基于知识和数据的牵引变压器状态评估系统

为提高牵引供电关键设备态检修能力,设计了一套适用于铁路的牵引变压器服役健康管理系统。利用MATLAB在科学计算方面和C#在系统界面开发方面的优势进行互补。采用Mysql数据库和云服务器建立数据基本台账,以牵引变电所内变压器历史试验数据为驱动,构建了主变压器机理和经验的状态评估模型。机理模型采用主观层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)-熵权法确定主客观权重,选择云模型确定各指标的隶属度,最后进行模糊运算得到合适评语。选择主成分分析法-鲸鱼优化算法-支持向量机(principal component analysis-whale optimization algorithm-support vector machines,PCA-WOA-SVM)联合分类评估,利用合成少数过采样技术(synthetic minority over-sampling technique,SMOTE)对数据集过采样以平衡样本的完整性。结果表明,数据集均衡化后识别准确率为96.67%,比处理前提高5%。经验证,分级联合评估为牵引变压器开展状态评估与检修策略制定提供新思路,体现了该模型及系统的可靠性和准确性。

地铁直流进线振荡电流识别算法研究

针对地铁直流进线的振荡电流容易引起继电保护系统频繁误动作的问题,文章提出以变分模态分解、样本熵、TOPSIS为核心的故障诊断分析算法,并搭建实时数字仿真试验平台,以地铁继电保护装置为应用场景,通过将改进的进线保护算法与传统逆流保护算法进行试验对比分析,验证了方法在工程实践中的可行性和有效性。结果表明,该方法可有效识别直流进线特殊振荡电流,提高继电保护的可靠性。

基于供电能力仿真评价的牵引变电所全所退出运行检修方式研究

近年来,为了提高检修试验效率,牵引供电系统进行了多种检修形式的探索,比如一个或者多个牵引变电所的平行作业,分一次设备、二次设备、远动系统的大兵团作业等,但这些达不到数量级的效率提升远远跟不上电气化铁路增长的速度,致使牵引供电系统的春季预防性试验变成了现在的全年性质的检修试验。同时,既有的检修方式手续繁杂且被检修设备周围80%以上的区域带电运行,稍有不慎就会造成人员触电。牵引变电所全所退出运行检修方式,是通过供电能力仿真评价和现场测试,科学地判断出两侧牵引变电所的越区供电能力,为牵引供电系统修程修制改革进行了全新的探索。根据实践情况,提出了牵引变电所设备提升的重点。

直流牵引网振荡电流与故障电流波形识别

地铁直流牵引网中经常出现的低频振荡电流导致继电保护系统误动频繁,欲提高保护系统的可靠性必须采取更为有效的特征提取方法。经验模态分解(EMD)和能量权重结合的特征提取方法可有效区分牵引网振荡电流与故障电流,实现对牵引网电流动态特征信息的提取。通过对牵引网电流进行EMD分解并计算各本征模态函数(IMF)的能量权重,构建基于能量权重的多尺度特征熵,进而获得故障模式识别的特征矢量。现场实测数据证明,该方法可准确识别牵引网振荡电流与故障电流,且概念清晰、算法简单。

10kV箱式变压器差动保护仿真模型研究

为有效躲避励磁涌流、系统频率频移等工况而引起继电保护误动,本文从已知的工程案例出发,搭建10kV箱式变压器不同工况下的差动保护仿真模型。分析变压器空载合闸、运行时发生单相接地故障、匝间短路故障、空载合闸时匝间短路以及系统频率偏移时差动电流变化波形,模拟故障时变压器电流参数变化情况。对优化继电保护提供依据,同时也为后续变配电运维工作提供借鉴。

PL3105芯片在照明节电控制系统中的应用

为解决国内一些公共场所中普遍存在的"长明灯"现象,设计了一种基于电力线载波通信芯片PL3105的照明节电控制系统。系统总体分控制器、集中器和终端控制器三层结构,均以PL3105芯片系统为主控制单元,并以低压电力线为"总线"传输相应的控制命令。控制系统不仅有效消除长明灯现象,又不会影响其他电器正常用电,而且可以确保用户在必须照明时方便启动。

地铁直流牵引供电回路电气参量的数值计算

准确掌握直流牵引供电回路的电气参量及其变化规律,是研究直流牵引供电系统电磁暂态特性和提高牵引供电系统稳定性的基础。回路电气参量与钢轨规格、负荷电流、地铁隧道等多种因素有关,造成其复杂的模型难以定解。针对此问题,建立了钢轨和地铁隧道的物理模型,提出利用非线性函数逼近原函数和模块化处理的方法,并开发适合工程计算的软件。典型的实测数据证明,利用该计算方法开发出的软件不仅原理清晰、操作简便,而且计算精度理想。

计及振荡过程的地铁牵引网保护方法

通过对地铁牵引网馈线保护因震荡电流造成频繁误动作的原因进行分析,结合牵引供电网的特点,提出了组合DDL算法和高阶统计量算法的保护方法,先筛选出负荷电流,再筛选出震荡电流,从而得出短路电流。实测数据验证,该保护方法不仅可快速且准确识别出牵引网故障,而且原理清晰、工程实现方便。

基于知识与数据联合驱动的断路器状态评估系统研究

为提高牵引供电关键设备状态检修能力,设计了一套适用于重载铁路的SF_6断路器服役健康管理系统。利用Winform开发可视化界面,采用MySQL数据库和云服务器建立数据基本台账,以牵引变电所内各断路器历史试验数据为驱动,构建了高压断路器机理和经验的状态评估模型,机理模型采用主观层次分析主成分分析(AHP-PCA)确定主客观权重,选择合适的隶属函数进行组合,最后进行模糊运算得到合适评语。经验模型选择PCA联合支持向量机(SVM)进行分类预测,评估设备运行工况。经验证,分级联合评估模型在铁路设备状态检修方面得到较好反馈,反映了该模型及系统的可靠性和准确性。

地铁直流牵引供电系统振荡机理分析

地铁直流牵引供电系统低频振荡电流是导致DDL保护误动的主要原因。从系统分析的角度,建立了计及电动车辆影响的直流牵引供电系统电磁暂态模型及系统振荡时的非线性二阶动态模型。在唯一平衡点邻域内,利用李亚普诺夫间接法将非线性动态系统转换为线性系统后,确定出系统振荡的结构条件。实例计算和仿真表明,牵引变流器和牵引电机的等效负电阻是系统不稳定的主要电气参量,系统振荡频率主要取决于车载滤波电容与滤波电感,且系统仿真波形在众多特征上与实际记录的电流波形基本一致。

基于关联维数的直流牵引网故障识别

地铁牵引供电系统的发散型振荡电流容易造成直流牵引网继电保护误动,因此欲提高直流牵引网保护系统的可靠性必须寻求更为有效的特征提取方法。分形理论中关联维数的特征提取方法可灵敏地反映出牵引网非线性动态特征信息的变化,并准确识别出牵引网中振荡电流和短路故障电流。在确定的时间序列内,牵引网电流信号经相空间重构和关联维数计算后,定义关联维数为其故障模式识别的特征矢量。实测数据证明,该保护方法不仅具有灵敏性高和概念清晰的优点,而且适合复杂的直流牵引网运行状态信息的诊断。

基于PL3105的病房呼叫系统设计

针对传统病房呼叫系统存在扩展困难或无线电干扰的现状,设计了基于可编程载波通信芯片PL3105的新型病房呼叫系统。系统分控制器和载波终端两层结构,均以PL3105为主控制单元,并以低压电力线为"总线"传输相应的控制命令。系统软件采用功能模块化设计思想,提高了系统移植性和可靠性。实测证明,新型病房呼叫系统不仅满足医疗单位的功能需求,而且具有扩展性强、维护方便、经济实用等优点,有较强的推广价值。

复线电气化铁路直供牵引网精确故障测距研究

针对含有较长供电线的牵引网现有故障测距方法精度不高问题,通过对复线电气化铁路牵引网等效模型进行计算,在传统牵引网故障测距方法基础上引入供电线与接触网等效阻抗比这一参数,提出了修正后上下行电流比测距法和修正后分段线性电抗测距法,有效解决了复线电气化铁路直供牵引网的精确故障测距问题,修正后的分段线性电抗法为复线牵引网电抗值的精确计算提供了理论支撑;利用RTplus智能电网实时数字仿真仪器建立牵引供电动态模拟试验系统进行仿真测试,测试结果表明所提算法具有良好的可行性和准确性,完全满足工程需求。

铁路供电网实时仿真研究与实现

电力系统实时数字仿真技术作为电力系统仿真研究的主流方向,数字仿真系统便作为电力系统实验研究、规划设计和调度运行的重要工具,利用仿真系统实时计算能力突出、暂态特性理想、操作简便等特点与Simulink便捷的模型搭建特点建立AT供电网的数学模型,分析电力系统的暂态特性,对改进现有保护装置的保护原理与缩短继电保护装置研发周期都具有重要的理论研究和实际意义。

10 kV自闭/贯通线模量波速时间差单端行波故障测距

铁路10 kV自闭/贯通线路属于典型的电缆-架空线混合连接线路,其故障定位的主要方法是行波法。双端行波法对两侧时钟同步有着严格的要求,传统单端行波法又难以适用于多段电缆-架空线混合线路。根据同一故障点产生的故障行波可以分为线模、零模分量,而2种模量行波的波速不同,到达的时刻必然不同,可将混合线路按照不同波阻抗进行分段,以零模、线模行波到达同一测量端时间差为自变量,推导出基于模量波速时间差的混合线路行波故障测距分段距离计算式。该方法只需利用单端行波信息便可准确计算故障距离,单相接地故障的仿真结果验证了该方法的有效性与可靠性。

基于供电臂的AT牵引网网络化保护模型研究

高铁电气牵引网中经常出现为确保继电保护系统可靠性而牺牲选择性的做法,若要兼顾保护系统的可靠性和选择性必须采取更为有效的继电保护模式。高速铁路采用的全并联AT供电方式以供电臂为基本组成单元,优化供电臂的继保模式对改善牵引网继电保护系统性能大有助益。本文通过对现行的高速铁路继电保护方案进行分析,从工程实际出发整理得到建模依据,遵照IEC 61850通信规约有关规定构建逻辑设备模型,并配置逻辑节点参数,逐步构建供电臂线路保护的IED模型。采用OPNET网络仿真软件进行的仿真实验证明,采用该方法建立的供电臂线路保护IED模型可以有效提升继电保护性能,且概念清晰、算法简单。

10 kV自闭贯通线分段时间差值法行波故障测距

在多段架空线和电缆混合连接的线路中,波阻抗相差很大,波速不一致,行波的折射和反射十分明显,这就导致了用于均匀传输线的传统双端行波故障测距算法不再适用。在分析混合线路行波测距的基础之上,提出了一种混合线路分段时间差值法行波故障测距新算法。将输电线路按照波阻抗不同进行分段,以故障行波到达两端母线的时间差为自变量,推导出n段波阻抗不都相同的输电线路行波测距公式及其检验判据。根据测量时间差寻找对应特性曲线便可快速求得故障距离。利用Matlab建立了10 kV自闭贯通线路的仿真模型,验证了新算法的可行性。

地铁直流牵引网特殊负荷电流波形识别研究

直流牵引网是为地铁车辆提供电能的唯一供电线路,但车辆变速时诱发的特殊负荷电流极易引起馈线保护误动,因而需要引入更有效的特征提取方法来识别出特殊负荷电流。分形维数能敏锐感知直流牵引网馈线电流动态变化,非常适合用于特殊负荷电流与故障电流的区分。首先根据采样速度和运算能力确定时间序列的数据窗长度;其次对同一数据窗长度内的馈线电流信号作插值处理后,依次进行相空间构造、最小二乘法拟合和关联维数计算;最后将计算结果构造成直流牵引网故障模式识别的特征矢量。实验结果表明,嵌入维数m=25时短路故障电流关联维数约为0.5,特殊负荷电流关联维数在1左右。因此设置适当的关联维数故障阈值能有效识别出特殊负荷电流,适合作为直流牵引网馈线保护算法的补偿算法。

控制电缆弱磁场分布特性分析

针对目前控制电缆传输空间紧张与电缆隧道内磁场复杂的的问题,基于解析计算、数值计算和现场实测相结合的方法,以发电厂常用的四芯控制电缆(450/750 V)为计算对象,分析了控制电缆工频磁场特性及控制电缆注入特定信号后的磁场分布特性,讨论了芯线注入和铠装注入两种注入信号方式下的磁场特性,通过数据对比得出最优信号注入方式。结果表明,控制电缆正常工作时产生的工频磁场强度在标准规定的曝露安全限值以内;控制电缆路径检测系统的注入信号与正常工作的控制电缆之间不会相互产生影响;不同信号注入的方法中芯线注入信号的方式产生的磁场更稳定,电缆路径检测系统的接收装置更容易检测到信号。对实际控制电缆隧道内的磁场进行现场测量,所得数据与仿真计算值吻合较好。

基于行波理论的10kV自闭/贯通线路故障测距研究

10kV自闭/贯通线是铁路供电系统重要组成部分,其故障定位宜采用行波测距法。在供电线路中,架空线和电缆多次交替使用而引起的波速不同与截面处反射是制约测量精度的关键因素。为解决不同线路混用带来的系列问题,提出基于等值线路的速度归一化方法。该方法首先给出了等值长度的概念,然后在线路模型的基础上通过等值变换实现了波速的统一。大量的仿真实验验证,该方法不仅概念清楚,而且定位精度达到设计要求。