基于云边协同的通用板级自动测试系统方案设计

针对当前数字电路自动测试领域,对通用板级自动测试系统进行了设计,完成了系统方案的设计开发和测试验证。为了解决通用板级自动测试系统的测试数据量大、本地存储容量不足、测试向量与被测试目标无法自动化匹配、无法进行批量快速测试等问题,采用云边协同架构设计了通用板级自动测试系统,避免了大量数据传输和数据集中式处理,使得云端计算资源能够集中解决关键数据处理任务。为了提高板级测试平台的通用性,使平台适配不同接口的电路板,同时具有高速网络数据处理能力,系统选用精简命令集处理器和现场可编程门阵列(Advanced RISC machines,Filed programmable gate array,ARM+FPGA)的异构计算平台作为边缘设备。为了提高系统的测试效率,采用模块化的设计思想,系统硬件测试平台设计了多总线分布式结构。系统采用扇出导向(Fan-out-oriented,FAN)算法生成测试向量,并基于浏览器/服务器(Brower/Server,B/S)架构设计了用户操作界面,用户可通过浏览器进行测试操作,完成板级自动故障测试,并自动生成故障诊断报告。实验结果表明,对两个待测板卡进行测试验证,通用板级自动测试系统可以自动识别目标板卡,自动匹配测试向量,进行自动测试,生成测试报表。基于云边协同的通用板级自动测试系统提高了测试效率,满足数字电路板卡出厂前批量测试的需求,具有实际应用价值。

“电气测量原理与方法”的全体系建设

以一流本科课程为目标开展课程全体系建设,以原理与方法为核心进行理论与技术体系重构和数字化转型,并编著教材。确立理论高阶化、技术数字化的教学目标,强化全景信息深度感知和测量目标智能识别的特色理念,拓展广域测量与运行状态监测为重要教学内容。实施理实一体化实践教学,线上线下融合提升和增强学生的参与度与获得感,形成了一整套研究路线和建设方案,并继续丰富、完善和提高。

基于暂态特征参数的数字式非接触负载测量研究

无线能量传输系统暂态过程中的高阶非线性问题是负载测量和辨识的一个难点,在处理由于高阶非线性出现的拍频信号时,现有模拟包络检波方法存在信号易失真、电路灵活性差以及测量范围有限等问题。针对此,提出基于希尔伯特变换的数字包络检波方法。在希尔伯特变换的基础上,设计数字包络检波器,提取电压拍频信号的包络线,并通过仿真和实验对所提方法进行验证,结果表明:对于不同待测负载,该方法均能够准确提取电压拍频包络线,实现负载阻值1~2000Ω范围内误差小于5%的测量。该方法拓宽了基于暂态特征参数的非接触负载测量的范围,为无人机等飞行器电池内阻的测量提供了新思路。

基于HT-STWLS的配电网PMU设计

随着分布式能源和可调负荷大量接入配电网,其随机性和间歇性增加了配电网信号量测的难度,同时配电网存在节点分支类型变化多、通信条件受限等不确定因素,使相量量测单元(PMU)在配电网中应用受到限制。针对配电网节点多分支特点和量测估计高精度要求等问题,提出了基于HT-STWLS的新型配电网同步量测单元,并搭建了实验装置。首先,该装置采用多核分布式结构,通过网络路由模式,能够有效解决节点多分支量测问题,增强节点边缘计算能力;然后,对装置采集信号进行希尔伯特变换(HT)处理后,将数据代入到对称泰勒加权最小二乘(STWLS)过程中进行信号参数估计,获取高精度基波参数值;最后,通过算法验证和实际电网信号的测试,表明所提装置的HT-STWLS算法能够实现配电网信号参数的高精度估计。

多通道离散量在线监测模块的设计与实现

随着工业领域电子设备集成度的不断提高,针对多类型、大数量离散量信号的实时监测需求,设计了基于FPGA与CPCI总线的多通道离散量在线监测模块。通过扩展多个传感器芯片并内嵌FPGA幅值计算程序,该模块可并行测量96路输入信号幅值。对外采用CPCI总线通用接口,可在线更新检测参数,支持后走线,理论上可扩展实现任意数量离散量信号的在线监测,克服了传统离散量测试电路体积大、测量参数固定、信号通道少的问题。经过通道一致性、实时性、可靠性测试验证,该模块测量准确,性能稳定,能够满足测试设备小型化、集成化的使用要求。

基于微声技术的电缆头温度传感器研究

针对电缆头内部测温需求,设计了一种基于微声技术的无线无源电缆头温度传感器。通过压电本构方程、边界条件和非线性微扰理论建立了声表面波(SAW)温度敏感理论模型。综合优选(0°,142°,0°)石英作为SAW温度传感器的压电基底。根据有限元方法(FEM)/边界元法(BEM)理论设计的SAW谐振器参数制作了温度敏感的SAW谐振器,得到中心频率为433.636 MHz,无载Q值为13041。把制作的SAW谐振器与天线嵌入在电缆头堵头中以构成无线无源SAW电缆头温度敏感单元,该敏感结构在10 kV电压下局放为5 pC,满足设计要求。最后,对设计的传感器进行了温度测试,得到SAW谐振器的频率变化量与温度之间成单调递增的关系。

基于改进型多斜Ⅲ技术的7位半AD转换器设计

高精度测试仪器在环境试验中扮演着重要角色,而积分型AD转换器被广泛的应用在高精度测试仪器中。针对传统型积分型AD转换器转换速率较低的问题,提出了一种提高转换速率的改进型多斜ⅢAD转换器,详细的介绍了其原理和设计思路。该转换器以单片机与CPLD一同控制积分型ADC,在积分末尾利用单片机片内ADC测量积分器的残留电压,以达到提高转换速率的目的。经理论分析该AD转换器比传统型转换速率快836倍,分辨率可达到31位,在±10V直流电压测量中可实现7位半分辨率。

水下交流电磁场检测探头设计与结构优化

交流电磁场检测技术是一种新型的电磁无损检测技术,可快速、准确检测金属表面裂纹缺陷的尺寸。针对水下交流电磁场检测探头磁轭及检测线圈参数优化问题,利用有限元软件COMSOL建立水下交流电磁场检测金属裂纹的仿真模型,通过磁通畸变量对探头中U形磁轭各参数进行优化设计,分别分析腿磁轭高度、上磁轭长度、腿磁轭长度、腿磁轭宽度、上磁轭厚度等对检测信号的影响。对检测线圈与磁轭的相对位置展开研究,分析其对交流电磁场检测结果的影响。给出了水下交流电磁场检测中检测探头U形磁轭的可参考尺寸,证明了检测线圈处于磁轭中心位置时检测效果最佳,为水下管道检测探头的研发设计提供了理论依据。

基于STM32F373的光伏组件IV特性测试系统

为准确方便测量光伏组件的IV特性曲线,设计一款基于STM32F373的光伏组件IV特性测试系统,可测量开路电压、短路电流、IV曲线、PV曲线等。该系统由电流控制单元、信号采集单元、软件处理单元、通信单元、上位机显示单元等组成,采用电子负载电路,以STM32F373单片机DAC输出来调节恒流的电流,同时采集光伏电池的输出电压,对采集到的数据进行卡尔曼滤波和曲线拟合,将电压、电流、功率生成IV、PV曲线显示在TFT彩屏上。该系统还可将数据远程传输到PC端进行数据分析与曲线观察。结果表明,该系统采集曲线准确且速度快,性能良好,采集一次IV曲线的时间仅需1 s,测量的电压电流误差小于1%。该系统体积小便于携带且内部带有锂电池,可充电,可在室外使用。

基于IPSO-NESN算法的输电线路接地电阻预测

为解决求解输电线路接地电阻值精度不足的问题,提出了1种基于改进粒子群算法(PSO)优化非线性回声状态网络(NESN)的预测模型,对输电线路的接地电阻进行预测分析。首先,通过引入读出层,将标准回声状态网络进行改进得到NESN。其次,将PSO算法加入动态惯性权重,动态学习因子和变异扰动后得到改进的粒子群优化算法(IPSO),以提高种群的多样性,并提升了种群的全局搜索能力与局部开发能力。最后,利用IPSO算法优化NESN的参数,建立基于IPSO-NESN的预测模型。算例分析结果表明,IPSO-NESN模型预测效果优于回声状态网络(ESN)和PSO-NESN模型,可应用于输电线路接地电阻预测。

基于数字比较法的宽频标准电流互感器溯源技术研究

对于宽频标准电流互感器的校准,在50 Hz附近的频段通常采用测差的方法,而在低至5 Hz高至2.5 kHz的频率下,由于标准器大都采用磁通门传感器的原理,无法与被检互感器的变比一一对应,因此必须采用同步采样的数字比较方法,文中通过对同轴分流器的宽频特性分析,设计了一种适合同轴分流器自校准的宽频互感器校验仪,以此完成对宽频标准电流互感器的误差校准,并采用多功能校准源与高精度数字万用表的配合实现分流器的校准和溯源。文章提供了完善的校准方案和详实的测试数据,并对各环节的校准不确定度进行了科学的分析,论证了校准方法的合理性和准确性,本方法对目前正在运行的某省电力公司20 Hz示范性电网的计量工作有很大的实用意义。

一种新型非接触式电压测量装置研究

为消除配电网中非接触式电压测量面临的耦合电容导致的误差影响,本文设计了一种新型电压测量装置。装置专门设计了导电海绵材质的电压测量探头,确保与导线紧密贴合,建立稳定的耦合电容环境,为精准测量奠定了基础。通过建立串联电容模型,运用单片机程序控制电容分压电路的自动优化切换,将2次测量的电压数值带入模型进行计算,有效消除了耦合电容变量变动带来的影响。北侧电压信号经由高阻放大器、滤波器和移相器进行信号调理,最终传输至精密计量芯片,不仅增强了信号质量,还实现了数据的即时显示,提升了用户体验。样机测试验证了该装置的出色性能,测量误差低至0.5%以下,能够满足现场校验对高精度的要求;该新型非接触式电压测量装置操作便捷和实用性强,为配电网的电压和功率监测提供了强有力的技术支持。

基于MCM的多项式最小二乘法拟合的不确定度评定

通过利用仪器校准证书中的校准结果内容,可以从中得到测量值对应的修正值。为了获得任意测量值的修正数据,采用多项式最小二乘法进行拟合是一种常用手段。在研究拟合后修正值的不确定度的评定时发现,测量值的扩展不确定度会对其评定产生较大的影响。本文基于蒙特卡洛法(CMC法),对多项式最小二乘法拟合的修正值进行不确定度评定,通过利用Python编程实现MCM法评定其不确定度的步骤,获得不确定度结果。因此,MCM法在评定多项式最小二乘法修正值拟合的不确定度评定提供一定的技术参考。

基于EEMD和小波阈值的局部放电去噪方法

局部放电是开关柜运行状态的重要表征。而现场采集得到的局部放电往往被周期窄带和高斯白噪声所掩盖,为了能准确对局部放电进行分析,保证开关柜安全性和可靠性,提出了基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)和小波阈值的去噪方法。首先对含噪局部放电进行EEMD分解,使用相关系数对模态分量(Intrinsic Mode Functions,IMFs)进行阈值判断,以去除虚假分量,随后对保留的IMFs进行小波阈值处理,最后将IMFs重构即可得到有用的局部放电信号。测试结果证明,该方法不仅可以有效地去除噪声信号,还能较好地保留局部放电的特征。

多传感器数据融合高度测量系统研制及应用

针对无人机载污染物测量平台在空中测量大气污染物垂直分布时难以准确标定实时高度的问题,通过分析现行不同无人机高度测量方法的误差特性,提出了一种利用卡尔曼滤波算法对传感器数据进行融合的测量方法,通过对GPS、气压计和加速度传感器所测量的高度数据进行融合,进而提高系统的测量精度和鲁棒性。经过实际测试,使用该方法融合计算后的高度数据误差控制在0.3 m范围内,优于现有其他测量方法的结果。不同气象环境下的测量对比结果显示,该系统具有测量数据精确、抗气象干扰能力强等优点,能够满足污染物航测无人机实时定高的需求。

输电线路除冰机器人关键技术综述

输电线路覆冰严重危害到电网的安全稳定运行,与传统除冰方法相比,采用机器人除冰在能耗、成本及安全性等方面具有优势。作为一个新兴的研究领域,国内外对除冰机器人的研究尚处在起步阶段,并没有成熟的技术可借鉴,因此有必要对现有研究成果进行系统分析和深入总结。回顾国内外高压输电线路除冰机器人的研究和应用现状,详细探讨了除冰机器人复杂柔性结构输电线缆上的高可靠性运动机构设计;复杂非结构化环境下的机器人自主行为控制与导航;无损伤高效除冰机构;野外大范围长时间工作的持续动力供给;远距离强电磁干扰条件下的机器人远程通信、监测和遥操作;恶劣工作环境中的本体特殊保护机制等关键技术问题。给出除冰机器人下一阶段研究方向的建议。

GIS设备典型缺陷的X射线数字成像检测技术

GIS设备内部缺陷严重威胁着电力系统的安全可靠性。为了及时检出和准确诊断GIS内部潜在的危险缺陷,探索了基于X射线数字成像的GIS内部典型缺陷检测技术的可行性。归纳总结了GIS本体与其内部典型缺陷的主要材质,分析了X射线经过各种材质后的射线强度变化情况,基于此分析了X射线数字成像技术对各种典型缺陷的检测有效性,并通过实验对上述分析结果进行了验证。研究结果表明:X射线数字成像技术可以检测出对于高压金属尖端、壳体内金属颗粒、金属部件接触不良、绝缘子表面金属颗粒、绝缘子气隙等典型缺陷。文中的研究成果对于运用X射线数字成像技术开展GIS典型缺陷检测及对缺陷类型进行初步诊断具有重要的指导意义。

测温装置在低压配电系统中的应用

本文归纳总结了低压配电系统中常用的6种测温方式,对所归纳的测温方式进行分析和比较,并对其特点及应用场景作出说明,对测温方案的选用原则做出总结,就常见问题进行讨论和说明。

一种全数字化高压电流互感器在线校验系统

随着电子技术和数字信号处理技术广泛应用于电力系统,电子式互感器技术日趋成熟。由于动态范围广、频带宽、无磁饱和等优点,电子式互感器已经开始取代传统式互感器应用于电力系统和其他工业领域。本文提出一种以高准确度的钳形空心线圈为电流传感器,以光纤传输系统为信号传输和供电方式,并通过虚拟仪器实现软件的数字积分器和加四阶矩形卷积窗运用FFT算法的全数字化高压电流互感器的在线校验。可以在不断电的情况下对现有的高压电流互感器进行监控,大大地提高了电力系统一次设备的可靠性。实验结果表明,该系统具有0.05级以上的准确度[1],挂网运行试验证明该系统易于现场操作,可靠性强。

一种新型非接触式电能表校验装置研究

为应对电能表现场校验中遇到的导线密集、空间受限等难题,设计了一种新型的非接触式校验装置。该装置集电压与电流采集于一身,被测导线的电压采用非接触式测量,电压信号经由精密放大、有源滤波及相位补偿处理后,与电流信号接入至高性能的HLW8032电能计量集成电路,实现高效数据处理。在设计上,电压测量探头创新性地融合了线夹与导电海绵结构,紧密贴合导线,确保了良好的耦合电容稳定性,通过外置电容的智能调控,有效消除了耦合电容变量对测量的干扰。小开口U型电流钳,专为狭小空间优化设计,大大提升了电流采样的便捷性和灵活性。单片机控制系统负责实时采集并处理电压、电流及功率数据,确保测量结果的即时显示,增强了装置的智能化操作体验。样机测试验证了该非接触式电能表校验装置能够提高现场校验的安全性和操作便利性,测量误差小于1.5%,为电能计量的现场校验工作提供了高效、可靠的现代化工具。