极不均匀电场中电晕放电紫外成像图像参量变化特性研究

根据放电紫外成像的原理,利用数字图像处理算法分割提取了紫外图像中放电光斑区域,定义了"光斑面积"参数,利用该参数用于量化放电。研究了棒-板间隙电晕放电时的紫外图像,得到了光斑面积与紫外成像仪的观测距离、仪器增益两者之间的关系曲线并进行了理论上的分析,研究了光斑面积与放电电信号之间的关系,得到了光斑面积与放电脉冲幅值、累计放电量之间的关系曲线。分析表明光斑面积随观测距离、仪器增益和放电强度有着较好的变化规律,为量化放电提供了一种新的思路和方法。     

紫外成像技术影响因素的实验研究

介绍Superb紫外成像仪成像的基本原理,分析影响紫外设备成像的因素。通过实验得出环境因素对紫外成像仪光子计数率的影响,绘制测试距离、增益及温度对光子计数率的曲线图,由曲线图得知:检测距离、增益对光子计数率的影响大,温度及气压对成像仪计数率的影响小。实验结果验证了相关理论,对规范紫外成像仪在电力系统中的应用具有一定的指导意义。     

基于紫外成像的污秽绝缘子放电特性研究

污秽绝缘子在一定的湿度下会形成放电并辐射出紫外光信号,日盲紫外成像是一种有效的放电检测方法,首先在人工气候室中研究了几种不同污秽度的绝缘子在不同湿度下的放电现象,根据放电紫外图像特征将放电分为两个典型阶段,通过对放电视频信号的分析并结合图像处理算法提取了平稳紫外光斑面积、间歇性紫外光斑面积以及间歇性紫外光斑重复次数三个特征参数来表征其放电,得到了上述参数与湿度和污秽度之间的关系曲线,研究结果将为基于紫外成像法评估污秽状态奠定基础。     

高压输电线路电晕检测中紫外成像仪示数与检测距离的关系

基于光学中的朗伯定律,推导了紫外成像仪在电晕检测中示数与检测距离之间的函数关系,即示数与检测距离之间的函数关系满足阿拉德定律的表达式。对方程左右两边取自然对数,将超越方程的参数估计问题转化成线性方程的参数估计问题,降低了参数估计的计算量;在估计参数时,应用RANSAC鲁棒估计算法估计参数,消除了严重偏离真实值的外点对估计结果的影响,提高了参数估计的精度。通过实验验证了紫外成像仪示数与检测距离之间的函数关系。     

紫外成像技术在电力设备局部放电探测中的应用

分析了紫外成像技术检测电力设备局部放电的基本原理和影响紫外探测设备探测结果准确度的几种因素,并阐述了紫外成像探测技术的国内外发展状况,结果表明,空气温度、湿度、仪器增益水平、风力,以及测试距离都会对测试结果产生影响.     

基于高频臭氧发生器介质阻挡放电特性研究

为了实现高频臭氧电源与臭氧发生器阻抗匹配问题,采用Q-V Lissajous图形法研究了电源电压幅值和频率对介质阻挡放电(DBD)的放电功率、等效电容等放电参量的影响.试验结果表明,增大外加电源电压幅值和激励频率,放电强度增强,放电功率增大;随着电源电压和频率增大,放电管总等效电容C在1.350～1.356 nF内变化,电介质等效电容Cd增大,放电间隙等效电容Cg减小.     

交直流电压下微间隙气体放电特性研究

为深入研究不同间距的电极在交直流电压作用下的放电机理,搭建基于微间隙精密距离控制的放电试验研究平台,测量不锈钢电极在1～100μm间距下的击穿电压,绘制击穿电压曲线,并与巴申曲线进行对比,发现1～5μm时与巴申曲线并不相符;随着间距增大,5～100μm时击穿电压变化趋势与巴申曲线大致相同。通过计算可知,1～5μm间距下的击穿场强达到10~8 V/m。根据测量的击穿电压曲线,估算出有效电子产额,分析其对约化电场E/p与电场倒数之间的依赖关系,发现1～5μm间隙时,场致电子发射主要取决于高场强。最后研究不同间距与场致电子发射电流密度之间的关系,并通过F-N理论分析1～5μm间隙时击穿电压偏离巴申曲线的原因,证明场致电子发射对此起了决定作用。     

基于紫外成像技术的彩色光斑映射识别算法研究

紫外成像检测是一种有效的非接触式放电检测方法，紫外放电图像中彩色光斑的准确分割直接关系到其后续诊断的准确性。因此，提出了一种基于灰度差异的紫外图像彩色光斑区域识别分割方法，旨在准确提取彩色的紫外光斑区域。首先，利用紫外成像仪采集了电气设备紫外放电视频，其中放电光斑区域颜色涵盖了目前紫外成像仪常用的色彩；其次，改进了紫外视频的处理方法，利用高斯函数对紫外图像进行预处理，将光斑区域像素与非光斑区域像素的灰度差异平均提高了2.18倍，进而可利用阈值分割算法对光斑区域进行更准确的分割；最后，提出精度和召回率作为算法应用效果评价指标，将算法应用于1 000张紫外图像帧，其平均值分别为0.963 2和0.982 7。由此可知算法实现了紫外检测图像中彩色光斑区域的准确分割，能够满足后续对紫外放电图像进行可靠诊断的要求，为基于紫外成像的电气设备放电诊断提供了可靠保证。     

基于紫外成像的110kV复合绝缘子串冰闪预警

为对复合绝缘子串的覆冰闪络放电进行预警,利用紫外成像仪对覆冰的复合绝缘子进行非接触带电检测.通过对复合绝缘子的大量融冰闪络试验,同时对冰闪过程中的泄漏电流和紫外图像进行对比分析,提出了110kV复合绝缘子串在覆冰状态下的冰闪紫外预警方法.结果表明:复合绝缘子串融冰闪络放电过程中的泄漏电流脉冲分量和紫外光子数在一定程度上具有对应关系.依据放电强度与产生的紫外光子数具有相关性的特点,提出了覆冰绝缘子放电过程紫外预警三区段法,为评估覆冰绝缘子的污秽状态和闪络预警提供了方法.     

高压脉冲放电破碎混凝土梁试验

对15根混凝土梁进行了液中高压脉冲放电破碎试验。通过液电效应和液中铜丝爆炸对混凝土梁破碎效果的比对分析,确定了液中铜丝爆炸为高压脉冲放电的优选方案。试验参数为混凝土强度、梁钻孔孔径、孔间距、高压脉冲放电电压和放电铜丝根数。结果表明：混凝土梁的破碎效果随放电电压的提高和放电铜丝根数的增多而明显提高,随混凝土强度的降低而略有提高。在其他参数相同的情况下,钻孔孔径为40 mm的混凝土梁比钻孔孔径为50 mm的混凝土梁破碎效果好;钻孔间距为300 mm的混凝土梁比钻孔间距为400 mm的混凝土梁破碎效果好。根据试验结果建立了混凝土梁破坏程度（即梁侧混凝土裂缝宽度）与输出电压、放电铜丝根数、混凝土强度等关键参数间的数学表达。     

介质阻挡放电对TiO_2-GAC再生试验的影响

以负载TiO_2的颗粒活性炭为材料,去吸附紫色石蕊溶液,并通过介质阻挡放电的方式研究其再生,以TiO_2-GAC吸附紫色石蕊溶液的量来衡量再生的效率,通过改变放电频率、放电时间、放电极板间距与放电电压等方面对TiO_2-GAC再生情况进行探讨,定性地分析导致实验结果产生的可能原因。研究发现:放电电压为10 kV,放电频率为10 kHz,极板间距在10 mm,放电时间为40 min左右的情况下,TiO_2-GAC再生率达到72.7%,并且再生效率随着放电频率的增大而增大,还发现含水率和实验次数也会影响再生的效率。     

正极性纳秒脉冲下水中流注放电仿真研究

基于场致电离机理，建立二维轴对称流体模型，仿真研究正极性纳秒脉冲电压下水中针-板电极流注放电的发展过程。得到不同的外施电压幅值、脉冲上升沿时间下水中流注放电的形貌、电场强度与空间电荷密度的时空分布。仿真结果表明：随着外施电压幅值升高，放电通道的电荷量和速度变大；脉冲上升沿变陡使得放电通道半径增大，对应的最大电场强度减小。仿真显示脉冲放电下水温有所升高，但放电没有明显的汽化现象。文中的研究结论有助于加深对纳秒脉冲下水中流注放电起始、发展过程的认识以及对液体电介质放电机制的理解。     

紫外成像技术在高压电晕放电中的应用

介绍了电晕形成的机理、电晕放电的危害及电晕的检测方法,重点分析了紫外成像技术的原理,论述了利用紫外成像技术检测到输变电设备中的电晕放电现象.结果表明,紫外线技术不受太阳光的干扰,为高压输电设备的在线检测和故障诊断提供了一种方便、快捷的手段.     

三元18650电池低温放电特性的实验研究

为研究三元材料锂离子电池的低温性能,以国内某公司生产的三元材料2.6 A·h单体电池以及自制的23.4 A·h电池模组为研究对象,对不同放电倍率下三元材料锂离子电池放电电压、放电容量及温度等特性进行了研究.研究结果表明,当环境温度为-20℃时,单体和模组的放电端电压曲线呈非线性变化;单体电池的放电容量随放电倍率的增大而减小,电池模组的放电容量随放电倍率的增大而增大;电池放电倍率越大,电池的发热量越大,电池的温升越高,同一倍率下,电池模组中心电池的温升是单体电池温升的2.6倍.     

水分对复合电场下油纸绝缘局部放电特性的影响

为研究水分对复合电场下油纸绝缘局部放电特性的影响,文章进行了不同含水率下的油纸绝缘结构典型电场下局放特性试验,得到了不同含水率下,油纸绝缘在针-板电极和平板电极中的复合电场局放特性。结果显示,直流分量对局放起始电压及局放量影响较大。不同含水率下局放量均随电压的升高而增大。极不均匀电场下,高含水率下的局放量始终大于或等于低含水率时;均匀电场下,高低含水率下的局放曲线随电压升高出现交叉。经分析得出结论,水分使变压器油电导率增大,易于油水界面空间电荷消散,导致放电量增加。液体介质中的局部放电除经典的介质中气泡缺陷模型外,还可能存在多水滴融合缺陷模型。该缺陷是导致平板电极下高低含水率的油纸绝缘放电曲线出现交叉的主要原因。     

太阳能电池开路电压非接触定量成像检测

太阳能电池的开路电压(Voc)是影响太阳能电池的光电转化效率重要参数之一.为了准确检测太阳能电池开路电压图像,首先利用有限元仿真方法得到了太阳能电池开路电压与发光成像强度之间的关系;其次基于调制光致载流子锁相成像(LIC)系统对商用单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池进行了开路电压非接触定量成像研究,并与光致发光成像检测方法(PL)对比;最后利用LIC方法对不同注量1 MeV电子辐照Ga As太阳能电池进行开路电压成像研究.结果表明:LIC方法和PL方法均能获得太阳能电池的开路电压分布,且两种方法所测得的单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池开路电压均值均与Sun-Voc方法所测结果一致,误差小于1%.利用LIC方法测得开路电压分布结果与PL检测方法吻合,相比PL检测方法,LIC检测结果信噪比更高,且检测过程更简单;对不同注量1 MeV电子辐照的Ga As电池的开路电压进行LIC成像的结果与电测结果吻合,为分析辐照电池局部损伤提供了一种新方法.     

降雨条件下球电极表面电晕放电特性的试验研究

降雨会改变电极表面的电晕放电特性,分别以直径10 cm、20 cm、30 cm及50 cm的均压球为研究对象,在试验室内人工模拟了大、中、小三种不同降雨强度,研究了球电极表面雨滴分布及对电晕放电的影响。研究表明:电晕放电会改变雨滴的形态及位置,使其更接近半球体,位置分布趋于均匀;雨水的存在会使球电极起晕电压明显降低,且表现出一定的极性效应,试验用四种球电极负极性比正极性起晕电压低0~20 k V左右;放电强度会随着球电极直径的增加而减弱,同时随着雨量的增加而增强;雨滴会造成球电极表面电晕放电强度出现间歇性变化;电压降低的过程中,电晕放电强烈程度明显弱于加压过程。电场仿真表明随着雨量增加,电极下表面雨滴径向距离会减小而轴向距离增加,雨滴附近局部场强畸变程度增加,起晕电压降低。     

低气压长间隙工频放电U_(50%)-P曲线饱和特性研究

为研究低气压下长间隙工频放电击穿电压与气压U_(50%)-P关系曲线饱和特性,利用低气压放电试验平台对2~70 k Pa气压范围内300~600 mm棒-板间隙进行了工频放电试验研究,得到不同间隙距离的U_(50%)-P曲线,并对曲线饱特性以及饱和区击穿前过程进行研究。研究结果表明:在2~70 k Pa气压范围内不同棒-板间隙的U_(50%)-P曲线均存在明显饱和区,随间隙距离减小饱和区向高气压方向移动,饱和范围增大且U_(50%)分散性增大。产生上述现象的的原因为:饱和区内击穿前间断发展的流注放电产生大量空间电荷,影响电子自由行程和碰撞几率,削弱了气压对电子自由行程和碰撞几率的影响。研究结果对研究低气压下长空气间隙放电特性提供参考。     

基于UHF检测的变压器内部典型放电实验的谱图分析

变压器超高频(UHF)局部放电检测法具有抗干扰能力强、灵敏度高等优点,适用于变压器局部放电的现场检测。基于虚拟仪器技术开发了一套UHF局部放电检测系统,并对针板放电、沿面放电和内部放电等五种典型的变压器局部放电模型进行试验,获得了相应的放电谱图。进一步对典型放电谱图进行分析,总结出了不同放电模型局放信号的相位特征,包括检测放电电压与放电相位的关系、放电次数与放电相位的关系、以及试验电压与放电相位、放电次数的关系等。分析结果表明,不同的放电类型对应不同的放电谱图,为进一步开展应用超高频法进行变压器局部放电的模式识别奠定基础。     

正负直流电压下棒板间隙起晕电压计算方法

阐述了棒-板间隙正电晕起晕判据的推导过程,并采用正负电晕起始判据分别建立了计算棒-板间隙正负直流起晕电压的光电离模型,且确定了模型中碰撞电离系数、吸附系数、光子吸收系数、光子表面发射系数等参数的取值.进行了 10 cm、12 cm、14 cm和16 cm间隙距离下的棒-板间隙正负直流电晕放电试验,通过紫外成像仪和高电位...