基于调频连续波的长距离电缆高阻故障定位精度提升研究

传统频域反射法对于长距离电缆高阻故障检测而言,存在检测效率低、遮蔽区域大、抗干扰能力弱等问题。基于此,提出一种基于调频连续波的定位方法以提升高阻故障定位精度。首先,建立了故障电缆分布参数等效模型,阐述了基于调频连续波积分的故障定位方法。通过向电缆首端注入调频连续波,得到携带高阻故障位置和特征信息的差拍信号,利用广义正交积分算法构建故障诊断函数,进而实现高阻故障定位。其次,仿真分析了长距离电缆在不同位置发生不同严重程度的单点及多点高阻故障的定位结果。最后,在实验室同轴电缆和现场330 kV电缆上进行定位测试,验证了所提方法的有效性。仿真和试验结果表明:基于调频连续波积分的定位方法能够有效定位长距离电缆高阻故障,最大可识别过渡电阻为3 kΩ,定位相对误差<1%;相比于反射系数谱法,该文所提方法具有更高的定位精度、更强的抗噪性能和更长的检测距离。

冲击电压下局部放电测量用高频电流传感器

为了进行冲击电压下局部放电现象的研究,研制了一款专门用于局部放电脉冲测量的高频电流传感器。在分析了该传感器的工作原理及其传递特性后研究了线圈匝数、积分电阻和杂散电容对其频率特性的影响;利用方波电压源,校准了研制的电流传感器;利用函数发生器测试了不同频率下的传感器的实际动态响应。结果表明,传感器带宽达800kHz～105MHz,灵敏度为2.4V/A,通频带内具有良好线性度和较小相移。应用此传感器对针板电极试验模型在冲击电压作用下的局部放电信号进行测量,获得了与理论分析一致试验结果,为进一步研究冲击电压下局部放电特性和机理提供了有效的测量手段。

振荡冲击电压下局部放电检测系统研究

为了研究振荡冲击电压下局部放电现象,设计了振荡冲击波形发生器,根据等效电路模型,推导出波形参数表达式;制作了一款专门用于冲击电压下局部放电脉冲测量的高频电流传感器,研究了线圈匝数和积分电阻对其频率特性的影响,利用函数发生器和方波电压源测试校准了传感器实际动态响应;在此基础上建立了一套局部放电脉冲测量系统,并对针板电极实验模型在振荡冲击电压下的局部放电信号进行测量。试验结果表明,该测量系统能够有效抑制源干扰,提取局部放电脉冲,为进一步研究振荡冲击电压下局部放电特征和机理提供重要价值。

基于小波包变换的支持向量机损伤诊断方法

针对结构损伤识别中缺少实际损伤样本的问题,提出基于小波包特征提取的支持向量机结构损伤诊断方法。该方法将结构振动信号小波包分解后的频带能量,经过多传感器数据融合后作为特征向量,输入到多分类的支持向量机中,实现了结构多损伤的识别和定位。应用该方法对IASC-ASCE模型进行了分析,试验结果表明,小波包分解频带能量能够较好地反映结构的损伤特征。多传感器数据融合能够使不同传感器的信息相互补充,减小了损伤检测信息的不确定性,提高了损伤诊断准确率。

ATmega 162双串行口的应用

串行通信用于MCU与MCU以及MCU与外设之间的数据传送;大多数MCU中只有一个全双工串行口,不能满足多MCU应用的需求,AVR高速嵌入式单片机ATmega162带有两个全双工串行口,双串口可同时进行通信,在ATmega162串行通信原理基础上,对双串口同时通信进行了研究,并开发了一个全双工双串行口的数据采集、转发系统,该系统应用ATmega162的两个独立工作的串口改变了传统主从式的通信模式,建立了对等的通信模式,实现了数据的同时发送和接收,提高了MCU的通信效率。

一种基于支持向量数据描述的损伤诊断方法

为了解决结构损伤诊断中缺乏损伤样本的问题,提出了一种基于支持向量数据描述(SVDD)的结构损伤诊断新方法。该方法只需正常状态的数据样本,而不需要任何损伤数据。首先采用小波包分解对数据预处理,以频带能量序列为特征,然后把多测量点的能量序列融合后作为特征向量,输入到SVDD分类器进行训练,实现损伤的诊断。实验表明,采用频带能量降低了数据维数,有效地浓缩了损伤信息;多测量点数据融合不仅能够使不同传感器的信息相互补充,而且减小了检测信息的不确定性;SVDD分类器较好地区分了结构正常与非正常状态,达到损伤自动诊断的目的。

GIS典型缺陷局部放电测量与分析

为了研究GIS中典型缺陷的放电特征,在试验室中以一段220kV电压等级的GIS母线腔体为试验对象,设计了高压导杆表面金属尖刺缺陷、悬浮电位缺陷、绝缘子表面导电胶尖刺缺陷、绝缘子表面硫化银污染物缺陷这4种放电物理模型,采用脉冲电流法对其局部放电信号进行测量。研究其放电脉冲中心相位分布、平均幅值随外施电压变化的趋势,比较分析单个放电脉冲波形及其主要能量分布。试验结果表明,相同条件下同一缺陷模型放电稳定、重复性好;不同缺陷类型的PRPD谱图呈现出不同的特点,单个脉冲波形及其能量分布不同;放电平均幅值、中心相位随外加电压变化的趋势也有较大区别;这些特征为进一步进行放电类型的模式识别及局部放电机理研究提供了试验依据。

直流电压下油纸绝缘结构气隙模型的局部放电特性

在油纸类绝缘的高压电力设备中,绝缘介质中的气隙是产生局部放电的主要来源。一般来讲,气隙主要有油纸固体绝缘纸板中因制造工艺等产生的气隙,另外还有绝缘油液体中的气泡产生的气隙。为了研究直流电压下油纸类绝缘介质的局部放电特征,在实验室内构建了油纸绝缘结构中绝缘纸板气隙模型和油中气泡气隙模型,施加直流电压,分别采用罗氏线圈与采样电阻来测量局部放电信号。利用Origin数值分析软件对局部放电脉冲进行频谱特性分析及滤波处理等。研究结果给出了绝缘纸板气隙和油中气泡气隙模型在直流电压作用下局部放电的波形特征,为研究油纸绝缘类设备(如直流输电系统中的换流变压器)在直流电压下的局部放电的检测与识别奠定基础。

振荡冲击电压下SF_6极不均匀场间隙的放电特性

根据IEC 60060-3所规定的振荡冲击电压波形,研究了在正极性振荡雷电冲击电压和振荡操作冲击电压下SF6气体极不均匀场间隙的放电特性,包括SF6压强(P)和50%起晕电压(UP50)关系、SF6压强(P)和50%击穿电压(UB50)关系等。并且比较了振荡雷电冲击和标准波雷电冲击下SF6气体极不均匀场间隙的放电特性的异同。结果表明,振荡型冲击电压因其振荡特性,使SF6极不均匀场间隙的放电次数增加,这有利用发现GIS中存在的例如导电尖刺等电极缺陷;等波头的振荡冲击波和双指数冲击波作用下SF6极不均匀场间隙的有着相似的放电特性,这对振荡型冲击波替代双指数波在较高等级的GIS现场耐压试验中的运用有重要的指导意义。

电力设备现场耐压试验用振荡冲击波产生的仿真研究

根据IEC 60060-3振荡冲击电压波形(OIV)的物理特性,提出了一种通过数值等效电路模型获得OIV波形的方法。通过对模型的理论分析,得到波形几个重要参数的解析表达式;讨论了负荷取值范围对波形参数的影响。仿真结果表明,通过调节电路元件参数值,可以得到适用于不同负荷情况下OIV波形,满足工程设计要求;在模型参数确定的情况下,根据波形参数表达式求得的解析解与模型数值解之间误差较小,为现场试验用振荡冲击发生器设计提供了理论依据。

雷电冲击电压下油纸绝缘气隙模型的局部放电测量与分析

介绍了冲击电压下油纸绝缘气隙局部放电的机理与过程,构建了油纸绝缘气隙模型,设计了冲击电压下油纸绝缘气隙局部放电的测量系统,采用ORIGIN数值分析软件进行局部放电脉冲的分析与处理,并分析了冲击电压下局部放电主脉冲及波尾多次脉冲的波形特征,探讨了雷电冲击电压下油纸绝缘气隙模型的局部放电起始电压和平均放电重复率等参数性质.试验结果表明:油纸绝缘气隙模型在雷电冲击电压下的局部放电脉冲分为波头时间的主放电脉冲和波尾时间的多次低幅值脉冲,冲击电压的等效频率很高,在测量信号中存在一个幅值很高的由容性电流引起的电压信号叠加在局部放电信号之上,要进行滤波处理;冲击电压波形的随机性与局部放电信号的随机性导致冲击电压下的局部放电信号分散性很大,需要采用统计的方法进行分析.这些试验结论为油纸绝缘类电力设备绝缘状态评估奠定了基础.

油纸绝缘气隙模型局部放电特性试验研究

为了研究直流输电系统中换流变压器油纸绝缘的局部放电特性,设计构造了典型的油纸局部放电模型———气隙放电模型。针对同一模型分别施以交流电压、直流电压以及冲击衰减振荡电压,采用IEC 60270-2000推荐的脉冲电流法分别检测与分析该模型局部放电的不同特征参数。对比研究了在交流、直流及振荡冲击电压下油纸绝缘气隙放电模型的局部放电脉冲特征参量包括局部放电起始电压、熄灭电压、放电波形、放电水平、放电重复率等,对实现换流变压器的局部放电在线监测与绝缘状态综合评估有一定的指导意义。

交联电缆典型绝缘损伤针刺模型的局部放电试验研究

构建了交联电缆施工及运行过程中的典型绝缘损伤模型——针刺模型,设计并制作了衰减振荡波电压发生器,分别测量了针刺模型在交流电压及衰减振荡波电压下的局部放电脉冲,对比分析了针刺模型在振荡电压下的局部放电的一些基本特征,结合IEC 60060-3标准对交联电缆采用衰减振荡波的耐压试验与局放测量的可行性进行了探讨,对现场综合评估交联电缆主绝缘的状态方法进行了实验室内的初步试验研究。

高压变频电源作用下的油纸绝缘局部放电特性

为研究直流输电电压下的油纸绝缘特性,设计并搭建了交流变频高压试验电源系统,并设计制作了典型的油纸绝缘局部放电试品模型,即纸板内部气隙放电、油中纸板沿面放电和油中金属尖端电晕放电模型,针对不同频率电压作用下的同一试品,进行局部放电测量,通过分析获得了局部放电随电压频率升高发生相位、幅值、等变化的放电规律.试验与分析结果表明,随外施电源频率增加及电压幅值升高,局部放电次数增高,能量有所增强,亦即随频率的增加油纸绝缘结构受到局部放电的威胁越严重.研究结果对直流输电系统中的换流变、平波电抗器等油纸绝缘在谐波电压作用下绝缘结构设计有指导意义.

混沌支持向量机在变压器局部放电检测中的应用

针对变压器故障诊断中缺少实际典型故障样本的问题,提出了混沌支持向量机(CSVMs)变压器局部放电检测方法。该方法采用K均值聚类(KMC)对变压器油中5种特征气体样本进行预选取作为特征向量,输入到混沌优化多分类支持向量机中进行训练,建立CSVMs诊断模型,实现对故障样本的诊断分类。实例分析表明,KMC算法浓缩了故障信息,有效地解决了确定模型参数时耗时巨大的问题;混沌优化较好地提高了模型的推广能力。该方法在有限样本情况下,能够达到较高的故障正判率,满足变压器故障自动诊断的目的。

基于神经网络与特征融合的损伤诊断方法

为了能准确地诊断复杂结构损伤是否产生以及产生的位置和程度,提出了一种小波包分解、多传感器特征融合和神经网络模式分类相结合的结构损伤诊断方法。首先,用正交小波包对多个传感器采集的振动信号进行小波包分解,并计算每个频带上的相对能量;然后把这些传感器信号的小波包相对能量融合,构成神经网络分类器的输入特征向量,从而实现损伤的诊断和评价。研究结果表明:正交小波包分解的频带能量分布能够较好地反映结构的损伤特征;特征融合能够使不同传感器的信息相互补充,减小了损伤检测信息的不确定性,使诊断信息具有更高的精度和可靠性,提高了诊断准确率。

振荡冲击波发生电路的设计及其参数选取

介绍了一种通过数值等效电路模型获得振荡冲击波形的方法。

振荡型冲击电压下GIS绝缘气隙模型的局部放电研究

为更加全面地对GIS设备进行现场试验检测,根据相关规程规定,GIS设备现场交接试验中应增加冲击电压试验。设计了符合IEC 60060—3规定的振荡型冲击电压发生器,制作了不同尺寸的绝缘气隙缺陷模型,并搭建了冲击电压下局部放电脉冲测量系统,研究了冲击电压下尤其是振荡型冲击电压下GIS绝缘气隙缺陷的局部放电特性,比较了不同电压类型下缺陷的局部放电所表现出的不同特征,分析了冲击电压下气隙缺陷局部放电机理与过程。对振荡型冲击电压在较高等级的GIS现场耐压试验中的运用有一定的指导意义。

基于ADAM模块的恒温恒湿空调监控系统

针对空调系统的设备具有多而分散的特点,以及大型集散控制系统(DCS)成本相对较高,以改造一个恒温恒湿实验室为例,设计了一套低成本的DCS系统。采用ADAM-4000系列模块将一个以低压电气控制的空调系统改造为一个自动化程度和可靠性高的DCS控制系统。改造后的系统使用Visual Basic 6.0编程软件实现采样点信息的实时监测和现场设备的实时控制。同时,使用SQL Server 2000数据库,实现数据的查询、管理及远程访问。

建筑设备监控实验系统的研究与开发——“建筑智能化系统专业教学综合实验创新基地的研究与实践”之一

建筑设备监控系统是智能建筑的重要组成部分,目的是保证建筑物有一个安全舒适的生活与工作环境,提供一个高效、便捷的设备管理手段。本文以开展综合教学实验和创新训练为目的,采用部分实物与模拟展板相结合方式构建建筑设备监控实验系统,直观演示建筑设备监控系统的组成及工作原理,可进行管理功能演示和操作实验,并可开展仿真及程序开发等创新训练,为学生提供了一个进行实践与创新的平台。