“电力装备可靠性与智能化”专题 特约主编寄语

各类电力装备广泛应用于电力系统的“发输变配用”各个环节,为电力系统的安全高效运行起着关键支撑作用。在国家“双碳战略”和高可靠智能电网的需求下,“高可靠”与“智能化”已经成为电力装备的主要发展趋势,在为传统电力装备提供新发展机遇的同时,也对相关理论创新和技术突破提出了更高挑战。

为了展示国内科研院所和相关企业在高可靠智能化电力装备领域的最新研究成果,在《电工技术学报》编辑部以及特约编委的共同努力下,推出本期“电力装备可靠性与智能化”专题。专题的征稿工作得到了高校科研学者和企业技术人员的积极响应与大力支持,经过严格评审,选取11篇优秀论文刊出。研究学者们基于高低压开关电器、高压并联电抗器、电机系统和电力电子设备等不同类型电力装备开展了深入理论研究和技术创新,促进了电力装备的智能化和可靠性提升。

1. 在高低压开关电器方面

天津大学李斌教授等发表论文《机械式直流断路器性能分析及谐振换流方法》,针对当前机械式直流断路器存在的一系列问题,提出一种谐振型机械式直流断路器,研究了其换流特性、数学模型和参数设计方法,通过控制晶闸管导通时刻并利用其过零自关断特性,逐次在换流支路注入能量产生幅值递增的谐振电流,提升了机械式直流断路器的综合性能。

西安交通大学闫静副教授、王建华教授和耿英三教授等发表论文《基于域对抗迁移卷积神经网络的小样本GIS绝缘缺陷智能诊断方法》,针对制约传统诊断方法应用的数据匮乏难题和现有诊断模型现场应用困难的问题,提出了一种域对抗迁移卷积神经网络用于小样本下的GIS绝缘缺陷智能诊断,在目标域下分别达到了99.35%和90.35%的诊断准确率,该方法可以有效学习可迁移特征,实现了小样本GIS绝缘缺陷的高精度、鲁棒性诊断。

河北工业大学李奎教授和牛峰教授等发表论文《电磁式漏电断路器的空间磁场抗扰分析及屏蔽结构设计》,针对雷击电流产生的强干扰磁场造成电磁式漏电断路器误动作甚至损坏的问题,进行了断路器内部导体结构的最优布局设计,设计了有效降低磁场干扰的磁脱扣器屏蔽措施,并分析了不同屏蔽材料及结构等对屏蔽效果的影响,将电磁式漏电断路器的抗雷击电流能力提升至30kA,远高于IEC国际标准,是国内外同类产品最高水平的10倍。

华北电力大学赵书涛教授等发表论文《基于振动信号谱形状熵特征的高压断路器操动状态辨识方法》,提出非平稳信号的谱形状熵特征分析方法,能够刻画振动信号波形变异和功率主峰分布特征,提高了高压断路器典型机械故障识别准确率,并降低了辨识过程时间。

2. 在高压并联电抗器方面

河北省电力有限公司高树国高工和西安交通大学汲胜昌教授等发表论文《基于在线监测系统与声振特征预测模型的高压并联电抗器运行状态评估方法》,采用声振信号在线监测系统对高压并联电抗器油箱表面振动信号和噪声信号进行持续监测,可有效识别油箱内部的潜在缺陷和突发状况,降低变电站设备维护成本。

西安西电变压器有限责任公司王革鹏高工和西北工业大学曾向阳教授等发表论文《特高压并联电抗器铁心振动的分析与控制》,研究了铁心心柱不同位置电磁力的分布规律,获得了激励电压与电抗器铁心振动加速度的关系,分析了铁心气隙垫块材料的影响,结果表明选择刚度较大的垫块材料可以提高铁心的自振频率并减小振动,为特高压并联电抗器的振源控制及优化设计提供了参考。

3. 在电机系统和电力电子设备方面

西安理工大学张伟亮讲师和张辉教授等发表论文《基于节点源荷电流差分的直流微网储能变换器控制策略》,针对直流微电网储能变换器提出一种基于节点源荷差分电流的控制策略,通过计算直流微电网源荷功率差额,确定储能交互功率和储能调节电流,进而调节储能变换器占空比,具有计算量低、参数敏感度低、响应速度快的优势。

河北工业大学胡艳芳讲师和李永建教授等发表论文《开关磁阻电机调速系统故障诊断和容错控制方法研究现状及展望》,结合国内外开关磁阻电机系统可靠性研究现状,从功率变换器、电机本体和检测器三个维度全面探究了开关磁阻电机系统故障诊断和容错控制方法的原理、适用范围以及优缺点,并对开关磁阻电机系统故障诊断和容错控制的发展趋势进行了展望。

4. 在电网元件和设施、电动汽车等方面

东南大学仲林林副研究员等发表论文《基于改进生成对抗网络的无人机电力杆塔巡检图像异常检测》,提出一种基于压缩激活改进的快速异常检测生成对抗网络用于无人机电力杆塔巡检图像异常检测,总体样本的检测准确率为95.74%,正负样本的召回率分别达到96.05%和95.36%,有效提高了复杂背景下无人机电力杆塔巡检图像异常检测的精度。

辽宁工程技术大学宋立业副教授等发表论文《基于改进EfficientDet的电网元件及缺陷识别方法》,提出一种改进EfficientDet目标检测算法用于无人机电力巡检图像的数据挖掘,对高压输电线路上的绝缘子、防震锤、均压环、屏蔽环同时进行目标检测及缺陷定位,检测精度达到90.2%,检测速率达到23.4f/s,缺陷定位达到17.2f/s,满足电力巡检中准确性和快速性的要求。

青岛科技大学高德欣教授等发表论文《电动汽车充电状态监测与多级安全预报警方法》,针对充电安全问题,提出一种电动汽车充电状态监测与多级安全预报警的方法,可以对电动汽车充电过程进行实时监测,及时发现故障并发出预报警信号,保障了电动汽车充电安全。

本次专题集中展示了国内学者在电力装备的可靠性提升和智能化等方面的最新研究进展,并将促进相关领域专家学者的交流,对广大研究人员有所启发和帮助。本次专题的成稿得到了众多学者同行的大力支持,也离不开各位评审专家以及期刊编委的悉心工作。最后,特别感谢《电工技术学报》编辑部为本专题顺利出版付出的辛勤劳动。

特约主编: 特约副主编:

2022年5月