摘要：基于日盲紫外波段放电发射光谱特性和紫外光(ultraviolet,UV)辐射传输特性,集成研制可见光与紫外非共光轴结构的日盲紫外成像仪。首先,利用放电发射光谱测量试验平台,获得针-板模型和瓷绝缘子沿面放电的日盲紫外波段发射光谱。紫外成像仪采用非共光轴双光路结构设计,根据测得的放电发射光谱选定了日盲紫外滤光片,并基于紫外光辐射传输特性确定了通光口径、系统焦距和80%弥散斑半径等紫外光学系统技术指标。然后,利用仿射变换模型和加权平均法进行了可见光与紫外图像融合系统设计,集成后仪器样机的最小紫外灵敏度为2×10^(-10)μW/cm^(2)。最后,利用紫外检测结果一致性校准方法,建立了紫外检测辐射传输模型,对集成研制的紫外成像仪进行了一致性校准。

摘要：输电线路的关键部位包括塔身、导线、绝缘子、避雷线以及引流线,无人机精细化导航的首要任务是构造输电线路的点云地图并从中分割出上述部位。为解决现有算法在输电线路的绝缘子、引流线等精细结构分割时精度低的问题,通过改进PointNet++算法,提出了一种面向输电线路精细结构的点云分割方法。首先,基于无人机机载激光雷达在现场采集的点云数据,构造了输电线路点云分割数据集;其次,通过对比实验,筛选出在本输电线路场景下合理的数据增强方法,并对数据集进行了数据增强;最后,将自注意力机制以及倒置残差结构和PointNet++相结合,设计了输电线路关键部位点云语义分割算法。实验结果表明:该改进PointNet++算法在全场景输电线路现场点云数据作为输入的前提下,首次实现了对引流线、绝缘子等输电线路中精细结构和导线、杆塔塔身以及输电线路无关背景点的同时分割,平均交并比(mean intersection over union,mIoU)达80.79%,所有类别分割的平均F_(1)值(F1 score)达88.99%。

摘要：了解油浸式电力变压器绕组的温度情况是保证其运行稳定性的关键,也是当前针对油浸式变压器数字孪生分析的必然需求。为了快速地获得变压器绕组的稳态温度,该文提出一种基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)和包含线性多项式的径向基函数响应面法(radial basis function response surface method including linear polynomial,RBFLP)的降阶计算模型。首先,讨论POD方法的降阶特性,并设计一种基于留一法交叉验证的自适应获得快照矩阵方法,以提高计算精度及效率;其次,采用响应面方法建立POD模态系数与绕组工况的相关关系,旨在实现通过绕组工况快速获得POD模态系数,从而跳过对降阶模型的复杂非线性计算,进而高效重构绕组温度场。相关算例表明,该方法具有较好的计算精度和效率,在50组测试工况下,与全阶计算相比,误差不超过2.5 K,且总计算时间仅为1.45 s;最后,基于110 kV变压器绕组搭建温升试验平台,试验结果表明,降阶计算结果相较于试验结果,平均计算误差不超过2 K,且单步计算时间仅为0.03 s,相较于同等规模的全阶计算,计算效率有较大幅度地提升。

摘要：针对低频变压器铁心尺寸、重量等较传统工频变压器增大的问题,提出了一种35 kV低频变压器的轻量化设计方法,综合考虑变压器损耗、重量和尺寸进行多目标优化。首先,依据国家标准及设计手册给出低频变压器初始结构。然后,选取变压器尺寸、重量与损耗作为优化目标。其次,根据低频变压器特点选取相应的优化变量并给出约束条件。最后,通过遗传算法对低频变压器进行优化设计,并进行对比分析,结果表明,总损耗减少了11.04%,铁心、线圈重量减少了4.36%、6.71%,铁心中心距减少了12.85%。

摘要：变压器的安全稳定运行与其内部绝缘结构密切相关,为了提高变压器的绝缘性能,该文以提高最小绝缘裕度为优化目标,通过径向基函数响应面模型优化变压器主绝缘结构。为提高响应面模型预测优化的准确性,选用采样更均匀改进的连续局部枚举(ELSE)方法进行试验设计,优化后的变压器最小绝缘裕度比优化前提高了12.56%。将优化结果分别从采样、模型和优化方法三个角度进行对比,与拉丁超立方采样(LHS)采样下的径向基函数响应面模型对比,ESLE方法的引入使得优化精度提高到218倍;与ESLE采样下的二次多项式响应面模型对比,径向基函数响应面模型的引入降低了模型预测误差,并使优化精度提高到78倍;与遗传算法对比,在相同的优化精度下,优化效率是遗传算法的10倍。上述结果表明,该优化模型具有很高的预测精度和优化能力,同时相比于遗传算法优化,在保证优化质量的同时,显著地提高了优化效率。该文所提出的方法为变压器主绝缘结构优化问题提供了较好的解决方案。

摘要：随着海拔的升高,空气密度逐渐降低,导致空气间隙绝缘强度降低,研究高海拔低气压条件下的空气间隙放电特性,对高海拔地区输电线路及输变电设备的设计和运行有着重要的意义。为此,采用光电倍增管、光电集成电场传感器搭建光电联合检测系统,分别在西藏羊八井(海拔4300 m)、北京(海拔50 m)特高压试验基地开展了3m球–板间隙的正极性操作冲击放电试验,试验结果表明:海拔4300 m地区长间隙放电仍具有初始流注、流注–先导转化、先导发展等典型长间隙放电阶段,而高海拔流注起始升压时延均值53.53μs、有效电子形成的统计时延均值18.74μs均小于低海拔地区。临界体积、负离子密度、负离子寿命是统计时延的主要影响因素。当间隙施加相同操作波时,高海拔临界体积增长率为6.92 dm^(3)/μs,低海拔临界体积增长率为3.32 dm^(3)/μs,高海拔下临界体积增长速率显著增加。同时高海拔地区紫外线强度增加导致负离子密度增加,且高海拔下负离子寿命较短,更易电离出自由电子,因此高海拔统计时延均值显著降低。

摘要：近年来新能源系统容量不断增大,增加了间谐波在电网中的含量,加剧了电力变压器的振动和噪音。通过搭建含任意间谐波的变压器振动噪声试验平台,进行间谐波激励下的铁心振动试验,对振动频谱中间谐波分量成因进行了数学分析;进行铁心噪声试验,分析间谐波对A计权噪声级和1/3倍频程频谱中各分量的影响规律;建立磁-结构力场-声场多物理耦合有限元三维模型,对间谐波激励下的铁心噪声进行仿真计算,并与试验值进行对比。结果表明,振动频谱中间谐波分量呈一定规律且成对出现,相比工频激励,间谐波下铁心的噪声值更大,同时各频段声压级升高,试验结果与仿真结果有较好的一致性,低频低含量间谐波对变压器性能有较大影响,应对其重点防范并在设计阶段结合考虑。

摘要：绝缘裕度是变压器设计中重要指标之一,合适的绝缘裕度值可以保证变压器运行中不会发生主绝缘问题。为此以绝缘裕度为优化目标,首先采用ANSYS参数化建模语言(ANSYS parametric design language,APDL)完成对变压器的建模剖分求解,利用全域扫描法获得变压器的绝缘裕度值;然后根据中心复合设计法开展试验,采用响应面法构建绝缘裕度系数与其相关变量的响应面函数,最后利用数学规划法,求得此函数在各变量相互配合下的最优解。优化后的绝缘裕度比优化前提高了16.53%。为了验证响应面法的有效性,采用遗传算法对绝缘结构进行优化,结果验证了响应面法的有效性。相比于全局寻优方法,响应面法在保证精度的同时提高了优化效率,可为变压器绝缘设计提供参考。

摘要：在750 kV架空输电线路设计时,导线型号的选择决定初期投资成本、电阻损耗和电晕损失,从而影响架空输电线路的经济效益。以沙尘暴多发的高海拔地区750 kV同塔四回输电线路为例,对比分析了两种典型导线的输电线路电晕损失及运行总成本。采用电晕损失等效原理计算导线型号为LGJ-400/50的输电线路在不同布置方式下电晕损失,通过电晕损失等效系数及海拔修正计算得到输电线路年平均电晕损失功率P_(avg),并结合不同天气对应的小时数计算得到线路全年电晕损失总量。与采用LGJ-500/45导线时的投资成本、电阻损耗、电晕损失及总成本进行了对比。研究表明:750 kV同塔四回输电线路最优布置方式为四层横担第Ⅱ相序布置,导线型号为LGJ-500/45输电线路单位公里年运行总成本为LGJ-400/50的75.8%,从经济性选型角度,推荐采用LGJ-500/45导线。

摘要：数字孪生技术是实现输变电设备全生命周期数字化、智能化管理的关键技术。为加速其在输变电设备行业的落地应用,首先分析了输变电设备数字孪生的构建过程、内涵及特征;其次在能源互联网数字孪生模型的基础上,结合设备设计、制造及运维等实际需求,提出了输变电设备数字孪生系统架构,并以变压器为例,给出了其数字孪生体的实现构想,为输变电设备数字孪生的实现提供了可行的思路;之后从数字孪生的构建过程出发,详细地阐述了输变电设备数字孪生实现过程中所涉及的关键技术;最后对数字孪生技术在输变电设备全生命周期各环节中的应用前景展开分析,阐述了包括标准制定、模型融合、数据挖掘等方面在内的未来重点研究内容,探究了其实现面临的来自平台、传感、共享等方面的挑战,展望了该技术给输变电设备设计制造、供需市场等行业带来的变革。