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极端环境条件下输变电设备空气间隙绝缘特性研究现状及展望 被引量:12
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作者 黄道春 范建斌 +5 位作者 王平 程玉洲 刘勇 阮江军 孙勇 邓永清 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1892-1906,共15页
高压输变电设备空气间隙长期耐受工作电压、短时耐受过电压,受极端地理气象条件的单一或组合影响,可能发生绝缘失效故障,导致系统跳闸/闭锁,进而引发电网停运,在构建新型电力系统背景下对电网造成的冲击和影响将更加严重。文章分析了高... 高压输变电设备空气间隙长期耐受工作电压、短时耐受过电压,受极端地理气象条件的单一或组合影响,可能发生绝缘失效故障,导致系统跳闸/闭锁,进而引发电网停运,在构建新型电力系统背景下对电网造成的冲击和影响将更加严重。文章分析了高压输变电设备运行面临的极端自然环境条件,综述了低气压(高海拔)、山火、沙尘条件下高压输变电设备空气间隙绝缘特性的研究进展,分析了存在的问题,在我国能源清洁低碳转型背景下,面向输变电工程外绝缘设计、绝缘失效风险评估及广域电网停电主动防御等方面的需求,提出了极端环境条件下高压输变电设备空气间隙绝缘特性方面尚需开展的研究工作。 展开更多
关键词 极端环境 输变电设备 外绝缘 空气间隙 绝缘特性
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数字孪生技术在输变电设备中的应用前景与关键技术 被引量:38
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作者 刘云鹏 刘一瑾 +3 位作者 律方成 谢庆 高树国 高飞 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1621-1633,共13页
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... 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。 展开更多
关键词 输变电设备 数字孪生 系统架构 全生命周期 智能管理
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基于深度学习的输变电设备紫外放电光斑分割方法 被引量:4
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作者 裴少通 杨家骏 +1 位作者 马子儒 刘云鹏 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第33期14759-14766,共8页
随着紫外成像技术的发展,高压电力设备对于紫外成像图谱的量化分析提出了更高的要求。紫外图谱的量化分析需要用到除紫外成像仪所输出“光子数”额外的紫外光斑图像信息,所以需要将紫外放电光斑从可见光的背景中分割出来。然而,传统紫... 随着紫外成像技术的发展,高压电力设备对于紫外成像图谱的量化分析提出了更高的要求。紫外图谱的量化分析需要用到除紫外成像仪所输出“光子数”额外的紫外光斑图像信息,所以需要将紫外放电光斑从可见光的背景中分割出来。然而,传统紫外图谱光斑分割方法仍存在复杂背景及小光斑分离困难、特征选取复杂、分割精准度低等问题。基于上述问题,提出了一种基于深度学习的紫外图谱光斑分割提取的方法。首先,采用紫外成像仪拍摄电力设备放电缺陷紫外图谱;其次,分别构建FCN-32s、FCN-16s、FCN-8s 3种全卷积网络(fully convolutional networks,FCN)子模型架构,并利用随机梯度下降法进行模型训练;最后,实现输变电设备放电缺陷紫外图谱主光斑的自主分割提取。经过对FCN 3种子模型架构的训练、测试和对比分析,结果表明:FCN-16s模型为紫外光斑分割提取的最佳模型,测试准确率可达99.34%。结果表明基于深度学习的紫外图谱光斑分割方法准确高效,为紫外光斑的量化提取及电力设备放电缺陷的紫外诊断提供了参考。 展开更多
关键词 紫外成像 深度学习 图像分割 全卷积神经网络
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特高压输变电系统绝缘子紫外放电数据管理及故障诊断系统设计 被引量:12
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作者 律方成 戴日俊 +3 位作者 金虎 王胜辉 刘晓飞 郭文义 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期273-279,共7页
绝缘子的运行状态直接关系着特高压(UHV)电网的稳定性,绝缘子在运行过程中会出现绝缘性能下降同时伴随着表面放电,可以用紫外(UV)成像仪对其运行状态进行检测。根据直流特高压工程技术国家工程实验室(昆明)的设计要求开发了一套紫外数... 绝缘子的运行状态直接关系着特高压(UHV)电网的稳定性,绝缘子在运行过程中会出现绝缘性能下降同时伴随着表面放电,可以用紫外(UV)成像仪对其运行状态进行检测。根据直流特高压工程技术国家工程实验室(昆明)的设计要求开发了一套紫外数据管理系统,采用Delphi7作为管理系统开发软件,SQL Server2000作为后台数据库,运用模块化开发思想,建立了基本信息管理、图像处理、紫外视频播放和报表生产等功能模块,运用数学形态学提取紫外光斑中的放电参数。通过喷水分级法在现场选择了正常、良好、微孔、劣化和严重老化5种绝缘状态的同一种绝缘子,提取了"光斑直径"和"光斑面积",通过MATLAB数字仿真,得到了这2种参数随绝缘状态的变化趋势,结果表明:绝缘状态良好时,光斑面积<250(像素点),光斑直径<15(像素点);出现微弱放电时,光斑面积在12 000(像素点)左右,光斑直径在130(像素点)左右;当出现闪络,绝缘几乎丧失时,光斑面积>30 000(像素点),光斑直径>250。该软件为绝缘子运行状态的评估提供了量化依据和一定的指导。 展开更多
关键词 特高压(UHV) 绝缘子 紫外(UV)成像 光斑面积 光斑直径 数学形态学 状态评估
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包含快照选择策略的POD-QDEIM油浸式变压器绕组瞬态温升降阶算法研究及其实验验证
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作者 刘刚 胡万君 +4 位作者 郝世缘 姜雄伟 高成龙 刘云鹏 王文浩 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期4998-5010,I0033,共14页
为了提高采用有限元方法对油浸式电力变压器绕组瞬态温升进行仿真的计算速度,该文提出一种包含快照选择策略的本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)-基于列主元QR分解的离散经验插值(QR factorization-discrete empirical... 为了提高采用有限元方法对油浸式电力变压器绕组瞬态温升进行仿真的计算速度,该文提出一种包含快照选择策略的本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)-基于列主元QR分解的离散经验插值(QR factorization-discrete empirical interpolation method,Q-DEIM)(POD-QDEIM)算法。首先,文章基于最小二乘有限元法与迎风有限元法推导绕组流热耦合计算方程;其次,通过引入POD方法,降低有限元方程阶数提高求解效率;同时提出POD自适应快照选择策略,在保证降阶模型精度的前提下,减小快照矩阵规模;随后,为了改善POD方法求解非线性问题时效率不高的劣势,文章结合基于Q-DEIM方法,通过插值的方法形成方程中的非线性项,从而提高每一时步非线性项的形成效率;最后,基于110 kV油浸式电力变压器绕组基本结构,建立了八分区分匝绕组传热模型以及绕组温升试验装置对所提算法进行验证,仿真及实验结果表明POD-QDEIM降阶算法的计算精度在工程上属于可接受范围,其计算效率较全阶计算提升了近11.72倍,说明该算法在油浸式电力变压器绕组瞬态温升快速仿真领域的工程应用价值。 展开更多
关键词 绕组瞬态温升 快照选择策略 本征正交分解 离散经验插值 温升实验
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面向电力设备红外图像的混合噪声去除方法研究
6
作者 刘云鹏 王权 +4 位作者 刘一瑾 杨宁 韩帅 贾鹏飞 和家慧 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期186-192,共7页
电力设备的红外图像在采集传输过程中,易受高斯噪声与脉冲噪声的影响从而破坏图像的真实信息,为满足图像处理过程对图像质量的要求,文中提出了一种针对红外图像混合噪声的滤除方法。首先利用三方加权稀疏编码(TWSC)模型有效滤除红外图... 电力设备的红外图像在采集传输过程中,易受高斯噪声与脉冲噪声的影响从而破坏图像的真实信息,为满足图像处理过程对图像质量的要求,文中提出了一种针对红外图像混合噪声的滤除方法。首先利用三方加权稀疏编码(TWSC)模型有效滤除红外图像中的高斯噪声,然后利用图像结构纹理分解结合中值滤波算法实现剩余脉冲噪声的分离与去除,实现在滤除红外图像混合噪声的同时较好地保持图像的边缘结构信息,结合实例分析表明文中方法能够有效滤除噪声并获得较高的峰值信噪比(PSNR)与结构相似度(SSIM)。 展开更多
关键词 混合噪声 三方加权稀疏编码 图像分解 中值滤波
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基于情感客观过滤的变电设备在线监测装置性能评估方法研究 被引量:3
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作者 王永强 李长元 +2 位作者 胡芳芳 毕建刚 袁帅 《电测与仪表》 北大核心 2016年第16期30-34,共5页
为了规范和保证变电设备在线监测装置的质量和性能,提高装置运行可靠性,防止在变电设备在线监测装置评估过程中主观情感因素影响评估结果,建立了树状结构在线监测装置性能评估指标体系,以及一种基于带有情感客观过滤特征的变电设备在线... 为了规范和保证变电设备在线监测装置的质量和性能,提高装置运行可靠性,防止在变电设备在线监测装置评估过程中主观情感因素影响评估结果,建立了树状结构在线监测装置性能评估指标体系,以及一种基于带有情感客观过滤特征的变电设备在线监测装置性能评估模型,并用实例验证了该评估模型能够有效地消除或控制在线监测装置性能评估中的主观情感因素与评估的不确定性。 展开更多
关键词 在线监测装置 指标体系 评估模型 情感客观过滤 不确定性
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基于GPRS的同塔双回线接地安全防御装置研究 被引量:1
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作者 李燕青 范环宇 《黑龙江电力》 CAS 2014年第6期482-485,共4页
为了避免同塔双回线带地线合闸事故造成人员伤亡和设备损坏,笔者分析了同塔双回输电线路间距较小、感应电较大的原因,设计了基于GPRS(General Packet Radio Service)的同塔双回输电线路接地安全防御装置。该装置利用感性电流和检测地线... 为了避免同塔双回线带地线合闸事故造成人员伤亡和设备损坏,笔者分析了同塔双回输电线路间距较小、感应电较大的原因,设计了基于GPRS(General Packet Radio Service)的同塔双回输电线路接地安全防御装置。该装置利用感性电流和检测地线电流的和信号幅值来判断地线的挂接情况,通过GPRS无线模块将操作信息发送给调度中心,并与五防系统配合实现强制闭锁保护,能够有效地避免人为误操作造成的带地线合闸事故。 展开更多
关键词 同塔双回线 临时地线 幅值比较 GPRS 安全防御装置
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变电站内局部放电脉冲噪声对LoRa通信的影响研究 被引量:1
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作者 董博 安勃 张卫东 《华北电力大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第2期83-90,共8页
在变电站内安装无线传感器网络已经成为发展智能电网的必然趋势。针对变电站中局部放电脉冲噪声对LoRa无线通信产生的干扰问题,首先分析了LoRa调制与解调原理,在该基础上建立了LoRa仿真模型,并根据在高斯白噪声下的解调信噪比验证了模... 在变电站内安装无线传感器网络已经成为发展智能电网的必然趋势。针对变电站中局部放电脉冲噪声对LoRa无线通信产生的干扰问题,首先分析了LoRa调制与解调原理,在该基础上建立了LoRa仿真模型,并根据在高斯白噪声下的解调信噪比验证了模型的准确性;然后建立了Middleton Class A脉冲噪声模型,通过数学统计方法检验了特定参数的Middleton Class A脉冲噪声表示实测局部放电信号的准确性;最后通过误码率曲线,分析了在高斯噪声环境和特定参数的Middleton Class A脉冲噪声环境下的LoRa通信性能差异。研究结果表明,LoRa具有优秀的抗噪声能力,即使是在信噪比为负值时仍然允许数据接收;某500 kV变电站实测局部放电信号可以表示为特定参数的Middleton Class A脉冲噪声;与高斯噪声相比,该脉冲噪声会对LoRa系统造成信噪比损失,导致系统通信性能下降。研究结果可为在变电站内部署LoRa无线通信网络提供理论参考。 展开更多
关键词 无线通信 局部放电 脉冲噪声 LoRa 误码率
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基于UDP协议的变电站设备状态监测智能终端 被引量:5
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作者 魏洪 王亮 +2 位作者 赵涛 刘云鹏 律方成 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第23期5888-5892,5902,共6页
数字化变电站要求智能电子设备(IED)具有网络通信功能。采用传输层用户数据包协议(UDP)作为设备绝缘状态监测系统的通信协议,可实现过程层监测数据实时高速传输到间隔层。根据设备绝缘状态监测IED要求和UDP协议的特性,结合光纤数字化技... 数字化变电站要求智能电子设备(IED)具有网络通信功能。采用传输层用户数据包协议(UDP)作为设备绝缘状态监测系统的通信协议,可实现过程层监测数据实时高速传输到间隔层。根据设备绝缘状态监测IED要求和UDP协议的特性,结合光纤数字化技术,设计了变电站设备绝缘状态监测智能终端硬件及系统通信方案。采用以控制和测试为主的图形化编程语言LabVIEW开发了系统软件。应用开发的监测终端在实验室对一支现场替换下来的CT进行介损测量试验。试验结果表明监测终端满足数字化变电站绝缘状态监测IED性能要求。 展开更多
关键词 IEC61850 UDP 智能电子设备 状态监测
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500 kV超高压交流变电站分裂导线间隔棒优化设计 被引量:1
11
作者 薛炜晔 黄世龙 +3 位作者 闫晓亮 茆杰 哈林 段振梁 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第20期8693-8700,共8页
内蒙古地区17座500 kV超高压交流变电站电晕放电的观测结果表明,变电站内分裂导线间隔棒表面电晕放电最为剧烈。为有效抑制分裂导线间隔棒表面电晕放电,首先建立分裂导线间隔棒有限元模型进行仿真计算,然后提出分裂导线间隔棒结构优化... 内蒙古地区17座500 kV超高压交流变电站电晕放电的观测结果表明,变电站内分裂导线间隔棒表面电晕放电最为剧烈。为有效抑制分裂导线间隔棒表面电晕放电,首先建立分裂导线间隔棒有限元模型进行仿真计算,然后提出分裂导线间隔棒结构优化设计方案。结果表明:内蒙古地区500 kV变电站现用的曲率半径R_(1)=40 mm、R_(2)=10 mm的间隔棒表面最大电场强度位于线夹头部曲率半径R_(2)圆弧段处,且大于起晕场强,为降低间隔棒表面的电场强度,采取改变间隔棒线夹头部曲率半径R 1和R 2的方法。仿真结果表明,相比增大R 1,增大R 2对于降低间隔棒线夹头部电场强度的效果更加显著。因此,将间隔棒线夹头部曲率半径R 2由10 mm增大至20 mm时,可以满足内蒙古地区500 kV超高压交流变电站分裂导线间隔棒防晕要求。为对计算结果进行验证,在中国电力科学研究院开展分裂导线间隔棒起晕特性试验,验证间隔棒线夹头部曲率半径分别为R_(1)=40 mm、R_(2)=10 mm和R_(1)=40 mm、R_(2)=20 mm时的起晕特性,所得试验结果与计算结果一致。因此可说明,经过优化后的分裂导线间隔棒具有较好的电晕特性。 展开更多
关键词 分裂导线间隔棒 电晕放电 有限元分析 电晕特性实验
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基于子循环自适应串行交错时间匹配算法的油浸式变压器绕组瞬态温升计算 被引量:3
12
作者 刘刚 郝世缘 +2 位作者 胡万君 刘云鹏 李琳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1185-1197,共13页
针对传统算法存在的步长调整及耦合点选择问题,该文提出基于子循环自适应串行交错(SCAS)的时间匹配算法。首先,在步长调整方面,通过加入自适应(ATS)-启发式(HTS)混合变步长算法,解决步长无法实时调整的问题;然后,针对耦合点选择问题,该... 针对传统算法存在的步长调整及耦合点选择问题,该文提出基于子循环自适应串行交错(SCAS)的时间匹配算法。首先,在步长调整方面,通过加入自适应(ATS)-启发式(HTS)混合变步长算法,解决步长无法实时调整的问题;然后,针对耦合点选择问题,该文在传统常规串行交错(CSS)时间匹配算法及现有改进方案子循环常规串行交错(SCSS)的基础上,提出SCAS时间匹配算法,采用自适应方案确定计算时间窗及预定耦合点,并引入指数平滑法对其精度进行保证;最后,该文基于110 kV油浸式电力变压器建立二维瞬态单分区分匝绕组模型,并将所提算法与其他传统方法进行对比分析。结果表明:在精度方面,与传统CSS算法相比SCAS算法的流场及温度场最大平均相对误差均不超过0.45%,在可接受误差范围内;在效率方面,SCAS算法总体计算效率较CSS算法提高了近20倍。同时,为了说明所提算法的工程价值,该文搭建基于110 kV变压器绕组模型的温升实验平台,将SCAS时间匹配算法应用于该模型中,实验结果表明:在精度方面,SCAS算法与实验达到稳态时最大绝对误差为2.7 K;在计算效率上,本文所提算法的计算效率较传统算法提升约46倍,计算步数约为传统的1/47,减少了计算冗余。 展开更多
关键词 子循环自适应串行交错 混合变步长 二维瞬态流热耦合问题 快速计算方法 温升实验
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高压断路器触头烧蚀及电寿命评估研究综述 被引量:2
13
作者 赵书涛 黄伟杰 +2 位作者 刘会兰 杨嘉睿 刘云鹏 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期489-502,共14页
随着高压断路器接近设计寿命年限其触头烧蚀情况越来越严重,评估高压断路器电寿命可提高利用效率同时保证其运行可靠性。根据近些年有关开关电器电寿命相关文献,首先从触头烧蚀数学模型出发剖析了断路器电寿命终结物理过程;然后对比了... 随着高压断路器接近设计寿命年限其触头烧蚀情况越来越严重,评估高压断路器电寿命可提高利用效率同时保证其运行可靠性。根据近些年有关开关电器电寿命相关文献,首先从触头烧蚀数学模型出发剖析了断路器电寿命终结物理过程;然后对比了目前常用的断路器电寿命评估方法优缺点,指出数据模型是驱动设备寿命准确评估的关键,并借鉴其他类型开关电器电寿命相关研究为高压断路器靠性评估开拓了思路。最后指出高压断路器电寿命预测所面临挑战以及研究方向。 展开更多
关键词 高压断路器 状态评估 电寿命 触头烧蚀 开关电器
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溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析辨识方法 被引量:2
14
作者 刘会兰 常庚垚 +2 位作者 赵书涛 付磊 刘教民 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2567-2577,共11页
从锁止机构脱扣引起储能弹簧释能,经部件带动动触头运动再到静止的每个动作具有严格阶段特征,伴随断路器动作的机械振动展现了能量传递及设备健康状态。该文提出一种溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析方法,首先由高速相机... 从锁止机构脱扣引起储能弹簧释能,经部件带动动触头运动再到静止的每个动作具有严格阶段特征,伴随断路器动作的机械振动展现了能量传递及设备健康状态。该文提出一种溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析方法,首先由高速相机捕捉断路器操动时储能弹簧的动作图像,通过计算机视觉跟踪动态提取反映弹簧形变特征帧,再依据特征帧时序划分操动过程;然后将不同阶段振动信号映射至高维相空间,经递归分析得到体现动力系统变化特征的递归图,并递归量化分析其纹理结构特征;最后利用支持向量机模型对正常及故障状态下的断路器振动特征样本进行分析辨识,对比结果证明,由弹簧释能时序细化振动信号特征分析有效提高了分类识别准确率。该文方法在断路器操动机构状态辨识中具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 高压断路器 动作阶段 振动信号 递归量化分析 状态辨识
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基于混合有限元法的油浸式变压器稳态流-热耦合场并行计算方法 被引量:2
15
作者 刘刚 靳立鹏 +2 位作者 胡万君 刘云鹏 武卫革 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2259-2269,共11页
针对油浸式变压器2维流-热耦合仿真计算效率低的问题,提出了基于混合有限元法的并行计算方法。首先,在Visual Studio 2019中采用C++语言实现无量纲最小二乘有限元法以及迎风有限元法的串行计算方法。然后,基于图形处理器(graphic proces... 针对油浸式变压器2维流-热耦合仿真计算效率低的问题,提出了基于混合有限元法的并行计算方法。首先,在Visual Studio 2019中采用C++语言实现无量纲最小二乘有限元法以及迎风有限元法的串行计算方法。然后,基于图形处理器(graphic processing unit,GPU)实现流体场的并行计算,针对单分区分匝模型对比分析了不同GPU卡在不同网格条件下的并行计算效率,分析结果表明数据规模越大,GPU卡流处理器越多并行效果越好。其次,基于Intel MKL(Intel math kernel library)函数库结合共享存储并行编程(open multi-processing,OpenMP)实现了2维温度场的并行计算,并对比分析了不同网格数量对并行效率的影响。最后,在此基础上提出了根据不同仿真条件的混合并行计算方法,并应用到大型油浸式变压器绕组模型的2维温升热点分析中。结果表明,相较于串行程序,混合有限元并行计算方法的加速比达到了69.5,实验测试结果进一步验证了并行计算结果的准确性,研究成果为大型油浸式变压器流-热耦合问题的快速计算奠定了基础。 展开更多
关键词 变压器绕组 混合有限元 热点 并行计算 加速比
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500 kV输电线路劣化瓷绝缘子非线性发热特性的红外分析 被引量:1
16
作者 裴少通 马子儒 +2 位作者 刘云鹏 张凯元 杨家骏 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期33-40,共8页
高压输电线路绝缘子串中的劣化件会威胁电网安全。为了研究劣化瓷绝缘子的红外发热特性,设置了一系列实验,研究了劣化绝缘子的电阻、沿串位置和环境相对湿度对红外检测的影响。并对含有两片劣化绝缘子的绝缘子串进行了附加实验,以研究... 高压输电线路绝缘子串中的劣化件会威胁电网安全。为了研究劣化瓷绝缘子的红外发热特性,设置了一系列实验,研究了劣化绝缘子的电阻、沿串位置和环境相对湿度对红外检测的影响。并对含有两片劣化绝缘子的绝缘子串进行了附加实验,以研究了正常绝缘子和低值绝缘子之间不同的发热现象。利用有限元分析仿真进一步分析了红外图像中钢帽的发热机理。实验和仿真结果表明:劣化绝缘子的温升与阻值呈非线性关系,当电阻为30 MΩ时温升最大;绝缘子串两端的劣化易被检测;相对湿度过高可能会导致误检;正常绝缘子的发热区域是钢帽的下部,瓷件的温度上升1.2℃左右,而对于劣化绝缘子,沿钢帽的温升分布均匀,瓷件的温度与实验前基本一致。相关研究结果为劣化绝缘子的红外检测提供了参考依据。 展开更多
关键词 红外热成像 劣化绝缘子 发热 相对湿度 有限元法
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基于温升特性的强迫导向油循环风冷结构变压器负荷能力评估 被引量:1
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作者 刘刚 兰和潼 +2 位作者 姜雄伟 刘云鹏 王文浩 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期232-241,I0019,共11页
针对强迫导向油循环风冷(oir directrd air forced,ODAF)结构变压器负荷能力受温升约束影响的问题,提出了3种负荷类型情况下变压器负荷能力评估方法。首先,考虑风扇与油泵的运行状态以及油粘度变化对热阻的影响等因素,基于热电类比法建... 针对强迫导向油循环风冷(oir directrd air forced,ODAF)结构变压器负荷能力受温升约束影响的问题,提出了3种负荷类型情况下变压器负荷能力评估方法。首先,考虑风扇与油泵的运行状态以及油粘度变化对热阻的影响等因素,基于热电类比法建立了变压器热路模型,以计算绕组热点与顶部油温度;其次,采用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法拟合热路模型参数,并基于2台不同型号变压器的运行数据,对热路模型的计算精度与拟合参数适用性进行有效性验证;最后,参考GB/T1094.7负载导则给出的温升限值,基于温升特性提出了负荷能力评估模型。分析结果表明,该研究所提热路模型计算热点温度的误差不大于2.35℃,在工程允许范围内;正常周期性负荷下当环境温度低于1℃时,关闭1组子散热器后仍满足温升约束。 展开更多
关键词 负荷能力 ODAF冷却方式 变压器 温升特性 热路模型
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基于动态模态分解-自适应变步长油浸式电力变压器绕组瞬态温升快速计算方法 被引量:1
18
作者 刘刚 郝世缘 +2 位作者 朱章宸 高成龙 刘云鹏 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期3895-3906,共12页
为了改善当前油浸式电力变压器绕组瞬态温升计算过慢的问题,该文结合动态模态分解法和自适应变步长法提出了一种动态模态分解(DMD)-自适应变步长(ATS)快速计算方法。首先,该方法引入了动态模态分解算法,利用动态系统中前若干时步提取得... 为了改善当前油浸式电力变压器绕组瞬态温升计算过慢的问题,该文结合动态模态分解法和自适应变步长法提出了一种动态模态分解(DMD)-自适应变步长(ATS)快速计算方法。首先,该方法引入了动态模态分解算法,利用动态系统中前若干时步提取得到的变化特征,近似拟合其后一段时间内的系统变化,并通过选取主模态降低计算时间。其次,为了提高DMD算法性能,进一步提出结合ATS方法,通过自适应调整计算步长,提高瞬态计算效率;为了验证算法的计算精度和效率,建立了八分区分匝绕组数值传热模型并在此基础上将该文所提算法与仿真软件Fluent的计算结果进行对比,结果表明,在计算精度方面,二者结果几乎一致,计算误差最大不超过0.3 K;对于计算效率,该文算法的总计算时间为5.99 s,仅为Fluent总计算时间的1/89,且算法时间步数仅为Fluent的4.7%。最后,为了验证DMD-ATS算法的工程实用性,基于产品级油浸式电力变压器绕组结构搭建温升实验平台,并将所提算法计算结果与实验结果进行对比,结果表明所提算法在各测量线饼的误差均处在可接受的范围内,最大误差仅为4.57 K,且包含预处理时间在内的计算时间仅为69.14 s,计算时步仅需17步,较当前主流的计算方法效率有明显提高。综合算法的精度和效率,充分说明所提算法具有一定工程价值。 展开更多
关键词 动态模态分解 自适应变步长 主模态选取 瞬态温升问题
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面向数字孪生模型应用的油浸式变压器绕组温度POD-RBFLP降阶计算方法
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作者 刘刚 胡万君 +4 位作者 郝世缘 高成龙 武卫革 刘云鹏 李琳 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期4566-4578,I0034,共14页
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... 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。 展开更多
关键词 油浸式电力变压器 绕组稳态温度 本征正交分解 包含线性多项式的径向基函数响应面 降阶模型
原文传递
基于能量流向的变压器饼式绕组散热分析及试验研究
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作者 李欢 刘云鹏 +3 位作者 毕瀚文 李东阳 黎晏霖 范晓舟 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期3327-3336,I0033,共11页
变压器热点温度作为运行经济性、安全性的关键指标,是设备在线监测及状态评估中的重点。该文对变压器内部散热进行研究,着眼于饼式绕组及其油道结构,基于能量流向建立绕组温度变化的物理模型。基于这一模型,在一台内置分布式传感光纤的1... 变压器热点温度作为运行经济性、安全性的关键指标,是设备在线监测及状态评估中的重点。该文对变压器内部散热进行研究,着眼于饼式绕组及其油道结构,基于能量流向建立绕组温度变化的物理模型。基于这一模型,在一台内置分布式传感光纤的110kV三相ONAN变压器上开展试验研究,使用分布式光纤测温(distributed temperature sensing,DTS)技术对运行状况下的绕组整体温度分布进行实时监测,分析绕组在ONAN冷却方式下的散热状况。在变压器启动初期,绕组各处散热量较低,温升速率较快。约2 h后,各饼散热量基本与损耗相一致,散热率可达98%以上,因此将这一阶段称为准稳态。准稳态阶段,绕组整体散热率基本一致。负载变化前期不同位置散热量的差异是温度梯度形成的主要原因。基于DTS手段及散热器进出口处油温,提出绕组每饼平均对流换热系数的计算方法,基于无量纲数建立绕组内外表面局部对流换热系数的计算方法,对不同位置、负载率下两种对流换热系数的变化规律进行分析获得了绕组运行过程中对流换热系数分布规律及变化趋势。 展开更多
关键词 变压器 饼式绕组 散热分析 对流换热系数 分布式光纤传感
原文传递
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