提高海底电缆可靠性的设计研究

结合目前海底电缆设计运行情况进行了海底电缆可靠性的研究。通过对海底电缆工程的可靠性调查,分析了造成海底电缆故障的各种人为因素,结合工程设计,在路径选择、海缆及附件选型、运行维护和保护方式等方面阐述了提高海底电缆可靠性的设计建议。     

基于设备时变故障率的海上油田电力系统可靠性评估

考虑海上油田电力系统与陆地电力系统的差异性,提出了一种适用于计算海上油田电网的设备时变故障率计算方法.首先基于知识图谱方法,分析了历史故障数据中各电气设备的故障原因和影响因素,并根据分析结果建立了计及设备及部件相互影响的电气设备基本失效模型;然后考虑设备组成元件的运行年限、检修策略等影响因素,对基本失效模型进行了修正,...     

基于时变故障率与服务恢复时间模型的配电系统可靠性评估

为考察运行环境与故障后服务恢复策略对配电系统供电可靠性的影响,依据这2个因素提出配电系统可靠性的评估算法,以更为细致和全面地刻画配电系统的供电水平与运行风险。首先,针对元器件停运概率依其运行工况（外部天气环境、内部老化情况、定期检修等）变化而时变的特征,建立元件的时变故障率模型;然后,根据负荷点的服务恢复时间依其本身的用电需求等级、恢复过程的次序及相关动作而改变的特征,建立负荷点的服务恢复时间模型;最后,依据上述模型,采用随机稀疏技术模拟配电系统元件的故障过程,并基于服务恢复时间模型和故障遍历算法确立配电系统可靠性评定算法。应用所提出的模型和算法对实际工程系统进行可靠性评估,并与经典的网络等值算法结果对比,算例表明该模型能更好地反映系统的实际运行情况,证实了模型具有较强的理论价值和工程实用性。     

考虑时变故障率的含分布式风电配电系统可靠性评估

分布式风电的间歇性和不确定性给配电系统的安全可靠运行带来影响.传统风电系统可靠性分析未考虑风速对风机故障的影响,或仅能提供系统可靠性指标的近似解.通过分析风速对风机故障率变化的作用机理,考虑风机故障率的时变特性,提出基于马尔可夫过程的分布式风电出力可靠性模型.在此基础上,基于通用生成函数方法这一解析方法,定量分析含分布式风电的配电系统可靠性.最后,通过改进IEEERBTS系统验证了该方法的有效性。     

基于广义比例故障率模型的电网安控装置可靠性评估方法

安全稳定控制装置作为电网保护系统的一部分,其运行可靠性一直受到广泛的研究。由于装置结构、运行功能等区别,一次设备和继电保护的可靠性评估方法难以直接应用于安控装置。为了实现安控装置的可靠性评估,本文提出了基于广义比例故障率模型的电网安控装置可靠性评估方法。利用协变量体现非内部因素对装置故障率的影响,构建故障率模型总结装置运行规律,并基于采集到的历史运行数据和状态监测量,通过拟合的方式,计算威布尔分布参数。基于计算所得参数,求解安控装置可靠性评价指标中的可靠度与复合故障概率,并评估安控装置的可靠性水平。最后,利用样本装置进行算例分析,证明本文方法在安控装置可靠性评估过程中的可行性。     

洋流作用下海底电缆稳定性研究

基于海底管道静态稳定性分析方法,对各电压等级下常用截面海底电缆在海床上的静态稳定性进行计算,讨论了海缆本体参数、海底水流速度和海床介质摩擦系数等因素对海缆稳定性的影响作用,并根据计算分析结果提出了提高海底电缆静态稳定性的措施。     

计及风速与线路故障率周期时变特性的风电并网系统可靠性评估

目前在风电并网系统长期可靠性评估中,风速多采用威布尔概率分布模型,输电线路故障率多采用年均值故障率,其评估结果无法反映系统可靠性随时间的变化情况。提出了综合考虑风速和输电线路故障率周期时变特性对电网的影响进行可靠性评估。在风电场出力方面,建立了风速的时间周期时变模型,并根据风机输出功率与风速的函数关系进一步建立了风电场的出力模型;在输电线路故障率方面,通过统计气象引起的输电线路故障次数计算历史同期各月故障率,用曲线拟合模拟其变化规律,建立了输电线路故障率周期时变模型。基于上述两种模型,用蒙特卡洛模拟法,对风电并网系统的时变可靠性进行评估,最后用算例进行了验证,评估结果可为电网中长期调度、运维及检修决策等提供参考。     

一种适用于可靠性评估的电网设备时变停运模型

建立精确的元件停运模型是电力系统中长期可靠性评估的基础工作,现有的元件停运模型通常不能反映元件时变的运行工况和维修对元件的影响。采用阶梯函数来近似模拟元件老化故障率曲线,并基于更新过程理论建立了元件时变停运模型。该模型可以反映中长期可靠性评估中时间对老化故障率的增长效应和维修对老化故障率的降低效应。实际的变压器算例表明,该模型适合模拟任意老化故障率曲线,可用于老化模式已知的元件寿命分布函数和可用度稳态值的评估。相比于传统模型,所提模型具有更好的精度和更广的适用性。     

基于多场耦合模型的海底电缆载流量和温度场计算研究

海底电缆将电能输送至陆上升压站过程中,各路径段敷设方式下其载流量和温升都对其输送稳定性有着重要影响,电缆载流量和温度场的准确计算对提升电能输送的可靠性与经济性都有着重要意义。文章结合电缆敷设条件,利用COMSOL有限元分析软件建立了基于电磁场、流体场和传热场的多物理场耦合模型,分析了电缆沟内敷设电缆的温度场变化,研究了不同敷设方式对电缆载流量大小的影响。数据表明,电缆敷设的位置和回路数会对电缆载流量产生影响,不规范的敷设位置和密集的回路数都会降低载流量值。因此在工程中应严格按照规范敷设电缆,同时确定适当的回路数以提升运行经济性。     

考虑冗余系统时变故障率和更新过程的MMC可靠性建模及其应用

针对现有模块化多电平换流器(modular multi-level converter, MMC)可靠性计算中未充分考虑冗余系统故障率时变性和缺乏考虑更新过程,从而不能科学衡量MMC可靠性的问题,提出了一种考虑MMC冗余系统故障率时变性并引入N阶梯更新过程的MMC可靠性建模方法。首先,从冗余程度、冗余方式角度细化MMC冗余系统的分类,建立可靠度与故障率间的数学解析关系来量化表征冗余系统故障率时变的变化特性,分析传统马尔科夫模型所计算的冗余系统故障率过小而导致可靠性计算结果偏高的不合理问题;其次,利用N阶梯故障率取代传统MMC冗余系统的时变故障率,并同时引入更新过程理论推导MMC的平均无故障工作时间(mean time to failure, MTTF)和稳态可用度公式,以此修正传统MMC可靠性参数计算结果偏高的问题。最后,以半桥子模块的MMC为例,验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于海底电缆故障探测及维护的分析研究

随着国内外输变电技术的发展,在经济一体化、能源优化配置、减少环境影响等因素的推动下,跨海域输电技术、海底电缆制造技术、海底电缆工程技术不断向前发展。为全面提升海底电缆的安全运行和维护监测水平,开展海底电缆技术的研究势在必行。本文结合实际工程经验,从海底电缆材料和铺设环境的介绍入手,分析了海底电缆的材质、电缆敷设过程中故障的检测及海底电缆的监测及维护等相关技术。     

表征内部潜伏性故障的变压器时变停运模型研究

变压器在运行过程中,绝缘油中会有溶解气体产生。由经验可知,油中气体的含量可反映变压器健康状态,而产气速率则反映了该状态下器身内部潜伏性故障的发展程度。据此原理,建立适用于电力系统风险评估的变压器时变停运模型。模型首先根据气体含量进行变压器状态划分,并考虑实时修复的影响建立多状态马尔科夫模型,得出故障率基值。同时,基于产气速率建立时变停运指数模型,既体现变压器实时运行特性,又准确反映了变压器内部潜伏性故障的发展情况。通过算例分析对模型进行了验证,该模型为系统风险评估提供了基础。     

考虑冗余系统时变故障率和更新过程的MMC可靠性建模及其应用

针对现有模块化多电平换流器(modular multi-level converter, MMC)可靠性计算中未充分考虑冗余系统故障率时变性和缺乏考虑更新过程,从而不能科学衡量MMC可靠性的问题,提出了一种考虑MMC冗余系统故障率时变性并引入N阶梯更新过程的MMC可靠性建模方法。首先,从冗余程度、冗余方式角度细化MMC冗余系统的分类,建立可靠度与故障率间的数学解析关系来量化表征冗余系统故障率时变的变化特性,分析传统马尔科夫模型所计算的冗余系统故障率过小而导致可靠性计算结果偏高的不合理问题;其次,利用N阶梯故障率取代传统MMC冗余系统的时变故障率,并同时引入更新过程理论推导MMC的平均无故障工作时间(mean time to failure, MTTF)和稳态可用度公式,以此修正传统MMC可靠性参数计算结果偏高的问题。最后,以半桥子模块的MMC为例,验证了所提方法的有效性和可行性。     

海底电缆谐波频段电气参数计算

随着海上风电的大规模开发,由海上风电接入电网引起的谐波问题越来越突出,迫切需要进行建模和分析,而在谐波频段对海底电缆进行建模是其中的一项重要工作.研究了海底电缆谐波频段电气参数的计算方法,为海底电缆建模提供了依据.首先给出了电缆电气参数的定义,然后总结了海底电缆电气参数的计算流程和计算公式,并对计算公式的适用性进行了论证,最后对3种典型海底电缆的电气参数进行了计算.结果表明,无论是电缆的正序参数还是零序参数,都会随频率有较大幅度的变化,在进行谐波分析时必须考虑电缆电气参数随频率变化的特性.     

浅谈海底电缆的研究及其系统性问题

<正> 鉴于海底电缆(以下简称海缆)运行环境的特殊性,故在产品结构、材料、工艺、施工以及运行维护等方面都具有独特之处,而且这些环节相互间有着密切的联系,所以对海缆技术的研究必须专业化,且具系统性.近年来,国内投运的海缆数量日益增加,仅浙江省舟山地区在"六五"期间就敷设了约300公里(包括通信海缆和电力海缆),因此,暴露的问题也就越来越多.仅就电力海缆而言,"六五"期间在制造、施工、运行中都出现过一些事故.如1980年至1983年分别敷设     

输变电系统可靠性评估中设备故障率预测方法研究

由于输变电设备在地域分布上的复杂性、运行状态的随机多样性,使得输变电设备故障率具有时变性、随机性等特点。同时由于反映设备故障的信息获取困难,故难以应用常规的回归分析法、分解分析法等时间序列分析法建立准确的故障率预测模型。文中以全网输变电设备故障率为研究对象,提出了一种基于自回归-移动平均混合模型(ARMA模型)的输变电设备故障率预测方法,克服了常规解析法进行输变电设施可靠性评估信息获取困难的缺点,能有效提高全网输变电设施可靠性评估的合理性和准确性。最后,对220k V输电线路故障率进行了预测,结果表明,所提预测模型具有较高的精度,能够满足实际工程的应用要求。     

国内外海底电缆工程研究综述

海底输电工程被公认为最复杂困难的大型工程,其中海底电缆的设计、制造和安装更是难度最大的。简要回顾了世界上海底电缆工程的发展历程,详细介绍了世界上主要海底电缆工程以及海底电缆的生产现状。并比较了不同绝缘形式的海底电缆的优缺点,分析了交、直流海底电缆的经济性和适用性,介绍了轻型直流电缆系统,展望了我国海底电缆的应用前景。     

海底电缆登陆点及路径选择研究

论述了海底电缆登陆点及路径选择的基本原则、步骤及需调查的项目和方法,分析了影响海底电缆登陆点及路径选择的各种因素,介绍了海底电缆登陆点及路径选择设计过程中收集资料及勘测的内容,提出了海底电缆登陆点及路径选择的设计建议.     

基于MMC平均值模型的柔性直流输电系统海底电缆故障过电压计算

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)具有调制简单、开关频率低、谐波分量小等优点,在柔性直流输电系统,尤其是跨海域的电能传输中得到了广泛的应用。笔者采用了MMC换流站平均值模型,提出了一种简化的计算海底电缆直流故障时过电压的计算方法,节省了计算量,仿真结果与详细模型十分接近。