干式电抗器绝缘故障的光纤光栅软测量机理与识别研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51567013
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    41.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0705.高电压与放电
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

In the dry-type air-core reactor, the normal state and the abnormal state of current, voltage and resistance doesn’t change significantly under the influence of inductance characteristics. Consequently, the online measurement of characteristic parameters is difficult. Based on the sensing and transmission of all-optical signal, the fiber provides a detection methods compatible with the electromagnetic environment of dry-type air-core reactor. The flexible interventional technique of fiber Bragg grating is introduced to embedded in the encapsulation structure of dry-type air-core reactor. The characteristic parameters is extracted to reflect the insulation fault of dry-type air-core reactor induced by the partial discharge, overheat, burn, and even fire burned. As a result, the technique route of soft sensor is introduced to provide the online measurement in the dry-type air-core reactor. And further the insulation fault correlation analysis model of random process is established on the consolidation strength variation during the process of high temperature curing and temperature rise, and the background data of temperature distribution and structural changes when powered on. The thermal-optical and dynamical-optical constitutive relations of multi-parameter coupled fiber Bragg grating are formulated, and determinate the insulation failure threshold responded the thermal field distribution, and the significantly affect or even destroy of device body in the transient procedure of reactor. Therefore, the apparent thermal strain and the applied stress-strain are absorbed from the failure mechanism and characteristic state. Eventually, for improving fault recognition rate and robustness, the insulation fault diagnosis model of dry-type air-core reactor is modeled by integrating the inverse analysis, state estimation, and time series analysis based on the measurement multi-parameter of the fiber Bragg grating.
在干式空心电抗器中,受自感特性的影响,电流、电压或阻抗在正常或异常状态下的变化不明显,且特征状态参量在线测量困难。基于全光信号的传感与传输,光纤提供了一种与干抗电磁环境相兼容的检测方式。研究光纤光栅埋入干抗包封结构的柔性介入技术。揭示干抗在实际运行中因局放、过热、烧伤甚至起火烧毁等引起的绝缘故障特征。从而为干抗的在线监测提供了一种软测量的技术路线。并进一步根据高温固化和升温过程中的包封固化强度变化规律,以及通电状态时的温度分布和结构变化等背景数据,建立随机过程的绝缘故障相关分析模型。建立干抗多参量耦合的光纤光栅热-光、力-光等本构关系,确定反映热场分布以及瞬变过程对器身产生的严重影响甚至破坏的绝缘故障阈值,从故障机理和特征状态还原表观热应变与外加应力应变。最终建立一种基于光纤光栅多元测量参数的综合反演分析、状态估计和时序分析的干抗绝缘故障识别模型,提高故障的识别率和鲁棒性。

结项摘要

在干式空心电抗器中,受自感特性的影响,电流、电压或阻抗在正常或异常状态下的变化不明显,且特征状态参量在线测量困难。基于全光信号的传感与传输,光纤提供了一种与干抗电磁环境相兼容的检测方式。本课题研究了光纤光栅埋入干抗包封结构的柔性介入技术,形成集信号传输与智能感知于一体的多参量检测与状态评价。研究干抗在实际运行中因局放、过热、烧伤甚至起火烧毁等引起的绝缘故障所表现出来的状态特征,将难以在线监测的干抗绝缘参量转换为可被光纤光栅传感器在线监测的过程变量,从而为干抗的在线监测提供了一种软测量的技术路线。研究了将光纤光栅传感器检测干式空心电抗器关键参量的安装技术与关键控制参量,并进一步在干抗的高温固化中成型,同时提供基于光纤光栅传感器的器身固化过程中的温度和应力应变的参数响应变化过程。建立了基于铝-绝缘结构的干式电抗器三维物理模型,对干式电抗器的在温度场和电动力导致的外加应力应变进行数值建模和分析,其关键问题是确定干式电抗器的有限元网格模型、热源和边界条件。通过对历史电抗器损坏数据进行统计分析,并对干式空心电抗器的损坏进行反演分析。对故障类型分类,匝间短路和局部过热为事故发生的主要表现,温度对包封的绝缘材料的作用是引起包封安全运行的重要原因,通过模糊数学的方法更准确地确定了包封对于温度因素的可靠度。结合典型绝缘材料的老化经验公式和实验,引入蒙特申格尔寿命定律建立干式电抗器关键控制性材料的使用寿命与模型。建立干抗多参量耦合的光纤光栅热-光、力-光等本构关系,确定反映热场分布以及瞬变过程对器身产生的严重影响甚至破坏的绝缘故障阈值,从故障机理和特征状态还原表观热应变与外加应力应变。根据干式电抗器仿真计算结果,进行干式空心电抗器温升实验,在线监测电抗器的温升及应力应变数据。最终建立一种基于光纤光栅多元测量参数的综合反演分析、状态估计和时序分析的干抗绝缘故障识别模型,提高故障的识别率和鲁棒性。

项目成果

期刊论文数量(33)
专著数量(1)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
光纤F-P腔传感器特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    传感器与微系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李川
  • 通讯作者:
    李川
光纤Bragg光栅拉力传感器不确定度标定研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    光 学 技 术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李川
  • 通讯作者:
    李川
多线圈磁电感应的逆压电式 FBG 磁场传感器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    传感器与微系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李川
  • 通讯作者:
    李川
变压器漏磁热损特征与光纤光栅监测研究
  • DOI:
    10.1021/jacsau.2c00569
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    激 光 与 红 外
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李川
  • 通讯作者:
    李川
一种带温度补偿的光纤Bragg光栅应变传感器设计及工程应用
  • DOI:
    10.1007/978-3-319-43567-1_3
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    仪表技术与传感器
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李川
  • 通讯作者:
    李川

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其他文献

悪性腫瘍におけるビタミンA の変化と作用
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    高橋典子
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阐明维生素A的抗癌作用及其机制
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李川;今井正彦;長谷川晋也;山﨑正博;高橋典子
  • 通讯作者:
    高橋典子
藤生泰範、マウス皮膚におけるレチノイン酸によるタンパク質修飾
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    高橋典子;佐々木裕一;小森悠;今井正彦;熊岡隆也;李川;小澤翼;高橋勝彦
  • 通讯作者:
    高橋勝彦
マウス皮膚におけるレチノイン酸によるタンパク質修飾
视黄酸对小鼠皮肤中蛋白质的修饰
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高橋典子;佐々木裕一;小森悠;今井正彦;熊岡隆也;李川;小澤翼;高橋勝彦;藤生泰範
  • 通讯作者:
    藤生泰範
灰色关联-优化极限学习的溶解氧浓度预测
  • DOI:
    10.1007/jhep07(2014)097
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    严政杰;刘巧;喻其炳;李川;白云
  • 通讯作者:
    白云

其他文献

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李川的其他基金

PIEZO1/TRPV4通过降低牵伸应答调控髋关节囊韧性诱导DDH脱位的作用及机制研究
  • 批准号:
    82360421
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
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    地区科学基金项目
开放场景中工程结构无损检测信号特征迁移与样本学习
  • 批准号:
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  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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