【中国电力 • 精彩纷呈】电网技术（三）

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实验室内交流导线电晕噪声的频谱特性研究

· 引文信息 ·

黄明祥, 郭志彬, 潘立志, 等. 实验室内交流导线电晕噪声的频谱特性研究[J]. 中国电力, 2021, 54(5): 111-120.

HUANG Mingxiang, GUO Zhibin, PAN Lizhi, et al. Analysis of spectrum characteristics of audible noise generated by ac corona discharge[J]. Electric Power, 2021, 54(5): 111-120.

摘  要

交流电晕放电产生的可听噪声主要由宽频噪声分量与纯音分量组成，为了对可听噪声频谱特性进行深入研究，基于实验室内交流电晕放电可听噪声的时域测试平台，获取交流导线电晕放电产生的可听噪声时域波形，提出了将测量得到的可听噪声分为脉冲簇噪声、空间离子往复迁移噪声和背景噪声3个部分，并采用基于小波变换的噪声提取方法对各部分分量进行了分离。在此基础上，获得了交流电压调制和离子迁移运动对导线纯音分量的不同作用机理以及纯音分量的变化规律。研究结果表明在电压调制作用下周期出现的脉冲簇噪声和空间离子往复迁移噪声共同形成了纯音分量，而离子迁移运动的作用大于电压调制作用，且纯音分量随着电压的升高明显升高，对于总声压级的贡献也不断增加。此外，结合了放电过程中的空间离子的运动特性，对可听噪声的频谱特性进行了定性分析。

结  论

本文基于测量得到的可听噪声时域波形，通过时域和频域的方法对可听噪声进行了分离和提取，重点对交流电晕放电可听噪声纯音分量的来源和频谱特性进行了分析，并结合交流电压下空间离子的运动特性定性解释了可听噪声的频谱特性。实验分析结果表明：

（1）交流电晕放电产生的可听噪声时域波形由随着交流电压的变化周期性出现成簇的脉冲簇噪声和波动的空间离子往复迁移噪声组成。

（2）脉冲簇噪声和空间离子往复迁移噪声都会产生纯音分量，由于脉冲簇噪声的随机性，纯音分量的主要来源是空间离子往复迁移噪声。此外，脉冲簇噪声和空间离子往复迁移噪声对总的纯音分量贡献与外加电压变化的关系不大。

（3）当外加电压升高时，纯音分量的声压级随着电压的上升明显增加，且对于总声压级的贡献也不断增加。

（4）交流电晕放电产生的可听噪声的宽频特性和纯音特性主要与在交变电场下空间离子不同的运动特性有关。本文结合放电过程中空间离子的变化对可听噪声的频谱特性进行了定性分析，为交流电晕放电可听噪声纯音分量的产生机理的认知奠定了基础。

计及波速变化的反行波直流输电线路故障测距方法

· 引文信息 ·

武建卫, 邵剑峰. 计及波速变化的反行波直流输电线路故障测距方法[J]. 中国电力, 2021, 54(5): 121-128.

WU Jianwei, SHAO Jianfeng. Fault location of dc transmission lines based on backward waves considering wave speed changes[J]. Electric Power, 2021, 54(5): 121-128.

摘  要

行波法、故障分析法、固有频率法是高压直流输电故障测距中常用的3种方法。行波法因其波头识别问题导致可靠性不高，波速的选择也影响了测距精度的大小；故障分析法受模型精度的影响测距精度不高；固有频率法在线路终点发生故障时存在死区。直流线路故障时第一个反行波一般不受反射系数频变的影响，基于反行波波头容易识别的特性，采用反行波进行故障测距，波头的识别采用奇异性检测效果优异的à trous算法，针对直流线路采用不同型号导线导致波速不一致的情况，对不同型号线路段采用不同的波速进行计算，进一步提高测距精度。相较于现有的故障测距算法，本算法波头识别的可靠性得到提高，且由于计及了波速的变化，在直流线路采用不同型号导线时测距精度进一步提高。

结  论

本文根据线路故障后第一个到达测量点的反行波波头容易捕捉的特性，利用反行波进行故障测距，同时采用易于检测信号奇异性的à trous算法求取反行波信号的模极大值点，进一步提高波头捕捉的可靠性。针对直流线路使用不同型号导线的情况，采用不同的波速度进行故障测距计算。仿真结果表明，本文所提故障测距算法测距精度高且不受过渡电阻的影响，耐过渡电阻能力较强，不存在测距死区，为现有特高压直流输电线路故障测距方法提供了有效补充。

不同排列的金属球在均匀电场中的仿真研究

· 引文信息 ·

朱杰, 伍珈乐, 宋绪鹏, 等. 不同排列的金属球在均匀电场中的仿真研究[J]. 中国电力, 2021, 54(5): 129-138.

ZHU Jie, WU Jiale, SONG Xupeng, et al. Simulation of metal particles with different arrangements in uniform electric field[J]. Electric Power, 2021, 54(5): 129-138.

摘  要

大量研究已证明导线表面状态会极大影响导线的电晕性能，但微观层面上是如何影响电场分布的研究并不充足。因采用均匀电场可以更好地关注颗粒本身相互影响的规律。计算了在平行板电极形成的均匀电场中，不同排列的球状金属颗粒放置在电压极板上的影响，当金属球成一字排列时，随着数量的增多，最大场强值和最大面电荷密度都会被削弱，趋向一极限值，并根据数量-场强曲线拟合了公式。当3颗球一字排列时，中间球正好位于两边球中心时削弱作用最强，且两边球距离越近效果越明显；当金属球按正多边形排列时，数量越多削弱越明显，距离越近削弱越明显。1颗金属球在距离极板不同高度时，金属球靠近但未接触极板时场强最大。计算证明并非金属球越少电场分布越好，为优化导线表面状态、去除瑕疵提供了理论基础。

结  论

（1）当金属球成一字排列时，随着颗粒数的增多，最大场强值和最大面电荷密度都会被削弱，最终趋向一极限值，此时球之间的相互影响可以忽略。

（2）2颗球金属球距离越远，对电场的削弱也越弱，最终电场随着距离增加不再有明显变化，即2球相互影响存在极限距离。

（3）当3颗球一字排列时，中间球正好位于两边球正中心时对电场削弱作用最强，且两边球距离越近效果越明显。

（4）当金属球按正多边形排列时，金属球数量越多电场削弱越明显，金属球距离越近削弱越明显。因为正多边形排列相比于直线排列从一维扩展到了二维，任意两金属球之间都可以直接相互影响，所以对电场的削弱要明显得多。

（5）1颗金属球在接触极板时最大场强在顶部，而不接触时球的底部场强也增大很多。随着高度升高，金属球的上下两端电场分布、面电荷分布也逐渐对称，达到半径5倍高度时就已经基本对称。

（6）对于工程实际，导线状态一般用表面粗糙度去表征，比较宏观。当导线表面出现瑕疵时（如凸起、颗粒），并不一定去除一个瑕疵就会使得表面状态得到改善，反而可能会使得导线电场分布不如之前，这跟主观想法有所不符。所以在检查、修复导线时，要考虑到瑕疵之间的相互影响。

（7）本文初步考虑了金属球在均匀场中的排布对电场的影响，下一步研究工作可考虑不均匀电场与均匀场对比、介质颗粒、颗粒粒径、空间电荷等因素，进行更综合全面的探究。

-END-

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编辑：杨彪校对：蒋东方

审核：方彤‍

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