典型神经网络串联型电弧故障检测及选线方法研究

为解决传统特征分析加机器学习的电弧故障检测方法的准确率和实时性受到特征参数选取的主观性及特征分析过程的影响问题,搭建了三相多负载并联的串联型电弧故障实验系统,对不同支路、不同相发生电弧故障时的干路电流信号时间序列进行分析。将电流信号进行分类、分段、标准化处理并作为检测模型样本;对深度卷积神经网络模型、长短期记忆网络模型、普通神经网络模型进行架构及训练;通过差分处理对网络模型在线分类结果进行优化分析;以准确度和损失函数值、在线测试速度、优化后多分类识别准确率为评价指标,对比分析了3种模型故障检测及选线效果。研究结果表明:基于深度卷积神经网络的串联型电弧故障检测及选线模型对电机类负载故障检测及选线准确率可达96.77%,对变频器类负载故障检测及选线准确率可到98%,准确率高于近几年其他三相回路电弧故障检测模型。

基于OD-LTP的振动条件下串联型故障电弧检测方法研究

当三相异步电动机发生机械振动时,主回路中接触不良的电气接触点在振动作用下会产生串联型故障电弧,进而影响电路安全甚至引发电气火灾。而振动条件会加剧了故障电弧信号的复杂性,因此本文以回路电流信号为研究对象,提出了一种振动条件下的高实时性串联型故障电弧检测方法。首先通过构建滑动记忆矩阵对实验电流数据进行动态保存,其次通过正交方向改进局部三值化模式(orthogonality direction local ternary pattern,OD-LTP)提取滑动记忆矩阵的纹理特征,最终将统计的OD-LTP图像的灰度分布直方图幅值作为特征向量,通过基于沙猫群优化(sand cat swarm optimization,SCSO)的支持向量机(support vector machine,SVM)建立振动串联型故障电弧检测模型。本文通过对比不同矩阵参数,得到最佳的滑动记忆矩阵尺寸,最终所提方法对故障电弧识别的准确率达到99.2%。通过对不同工况、不同特征提取方法对比分析,表明本文提出方法不仅适用于不同工况运行的工业电机变频器系统,其相对于其他特征提取方法也具有较高的实时性。

直流断路器全工况串联型合成等效试验方法

混合式高压直流断路器作为直流电网的关键设备之一,完备的型式试验是保证其挂网运行时快速、可靠清除故障电流和故障恢复的重要手段。为了更好地等效混合式直流断路器分断及故障恢复过程中的高电压与大电流工况,研究了混合式直流断路器开断大电流和故障清除失败情况下的重合闸全过程等效性评价指标,提出了一种新型串联式的全压全流合成等效试验方法,通过适当的控制方式,方案可以在不过多增加控制复杂度,实现试验全工况等效,并通过对电容器组的高效复用,降低了试验的成本。在该方案中,试验回路由大电流回路和高电压回路串联,通过大电流回路单独提供开断电流,在断路器开断结束后投入高压试验回路,两个回路共同作用提供开断后稳态电压和重合闸的二次电流。通过对4 kV/8 kA断路器进行开断及重合闸实验,验证了该试验回路的可行性,并针对500 kV/25 kA工况下的断路器对比了该试验回路与现有并联合成试验回路,结果表明串联式的全压全流合成试验方法在等效性、二次控制简易性和经济性方面存在优势,为直流断路器全工况等效试验提供另一种可选择方案。

串联型滑模结构的燃料电池供气系统控制研究

针对燃料电池空气供给系统动态性能易受负载变化和外界环境因素影响的问题,设计了一种由超螺旋滑模控制与终端滑模控制相结合的串联型控制策略。建立了面向控制的五阶动态模型,提出了在负载变化时供气系统跟踪最佳过氧比、最大净输出功率和阴极压力测量的控制问题;提取最佳期望值并设计控制器,利用Lyapunov方法进行闭环稳定性验证。仿真分析可知,所搭建的观测器扰动估计值与理论实际值误差在0.01%以内,且本文方法与PID控制相比过氧比跟踪最佳期望值响应时间提高了6.9%,最大净功率输出值提高0.2%,阴极压力响应时间相比提高了60%。由结果可得,本文策略在负载变化时可以有效的控制供气系统过氧比跟踪最佳期望值并输出最大净功率,能够准确、迅速的估计阴极压力,能够较好的估计扰动,具有较强的抗干扰能力。

打造“多池串联型电化学装置”

“多池串联型电化学装置”是重要考点,该文对其相关类型进行总结。一、有外加直流电源型。若有外加直流电源,则各池均为电解池。应用电解原理,进行正确分析判断和计算。例题1(2023年湖南省三湘创新发明展联合调研)如图1所示,甲、乙为相互串联的2个电化学装置。下列说法中正确的是()。

串联型微电网分散式频率控制策略

为了解决现有串联型微电网分散式控制频率跌落问题,此处提出了一种串联型微电网分散式频率恢复控制策略。该控制策略利用串联型微电网线路电流公共信息,通过本地获取的线路电流频率构造频率恢复项,将其作为偏置加入功率因数角下垂控制中,实现了分散式频率恢复控制。通过稳态分析,阐明了所提控制策略的机理。实时仿真结果表明:所提控制方法能有效解决现有串联型微电网频率跌落问题,随着负载变化均能将系统的频率控制在给定值,该控制策略提高了系统的频率质量,完全分散式的控制方式提高了系统的可靠性。

基于改进奇异值分解的新能源汽车串联型电弧故障检测方法

在电动汽车充电时,通常会遇到一些问题,比如高压线路连接不牢固和线路绝缘老化破损等。这些问题往往会导致电弧故障,严重威胁到充电线路的安全性。由此本文提出基于改进奇异值分解的新能源汽车串联型电弧故障检测方法的研究,该研究旨在快速、准确地检测电动汽车电气系统中的电弧故障。该研究搭建了电动汽车故障电弧实验平台,采集不同工况下干路电流时间序列并建立了样本库。通过使用串联型锂离子电池系统的等效电路模型,构建基于二阶RC模型。最终,通过仿真分析来验证该模型的准确性。

串联型电力有源滤波器中低通滤波器的设计及参数优化

串联型电力有源滤波器 (简称SAPF)是为解决用户端供电电压中存在的电能质量问题而设计的一种有源滤波器。它利用PWM逆变器产生与电网畸变电压大小相等、方向相反的脉宽调制波 ,经低通滤波器 (简称LPF)滤除开关纹波后通过变压器串联在电网中 ,以达到稳定负载端电压、改善电能质量的目的。目前研究主要集中在控制方法和波形瞬时畸变的实时检测上 ,对LPF涉及很少 ,而LPF的好坏会影响SAPF能否正常应用。研究发现对于不同的频率 ,LPF在SAPF中作用的电路结构并不相同 ,因此传统的LPF设计方法并不完全实用。在深入研究的基础上 ,文中提出了一套分频段的LPF设计和参数优化方法。仿真和实验结果都验证了该文所给方法的正确性。

串联型电能质量控制器注入电压的研究

串联型电能质量控制器(SPQC)通过向系统电压中串联一个电压源来调节用户侧电压质量。当系统电压发生电压跌落、浪涌、不平衡现象或电压中含有谐波时,使用SPQC可以获得更高的效率。文中对系统电压不平衡条件下SPQC注入电压的特性进行了研究,提出了优化控制的几个目标,在此基础上对三相三线制和三相四线制非平衡电压跌落的补偿进行了研究,并以三相四线制系统为例,提出了优化补偿电压的算法。仿真结果很好地证明了理论分析的正确性。

基于信息熵的串联型故障电弧频谱特征研究

针对串联型故障电弧影响供配电系统供电安全的问题,提出小波包信息熵理论与短时傅立叶变换相结合的串联型故障电弧频谱特征分析方法。首先研制了低压串联型故障电弧实验平台,开展了典型负载故障电弧模拟实验。其次,利用小波包技术对发生稳定串联型故障电弧前后的电流信号进行分解、重构和归一化处理。然后,计算各频带重构信号的信息熵,通过对比各频段燃弧前后重构信号的信息熵得出稳定故障电弧电流信号的特征频段为8-10.8KHz。最后,采用短时傅立叶变换对特征频段的重构信号进行时频分析,得出发生稳定故障电弧前后电流信号的频谱变化规律。经验证,在发生不稳定故障电弧时,8-10.8KHz仍为故障电弧的特征频段,频谱特征依然明显。结果表明,利用信息熵和短时傅立叶变换对低压串联型故障电弧进行频谱特征研究是可行的。

一种串联型故障电弧数学模型

串联型故障电弧威胁着供电系统的供电安全.因矿井等供电系统存在易燃易爆物质,不宜现场开展串联型故障电弧实验,无法大量获得故障电弧样本.为了对不宜开展故障电弧现场实验的供电系统进行串联型故障电弧特征分析及故障诊断,该文首先在实验室开展大量串联型故障电弧实验,通过数值分析获得不同实验条件下的Mayr-Schwarz电弧数学模型参数:电弧时间常数系数τm、常量α、电弧耗散功率常数系数Ps、常量β、电弧电导g;然后再对实验条件与电弧数学模型参数进行灰色关联度分析,建立预测不同电路条件下串联型故障电弧数学模型参数的神经网络黑箱模型;在此基础建立串联型故障电弧的数学模型,并对故障电弧进行仿真分析;最后对比分析实验结果及仿真结果,验证了基于神经网络黑箱模型的串联型故障电弧数学模型的有效性.研究成果对不宜开展现场实验的供电系统开展串联型故障电弧诊断工作具有积极意义.

串联型电能质量补偿器的实验研究

串联电能质量补偿器对提高电能质量、减小经济损失具有重要作用。文中介绍了串联型电能质量补偿器的工作原理 ,并对其进行了实验研究。实验结果表明 ,串联型电能质量补偿器可有效抑制电网电压中的闪变、波动以及谐波等各种畸变 ,从而满足电力负荷对供电质量的高要求。

基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器

针对大量使用的三相不可控整流桥,提出了一种新型的基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器,该滤波器串联在整流桥和谐波源负载之间,只需要工作在电压电流2个象限,仅处理部分功率,不需要进行复杂的谐波检测计算,通过简单的控制即可实现对谐波电压和无功的同时补偿。文中详细分析了该滤波器的工作原理,通过理论推导,建立了单周控制实现方程。理论分析和仿真结果表明,该单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器谐波电流跟踪效果好、动态性能优良,能有效补偿整流桥非线性谐波源。

基于电压型逆变器的串联型电能质量补偿器与电力系统相互作用的研究

建立了基于电压型逆变器的串联型电能质量补偿器与系统相互作用的模型 ;在此模型的基础上 ,研究了系统和补偿器之间的相互影响 ,得出了结论 ;并用Matlab和Pspice进行了仿真验证。所得结论可为串联型补偿器参数确定提供理论依据。结论也适用于包含串联部分的统一电能质量调节器。

串联型电能质量调节器的阶段式补偿控制策略

提出一种可用于直流电容取能式串联电能质量调节器(series power quality regulator,SPQR)的阶段式补偿控制策略。该补偿策略分为稳定运行、超限运行及恢复运行3个阶段,提出针对各阶段分别采用完全补偿、最小能量补偿及最大能量补偿策略。采用负荷电压及滤波电容电流双闭环控制策略对各阶段进行控制,并对稳定运行阶段增加了直流电容电压调整控制。为保证各阶段切换时的稳定,提出综合利用直流电容电压及系统电压幅值作为判据的切换控制策略。利用EMTDC/PSCAD对所提出的补偿控制策略进行仿真验证,仿真结果表明5:阶段式补偿控制策略能够补偿系统的稳态及暂态电压扰动,并能够保证装置的持续在线运行。

低通滤波器在串联型电力有源滤波器中的应用

分析了低通滤波器用于串联型电力有源滤波器时的特殊性 ,建立了分频段仿真电路模型并且提出了分频段设计方法。利用该方法 ,为一台 15 k W样机设计的低通滤波器取得了较为满意的结果。为进一步消除开关纹波 ,提出了在低通滤波器中引入陷波滤波器的改进方法。仿真和实验结果表明 ,加了陷波滤波器后 ,低通滤波器的滤波特性得到了很大改善。陷波滤波器的设计方法在文中也作了介绍。

串联型电能质量补偿器的研究

随着非线性负荷的大量增加以及系统中各种干扰造成的配电网电压畸变将影响许多电力用户 的正常用电，由此可能造成巨大的经济损失。本文介绍了串联型电能质量补偿器的工作原理 ，在补偿器中采用了基于广义瞬时无功功率理论（Ｐａｒｋ 变换）的检测方法。仿真和实验结果 表明，串联型电能质量补偿器可抑制电网电压中的不对称。波动以及谐波等各种畸变，从而 满足电力负荷对供电质量日益提高的需求。

提高串联型逆变器频率跟踪速度的研究

分析了串联型逆变器频率跟踪电路的电路参数对逆变器运行的稳定性和动态性能的影响,提出了一种简单实用的变带宽电荷泵锁相环逆变控制方法,对其稳定性和动态响应能力进行了理论分析和仿真验证。仿真结果显示,该方法可以大大提高逆变器频率跟踪速度,并且不会影响环路正常工作时的稳态误差和噪声抑制性能。

单相串联型直流侧有源电力滤波器

提出了一种单相串联型直流侧有源电力滤波器。与传统的单相有源电力滤波器相比,有源开关的数量减少了一半,简化了电路结构,降低了成本。串联型直流侧有源电力滤波器采用双环控制,电流控制跟踪电源电压变化,电压控制调整有源电力滤波器的能量流向。通过改变有源电力滤波器上储能电容电压极性,实现对电感电流的连续可控,提供负载所需要的谐波电压,使电源电流成为与电源电压同频同相的正弦波,从而实现谐波治理。这种控制方法具有结构简单、补偿效果好等优点。仿真结果验证了所提出理论的正确性。

串联型电能质量补偿器主电路设计方案

串联型电能质量补偿器能有效抑制系统电压跌落和消除电压谐波 ,对提高电能质量具有重要意义。文中介绍了串联型电能质量补偿器主电路的基本结构 ,结合实验样机的研制对主电路各部分设计方案进行了分析比较。提出了逆变器电路结构、运行方式及控制策略的设计 ,讨论了串联变压器和输出滤波器对装置性能的影响 ,比较了 3种直流储能方式的优劣。为类似装置主电路最佳方案的设计提供了依据。