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研究方向簡介

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本方向旨在将現代可靠性工程、傳感技術、信号分析技術、網絡通信技術及人工智能技術與傳統的工程電介質理論和電氣技術相結合,為提高電力設備的可靠性和電網的安全運行服務。與國外情況相比,我校在絕緣材料老化特性分析、納秒電脈沖信号測量及傳播特性分析、故障特征提取、診斷手段、剩餘壽命預測、維修決策支持以及數字記錄儀沖擊測量誤差校正、配電網接地故障定位、光電測量技術等方面處于國際先進水平。

1)在電力設備故障診斷方面繼續進行系統深入的研究工作。通過承擔國家自然科學基金項目“電力電容器局部放電模式識别研究”,北京市自然科學基金項目“繞組型電力設備局部放電量化标準的研究”,法國電力公司合作項目“Classification of acoustic PD measurements in power transformers using artificial neural networks”,以及國家自然科學基金重點項目“大型發電機與變壓器放電性等故障的在線監測與故障診斷技術”的後續研究,bevictor伟德官网985學科建設的資助,根據電力設備中可能出現的放電類型,設計了典型電極試驗模型,進行了大量放電試驗,比較系統、全面地得到了納秒級放電脈沖電流的波形和秒級放電統計數據;研究了提取放電譜圖指紋的特征參數的各種方法,包括:表列數據,曲面拟合參數,分形特征,數字圖象矩特征等。以此為基礎建立的電機和變壓器絕緣放電的模式庫,為實現電力設備放電性故障的診斷識别奠定了基礎。有些診斷方法已成功應用到電力設備監測系統中。研究了依據Weibull分布參數的雙故障診斷方法。建立了局部放電脈沖在變壓器繞組中傳播的頻域仿真計算模型,充分考慮了變壓器内各頻變參數對局部放電信号的影響,研究了不同頻率範圍内局部放電在變壓器繞組中的傳播規律,局部放電的電氣定位方法,變壓器繞組變形的特征量及判據。研究成果獲得2003年教育部科技成果進步二等獎。

提出了電力變壓器絕緣監測的加信診斷法。通過在電力變壓器的三相上分别加上一定波形的激勵信号,根據檢測系統上響應的變化來進行絕緣診斷,排除了電力變壓器局部放電測量時激勵的不确定性,信号檢測的準确度将大大提高;又由于是在頻域上研究三相分别激勵下系統傳遞函數的變化,因而靈敏度将大大提高。這使電力變壓器絕緣缺陷的定量分析和定位由不可能變為可能,實現電力變壓器絕緣在線監測的理論和方法上的突破。

2)在電氣設備在線監測系統的研制方面取得重要進展。在國家自然科學基金重點項目“大型發電機與變壓器放電性等故障的在線監測與故障診斷技術”研究成果的基礎上,掌握了現場局部放電測試環境下一些幹擾源的類型、傳播途徑以及對局部放電測量影響程度等方面的具體情況,發展了基于信号平均處理技術的平均化降噪算法和基于小波變換技術的小波降噪算法,大大提高了局部放電測量的檢測靈敏度以及電力設備絕緣内部微弱局部放電信号的識别水平。提出了基于特高頻法與高頻法對比測量的聯合降噪方法,能夠充分利用特高頻法優異的抗幹擾能力,有效地抑制高頻法中各種脈沖型幹擾,大大提高了電力設備在線監測系統對放電性故障的檢測靈敏度和診斷的可靠性。通過承擔國内(廣州電力公司,常州供電公司等)和國際(新加坡電網公司,香港中華電力公司)合作項目,開發了高壓電力設備局部放電綜合檢測系統,其性能指标達到了國際先進水平。已先後在新加坡電網公司、香港中華電力公司、美國Edison電力公司、馬來西亞電力公司、北京電力公司、徐州電力公司、上海電力公司、廣州電力公司等單位進行了現場檢測,為電力現場及時發現多次設備故障隐患,為保障電力系統安全運行做出了貢獻。目前該檢測系統已成為新加坡電網公司檢查設備放電型故障的主要檢測裝置。與福建電力公司合作開發的水電機組狀态監測分析診斷系統也已投入運行,效果良好,獲得了2003年國家電力公司科技進步三等獎。

3)在大型電力設備可靠性分析方法和壽命評估理論方面進行了深入的研究工作。通過總結曆年來發電機和變壓器等大型電力設備各種故障和事故統計結果,對發電機和變壓器各分系統進行了典型故障模式、故障原因和危害程度的分析,建立了各個分系統的診斷故障樹。并在此基礎上,構造了發電機和變壓器故障診斷決策樹,決策樹的每一葉都對應着一種具體的故障模式,建立組合神經網絡系統模型,實現了對故障的多分辨識别。在分析結果的基礎上結合其他電氣試驗數據和設備的運行情況實現對發電機和變壓器故障的綜合診斷,有利于合理安排試驗計劃,提高診斷效率。“電力變壓器故障樹的建立與分析”獲得2004年安徽省科學技術二等獎。

4)高電壓測試技術研究領域得到了拓展。在國家自然科學基金的資助下,在國際上首次提出了配電網接地故障定位的加信傳遞函數法,創新性地把傳遞函數引入到配電線路的接地故障分析中。該方法選擇線路加信端的模量分解中的地模量電流與電壓之比值構造傳遞函數來獲得故障信息的,是一種單端加信測量分析的方法。對傳遞函數的分析主要是在頻域進行的,計算和分析都表明傳遞函數在配電網接地故障定位中能夠獲得故障位置和線路分支的信息。在配電網接地故障定位的傳遞函數法的基礎上,通過對傳遞函數頻譜特征的進一步分析,将線路的故障特征和分支信息在頻譜特征值中的反映歸納和總結,獲得關于故障分支信息的分支特征向量和反映故障特征的故障距離特征向量,利用這兩組向量提供的信息就可以實現多分支配電網接地故障的定位,最終總結為配電網接地故障定位的特征向量方法。

5)進一步發展了光電測試技術研究方向。承擔了《有源式電子式電流互感器研制》等多項研究課題,已有三個型号( 110kV 支柱式、100kV 懸挂式、220kV懸挂式) 電子式電流互感器通過了國家檢測中心的所有測試項目, 其中220kV懸挂式電子式電流互感器已于2003年投入實際試運行,并獲得成功。參與起草制定了我國第一部電子式互感器方面的标準。

 “十五”期間本研究方向的代表性成果有:

[1]  朱德恒,談克雄,李福祺,高文勝,大型發電機和變壓器放電性等故障的在線監測與診斷技術,獲教育部科技進步二等獎,2003

[2]  李福祺,水電機組狀态監測分析診斷系統開發研究,國家電力公司科技進步三等獎,2003

[3]  高文勝,劉娜,電力變壓器故障樹的建立與分析,安徽省科技技術二等獎,2004

[4]  Kai Gao,Kexiong Tan,Fuqi LiPD pattern recognition with six kinds of characteristic vectors using BP networkIEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation, 2002, 9 (3): 381-389

[5]  Lin Du,Jiang Lei,Li Fuqi,Zhu Deheng, Tan Kexiong,On line partial discharge monitoring and diagnostic system for power transformerTsinghua Science and Technology 200510 (5)598-604

[6]  姜磊,朱德恒,李福祺,談克雄等,基于ANN 的變壓器絕緣模型放電模式識别的研究,中國電機工程學報,2001,21 (1):21-24

[7]  高  凱,談克雄,李福祺,發電機線棒模型局部放電的矩特征及模式識别,電工技術學報,2001,16 (4):61-64

[8]  吳振升,楊學昌,伊貴業,配電網三相不換位線路接地故障定位的傳遞函數法,中國電機工程學報, 2001,21(12):7~11

[9]  高文勝,王  猛,談克雄,吳成琦,油紙絕緣中局部放電的典型波形及其頻譜特性,中國電機工程學報,2002,22 (2):1-5

[10] 高文勝,桂峻峰,談克雄,焦翠坪,局部放電信号在電力變壓器繞組傳播過程中的畸變,中國電機工程學報,2002,22 (4):31-36

[11] 高  凱,談克雄,李福祺,基于散點集分形特征的局部放電模式識别研究,中國電機工程學報,2002,22 (5):22-26

[12] 劉  娜,高文勝,談克雄,基于聚類分析的組合神經網絡在變壓器故障診斷中的應用,電工技術學報,2003,18 (2):83-86

[13] 劉  娜,高文勝,談克雄,大型電力變壓器故障樹的構建及分析,中國電力,2003,36 (11):33-36

[14] 桂峻峰,高文勝,談克雄,用結構參數法研究變壓器繞組變形判據,bevictor伟德官网學報(自然科學版),2004,44 (1):93-96

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