检索结果-内蒙古大学图书馆

高电压技术 2025年第1期51卷 50-61页

作者：刘刚李耕宇寇家俊刘洋刘云鹏河北省输变电设备安全防御重点实验室(华北电力大学) 保定071003 河北省物理学与能源技术重点实验室(华北电力大学) 保定071000

为实现短路过程中变压器动态磁场的快速计算,提出了基于自适应非线性程度选择的包含控制项扩展动态模态分解方法(adaptive nonlinear degree selection of extended dynamic mode decomposition for control,ANDS-EDMDC)。与扩展动态模... 详细信息

为实现短路过程中变压器动态磁场的快速计算,提出了基于自适应非线性程度选择的包含控制项扩展动态模态分解方法(adaptive nonlinear degree selection of extended dynamic mode decomposition for control,ANDS-EDMDC)。与扩展动态模态分解方法相比,ANDS-EDMDC引入了控制项与自适应非线性程度选择策略,进一步提升了对动态磁场计算的适用性与准确性。首先,为验证ANDS-EDMDC的有效性,该文以TEAM21的正常运行状态为研究对象进行动态磁场的全阶仿真与计算分析。以COMSOL磁场仿真结果为基准进行对比,改进模型的计算误差在3.698%以内,证明了所提方法的准确性。其次,将改进模型的结果与实际值进行比较,结果显示该算法在不考虑实际值和仿真值之间误差的情况下最大相对误差仅为0.64%。最后,应用ANDS-EDMDC对一台变压器三相短路过程的瞬态磁场进行了分析且与动态模态分解方法、扩展动态模态分解方法进行比较,结果显示EDMD的最大平均相对误差约为ANDS-EDMDC的14.7倍,且该算法相较于仿真计算效率提高约2263倍。

关键词：动态磁场变压器短路过程快速计算 ANDS-EDMDC

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温度对纤维素绝缘中水分吸附和解吸的影响

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电工技术学报 2025年第1期40卷 300-311页

作者：杨超杰刘云鹏赵涛杨家骏刘一瑾华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室保定071003 新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206

变压器内部温度的变化会促使水分改变其分布和聚集位置,而局部高含水量会严重影响油纸绝缘的电气强度。因此,有必要对不同温度下纤维素绝缘中水分的吸附和解吸进行研究。该文采用分子动力学的方法建立了三个不同含水量的105原子量级的油... 详细信息

变压器内部温度的变化会促使水分改变其分布和聚集位置,而局部高含水量会严重影响油纸绝缘的电气强度。因此,有必要对不同温度下纤维素绝缘中水分的吸附和解吸进行研究。该文采用分子动力学的方法建立了三个不同含水量的105原子量级的油-纤维素混合体系(OCS),分别对其进行温升和温降模拟,得到了界面域和油域水分子数目(NW)的变化规律。通过分析纤维素绝缘的溶剂可及表面积(SASA)和微观扫描电镜(SEM)图,研究了温度变化和纤维素分子劣化对纤维素绝缘中水分吸附和解吸的影响。结果表明,高温体系反向冷却后,油域的水分子会快速迁移到纤维素域,而纤维素在高温后的不可逆劣化会导致其吸附能力减弱。因此,大量的水分被滞留在界面域。对于温升模拟,温度越高,油域和界面域积累的水分越多,纤维素对水分的解吸作用越强。值得注意的是,界面域的NW并不是一个单纯的增加趋势,而是先减后增的振荡增减趋势,温度越高,该趋势越明显。该文对油浸式电力设备水分的实时监测和绝缘性能评估具有重要的理论价值。

关键词：纤维素绝缘水分吸附解吸温度分子模拟

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断路器控制线圈驱动铁芯动作特性及其电流-动作关联特征的机械故障辨识方法

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高电压技术 2025年第4期51卷 1901-1911页

作者：刘会兰李想赵书涛朱鹏宇刘教民河北省输变电设备安全防御重点实验室(华北电力大学) 保定071003

分合闸线圈上电驱动铁芯再触发操作机构传动部件顺序动作控制断路器分合闸,现有研究聚焦于提取分合闸线圈电流特征判别故障,铁芯动作与分合闸线圈电流关联机理不明。为此通过Lucas-Kanade光流法逐帧分析高速图像序列,由运动目标识别获... 详细信息

分合闸线圈上电驱动铁芯再触发操作机构传动部件顺序动作控制断路器分合闸,现有研究聚焦于提取分合闸线圈电流特征判别故障,铁芯动作与分合闸线圈电流关联机理不明。为此通过Lucas-Kanade光流法逐帧分析高速图像序列,由运动目标识别获得与控制线圈电流配合的铁芯动作轨迹,发现铁芯运动早于电流峰值,其运动速度、加速度和位移与线圈电流时序及其累积持续时间相关联。提出基于聚类动作特征表征故障程度、利用随机森林判断动作关联性电流特征对故障的敏感程度,建立基于分合闸线圈电流-铁芯特征联合分析的故障分类诊断框架,并通过实验模拟线圈电压异常、铁芯卡涩程度不同、线圈固定螺丝松动等故障进行验证,结果表明线圈电流-铁芯动作故障关联性诊断结果更为精确。

关键词：高压断路器线圈电流目标识别故障检测聚类分析

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面向电力设备红外-可见光图像配准的自适应监督重训算法

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高电压技术 2025年第4期51卷 1785-1800页

作者：范澜珊刘云鹏刘一瑾赵涛裴少通闫泽玉河北省输变电设备安全防御重点实验室(华北电力大学) 保定071003

为实现不同光学模态信息优势互补,以助力电力设备故障检测与定位任务,该文采用可见光图像增强红外图像的纹理信息。针对现有红外-可见光图像配准技术难以精确对齐电力设备局部精细化结构的问题,首次提出自适应监督重训配准算法(adaptive... 详细信息

为实现不同光学模态信息优势互补,以助力电力设备故障检测与定位任务,该文采用可见光图像增强红外图像的纹理信息。针对现有红外-可见光图像配准技术难以精确对齐电力设备局部精细化结构的问题,首次提出自适应监督重训配准算法(adaptive registration algorithm with supervision and retraining,ARSR),主要包括双阶各向异性高斯方向导数机制(dual order anisotropic Gaussian directional derivative,Dual-AGDD)以及双视图匹配参数重训框架(double-view matching parameter retraining,DVMPR)。首先,提出Dual-AGDD完成特征点筛选与定向。1阶AGDD进行自适应电力设备局部细化角点检测,2阶AGDD构建高斯特征三角形确定特征点主方向,采用局部强度不变性方法构建特征描述子。接着,提出DVMPR框架对图像透视尺度与视野旋转进行制约校正。最后,基于3σ原则改进支持向量回归,对误匹配点进行剔除,完成异源数据配准。试验结果显示,对不同旋转和尺度差异、不同环境的电力设备异源图像进行配准时,该文算法的平均定位误差为2.65,平均配准精确率为98.57%,具有较强的图像旋转、尺度不变性和环境鲁棒性,显著优于现有CAO-C2F、SuperPoint-SuperGlue等配准算法,可提高电力设备精细化结构异源图像配准精度。

关键词：电力设备红外-可见光图像配准各向异性高斯方向导数自适应监督重训角点检测

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基于简支绕组横梁算法的变压器绕组形变矢量化监测模型

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电工技术学报 2025年第5期40卷 1639-1651页

作者：范晓舟袁洁平薛峰王湘女律方成耿江海华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室保定071003 广东电网有限责任公司东莞供电局东莞523000

变压器绕组状态监测非常重要,为精确地监测变压器绕组变形方向与变形程度,该文结合简支横梁原理与布里渊光时域分析技术,提出了针对变压器绕组的形变矢量化监测算法。基于材料力学理论推导,建立了布里渊频移量与绕组形变轴向、径向分量... 详细信息

变压器绕组状态监测非常重要,为精确地监测变压器绕组变形方向与变形程度,该文结合简支横梁原理与布里渊光时域分析技术,提出了针对变压器绕组的形变矢量化监测算法。基于材料力学理论推导,建立了布里渊频移量与绕组形变轴向、径向分量关系式,利用布里渊光时域分析技术建立了变压器绕组形变矢量化监测模型。通过对光纤复合导线和内置光纤的35 kV绕组施加轴向形变和径向形变,借助布里渊光时域反射技术完成了形变监测,验证了监测模型的准确性。结果表明,复合导线实验中轴向形变测量平均误差为6.60%,径向形变测量平均误差为5.88%;内置光纤的35 kV绕组实验中轴向形变平均误差为9.63%,径向形变平均误差为5.18%。实验结果验证了绕组形变矢量化监测模型可实现绕组形变方向和形变程度的监测,有效地提高绕组形变程度的监测精度。

关键词：绕组形变矢量化监测光纤传感简支绕组横梁

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三维有限长倾斜式声屏障的优化设计

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噪声与振动控制 2025年第1期45卷 256-261,275页

作者：李慧奇王佳辉华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室河北保定071000

变电站的噪声污染问题日益严重,声屏障具有经济、实用、降噪效果好的优点,因此设置声屏障成为变电站噪声治理的主要措施。但在实际应用中,声屏障的种类、位置、高度、长度等通常根据以往经验用试凑法确定,可能因结构参数选取不当造成经... 详细信息

变电站的噪声污染问题日益严重,声屏障具有经济、实用、降噪效果好的优点,因此设置声屏障成为变电站噪声治理的主要措施。但在实际应用中,声屏障的种类、位置、高度、长度等通常根据以往经验用试凑法确定,可能因结构参数选取不当造成经济损失。以三维空间中倾斜式声屏障的衰减算法为基础,以建筑界限和接收点声压要求等为约束,建立声屏障结构参数的优化模型。将工程中声屏障的最小建造成本作为目标函数,使用MATLAB软件求其最优解。使用该方法对江苏某变电站内变压器的声屏障进行优化设计,并使用Noise System噪声预测软件进行对比验证。结果表明,优化后的声屏障不仅能满足接收点的声压级要求,而且可降低声屏障的安装成本,由此证明了该优化方法的准确性和可行性。

关键词：声学倾斜式声屏障变电站降噪噪声控制

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交流条件下变压器油中自由导电粒子的运动及其诱发的局部放电特性研究

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华北电力大学学报(自然科学版) 2025年

作者：刘云鹏刘一瑾赵涛刘禹诺河北省输变电设备安全防御重点实验室(华北电力大学)

变压器油纸绝缘内容易引入导电颗粒，电场作用下导电颗粒的运动会降低变压器的绝缘性能。目前，关于导电颗粒运动与局部放电(Partial discharge，PD)信号间关联关系的研究匮乏。通过搭建油中颗粒运动图像-局部放电脉冲-同步电压波形同... 详细信息

变压器油纸绝缘内容易引入导电颗粒，电场作用下导电颗粒的运动会降低变压器的绝缘性能。目前，关于导电颗粒运动与局部放电(Partial discharge，PD)信号间关联关系的研究匮乏。通过搭建油中颗粒运动图像-局部放电脉冲-同步电压波形同步观测试验平台，对交流电压下颗粒运动诱发的局部放电特性进行了观测。结果表明，颗粒在极间运动过程中，一般无局部放电信号产生，当颗粒运动到接近电极的位置时，会产生局部放电脉冲信号。单个颗粒存在情况下，施加电压幅值较低时，颗粒与电极接近及接触时同步电压相位多集中于电压过零点附近位置，此时局部放电信号的相位也集中于电压过零点附近。随着电压幅值的增大，局部放电信号的相位分布也越来越宽。多颗粒与单颗粒相比，其局部放电信号的相位分布更宽，但分布规律相似。单颗粒与多颗粒表现出相似的局部放电振幅特性，进一步研究发现，局部放电发生频率与颗粒数量不成正比。仿真结果表明颗粒运动到不同位置时对电场分布的畸变不同，当颗粒与电极接近时，最大电场强度位于颗粒与电极之间的间隙内，此时容易发生局部放电事件。本文所得结果有助于深入理解交流电压下颗粒运动诱发的局部放电规律，可为变压器绝缘评估提供参考。

关键词：导电颗粒运动位置局部放电变压器油

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油浸式变压器稳态温度场快速计算的POD-LSSVM模型研究及应用

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华北电力大学学报(自然科学版) 2025年

作者：袁海钦刘刚李耕宇于阔周文轩刘云鹏河北省输变电设备安全防御重点实验室(华北电力大学)

为快速计算油浸式变压器的绕组稳态温度分布，文中提出一种基于白鲨优化算法的POD-LSSVM降阶模型计算方法。首先，通过变压器绕组温度场仿真结果构造快照矩阵，并对上述快照矩阵进行本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition， POD... 详细信息

为快速计算油浸式变压器的绕组稳态温度分布，文中提出一种基于白鲨优化算法的POD-LSSVM降阶模型计算方法。首先，通过变压器绕组温度场仿真结果构造快照矩阵，并对上述快照矩阵进行本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition， POD)获取原物理系统的降阶模态及对应模态系数；然后，采用白鲨优化算法对最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine， LSSVM)的双参量进行寻优，并对比粒子群算法寻优效果；最后，构建工况条件与模态系数间的优化LSSVM代理模型，并将预测的模态系数与对应的降阶模态线性加权，重构温度场。经验证，在二维八分区分匝绕组模型中，平均绝对误差不超过1.5 ℃，且计算时间仅为0.08秒，对比POD-RBFLP降阶模型计算精度与效率皆有所提高。为进一步说明该算法的适用性，构建35 kV三维变压器温度场模型，经计算在30组测试工况中最大平均绝对误差为0.91℃，计算时间为0.24秒。结果表明，文中算法在二维与三维模型中皆有良好的适应性和较好的计算精度，满足变压器数字化运维场景中对温度场快速获取的需求。

关键词：绕组稳态温升本征正交分解白鲨优化算法最小二乘支持向量机降阶模型

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基于POD-DNN降阶模型的油浸式变压器绕组稳态温升快速计算方法

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中国电机工程学报 2025年第6期45卷 2423-2436,I0033页

作者：赵庆贤刘云鹏刘刚傅榕韵邹莹武卫革河北省输变电设备安全防御重点实验室(华北电力大学) 河北省保定市071003 河北省输变电装备电磁与结构性能重点实验室(保定天威保变电气股份有限公司) 河北省保定市071056

为解决油浸式变压器绕组稳态温升计算耗时久的问题,该文提出一种基于POD-DNN降阶模型的快速计算方法。首先,通过绕组稳态温升全阶模型构建快照矩阵,并基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)获得物理系统的模态及模态... 详细信息

为解决油浸式变压器绕组稳态温升计算耗时久的问题,该文提出一种基于POD-DNN降阶模型的快速计算方法。首先,通过绕组稳态温升全阶模型构建快照矩阵,并基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)获得物理系统的模态及模态系数。然后,建立工况参数与模态系数间的深度神经网络(deep neural networks,DNN)代理模型,解决POD方法中非线性项求解效率低和控制方程依赖强的局限,同时设计网络正则化策略,避免小样本下模型过拟合。最后,将DNN代理模型预测的模态系数与对应的POD模态线性加权,重构绕组温度场。经验证,POD-DNN求解的绕组温升结果与Fluent仿真和试验测量高度一致,计算效率相较于全阶模型和Fluent仿真分别提升了247478倍和23056倍,该算法能够为变压器的在线监测、运行维护和绝缘设计提供技术支撑。

关键词：本征正交分解深度神经网络绕组稳态温升快速计算降阶模型

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金属异物影响的高压放电粒子仿真及放电光谱特性

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电工技术学报 2025年

作者：吴佩遥裴少通刘勇刘云鹏韩旭华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室国网衡水供电公司

金属异物在多种电力设备中均可能引起放电现象，为实现对金属异物引起放电现象的多光谱精确监测，必须深入理解其对放电光辐射的影响机制。该文通过试验分析了金属异物对高压放电全波段光辐射的影响特性，结合仿真进一步分析了其对日盲... 详细信息

金属异物在多种电力设备中均可能引起放电现象，为实现对金属异物引起放电现象的多光谱精确监测，必须深入理解其对放电光辐射的影响机制。该文通过试验分析了金属异物对高压放电全波段光辐射的影响特性，结合仿真进一步分析了其对日盲紫外波段光辐射的影响机理。首先搭建含金属异物的高压放电试验平台，利用紫外相机和高速相机捕获放电图像，并利用光谱仪测得放电发射光谱；其次，通过分析放电光谱，确定产生日盲紫外波段光辐射的粒子跃迁主要为N2(A3Σu+→X1Σg+)和NO-γ(A2Σ+（v′）→X2Π（v″）)；然后，构建二维等离子体仿真模型，计算不同数量大金属颗粒和不同质量金属屑影响下，放电过程中NO(A2Σ+)与N2(A3Σu+)的粒子数密度，并将其与测得光谱进行对比。通过试验可知，金属异物对放电产生光辐射的促进作用具有波段的选择性，其中紫外和可见光波段的反应更为灵敏；结合仿真分析可知，金属异物通过引起放电区域内电场的畸变促进粒子的激发与电离，使NO(A2Σ+)与N2(A3Σu+)粒子数密度增加，导致放电产生的日盲紫外波段光辐射增强。在该文试验条件下，放电产生的紫外、可见光、红外波段光辐射强度比值近似为一稳定值，约为1.1:1:0.25。

关键词：金属异物发射光谱粒子仿真等离子体日盲紫外波段光辐射

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