Residual current compensation for single-phase grounding fault in coal mine power network

The way of neutral point to earth via full compensation arc suppression coil can solve the problem of residual current compensation in coal mine power network effectively. Based on the analysis on the grounding current detection results of Xieqiao coal mine, the conclusion that harmonic component of grounding current is dominated by higher harmonics with complex harmonic sources in coal mine power network system was obtained. The influences of harmonic source type and fault point position on harmonic voltage and harmonic current were analyzed theoretically. The influences of earthed fault feeder detection result and the estimation errors of parameters to earth on residual current compensation were analyzed. A new thought of residual current prediction and the selections of model method and control method were proposed on this basis. The simulation results prove that harmonic amplitudes of zero sequence voltage and zero sequence current are determined by harmonic source type as well as fault point position in coal mine power network, and also prove that zero sequence voltage detection can avoid the unstable problem of coal mine power network system caused by undercompensation of capacitive current. Finally, the experimental device of full compensation arc suppression coil is introduced.

城轨直流牵引供电多回流路径耦合建模及回流安全参数动态分布

当前,城轨直流牵引供电系统回流安全已成为影响线路安全运行的关键问题之一。为研究多回流路径耦合对回流安全参数及周边关键金属工程的影响,该文提出多回流路径耦合情况下直流牵引供电系统动态仿真模型,构建多回流路径耦合矩阵,建立多回流路径耦合情况下多区间回流安全参数动态分布计算方法,实现回流安全参数动态分布规律分析。基于实际线路参数,分析了不同类型多回流路径耦合时钢轨电位和杂散电流分布规律。研究结果表明,该文所提出的方法可有效模拟多回流路径耦合情况下回流安全参数动态分布及对周边关键金属工程的影响;针对走行轨回流不畅及多回流路径耦合,分别提出并联电缆及单向导通控制的治理方法,并基于该文所建立的模型进行仿真分析,验证了其有效性。

基于GOOSE通信的地铁多变流器智能优化控制方法研究

当前地铁线路各牵引所变流器独立运行,无法实现实时信息交互、精准调整和协调控制。为解决这一问题,提出基于GOOSE通信的地铁多变流器智能优化控制方法。基于GOOSE通信网络搭建多变流器分层控制结构,以系统网损最小和钢轨电位幅值最小为目标,提出基于NSGA-II算法的多变流器双目标优化控制算法。搭建地铁牵引供电系统动态潮流仿真平台进行仿真验证,结果表明:基于GOOSE通信的多变流器智能优化控制方法能够实现多个变流器的动态管理和协调控制,降低线路网络损耗以及钢轨电位。与传统的无通信优化控制相比,多变流器智能优化控制方法能够实时优化各变流器的输出特性,实现线路节能、安全运行的目标。

城轨供电系统功率分配影响下钢轨电位异常升高研究

城市轨道交通直流牵引供电系统钢轨电位升高问题已成为线路运行安全的难题,其异常升高机理及分布规律尚待阐明,基于单供电区间单列车的分析方法与实际线路多列车并列运行工况差距较大。为研究城轨多列车多变电所并列运行下系统功率分配对钢轨电位异常升高的影响,建立城轨供电系统平行多导体模型,并针对回流系统模型等效及参数计算进行分析;基于有向图理论建立城轨供电系统功率分配计算方法,进行多节点功率计算;基于实际城轨线路参数,仿真计算系统多列车动态运行时的功率分配及钢轨电位,结合具体时刻分析功率分配对钢轨电位的影响。分析结果表明,钢轨电位受系统功率分配影响较大,优化系统功率分配可有效控制系统钢轨电位异常升高问题。

变分模式分解方法研究与应用综述

自适应信号分解领域一个十分活跃的分支——变分模式分解(VMD)已经成为信号处理与检测技术学界一个热门的研究方向。VMD对非平稳、非线性信号具有良好的处理效果。针对VMD模型及其参数选择,发展了许多拓展模型及参数优化方法。本文回顾近十年来VMD的研究进展,对相关的文献进行总结与分析。首先,分析VMD的原理性优势及其在各个领域的应用潜力;其次,根据模型对不同信号类型的匹配能力,分类总结VMD拓展模型的不同特性和适用场景;然后,归纳VMD及其拓展模型参数优化方法的研究现状,探讨与分析不同模型参数优化方法的特点和最新研究趋势;最后,对VMD的未来发展提出6点展望,为后续的研究指明方向。

城轨多区间绝缘非均匀情况下钢轨电位与杂散电流建模及分布

城市轨道交通线路涉及面积广、周边环境复杂,在土壤湿度、运营损耗等因素影响下,走行轨绝缘往往存在不均匀的情况,对系统钢轨电位与杂散电流分布产生明显影响.提出轨道绝缘非均匀情况下回流系统建模方法,利用不同的绝缘非均匀情况对回流系统进行分割,并进行精确等效,参与多区间系统潮流计算,根据切面边界参数,计算该情况下钢轨电位与杂散电流分布.基于某实际线路数据仿真分析了多区间不同绝缘薄弱类型以及动态接地情况下钢轨电位与杂散电流分布规律,并进行现场实测验证.研究结果表明:多区间绝缘非均匀情况对钢轨电位与杂散电流分布影响较大,应在钢轨电位与杂散电流控制中予以重视.

城市轨道交通双向变流式牵引供电系统的应用

早期的城市轨道交通牵引供电系统主要采用二极管整流机组供电,列车制动时产生的制动能量被制动电阻消耗,造成较大能源浪费。基于IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的PWM(脉冲宽度调制)整流器具有四象限工作能力,能量可双向流动,不但能回馈列车制动能量,还能稳定直流网压、优化供电环境,具有很高的推广价值。重点研究了整流机组与双向变流器混合供电的控制策略,并分析了混合供电模式对城市轨道交通牵引供电系统系统的影响。

城轨回流系统动态排流与钢轨电位控制仿真研究

当前,城轨供电回流过程中杂散电流与钢轨电位问题突出,排流装置与钢轨电位限制装置(OVPD)作为杂散电流与钢轨电位的治理设备被广泛采用,但系统运营过程中动态排流与钢轨电位控制仿真方法及分布规律尚缺乏研究。通过建立回流系统动态排流与钢轨电位控制仿真模型,分析多区间多列车动态运行过程中全线钢轨电位与杂散电流动态分布规律。研究结果表明,单点钢轨电位控制过程中会引起其他位置OVPD连锁动作,还会大大抬高全线杂散电流水平;杂散电流动态排流过程中,全线钢轨电位与杂散电流水平均会出现一定程度的抬升,因此当前钢轨电位控制与杂散电流排流方法应进一步结合系统多点耦合干扰特性进行改善。

城轨柔性直流牵引供电系统控制特性影响下回流安全参数分析

为改进传统不控整流机组导致的城市轨道交通供电系统供电安全性差的问题,基于双向变流器的柔性直流牵引供电技术已在城市轨道交通中开展现场实验,但柔性直流牵引供电系统控制特性影响下回流安全参数的分布规律尚缺乏研究。建立基于双向变流器的城轨柔性直流牵引供电系统潮流计算模型及回流安全参数计算方法,以国内某条实际线路参数为例,仿真分析双向变流器控制特性对钢轨电位、杂散电流分布规律和全线网络损耗的影响。研究结果表明,双向变流器牵引工况等效内阻较小、逆变回馈工况启动阈值电压较低时,可有效限制系统功率越区传输,将全线钢轨电位和杂散电流泄漏量限制在标准安全范围内,从而减小系统网络损耗,提升系统供电安全性与经济性。

直流牵引供电系统多站钢轨电位交互影响分布特性

为阐明城市轨道交通多个车站钢轨电位交互影响下分布特性,分析了钢轨电位限制装置(Over Voltage Protection Device,OVPD)等装置的动态接地特性,建立了直流牵引供电系统多站钢轨电位交互影响的仿真模型.基于该仿真模型,建立了牵引供电系统的节点电压方程组并通过迭代计算进行求解,从而得到线路的潮流参数以及钢轨电位、杂散电流的分布情况.基于国内某实际线路的参数仿真分析了多站钢轨电位及杂散电流的动态分布规律,从而首次阐明了系统多站钢轨电位交互影响的机理.研究结果表明:OVPD动作会造成泄漏电流增多并抬升其他位置的钢轨电位幅值,因而触发其他站点的OVPD接续动作,进一步抬升全线钢轨电位与杂散电流.此外,多站OVPD同时动作往往为泄漏电流构成回路,导致杂散电流水平激增.以上研究为OVPD动作特性的优化以及线路钢轨电位、杂散电流的控制提供了依据.

自适应变分模式提取的轴承故障诊断方法

变分模式提取(variational mode extraction, VME)能够从复杂信号中提取特定的模式分量,但其在轴承故障诊断中的应用潜力受到初始中心频率和平衡参数的影响。因此,为了克服VME在轴承故障诊断应用中超参数的设置问题,深入探究VME模型中心频率迭代更新过程,发现中心频率收敛趋势现象并通过理论证明其存在性,由此提出中心频率定位策略,可自适应地确定目标中心频率。为了最大化匹配故障信息,构造基于故障特征幅值比的平衡参数优化策略,能够优化目标分量的带宽。以上中心频率定位策略和平衡参数优化策略,构成自适应变分模式提取的故障诊断方法,该方法能够在无需预设初始中心频率及平衡参数的情况下自适应提取故障相关分量。仿真和两个试验案例分析结果验证所提方法在轴承故障诊断领域相比于连续变分模式分解、经验模式分解和快速谱峭度方法更具有效性和优越性。

疫情防控期间《电机及拖动基础》线上教学的实践与反思

2019—2020学年春季学期,由于疫情防控,线下教学不宜开展,《电机及拖动基础》这门专业必修课进行了线上教学。整个学期师生共同实践完成了课程预习、课堂进行、课后作业、课终考核等一系列完整的教学过程。在完成线上教学实践的过程中,我对线上教学较之前有了更多反思。