【中国电力 • 精彩纷呈】电网技术（四）

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高压输电线路在线监测设备无线供电磁耦合机构优化

· 引文信息 ·

何继勇, 周海阔, 朱仁勋. 高压输电线路在线监测设备无线供电磁耦合机构优化[J]. 中国电力, 2021, 54(5): 139-147, 165.

HE Jiyong, ZHOU Haikuo, ZHU Renxun. Optimization of magnetic coupling mechanism for wireless power supply of high-voltage transmission line on-line monitoring equipment[J]. Electric Power, 2021, 54(5): 139-147, 165.

摘  要

对高压输电线路进行实时精准的在线监测是保障电网稳定运行的有效手段。磁耦合共振无线供电为解决在线监测设备供电困难的问题提供了一种可行方案，但传统磁耦合共振系统耦合程度弱，传输效率对传输距离变化敏感，总体性能欠佳。基于电路模型分析了耦合线圈互感对传输效率的影响，提出了考虑线圈与磁芯耦合影响关系的联合优化方案从而提升传输性能。仿真和实验结果验证了在同轴间距、水平和角度偏移变化时的系统效率提升。为提升磁耦合系统传输效率和距离提供了一种有效方案。

结  论

文中通过分析磁耦合共振的等效电路模型，确定了增大线圈互感以提升系统传输效率的可行性，提出了基于磁芯、线圈的联合优化方案。首先对Spiral和Helix 2种线圈结构，建立了4种仿真模型以分析线圈优化效果。通过分析互感等多种参数的仿真结果发现磁芯优化后Helix结构在4种模型中最大程度提高了耦合线圈间的互感。在此基础上将磁芯结构参数对互感的影响进一步分析，并对磁芯结构进行了优化设计。最后由实验结果分析可知Helix线圈在有磁芯机构优化作用下，在同轴间距、水平偏移、角度偏移3种条件下的传输效率均有显著提升，验证了所提出的磁芯线圈联合优化方案对提升磁耦合共振系统传输效率的有效性。为磁耦合共振无线供电技术应用于输电线路监测设备供电电源过程中提供了一种有效的优化方案。

基于暂态负荷的变压器保护一次电流检验方法

· 引文信息 ·

石吉银. 基于暂态负荷的变压器保护一次电流检验方法[J]. 中国电力, 2021, 54(5): 148-155.

SHI Jiyin. Primary current test method for transformer protection based on transient load[J]. Electric Power, 2021, 54(5): 148-155.

摘  要

当测试负荷不足时，一次电流检验电流互感器（TA）二次回路的工作就无法完成，常造成新建变压器保护不能正常投入。为解决这一问题，提出一种采用电动机启动电流或变压器励磁涌流等暂态电流检验TA二次回路的方法。分析了变压器流过暂态负荷时两侧电流之间的关系，并根据不同接线组别对电流进行重构，以使两侧电流呈现比例关系。引入信号相关函数对电流波形进行分析计算，得到变压器两侧TA相对于基准间隔的相角差和变比，从而判定TA二次回路的正确性。该方法在工程现场检验结果与传统稳态负荷检验方法一致，证明了其可行性和正确性。

结  论

（1）大容量变压器的电流经过穿越性暂态负荷时，变压器的每相在不考虑励磁电流的情况下各侧绕组电流的波形形状是相似的。对于YD接线的变压器，可对星形侧电流进行重构，重构后电流和三角形侧的电流同样表现出波形相似的特征。

（2）引入信号相关函数算法，对两组形状相似的波形进行相关度分析，可求得待检变压器TA相对于基准间隔TA的相角差及变比。在此基础上，给出了TA二次回路检验的判据。

（3）文中算法仅要求待检验变压器流过电流，对电流波形的具体形状并无要求，因此，对电动机启动电流、变压器励磁涌流等暂态电流具有良好的适应性。

（4）现场检验结果表明，文中算法具有较高的精度，对TA二次回路的判断准确可靠。

该方法可与厂用电受电过程结合，充分利用电厂既有设备即可完成检验工作。该方法可有效解决变压器保护相量测试负荷不足的难题，节省工程开支并缩短送电时间，具有较好的推广应用价值。

复合绝缘子伞套老化状态模糊综合评估

· 引文信息 ·

王思华, 陈龙, 王军军, 等. 复合绝缘子伞套老化状态模糊综合评估[J]. 中国电力, 2021, 54(5): 156-165.

WANG Sihua, CHEN Long, WANG Junjun, et al. Fuzzy comprehensive evaluation of aging state of silicone rubber sheds of composite insulators[J]. Electric Power, 2021, 54(5): 156-165.

摘  要

针对硅橡胶复合绝缘子长期在户外运行时出现的老化问题，提出一种基于模糊综合评价的绝缘子状态评估方法。从硅橡胶复合绝缘子伞套材料角度出发，建立机械性能指标、憎水性指标、电气性能指标等4个一级指标，以及所属的12个二级指标。通过构建评价指标的隶属度函数来获得各指标的隶属度，结合改进层次分析法和熵权法的组合赋权法，对各指标进行赋权，最后根据线性加权法求取复合绝缘子的等级状态。实例证明该模型能准确高效地判断出复合绝缘子的状态，为复合绝缘子的状态检修提供依据。

结  论

经过本文的计算和分析，得出如下结论。

（1）测量挂网运行的硅橡胶复合绝缘子伞套材料的多项参量，通过建立伞套材料综合评价指标体系来评估复合绝缘子的状态。参考行业标准，本文的评判指标是合理的。

（2）由于各指标反映复合绝缘子老化程度能力不同，本文采用改进层次分析法和熵权法相结合对各指标进行赋权，这样既考虑专家意见又突出数据特点，使权重值更加合理化。

（3）根据指标数据类型的不同，构建了不同的隶属度函数，计算得到各指标的隶属程度，最后采用线性加权模糊算子，得出合理的结果。

（4）通过实例分析表明此模型能可靠地反映复合绝缘子的老化状态，为电力系统检修人员提供一定的参考依据。

窄通道下排管敷设电缆群负荷优化

· 引文信息 ·

马爱清, 秦波, 张华富. 窄通道下排管敷设电缆群负荷优化[J]. 中国电力, 2021, 54(5): 166-173.

MA Aiqing, QIN Bo, ZHANG Huafu. Ampacity optimization for cluster power cables laid in ducts of narrow channel[J]. Electric Power, 2021, 54(5): 166-173.

摘  要

电力管道施工过程中，有时不可避免地要经过道路狭窄或地下管网密集的区域，为了保证安全水平净距，通常将此段电缆群变更为通道较窄的布置方式，但这会导致电缆群载流能力减小。将传热学原理和矩阵论相结合，基于IEC 60287提出了一种窄通道下电缆群不等负荷的矩阵优化方案，针对几种典型排管敷设的窄线路建立了有限元模型并进行温度场仿真，验证了优化方案的准确性；最后通过对实际工程通道变窄前后的负荷进行对比设计了合适的窄线路，结果表明该通流方案可提高电缆的利用率，减小了通道变窄对载流能力的影响，窄线路采用不等负荷通流方案可提高电缆的输电能力，随着回路数的增加最大可提升6.53%。

结  论

（1）本文针对电缆通道变窄而导致的载流能力减小，提出了一种基于IEC 60287与矩阵论相结合的电缆群不等负荷的优化方案，该优化方案易于理解便于实现，操作简单。

（2）利用有限元软件对不等负荷优化方案的准确性进行了验证，结果表明电缆群导体温度分布较均匀，均接近90 ℃，电缆得到充分利用，电缆的利用率提高。

（3）对实际工程通道变窄前后的负荷进行对比分析，设计了合适的窄线路，保证了通道变窄后载流能力变化不大。对于已设计好的窄线路，相对传统的等负荷通流方案，采用不等负荷通流方案载流能力明显提升，随着回路数的增加可提升6.53%。

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编辑：杨彪校对：蒋东方

审核：方彤‍

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