振频率保持轴向检测特性。

摘要：光纤激光供电技术是实现高压电气设备监测传感器节点能量供应的重要手段。激光光伏转换器前端接触金属栅格结构的优化设计对光纤激光供电技术的改进和应用至关重要。提出了用于小尺寸激光光伏转换器金属栅格结构优化设计的数值仿真方法。该仿真模型是基于开源Solcore Python库构建的,可以按3个步骤创建光伏转换器的混合准三维模型。基于砷化镓(GaAs)材料单结光伏转换器的不同层结构,仿真研究了不同照明模式下基础层厚度和金属栅格结构对光电转换效率的影响。结果表明:使用该模型可以对金属栅格结构进行优化设计,获得仿真模块在不同层结构配置和照明模式下的最优光电转换效率。该仿真模型和优化结果可用于指导激光光伏转换器的研制。

摘要：由于现场干扰和系统噪声的影响,通过常规电学方法检测气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)内的局部放电(partial discharge,PD)容易造成漏检与误检的情况。为提高局部放电检测的准确率,并进一步探究GIS中不同缺陷的放电特性差异,该文提出基于粒子群优化算法的四臂螺旋天线优化流程,设计适配的柔性功分馈电网络,并与荧光光纤加载的硅光电倍增管结合,形成基于特高频(ultra high frequency,UHF)天线和硅光电倍增管结合的局部放电光–电联合传感技术。在此基础上,通过联合传感器对GIS典型缺陷放电信号进行侦测并作统计分析。结果表明,柔性功分网络加载的四臂螺旋天线在0.5~2.0GHz范围内增益均高于5.0dBi,具有高增益与小型化特性;联合传感器的光信号与特高频信号均与放电量保持线性关系;光电联合传感对于电晕放电、沿面放电和气隙放电具有不同的感知效率,不同缺陷类型的局部放电间隔时间也具有不同的特征。使用光–电联合检测技术能够为GIS中的局部放电检测提供新的、可靠的解决方案。

摘要：传统高压断路器中的点触头、触指目前都是通过粉末冶金工艺制造的铜钨合金材料,其导电性及硬度已经达到瓶颈,越来越无法满足不断提高的工况要求。石墨烯具有优良的电学性能及力学性能,同时具有高比表面积的结构特征,将其掺杂至传统铜钨合金中,有望大幅提升铜钨电触头的导电性及硬度,可作为传统电接触材料改性研究的主要发展方向。综述了石墨烯等增强剂对传统铜钨电触头材料的强化方法研究进展,探索了石墨烯对铜钨电触头的增强机理,可为未来高强高导石墨烯增强铜钨电触头材料的研发与设计提供技术指导。

摘要：目前及时有效且安全的换流变局放检测手段依然较为缺乏,为此提出了一种基于宽带射频的换流变局部放电检测定位技术。其通过2.5 GHz高速采样电磁脉冲信号的原始时域波形,采用基于原始波形互相关的层次聚类算法进行信号分类。在获取原始波形的基础上,基于到达时间差方法进行设备级定位,并采用一种空间网格搜索算法进行求解。结合聚类分析、相位分布特征和定位分析,可有效区分局放信号和干扰信号,具有良好的干扰辨识能力。最后通过某±800kV换流变的出厂试验,联合脉冲电流检测、油色谱检测、超声波局放检测和该文提出的宽带射频局放检测,互相验证了局放检测结果,且换流变的拆解分析进一步确认了换流变内部发生局放的原因。研究结果表明:所设计的宽带射频局放检测系统具有非接触式获取信号,不破坏电力主设备本体及接地结构,可对局放和干扰信号进行设备级定位,安全易部署的优点。且经过第三方检测验证,在实验室中的定位精度可达到米级以内,有良好的工程应用价值。

摘要：激光光纤供能技术因其安全性和可靠性特别适合应用于电网监测设备的供电中。电网监测对激光光纤供能提出了瓦级功率需求,作为核心组件,具有高光电转换效率的激光光伏转换器(LPS)对供能系统的长期可靠运行至关重要。基于砷化镓(GaAs)的单PN结光伏转换器可在较低输出功率下获得很好的光电转换效率,但由于开路电压低,增加电流和输出功率会带来高电阻损耗,导致转换效率降低。因此研究了基于单片集成垂直串联多个PN结子电池以提高开路电压和输出功率的方法,并对研制的多结光伏转换器进行了表征测试。测试结果表明,五结光伏转换器的开路电压接近6 V,能以大于54%的转换效率输出5 W功率,且能在较大输出功率范围(约1 W~8 W)保持50%以上转换效率。具体应用中,可根据监测设备的负载功耗和工作条件做进一步优化设计。