低压电器是新型电力系统发展的重要基础装备,针对行业在产品感知、复杂保护控制、数据互通、模型训练及大模型工程化与可信性方面面临的制约,采用文献归纳、案例对比、典型场景分析和生命周期框架映射方法,梳理行业数字化转型基础,构建覆盖智能设计、智能制造、智能产品和智能运行的全生命周期技术路径。分析表明,行业智能化需以数据贯通为基础,融合机理模型、数据模型与知识模型,发挥大模型和工业智能体的贯穿作用与标准化的指导作用,形成“端-边-云”协同的数据闭环;提出行业“三步走”的发展路径,最终形成数字孪生、边缘智能、垂类大模型、工业智能体和软件定义产品;转型过程中,建议行业推进公共测试床、安全体系与标准体系建设。
振动、冲击、温变等应力环境易使电连接器出现信号瞬断失效现象。为精准评估环境应力水平对电连接器可靠性的影响,提出了集成8路接触电阻与瞬断故障信号连续监测于一体的系统架构。设计的四线法测量电路可实现1 mΩ~10 Ω的电阻精准测试与高速采集,设计的基于现场可编程门阵列(FPGA)的瞬断监测电路可实现低至100 ns的瞬断时间精准捕捉。系统具有多通道独立采集、同步传输与并行解析的特色。测试结果表明,开发的监测系统能够满足电连接器可靠性试验评估及失效机理研究的需求。
针对空气式交流接触器单一诊断信号易受干扰、特征提取困难的问题,提出一种基于声振融合与改进时序卷积网络(TCN)的故障诊断方法。利用参数优化特征模态分解(FMD)和改进小波阈值算法对声振信号降噪,建立故障数据库;依据合闸机械特性划分三阶段,提取时域与局部能量特征,并利用t-分布随机邻域嵌入(t-SNE)进行降维与可视化;以TCN为基础,引入双向门控循环单元(BiGRU)和注意力(Attention)机制,构建改进TCN复合诊断模型,增强长时序依赖、双向动态信息及关键故障片段表征。结果显示,模型在3种接触器上的诊断准确率分别为97.33%、94.67%和96.00%,性能优于传统模型,证实了其在复杂工况中的有效性与工程适用性。
锂离子电池内阻是评估电池工作状态的核心指标,现有模型难以反映内阻动态变化规律,缺少内阻与健康状态的量化关系。为揭示充放电倍率、荷电状态(SOC)及电极厚度对内阻的影响,构建了石墨/NMC111锂离子电池一维电化学仿真模型,基于混合脉冲功率特性(HPPC)测试标准,在0.50C~2.00C、10%~90%SOC、25~65 μm电极厚度范围内开展仿真,并采用电压损失分解法分析欧姆内阻与极化内阻的变化规律。结果表明,电极厚度增加会显著提高欧姆内阻与极化内阻;电池内阻随SOC呈强非线性变化,在低SOC(≤25%)与高SOC(≥90%)区间急剧上升;放电倍率升高会加速浓差极化内阻增长。研究结果为电池结构优化及电池管理系统(BMS)参数设计提供了理论依据。
针对新型配电网中环保气体环网柜绝缘裕度不足、一二次融合结构电场畸变及测量抗干扰能力受限等问题,构建智能化一二次融合环保气体环网柜总体架构,采用电场均匀化、内置传感器协同布局、测量链路抗干扰优化及三工位与断路器联动控制方法,实现绝缘、测量与故障闭锁一体化设计。型式试验和单相接地真型试验表明,样机成套计量精度达0.5级,相电压基本误差为0%,进线/出线相电流误差分别为-0.15%~+0.30%和-0.15%~+0.60%,接地故障识别准确率为100%,闭锁响应时间<100 ms,满足工程应用要求。
针对户外低压配电箱高效散热与高等级防护难以兼顾的问题,量化揭示传统单层柜体设计的固有矛盾与局限性,开展协同优化研究。提出散热-防水同源设计理念,构建基于烟囱效应的双层中空复合柜体结构,建立热湿耦合与雨水截留协同机理模型,通过仿真与正交试验优化结构参数,经多维度测试验证方案性能。结果表明,该方案防护等级达IP45,满载核心温升较行业基准降低42.7%,柜内最大温差控制在6.8 ℃以内;年均运维次数减少87.5%,单台设备年均故障停电时间缩短92%,全程无凝露、雨水侵入及过热故障。可为新型电力系统末端户外配电设备高可靠设计提供技术路径。
针对当前操作票缺乏有效的防误校核手段、智能化程度较低等问题,提出了面向变电站倒闸操作智能防误的知识图谱构建方法。首先,利用电网设备专业语料数据,采用深度学习的模型训练方法构建电网设备连接关系图谱、防误规程图谱和历史操作票图谱,并进行自动融合形成智能防误知识图谱。然后,设计实验验证防误模型的有效性,模型的综合评价指标(F1值)达到80%,准确率达到95%。最后,利用Neo4j图数据库对智能防误知识图谱进行高度可视化管理,并给出其对应的全过程应用流程,有效提高了操作人员面对倒闸操作故障的应急处理能力。
为解决电动汽车(EV)接入配电网安全挑战及评估方法在时空动态性、多约束协同等方面的局限,提出考虑时空耦合与运行约束的EV多维度承载力评估方法。构建基于出行链-地理信息的充电需求时空概率模型,采用双峰Weibull混合分布和分层泊松点过程实现时空耦合;建立融合电压安全、线路热稳定、保护配合的评估框架,利用改进时序蒙特卡洛仿真进行动态校验;构建技术、经济、韧性指标体系,引入熵权-TOPSIS算法生成综合承载力指数。仿真表明,在保护定值未更新时,综合承载力为37.2%;优化保护定值后,设备物理极限成为核心限制因素;实施有序充电可提升承载力至41.8%,为高渗透率EV接入配电网的精准规划与运行提供理论依据。
伴随新能源技术的飞速进步,系统电压不断提高,对断路器的分断性能提出了更为严苛的要求。小型直流断路器在直流系统中扮演着至关重要的角色,为直流负载提供过载、短路等多种保护。针对小型直流断路器分断难点开展性能提升研究。采用串联双断点增大触头开距、采用V型错位灭弧室及高性能产气材料优化气流通道与灭弧系统,结合仿真强化电弧快速转移能力。依据标准进行试验,结果显示临界负载电流、电寿命、短路分断能力等各项关键指标合格,研究可为高电压直流小型断路器的设计与应用提供技术参考。
针对数据中心高压直流(HVDC)系统整流模块保护熔断器状态难以在线监测的难题,提出一种基于电压扰动差分法的在线监测方法。该方法无需新增硬件,通过控制器软件升级实现。采用智能巡检与“定时+动态”复合策略,主动施加可控电压扰动,差分对比整流模块输出电压与母线电压,实现熔断器状态的精准识别。实验表明,该方法可在1~3 s内识别熔断器状态,准确率达100.0%,母线电压波动优于GB/T 38833—2020《信息通信用240 V/336 V直流供电系统技术要求和实验方法》要求的±1.0%,系统带载能力无衰减。该技术兼容性与实用性强,可无缝集成至运维平台,替代人工巡检,提升HVDC系统供电可靠性与运维自动化水平,为人工智能(AI)智算数据中心智能化运维提供支撑。
