动作时序优化振动信号混沌吸引子特征的断路器操动状态辨识方法

高压断路器分合闸操作过程包括掣子脱扣、弹簧释能、动静触头碰撞等动作,机械振动信号作为能量传递的表现,蕴含着丰富的运行状态信息。该文基于断路器关键动作节点的时序,提出一种动作时序优化振动信号混沌吸引子特征的断路器操动状态辨识方法。首先,由高速相机捕捉断路器操动过程主轴拐臂运动图像,利用目标跟踪算法获取动触头关键运动节点时序指标;然后,依据时序指标划分操动过程,通过对不同阶段的振动信号相空间重构,提取相空间吸引子几何和属性特征;最后,利用智能分类算法进行故障辨识,实验结果验证该方法在大幅节省时间开销的同时,有效提高了分类辨识的准确率达96.9%。该文方法在断路器状态监测和带电测试中具有广阔应用前景。

溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析辨识方法

从锁止机构脱扣引起储能弹簧释能,经部件带动动触头运动再到静止的每个动作具有严格阶段特征,伴随断路器动作的机械振动展现了能量传递及设备健康状态。该文提出一种溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析方法,首先由高速相机捕捉断路器操动时储能弹簧的动作图像,通过计算机视觉跟踪动态提取反映弹簧形变特征帧,再依据特征帧时序划分操动过程;然后将不同阶段振动信号映射至高维相空间,经递归分析得到体现动力系统变化特征的递归图,并递归量化分析其纹理结构特征;最后利用支持向量机模型对正常及故障状态下的断路器振动特征样本进行分析辨识,对比结果证明,由弹簧释能时序细化振动信号特征分析有效提高了分类识别准确率。该文方法在断路器操动机构状态辨识中具有广阔的应用前景。

基于振动和电流信号多域特征联合的高压断路器储能状态辨识方法

为实现高压断路器的储能状态辨识,提出了一种基于伴随振动和电流信号多域特征提取的储能状态辨识方法。对振动信号进行倒频谱分析提取频域周期分量特征来体现电机周期性转动轨迹的基频和高频特性;采用相空间重构理论经关联积分法获取相空间域关联维数与Kolmogorov熵,定量评估储能过程随机运动的复杂程度;计算电机电流持续时间、起始电流值及偏度时域特征,与振动信号特征构建多域联合特征向量;通过支持向量机算法实现断路器储能状态辨识。实验结果表明,基于振动和电流信号多域联合特征的辨识算法准确率达到97%,有效地提高了断路器储能典型工况的识别准确率。

VFTO仿真中GIS隔离开关电弧模型的研究进展

全封闭SF6气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关操作产生的特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)会严重影响电力系统的稳定性及相关设备的安全运行。通过研究GIS隔离开关的击穿过程和电弧的发展变化过程,进而采用合理的电弧模型进行仿真计算,对于得到较为准确的VFTO波形有重要意义。笔者对当前VFTO仿真中GIS隔离开关的传统电弧模型、改进模型及电弧特性的试验研究等进行了详细的介绍,分析了不同电弧模型的优缺点和实用价值,探究了VFTO仿真中GIS隔离开关电弧模型的研究趋势,旨在为同行提供一个可探讨的理论平台和有益的参考。

基于电力电子变压器的电池储能并网系统及其自抗扰控制

为提高基于单相H桥整流器和隔离双向DC-DC变换器(IBDC)的电力电子变压器–电池储能系统(PET-BESS)在功率翻转时直流电压及网侧功率的动态响应,提出一种基于自抗扰控制(ADRC)的前后级解耦控制策略。前级整流器采用直流电压外环、并网电流内环的被动功率控制,自抗扰控制器可将后级IBDC传输功率对其动态耦合当作扰动进行补偿;后级IBDC采用主动定功率控制,便于实现对蓄电池能量的调度和管理。此外,论文还给出了PET-BESS三相大规模储能应用时的模块化拓展形式及相应的载波移相(CPS)、均衡调制策略。仿真结果表明,所提出的PET-BESS及控制策略在功率翻转时可实现较好的动态特性;模块化扩展时采用载波移相及相应均衡策略可实现交流电压良好多电平波形及各模块均衡的要求。

级联式电力电子变压器混合脉宽调制谐波分析及均衡控制

针对基于级联H桥及隔离双向DC/DC变换器的电力电子变压器,提出一种混合工频和高频调制的混合脉宽调制(HPWM)策略。基于波形合成原理及双重傅里叶积分方法,对5电平级联H桥HPWM输出电压频谱表达式进行了理论推导,并与载波移相调制时输出电压谐波特性进行对比。结果表明HPWM输出电压波形仅含有基波与载波边带谐波,在不增加谐波总畸变率的同时可降低系统开关频率。为解决HPWM时各模块开关模式不对称造成的中间直流电压不均衡问题,提出一种前级级联H桥采用开关函数轮换控制与后级隔离双向DC/DC变换器电压反馈加前馈控制相结合的子模块均衡控制策略,有效确保子模块功率及电容电压处于相同的动态变化范围。仿真和实验结果验证了HPWM谐波分析的正确性及所提控制策略的有效性。

高频谐振逆变器的功率MOS管驱动电路

负载谐振桥式逆变器中功率MOS管工作在软开关状态,开关频率的提高,要求门极驱动电路具有充电电流大、开关速度快、驱动损耗小的特点。文章通过对传统门极驱动电路和现存的谐振驱动电路分析比较后,提出了适合高频谐振逆变器中功率MOS管的谐振电流型驱动电路,并分析了其工作过程。理论分析与实验结果表明:此驱动电路中功率MOS管的充放电电流近似为恒流,减少了开关时间;电感电流不连续,降低了驱动电路的通态损耗;二极管钳位电路,为功率MOS管门极关断提供反压,进一步缩短了功率MOS管关断时间;电感存储能量回馈给供电电源,提高了驱动栅压,降低了功率MOS管的导通电阻等优点。

交流接触器开关电弧的图像采集与处理

综合利用计算机视觉技术、光电子技术、CCD(Charge Coupled Device)高速成像技术和计算机图像处理技术研制了一种集图像采集、传输、存储、处理于一体的新型电弧图像高速采集系统,利用该系统可拍摄到低压电器开关电弧从燃弧到灭弧的一系列图像。为有效地抑制噪声、提高信噪比,本文首先应用自适应中值滤波算法去除随机噪声,然后采用拉普拉斯掩模锐化算法突出图像的边缘和细节,使处理后的电弧运动图像边缘清晰可辨,从而适于对电弧直径变化进行分析计算。通过对处理后的电弧从燃弧到灭弧的一系列图像的分析理解,归纳出低压交流接触器分断电弧的燃弧过程的特点,且发现所得的电弧运动图像特征与电弧的大量仿真结果相一致。

隔离开关电弧模型及参数对特快速暂态过电压仿真结果的影响分析

为了研究隔离开关电弧模型及其参数选取对特快速暂态过电压(VFTO)仿真结果的影响,以特高压单机、单变、单回线供电方式的气体绝缘组合电器(GIS)仿真试验回路为例,对隔离开关电弧模型及参数选取情况进行了分析,并采用不同参数的电弧模型对VFTO进行仿真计算,得到了相关模型及其参数对VF-TO仿真结果的影响规律。仿真结果表明,击穿过程对VFTO的陡度影响最大,击穿延时越短,VFTO的陡度越大;稳态燃弧电阻对VFTO的幅值影响最大,燃弧电阻越大,VFTO的幅值越小;熄弧过程会影响VFTO的衰减速度,熄弧时间越长,VFTO衰减的也越慢;为VFTO仿真中GIS隔离开关电弧模型及参数的选取提供了参考,对选取合理的模型及参数进而评估VFTO水平具有重要的意义。

TMS320C40实现图象高速采集与处理系统

利用高帧频 CCD图象传感和高速 DSP(TMS3 2 0 C40 ) ,设计出先进的动态图象高速采集和 RS- 4 2 2 A数据传输系统 ,将光学图象转化为便于计算机处理的数字化图象。以高速 DSP及快速存储器为核心设计并实现高速图象的数字缓冲接口系统 ,与 PC主机构成双机系统 ,并采用 DMA数据通信方式 ,以提高数据的传输速度 ,使采集系统主机能正确接收和处理图象数字信号。

基于时域有限元的特快速暂态过电压仿真新方法

提出了一种基于时域有限元(TDFEM)的特快速暂态过电压(VFTO)仿真计算方法。针对传输线电报方程,首先对其进行空间上的离散和插值,并采用点匹配有限元法构造有限元方程,然后采用时间步积分法对电报方程进行时间上的积分和离散,最终得到传输母线暂态响应的迭代公式。针对集中参数元件,将其看作一个单位有限元进行处理,根据相应的电压电流约束关系得到了对应的迭代公式。通过与国际上认可的电磁暂态计算软件EMTP的计算结果进行对比,验证了本文方法的正确性。与EMTP的计算方法相比,本文提出方法的优势是可以获得传输线沿线所有点的电压和电流离散值,并可以考虑母线残余电荷电压的分布特性。

电力变压器的GIC-Q损耗算法的研究综述

地磁感应电流（GIC）引起的电力变压器直流偏磁在全球的电网中几乎同时发生,GIC直流偏磁次生的全网变压器无功损耗同时增大可能导致电网电压不稳定,研究电网中各种变压器GIC无功（GIC-Q）损耗的算法是认识GIC-Q危害以及防治地磁暴电网灾害的基本手段之一。根据我国特高压大电网地磁暴灾害防御研究的需要,从变压器GIC-Q损耗工程算法和理论算法2方面,综述了国内外高压及超高压变压器GIC-Q损耗的算法及其研究进展,分析了我国单相四柱式和五柱式特高压变压器GIC-Q损耗工程算法和理论算法的研究需求,提出了特高压变压器GIC-Q损耗计算以及大规模电网GIC-Q计算上需要研究解决的问题。

关于汽车连接器及其可靠性的探讨

结合汽车连接器的发展和SEA/USCAR-20(汽车连接器的测试及标准),分析了汽车连接器可靠性存在的问题,深入分析了影响连接器可靠性的原因,连接器的接触电阻和接触力直接影响了连接器的可靠性。指出应力松弛、永久性形变、腐蚀、表面的污染物、振动、微动等原因造成了接触电阻和接触力的不稳定,提出通过电镀的方法可以大大提高汽车连接器的可靠性。

电流型谐振逆变器负载调频调功方案

通过简化负载为CLC的电流型逆变器电路得到负载等效电路图,分析负载参数间电压、电流的关系,以及功率、负载谐振频率的关系,采用一种全解析的方法,推导出调整功率的公式。利用VBA开发出一套计算负载参数的小软件,以方便工程上对不同输出功率负载参数的设计。利用Matlab绘制了相应的负载曲线,理论证明了负载电压电流的关系。最后经由实验验证了通过改变负载参数和谐振固有频率,可以实现功率调节,与软件计算结果相符。

自适应模板更新和目标重定位的相关滤波器跟踪

针对核相关滤波器在跟踪中因目标快速运动导致的目标易丢失和部分遮挡问题,本文在多特征尺度自适应核相关滤波器(Scale Adaptive with Multiple Features tracker,SAMF)基础上,提出一种融合自适应模板更新和预测目标位置重定位的核相关跟踪算法。采用联合目标移动速度和特征变化的模板更新机制增大对目标快速运动适应性,根据长时滤波器和短时滤波器协作跟踪提出目标位置修正和重定位模型提升跟踪器应对目标部分遮挡的能力。在OTB-2015视频序列集100组序列中与序列集提供的算法进行对比,本算法跟踪精度相比SAMF提升2%。在目标发生快速移动时本文算法具有更好的追踪目标能力,目标重定位也很好地解决了目标部分遮挡问题。

智能变电站报文处理时延的不确定性研究

基于IEC 61850标准,采用多服务台串联排队理论建立变电站层主控单元(SMU)处理时延的数学模型,研究由紧急情况下缓冲区出现排队现象引起的时延不确定性,推导了缓冲区大小、丢包率和时延之间的解析表达式,提出了满足丢包率和时延要求的缓冲区大小确定方法,并通过实例进行了验证。克服了以往研究基于单CPU的SMU的局限性,将含多CPU的SMU和IED作为整体考虑进行建模,有效提高了SMU报文处理时延的确定性,为SMU通信模块缓冲区的设计提供理论依据。

开关电弧图像增强算法研究

开关电弧的发光特性和电器触头系统及灭弧室的反光特性,使得高速图像采集系统拍摄的图像中很难观察到电器触头。应用基于小波变换的图像增强算法,在变换域中对小波系数进行非线性映射变换,对不同尺度上的小波系数,进行不同程度的增强,降低对噪声的过度增强。实验表明,该方法在明显增强触头图像的同时,降低了噪声的影响,使得电弧图像具有较好的视觉效果。

低压电器开关电弧的图像采集与增强

利用基于高速帧频CCD技术的电弧图像采集系统,对CJX1-12/22型号的交流接触器进行电弧图像的采集。将快速并行中值滤波方法和拉普拉斯锐化方法相结合对采集的电弧运动图像进行处理从而去除随机噪声并突出细节信息,为之后的电弧图像分析奠定了基础。

一种改进型CLC电流型谐振逆变器

针对电流型谐振逆变器中串联二极管反向过电压和负载槽路参数如何合理匹配的问题,提出了一种改进型CLC电流型谐振逆变器拓扑、通过串联缓冲电感、并联栅漏极电容,功率器件实现零电流开通、零电压关断,抑制了二极管产生浪涌电流;通过开关频率的改变以及三阶CLC负载中电容比例的定量分析,权衡输出电流与负载线圈支路电流大小,确定小容性的工作范围和输出有功功率最大值。试验结果证明所建拓扑的正确性、定量分析的有效性。