基于INGO-Transformer的模拟电路元件故障预测

针对模拟电路元件易受外部环境影响发生故障、故障特征提取困难、无法准确预测及诊断元件故障等问题,基于Transformer模型提出改进INGO-Transformer方法。采用小波包分解(WPD)对原始数据进行特征提取,使用特征向量之间的三角距离来表征模拟电路中元件的退化状态,使用INGO优化Transformer的训练超参数构建预测模型。以Sallen-Key带通滤波电路与镜像电流源电路为预测实验对象进行故障预测实验,采用MAE与MSE作为故障预测模型评价指标,两组实验电路10次实验平均MAE、MSE结果分别为4.2162e-04、4.1906e-07和0.0017、1.9625e-05。仿真结果表明,所提方法在模拟电路单一元件故障预测中具有较高的准确性与较强的泛化能力。

The Transformer Short-Circuit Test and the High Power Laboratory in China-the Past,Present,and Future

We review the short-circuit testing of distribution and power transformers, and include a list of 110-220kV power transformers tested up to February 2002.

基于卷积和Transformer的断路器动触头跟踪方法研究

测量断路器动触头运动特性有助于断路器运行状态的故障诊断。目前大部分测量方法为接触式测试,普遍存在安装不便、测量精度低的问题。为此,提出一种新的可以实现非接触式测量的算法。首先利用多尺度特征融合结构融合提取的多层深度特征,其次利用引入卷积操作的改进Transformer结构进行特征增强,最后通过预测头预测跟踪结果。实验结果表明,该跟踪算法相较于原算法,跟踪成功率提升了2.6%,精确度提升了13.9%,可以实现准确跟踪,进而得到断路器行程-时间曲线图,合理地反映了断路器操动机构的动作特性。

A Temperature Prediction Model for Oil-immersed Transformer Based on Thermal-circuit Theory

This paper proposed an improved temperature prediction model for oil-immersed transformer.The influences of the environmental temperature and heat-sinking capability changing with temperature were considered.When calculating the heat dissipation from the transformer tank to surroundings,the average oil temperature was selected as the node value in the thermal circuit.The new thermal models will be validated with the delivery experimental data of three transformers: a 220 kV-300 MV.A unit,a 110 kV40 MV.A unit and a 220 kV-75 MV.A unit.Meanwhile,the results from the proposed model were also compared with two methods recommended in the IEC loading guide.

Design and applicability analysis of independent double acquisition circuit of all-fiber optical current transformer

The advantages of the all-fiber optical current transformer include but are not limited to being small in size,having no magnetic saturation,exhibiting high measurement accuracy,and boasting strong electromagnetic interference resistance.However,the high cost of the all-fiber optical transformer limits its promotion and application in engineering.This paper proposes a design scheme of an independent double acquisition loop for the all-fiber optical current transformer based on the single optical path.Firstly,based on the closed-loop control mode and open-loop control mode,the twochannel sampling signal demand for relay protection,and the independent dual-acquisition loop design scheme of the all-fiber optical current transformer are proposed.Secondly,the reliability and economic feasibility of the scheme are demonstrated by an analysis of system failure and cost.The results show that the scheme can actualize the acquisition function of two independent all-fiber optical current transformer products on a single all-fiber current transformer in an integrated manner,which greatly reduces the cost of the all-fiber optical current transformer in engineering applications.

Equivalent circuit model for the insulated core transformer

The design of the insulated core transformer(ICT)needs to consider the flux leakage effects.An equivalent linear circuit model is proposed based on the principle of duality.It is composed by two types of leakage inductances:conventional leakage between windings and special leakage introduced mainly by the insulation gaps.The values of leakage inductances depend on the dimensions of the core,gaps,or windings and the property of magnetic materials.The circuit allows for quantitatively evaluating influences of ICT internal parameters on its output properties.The winding self- and mutual inductance matrix is mathematically converted to derive the inductance formula.As an example,the leakage parameters of a sixstage two-dimensional(2D) ICT are calculated and analyzed.

Research on Numerical Simulation of 3D Leakage Magnetic Field and Short-circuit Impedance of Axial Dual-low-voltage Split-winding Transformer

It is difficult to accurately calculate the short-circuit impedance, due to the complexity of axial dual-low-voltage split-winding transformer winding structure. In this paper, firstly, the leakage magnetic field and short-circuit impedance model of axial dual-low-voltage split-winding transformer is established, and then the 2D and 3D leakage magnetic field are analyzed. Secondly, the short-circuit impedance and split parallel branch current distribution in different working conditions are calculated, which is based on field-circuit coupled method. At last, effectiveness and feasibility of the proposed model is verified by comparison between experiment, analysis and simulation. The results showed that the 3D analysis method is a better approach to calculate the short-circuit impedance, since its analytical value is more closer to the experimental value compared with the 2D analysis results, the finite element method calculation error is less than 2%, while the leakage flux method maximum error is 7.2%.

Modelling of Transduction Heaters Using Transformer Equivalent Circuit and Finite Element Analysis

This paper presents the modelling of transduction heaters using the TEC （transformer equivalent circuit） model and FEA （finite element analysis）. Each model was used to simulate a set oftransduction heating experiments and the results compared. Analysis of the TEC calculated results suggested modification of three parameters： the secondary resistance, the core tube eddy current resistance and the core tube magnetizing reactance. The improved TEC model was then used to design, build and test a 6 kW transduction heater. The measured results are compared with calculated results from the TEC and FEA models. The TEC model accurately predicts the performance of the heater.

Calculation of Eddy Current Loss and Short-circuit Force in SSZ11-50000/110 Power Transformer

The ?method is used in this paper to calculate the leakage magnetic field of SSZ11-50000/110 Power transformer, and by which the structures’ influences to the main leakage flux are analyzed. Through the combination of the product and TEAM Problem 21B, the surface impedance method shows its great advantage in the calculation of eddy current loss.

基于磁感的变压器和感应电机等效矢量磁路分析

电机学等传统电机理论对变压器和感应电机的工作机理分析多采用等效电路的方法,将实际磁量等效为电量来表示,在一定程度上让二者的分析变得复杂化。可是,传统磁路理论中仅有磁阻元件,难以定量表征磁通与磁动势之间存在的相位差和铁心中的损耗等,进而成为分析的瓶颈。为此,该文引入新的磁路参数——磁感,并利用磁阻和磁感双元件构成的矢量磁路理论,建立适用于变压器和感应电机分析的等效矢量磁路,推导了不同工况下的磁路方程,并以变压器为例,从磁路角度绘制了相量图。对变压器和感应电机在不同工况下的主要特性进行定量计算,通过实验结果验证了分析方法的有效性。相较于等效电路分析方法,该文所提的等效矢量磁路分析方法省去了匝数归算、频率归算等过程,因而概念清晰、计算简洁。该文研究不仅为电机等电磁装备的分析设计提供了全新的方法,而且有望推动《电机学》教材的改革,降低电机学相关内容的学习难度。

基于延边三角形接法的24脉波移相变压器设计与电磁特性分析

针对核心设备24脉波移相变压器,从移相原理出发进行设计,并建立场路耦合模型对电磁设计和绕组短路力进行核算,其中关键设计参数移相角与理论值最大偏差仅为0.53%。在此基础上加工实验样机进行实验,移相角度偏差最大仅为0.2°。综合仿真与实验结果,24脉波移相变压器设计有效,且场路耦合模型适用于多脉波移相变压器的电磁仿真。

变压器绕组匝间短路与低压侧出口短路的电磁力特征对比分析

电力变压器作为电网的关键设备,其绕组绝缘状态直接关系到电网运行安全性和供电可靠性,一旦低压侧出口短路极易引起绕组匝间绝缘损伤,进而发生绕组匝间短路故障。为进一步研究变压器绕组匝间短路和低压侧出口短路故障的暂态过程,探寻绕组发热、受力薄弱环节,揭示绕组绝缘故障形成和发展机理,通过建立与实际结构尺寸相同的变压器电-磁-力耦合模型,在开展绕组单匝匝间短路试验的前提下,利用有限元仿真软件,呈现绕组在不同工况下的电磁暂态过程,对比分析绕组电动力分布特征,探究不同故障工况对绕组绝缘的影响规律。结果表明:变压器绕组匝间短路故障时短路匝电流明显高于三相出口短路电流,与额定负载工况对比,变压器在绕组匝间短路和低压出口故障时,流经短路匝和绕组的电流最大值分别增大5318%和3314%,空间磁场强度最大值分别增大1511%和2111%,绕组线匝电磁力密度最大值分别增大5210%和11489%;变压器绕组匝间短路故障极易烧毁绕组绝缘,三相出口短路故障易引起绕组的失稳变形、绝缘劣化。

基于开口变压器法的交流电机定子非激励相绕组匝间短路检测研究

为了解决交流电机定子绕组中线圈绝缘损伤引起匝间短路故障无法准确、快速定位的问题,提出将检测转子绕组匝间短路的开口变压器法移植到检测交流电机定子绕组匝间短路,定子单相添加激励源,非激励相绕组设置故障点,开口变压器检测故障点所在槽,分析故障前后开口变压器绕组感应电动势的变化。首先阐述开口变压器检测定子非激励相的工作原理,分析正常和故障状态下通过开口变压器铁心漏磁通的表达式,进一步得到开口变压器绕组感应电动势表达式,获取故障变化规律。随后建立交流电机电磁仿真模型,进行仿真分析,最后用一台定子样机进行实验验证。结果表明:故障状态下,随着故障程度的加深,故障点所在槽的开口变压器感应电动势随之减小,证明了开口变压器可以作为离线检测交流电机定子非激励相绕组匝间短路故障的有效手段。

计及边端效应的直线式移相变压器等效电路分析

直线式移相变压器是一种新型移相变压器,具有绕组结构简单、易于模块化和可任意角度移相的优点。其直线型结构导致变压器存在边端效应,进而导致气隙磁场产生畸变。为了计算出边端效应产生的影响,该文从直线式移相变压器的磁场进行深入分析,并建立计及边端效应的等效电路模型。首先,基于一维场理论对直线式移相变压器进行数学分析,根据场路复功率相等的原则,推导出等效电路二次侧参数,并计算出边端效应修正系数;然后,根据边端效应的分析结果和直线感应电机的等效电路拓扑建立计及边端效应的等效电路模型;最后,通过直线式移相变压器的二维有限元仿真模型和小功率样机的实验,验证了建模方法的合理性和等效电路模型的准确性。

一种电力变压器短路累积机械损伤评价方法

多次短路会逐渐积累绕组机械损伤,最终导致电力变压器损坏。然而,目前缺乏一种量化评估方法来评估此类损伤,这对电网的安全运行构成了威胁。因此,该文提出一种考虑绕组的非线性特点和累积过程的电力变压器绕组短路累积机械损伤评价方法,为评估绕组短路对电力变压器的影响提供了新的途径。该方法采用阻尼比和可靠性损失系数作为特征量,通过指数型曲线来模拟绕组机械弱化过程。同时考虑变压器的初始承受短路的能力、短路电流幅值和故障次数等影响因素,量化了短路损伤与绕组动态机械寿命之间的关系。此外,通过对一台110 kV电力变压器进行多次短路破坏性试验,验证了该评价方法的正确性。最后,阐述了提出的评价方法适用于不同的校核控制方法,并强调了控制阻尼比在减少累积损伤方面的积极作用。

多间隔信息融合的母线保护电流互感器断线再开放策略

对于电流互感器(CT)断线后发生金属性故障的情景,现有母线保护采取的闭锁差动保护动作方式将会引发多个变电站停电。此外,当母线区内发生高阻接地故障时,现有母线保护判据可能会将其误判为CT断线故障,不利于电力系统的安全稳定运行。针对这一问题,提出了一种母线保护CT断线再开放策略,该策略基于断线间隔与非断线间隔的零序电流变化量对负荷波动和故障进行区分,并基于非断线间隔的差流有效值和间隔失灵保护信息对区内外故障进行判别。实时数字仿真系统仿真结果验证了所提CT断线识别判据和再开放策略的正确性。

基于改进混沌麻雀搜索算法S盒与神经元电路的图像加密技术

鉴于目前的图像加密算法所采用的S盒结构过于简单,易被破解。选用由改进的脉冲耦合尖峰神经元电路得到的混沌映射(MPSNC),并使用该映射对混沌麻雀搜索算法(CSSA)进行优化。随后,结合MPSNC映射和改进后的CSSA,设计新型的混沌S盒。最后,基于MPSNC映射和新型混沌S盒构造一种图像加密算法,为增加S盒的变化,对其进行S8变换。通过迭代混沌映射生成混沌序列,使用混沌序列和S8S盒对图像进行扩散和置乱操作,得到加密后的图像。经实验验证,该加密算法参数丰富,复杂度高,并由于S盒的应用,提高了算法的非线性度,具有良好的性能,适用于图像加密。

ViT和注意力融合的类别不均衡PCB缺陷检测方法

针对实际环境下印刷电路板(PCB)缺陷样本难以收集造成的数据长尾分布和检测精度低以及ViT用于检测时计算复杂度高等问题,提出多尺度ViT特征提取和注意力特征融合的端到端PCB缺陷检测算法。首先结合ViT和部分卷积构建多尺度特征提取网络,利用层级多头注意力对不同尺度的特征图执行自适应的注意力操作,使网络能够更好地捕捉局部和全局信息进而增强其特征提取能力,部分卷积可以降低计算开销。其次,基于能量空域抑制的无参数注意力机制将多尺度特征有效融合,提升网络融合特征图的表达能力。最后,引入对类别不均衡敏感的分类函数对网络的损失函数进行改进,增强网络对类别不平衡数据的拟合程度,提高网络的泛化能力。在3种不同类型的公开PCB数据集上的实验结果表明,所提出的检测算法在PCB表面缺陷数据集的平均精度均值(mAP)均有提升,分别为99.13%、98.67%,99.82%;在类别不均衡的PCB缺陷检测任务上,相较于改进前方法,mAP提升了11.94%,网络检测速度达到25 FPS,为PCB缺陷的检测提供了一种快速、有效的方法。

基于短时傅里叶变换和深度网络的模块化多电平换流器子模块IGBT开路故障诊断

针对现有模块化多电平换流器(MMC)子模块故障诊断过程中所需传感器较多、测量干扰较大等问题,提出一种基于深度学习的MMC子模块IGBT开路故障诊断方法。在对MMC子模块开路故障特征进行分析的基础上,利用短时傅里叶变换(STFT)提取桥臂电压信号的谐波分量信息作为故障诊断所需的特征参数。将所得到的特征参数进行处理后构建故障诊断样本,在通过深度置信网络实现故障类型快速检测的基础上,依据不同故障类型,构建多个基于卷积神经网络的故障定位网络,进而实现开路故障的检测与定位。通过129电平的MMC系统仿真模型和降功率的MMC实验系统搭建,对该文所提方法进行了验证。仿真和实验结果表明,所提故障诊断方法可以在减少传感器数量的基础上实现子模块开路故障的诊断,提高系统的可靠性。

地磁感应电流作用下三相五柱变压器无功功率定量分析

无功功率作为电力系统运行重要指标,其波动影响电力设备的安全稳定运行以及整个系统的电压稳定。为分析三相五柱变压器在地磁感应电流作用下的无功功率分布,根据变压器的实际参数,通过串联电阻及电压补偿的办法,建立三相五柱变压器磁场-电路耦合有限元计算模型,对不同大小地磁感应电流下的变压器无功功率进行定量分析。通过计算三相五柱空载及额定负载下无功功率的分布以及单相自耦变压器无功功率,发现随着地磁感应电流的增大,三相五柱空载及负载无功功率特性曲线均大体呈线性增加,且单相自耦变压器相较于三相五柱变压器无功曲线对于地磁感应电流更为敏感。并结合不同芯柱结构变压器的磁路特点,分析了无功差异变化的原因。研究结果可为地磁感应电流作用下三相五柱变压器稳定运行提供参考依据。