電氣工程

李繼勝，趙學(xué)風(fēng)，楊景剛，等

電氣工程

李繼勝，趙學(xué)風(fēng)，楊景剛，等

GIS典型缺陷局部放電測量與分析

目的：為了研究GIS中典型缺陷的放電特征，在試驗(yàn)室中以一段220 kV電壓等級的GIS母線腔體為試驗(yàn)對象，設(shè)計了高壓導(dǎo)桿表面金屬尖刺缺陷、懸浮電位缺陷、絕緣子表面導(dǎo)電膠尖刺缺陷、絕緣子表面硫化銀污染物缺陷這4種放電物理模型，采用脈沖電流法對其局部放電信號進(jìn)行測量。方法：以一段 220 kV電壓等級的GIS母線腔體為試驗(yàn)對象，設(shè)計了高壓導(dǎo)桿表面金屬尖刺缺陷、懸浮電位缺陷、絕緣子表面導(dǎo)電膠尖刺缺陷、絕緣子表面硫化銀污染物缺陷這種放電物理模型，采用脈沖電流法對其局部放電信號進(jìn)行測量，使用寬帶檢測阻抗采集放電信號，應(yīng)用后端處理軟件提取信號中的有效參數(shù)，通過對比不同絕緣缺陷的放電特征，實(shí)現(xiàn)了GIS有效的故障監(jiān)測及分類。結(jié)果：通過4種GIS典型缺陷模型局部放電研究比較得出：1）導(dǎo)桿金屬尖刺電暈放電幅值較小。整個放電過程中由于電暈放電穩(wěn)定化作用，使得放電不易發(fā)展。其PRPD譜圖輪廓為兔耳形狀。2）懸浮電位一旦發(fā)生放電，則放電信號幅值很大，其PRPD譜圖呈現(xiàn)出條形狀，且放電比較穩(wěn)定，正、負(fù)半周基本對稱。3）絕緣子表面導(dǎo)電膠尖刺放電集中在放電源正負(fù)峰值附近，且均為負(fù)脈沖，放電脈沖幅值介于導(dǎo)桿尖刺和懸浮放電之間。4）絕緣子表面硫化銀粉末放電信號幅值總體較小，其PRPD譜圖呈現(xiàn)出山丘狀。結(jié)論：研究其放電脈沖中心相位分布、平均幅值隨外施電壓變化的趨勢，比較分析單個放電脈沖波形及其主要能量分布。試驗(yàn)結(jié)果表明GIS中典型缺陷的放電特征為：相同條件下同一缺陷模型放電穩(wěn)定、重復(fù)性好；不同缺陷類型的PRPD譜圖呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，單個脈沖波形及其能量分布不同；放電平均幅值、中心相位隨外加電壓變化的趨勢也有較大區(qū)別。這些特征為進(jìn)一步進(jìn)行放電類型的模式識別及局部放電機(jī)理研究提供了提供重要的試驗(yàn)和理論依據(jù)。

GIS；缺陷模型；局部放電特征；脈沖電流；PRPD譜圖；脈沖波形；特征分析

來源出版物：高電壓技術(shù), 2009, 35(10): 2440-2445

入選年份：2014

憎水性對線路絕緣子耐污閃特性影響的試驗(yàn)分析

高海峰，高海峰，王永福，等

摘要：目的：室溫硫化硅橡膠防污閃涂料（RTV涂料）因具有良好的防污閃作用，在我國電力系統(tǒng)得到了大量應(yīng)用。然而，受長期積污、材料老化、短時快速積污、外力破壞等因素的影響，絕緣子表面涂層的憎水性狀態(tài)會發(fā)生顯著變化。為研究上述變化的影響，本文利用現(xiàn)場運(yùn)行多年的RTV涂層絕緣子，進(jìn)行了不同表面憎水性狀態(tài)下的絕緣子耐污閃能力試驗(yàn)，并根據(jù)現(xiàn)場RTV涂層的極端憎水性分布狀態(tài)，人工模擬了具有不同表面憎水性狀態(tài)的組合界面絕緣子，通過長時間污耐受試驗(yàn)中的泄漏電流變化特性，分析了絕緣子表面不同部位憎水性的作用。方法：自然污穢RTV涂層絕緣子從線路取下后，送至高壓試驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)測試。前期研究結(jié)果表明：盡管自然污穢RTV涂層絕緣子表面積污嚴(yán)重，但在相同鹽密條件下，RTV涂料絕緣子的自然污穢污閃試驗(yàn)結(jié)果仍遠(yuǎn)高于無涂料絕緣子的人工污穢污閃試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果，與系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)相比，試驗(yàn)獲得的污閃電壓值遠(yuǎn)高于線路運(yùn)行電壓。為進(jìn)一步分析自然污穢RTV涂層絕緣子的耐污閃能力，對 RTV涂層污穢絕緣子試品施加 2倍于運(yùn)行條件的耐受電壓，并進(jìn)行長時間過飽和受潮狀態(tài)下的污耐受試驗(yàn)。為研究表面憎水性、染污條件對絕緣子外絕緣耐污性能的影響，試驗(yàn)以70 kN型絕緣子為試品，并以上、下表面有、無RTV涂層的4種極端條件進(jìn)行考慮，形成組和界面RTV涂層絕緣子試品，分別命名為 Normal（常規(guī) RTV涂料絕緣子，上、下表面涂污）、ZHX2（僅下表面存在 RTV涂層，上、下表面涂污）、ZHS1（僅上表面存在RTV涂層并涂污）、ZHS2（僅上表面存在RTV涂層，上、下表面涂污）型絕緣子。試品絕緣子涂污部位的染污條件按 IV級重污區(qū)環(huán)境下的等值條件進(jìn)行選取。試驗(yàn)時，每組試品有7片同類型絕緣子組成。為了使RTV涂層絕緣子表面污層的憎水性一致，污穢試驗(yàn)統(tǒng)一在表面涂污7 d后進(jìn)行。試驗(yàn)方法仍采用長時間飽和受潮狀態(tài)下的污耐受試驗(yàn)；試驗(yàn)過程中，如試品發(fā)生閃絡(luò)，降低10%的耐受電壓后，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果：對于自然污穢 RTV涂層絕緣子，以每30 min內(nèi)的泄漏電流最大值表示絕緣子受潮過程及耐污閃性能狀態(tài)時，試品表面的泄漏電流變化過程存在較大差異。盡管各組試品的表面狀態(tài)（如憎水性、積污程度、污穢種類等）存在較大不同，但是根據(jù)試驗(yàn)后試品表面受潮狀態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)，試品絕緣子上表面的受潮速度遠(yuǎn)快于其下表面。試驗(yàn)后，試品上表面的憎水性下降嚴(yán)重，甚至?xí)诰植课恢眯纬蛇B片的水膜，而試品絕緣子的下表面在試驗(yàn)后往往也僅出現(xiàn)分散的細(xì)密水珠，難以形成局部水膜。這說明在受潮過程中，上、下表面所體現(xiàn)出的受潮程度的差異和憎水性狀態(tài)的差異，是影響絕緣子在長時間過飽和受潮狀態(tài)下耐污閃特性的關(guān)鍵因素。對于人工污穢RTV涂層絕緣子，ZHS2型染污絕緣子受潮速度依然很快，在30 min之內(nèi)即可達(dá)到飽和受潮，并引發(fā)閃絡(luò)；隨著耐受試驗(yàn)時間的逐漸增加，泄漏電流迅速降低，并在試驗(yàn)時間達(dá)到 3 h左右時趨于穩(wěn)定；隨著耐受試驗(yàn)時間繼續(xù)增加，泄漏電流還會繼續(xù)減小，但其減小的幅度已很小。ZHX2型染污絕緣子的表面污穢度盡管更高，但在試驗(yàn)過程中，其并未發(fā)生閃絡(luò)，且其沿面泄漏電流最大值也遠(yuǎn)小于 ZHS2型絕緣子。ZHX1型絕緣子（僅下表面存在RTV涂層并涂污）表面泄漏電流變化趨勢表明，在耐受試驗(yàn)初期的一個較長時間段內(nèi)（8 h），流過ZHX1型絕緣子表面的泄漏電流，一直保持緩慢增加的趨勢，直到耐受試驗(yàn)進(jìn)行到8.5～9 h后，其泄漏電流達(dá)到最大值并開始下降。綜合分析表明，組合界面絕緣子上、下表面的受潮過程存在明顯差異。按照僅上表面有涂層的試品，其受潮速度較常規(guī)瓷和玻璃絕緣子的受潮速度差別不大，而僅下表面有涂層的試品，其受潮速度則明顯下降。對受潮過程的觀測發(fā)現(xiàn)，在長時間受潮過程中，污層表面的受潮速度主要取決于凝聚水珠的存留程度、水珠與污層間的作用力。水珠存留數(shù)量較多、與污層接觸面積較大、接觸時間較長時，表面受潮速度和憎水性喪失速度較快；水珠對污層表面壓力的大小決定其對污層表面滲透壓力的大小，若滲透壓力大，則水分易于滲入污層內(nèi)，表面受潮速度加快、受潮范圍擴(kuò)大，表面憎水性減弱速度加快。當(dāng)水珠在垂直懸掛RTV涂層絕緣子傘裙下表面凝結(jié)后，水珠所受的重力方向與污層對水珠的吸附力方向相反，水珠與污層接觸面積小，接觸時間短，易于從污層表面滴落，因而設(shè)備下表面受潮緩慢。結(jié)論：線路RTV涂層絕緣子傘裙下表面憎水性對絕緣子耐污閃能力起主要作用。上、下表面受潮程度的差異，是影響RTV涂層絕緣子在長時間過飽和受潮狀態(tài)下耐污閃性能的關(guān)鍵因素。絕緣子下表面憎水性的良好保持，是 RTV涂層絕緣子運(yùn)行多年后仍具有良好耐污性能的重要保證，因此，對于運(yùn)行絕緣子的憎水性狀態(tài)評估，應(yīng)考慮以傘裙下表面為主，上表面為輔的上、下表面測量值。

來源出版物：高電壓技術(shù), 2011, 37(2): 284-289

入選年份：2014

考慮峰谷電價的風(fēng)電-抽水蓄能聯(lián)合系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效益研究

李強(qiáng)，袁越，李振杰，等

摘要：目的：大規(guī)模風(fēng)電接入會對電力系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻產(chǎn)生影響，在系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足的時段會產(chǎn)生棄風(fēng)現(xiàn)象，造成可再生能源的浪費(fèi)。抽水蓄能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用為大規(guī)模風(fēng)電的存儲提供了可能，通過抽水蓄能的移峰填谷作用，能夠?yàn)轱L(fēng)電引起的系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足問題提供解決方案，同時將低谷時段的廉價風(fēng)能轉(zhuǎn)化為高峰負(fù)荷時段的珍貴電能，提升風(fēng)電自身的經(jīng)濟(jì)性。同時，可以利用抽水蓄能靈活的調(diào)節(jié)特性，解決風(fēng)電的隨機(jī)性問題，改善大規(guī)模風(fēng)電接入對電網(wǎng)的影響，提升系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性?；陲L(fēng)電和抽水蓄能大規(guī)模開發(fā)的現(xiàn)狀，本文提出了風(fēng)電和抽水蓄能聯(lián)合運(yùn)行思路，建立風(fēng)蓄聯(lián)合運(yùn)行的能量轉(zhuǎn)換效益模型，分析了風(fēng)蓄聯(lián)合運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)可行性，為未來大規(guī)模風(fēng)電的消納和優(yōu)化運(yùn)行提供了解決方案，具有良好的實(shí)用意義。方法：首先梳理了國內(nèi)外風(fēng)電與抽水蓄能聯(lián)合運(yùn)行的研究進(jìn)展，指出了風(fēng)電抽水蓄能聯(lián)合運(yùn)行能量轉(zhuǎn)換效益研究的重要意義。在此基礎(chǔ)上，給出了風(fēng)電與抽水蓄能聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)和風(fēng)電場及抽水蓄能電站的輸出功率特性模型，考慮到電網(wǎng)的峰谷電價政策，風(fēng)力發(fā)電本身由于受到風(fēng)能資源的不可控性限制，難以實(shí)現(xiàn)峰電多發(fā)、谷電少發(fā)的目標(biāo)，充分利用抽水蓄能靈活的調(diào)節(jié)特性，建立了考慮峰谷電價的風(fēng)電-抽水蓄能聯(lián)合系統(tǒng)和能量轉(zhuǎn)化效益的定量評估模型，研究了風(fēng)蓄聯(lián)合系統(tǒng)中抽水蓄能電站對風(fēng)電移峰填谷的影響。結(jié)果：風(fēng)電功率主要取決于風(fēng)速、風(fēng)電機(jī)組功率特性及裝機(jī)容量，在既定的風(fēng)速資源條件下，針對風(fēng)電機(jī)組功率特性曲線可以通過插值求得風(fēng)電輸出功率；抽水蓄能電站主要有發(fā)電機(jī)、水泵兩種運(yùn)行狀態(tài)，且在抽水—發(fā)電的一個完整循環(huán)中有一定的能量損失（約30%）。在研究風(fēng)電-抽水蓄能聯(lián)合系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效益的過程中，需要考慮抽水蓄能本體的投資，能量轉(zhuǎn)化過程中的電能損耗。風(fēng)電-抽水蓄能聯(lián)合運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益主要利用抽水蓄能電站的儲能作用將低谷時段的電能調(diào)整至高峰時段，提升風(fēng)電的經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)電-抽水蓄能聯(lián)合系統(tǒng)的運(yùn)行策略主要取決于風(fēng)電功率波動、電價波動，需要通過優(yōu)化算法確定抽水蓄能的運(yùn)行策略。在固定的峰谷電價模式下，確定未來一段時間內(nèi)抽水蓄能的最優(yōu)運(yùn)行策略可以建立風(fēng)電抽水蓄能聯(lián)合運(yùn)行能量轉(zhuǎn)化效益的優(yōu)化模型，在風(fēng)電功率已知的情況下就可以確定抽水蓄能的運(yùn)行策略。由于抽水蓄能是用于提升風(fēng)電能量轉(zhuǎn)化效益的，在建模過程中，需要計入抽水蓄能的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用，確保能量轉(zhuǎn)化效益的計算結(jié)果更具實(shí)用意義。風(fēng)電-抽水蓄能聯(lián)合運(yùn)行在實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效益的同時，還能有效降低風(fēng)電-抽水蓄能聯(lián)合系統(tǒng)的輸出功率的波動性和調(diào)峰調(diào)頻壓力，改善大規(guī)模風(fēng)電接入對系統(tǒng)的影響，在提升系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的同時改善大規(guī)模風(fēng)電接入的系統(tǒng)安全性。結(jié)論：抽水蓄能具有啟動迅速、爬坡速度快、運(yùn)行可靠靈活的優(yōu)點(diǎn)，為大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)后的移峰填谷提供了可行的解決方案。本文基于實(shí)測風(fēng)速數(shù)據(jù)，對風(fēng)電抽水蓄能聯(lián)合系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效益開展了定量評估，計及抽水蓄能電站的投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的情況下，風(fēng)電-抽水蓄能聯(lián)合系統(tǒng)能利用抽水蓄能電站的儲能特性將低谷時段的剩余電能轉(zhuǎn)化為高峰時段的緊缺電能，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。裝機(jī)容量為50 MW的風(fēng)電場與裝機(jī)容量為20 MW的抽水蓄能電站聯(lián)合運(yùn)行時，每日的能量轉(zhuǎn)化效益達(dá)1.9613～6.6252萬元，同時還能有效平抑風(fēng)電功率波動，降低了風(fēng)電對系統(tǒng)備用容量的需求，提升了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2009, 33(6): 13-18

入選年份：2014

主客觀權(quán)重相結(jié)合的電能質(zhì)量綜合評估

李娜娜，何正友

摘要：目的：不同類型的電力用戶對電能質(zhì)量的要求不同，在電力市場環(huán)境下對電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評估時，電力用戶必將參與進(jìn)來。主觀賦權(quán)法通過征詢電力用戶的需求和咨詢專家意見，然后進(jìn)行統(tǒng)計綜合而定權(quán)。這種方法可以滿足不同性質(zhì)電力用戶對電能質(zhì)量的不同要求，體現(xiàn)了電力用戶對電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)的重視程度，確定的權(quán)重符合現(xiàn)實(shí)。但是，在對電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評估時，還應(yīng)該考慮到指標(biāo)權(quán)重的大小與指標(biāo)數(shù)據(jù)的變動有關(guān)，權(quán)重值不應(yīng)該是一成不變的。例如，對于電能質(zhì)量某一單項(xiàng)指標(biāo)，如果其變動較大，甚至超出了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍，則說明該項(xiàng)指標(biāo)嚴(yán)重不合格。此時，若其主觀性權(quán)重比較小，僅利用主觀賦權(quán)法進(jìn)行綜合評估時，該項(xiàng)指標(biāo)可能得不到充分反應(yīng)，甚至被完全忽略，造成評估結(jié)果不合理。事實(shí)上，當(dāng)某項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)變動較大時，該項(xiàng)指標(biāo)在綜合評估中所起的作用也較大，權(quán)重也應(yīng)該增大。反之，如果某單項(xiàng)指標(biāo)的離散程度很小，數(shù)據(jù)變化很小，那么該項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值也相應(yīng)的變小。因此，在確定電能質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重時，應(yīng)同時考慮根據(jù)數(shù)據(jù)變動而確定的客觀性權(quán)重。本文提出了采用綜合主觀權(quán)重和客觀權(quán)重的組合賦權(quán)法，利用層次分析法的標(biāo)度擴(kuò)展法與熵權(quán)法相結(jié)合來求得各項(xiàng)指標(biāo)的綜合權(quán)重。這樣即考慮到了不同用戶對電能質(zhì)量的不同需求，同時又考慮到了權(quán)重的漸變性。方法：首先確定電能質(zhì)量的因素集為頻率、諧波畸變、電壓波動、閃變、電壓偏差、電壓暫降、三相不平衡、暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓，評判級為優(yōu)質(zhì)，良好，合格，較差，很差。然后利用基于改進(jìn)層次分析法確定電能質(zhì)量綜合評估中各指標(biāo)主觀權(quán)重，再利用熵權(quán)法確定各指標(biāo)的客觀權(quán)重，再將兩種權(quán)重相結(jié)合確定電能質(zhì)量綜合評估中各指標(biāo)的綜合權(quán)重值。在確定了電能質(zhì)量各單項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重后，采用了概率論與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法對對這9項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評估。在進(jìn)行綜合評估時，首先根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)對因素集中各電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行分級，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)將各指標(biāo)平均分為m個等級，然后利用概率統(tǒng)計的方法對各指標(biāo)分級進(jìn)行評估分析，最后進(jìn)行綜合評估。結(jié)果：利用改進(jìn)的層次分析法和熵權(quán)法對電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評估后，評估的結(jié)果將電能質(zhì)量歸為某一個級別，也即得出了描述電能質(zhì)量好壞的唯一量化指標(biāo)。為了分析主客觀權(quán)重相結(jié)的電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評估方法的合理性，在進(jìn)行實(shí)例分析時，對頻率指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行改動，使頻率指標(biāo)為最差的等級，而其他幾項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)不變。顯然，由于頻率偏差的幅度比較大，接近國標(biāo)規(guī)定的限制且持續(xù)時間較長，該項(xiàng)指標(biāo)的單項(xiàng)評估結(jié)果應(yīng)為較差等級。若單獨(dú)利用改進(jìn)的層次分析法對電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評估，權(quán)重值計算結(jié)果沒有發(fā)生改變，與之前求得的主觀權(quán)重相同。利用概率論與模糊數(shù)學(xué)結(jié)合的方法進(jìn)行最后評估，評估結(jié)果介于“合格”與“較差”之間。然而，若利用本文提出的組合賦權(quán)法，即將改進(jìn)的AHP法與熵權(quán)法結(jié)合對電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評估，此時頻率偏差的權(quán)重值明顯增大，電能質(zhì)量評估等級介于“較差”與“很差”之間。利用主觀賦權(quán)法與客觀賦權(quán)法相結(jié)合的方法計算權(quán)重時，能夠有效的反應(yīng)數(shù)據(jù)變化，賦權(quán)的結(jié)果更為合理。而單獨(dú)利用基于層次分析法的主觀賦權(quán)法計算權(quán)重時，數(shù)據(jù)變化不會使權(quán)重值發(fā)生改變。由此可見，利用改進(jìn)的層次分析法與熵權(quán)法相結(jié)合確定權(quán)重的方法，使得評估結(jié)果更為合理，更符合實(shí)際。結(jié)論：考慮到綜合評估過程中權(quán)重的重要性，本文在對電能質(zhì)量的綜合評估方法和賦權(quán)法研究的基礎(chǔ)上，提出了將 AHP法和熵權(quán)法相結(jié)合的組合賦權(quán)法，并得到以下結(jié)論。第一，AHP賦權(quán)法完全依賴于參與者的主觀愿望，能夠反應(yīng)用戶的需求，是一種主觀賦權(quán)法。而熵權(quán)法以客觀數(shù)據(jù)為依據(jù)，賦權(quán)結(jié)果隨著數(shù)據(jù)的變動時刻發(fā)生著變化，體現(xiàn)了賦權(quán)結(jié)果的客觀性。將兩種方法相結(jié)合，使得主觀與客觀得到了統(tǒng)一，賦權(quán)結(jié)果更為合理，更符合現(xiàn)實(shí)。第二，本文利用改進(jìn)的層次分析法確定權(quán)重的過程中，建立的判斷矩陣時無需一致性檢驗(yàn)，與傳統(tǒng)的 AHP法相比，計算量大大減小。第三，概率論與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合的評估方法，直接對現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，不受人為因素的影響。

來源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2009, 33(6): 55-61

入選年份：2014

編輯：張寧寧