适配器匹配下的大规模模拟电路故障红外图像检测系统设计

为了提升模拟电路故障检测效果,精准定位确定电路故障区域,设计了适配器匹配下的大规模模拟电路故障红外图像检测系统。通过三维精密电动平台,确定大规模模拟电路的红外成像范围;通过定位标志刻画电路红外图像边缘;利用适配器统一匹配待测电路输入输出接口信号;通过三维精密电动平台、定位标志与适配器,共同控制热像仪,扫描待测电路,获取电路红外图像;利用图像存储卡存储扫描获取的电路红外图像;通过红外图像预处理模块,滤波处理红外图像;大规模模拟电路故障诊断模块利用互信息配准法,配准图像存储卡内的电路红外图像,通过差分检测法初步确定电路故障区域,利用热序列检测法精准检测电路故障元件;利用互联网络实现整个系统的通信。实验证明:该系统可有效采集并预处理电路红外图像,提升红外图像清晰度;该系统可有效初步确定电路故障区域,精准诊断电路故障元件。

基于故障信息同步的有源配电网电流纵联差动保护方法

在有源配电网中,分布式电源和负载点众多且分布广泛,故障的发生会受到各个节点的影响。不同的保护设备通常通过监测和分析电流、电压等参数判断是否发生故障,并通过采取相应的保护动作隔离故障区域。然而,由于有源配电网的复杂性和分散性,不同保护设备之间获取到的故障信息可能存在时钟偏差,导致保护设备对故障的判断存在误差,进而引发保护动作的延迟或错误。因此,文章设计并提出了一种基于故障信息同步的有源配电网电流纵联差动保护方法。该方法先对有源配电网故障电流特性进行分析,判断是否需要进行差动保护。在判断需要进行差动保护的基础上,为了确保保护设备之间获得同步的故障信息,使用时钟校正法同步各个设备的时钟,实现故障信息同步。同时,计算同步误差允许裕度,确定保护设备对于时钟偏差的容忍度范围;最后,基于故障信息同步方法,构建电流差动保护复合判据,实现有源配电网电流纵联差动保护。实验结果表明,所提方法的有源配电网电流纵联差动保护准确性较佳,整体应用效果好。

边缘海盆地断层差异演化成因的数值模拟:以西湖凹陷平北斜坡带为例

东海陆架盆地中生代以来的成盆过程中,发育了大量陆倾控盆断裂,其发育模式与形成演化与东亚其他边缘海盆地差异明显。前人关注东海陆架盆地迁移特征,而忽略了断层差异演化的形成机制,对断层发育过程控制因素缺少深入研究。西湖凹陷平北斜坡带北部为海倾断层组成的断阶区,南部为陆倾断层组成的半地堑区,断裂差异演化指示着东海陆架盆地的成盆过程。本文通过离散元数值模拟,模拟陆倾和海倾断层的形成及演化,以探讨断层几何发育特征的控制因素。结果表明,岩性差异对斜坡带断层演化有较大影响,较高抗剪强度岩层破裂易产生陆倾控盆断裂,而低抗剪强度岩石则易形成向海倾断层。应力作用方向是区域差异演化的重要控制因素,岩石强度相同,应力作用方向相反时,断层倾向相反。盆地形成过程中发育众多凹陷斜坡,但坡度不是断层差异演化的主导因素。平北斜坡带和边缘海盆地的差异演化可能是由基底强度差异或应力方向差异导致的。本文利用离散元数值模拟平北斜坡带断裂差异演化过程,为东海盆地构造演化机制及边缘海盆地的形成提供了思路和理论依据。

火山岩风化壳及油气地质意义——以新疆北部石炭系火山岩风化壳为例

以新疆北部石炭系火山岩风化壳为例,利用露头、岩心、试油和测井等资料,研究火山岩风化壳特征、分布及油气地质意义。完整火山岩风化壳具有6层结构,即土壤层、水解带、淋蚀带、崩解Ⅰ带、崩解Ⅱ带和母岩,不同结构层具有不同特征和识别标志,有利储集层主要发育于淋蚀带和崩解Ⅰ带内。风化淋蚀时间控制风化壳厚度,火山岩风化壳最大厚度可达550 m,形成时间约46.3 Ma;岩性、岩相、风化程度控制风化壳储集层物性;断裂控制风化壳储集层渗流能力,越靠近断裂渗流半径和渗流能力越大。火山岩风化壳主要分布于古地貌高部位、斜坡带及断裂发育的低洼部位;靠近断裂区油层垂向跨度大。建立火山岩风化程度和有效储集层评价方法和模型,可利用测井资料评价未取心井钻遇的火山岩风化壳风化程度及有效储集层。

一种适用于MMC-HVDC直流输电线路的保护新原理

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)作为一种新型多电平拓扑结构的电压源换流器,具有扩展性强、输出电压质量高、谐波含量少等优点,已经展现出极其重要的工程应用前景。首先介绍了模块化多电平高压直流输电(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)的拓扑结构及运行原理,然后通过故障附加状态网络分别对区内和区外故障进行了分析,并利用二阶微分法提取了故障时电压、电流的故障分量,得出了保护策略。根据故障网络分析可知,当直流线路发生区内故障时,电流故障分量极性相同;当直流线路发生区外故障时,电流故障分量极性相反。因此,可以根据电流故障分量的极性是否相同来识别区内、外故障,利用二阶微分法来提取故障时电流的故障分量,用以识别区内、外故障。另外,根据故障网络分析还发现,当直流线路发生区内故障时,单极故障时电压故障分量极性相同,双极故障时电压故障分量极性相反。因此,可以根据电压故障分量的极性是否相同来识别故障极。利用二阶微分法来提取故障时电压的故障分量,根据电压故障分量的极性,识别故障所在的极。最后利用PSCAD电磁暂态仿真软件建立了MMC-HVDC的仿真模型。仿真结果验证了故障分析以及保护方法的正确性。

一种基于微分方程法的串补线路精确故障测距算法

串联补偿电容的接入使得从线路两端测得的稳态时的电压电流关系不再一一对应,用代数法无法区分故障发生在串补电容的哪一侧,这给以前常用的代数方程定位算法增加了新的困难。文中利用在线路两侧同步采集(用全球定位系统(GPS)进行同步)的电压、电流信号,采用微分方程数学模型并结合串补线路的特点推导了一种新的故障定位算法。该算法分别假定故障点在串补电容的两侧,通过计算得到2个故障定位解,其中一个为真根,另一个为伪根。针对定位过程中出现的真伪根,由暂态过程中电容两侧发生故障时的电压波形不同这一事实,根据线路两侧获取的数据分别计算出的故障点电压应相等这一原理,提出了一种简单、可靠地找出真根去除伪根的方法,可正确判定事故地点。仿真研究表明,该算法具有较高的精度和较强的适应性,能可靠区分真伪根,精确确定事故地点。

基于时域微分的地铁直流牵引系统故障定位

快速、准确的故障定位是地铁牵引供电系统急需解决的问题。深入研究了地铁直流牵引系统的结构、参数、运行及故障特征,提出一种基于最小二乘法求解的双端时域微分方程故障定位算法,不受过渡电阻影响。针对地铁变电站间不具备通信条件的情况,进一步提出一种改进的基于遗传算法求解的单端故障定位算法,通过构造优化函数求解故障位置。根据实际运行的某地铁供电系统结构参数进行建模,通过故障仿真对算法进行分析,验证算法的可行性,并利用实测数据进行相关比对,证明了算法的实用性和准确性。

侧向侵蚀相关的走滑断裂滑动速率计算新方法

断层滑动速率是活动构造研究中的重要内容,是反映断裂活动性和地震危险性的重要参数之一.随着测年技术不断发展和测年精度大幅度提高,全新世甚至千年尺度和百年尺度的年轻地质体的位错也越来越多地被用于断层滑动速率计算.用走滑断裂带上地质体实测年龄计算滑动速率,会受到2种因素影响：1）累积位移时间是否与所测地质体年代相符合;2）地质体位移形成过程中会受到侵蚀.在利用全新世地质体计算断层滑动速率时,应将侧向侵蚀的影响剔除.因此,文中提出1种计算走滑断层滑动速率的新方法——差值法.走滑断层上河流阶地演化与断层位错分析表明,在阶地拔河高度存在较大差异的情况下,可以利用阶地拔河高度与年龄按比例进行计算.此方法在一定程度上提高了所计算滑动速率的精度,但是需要至少有3级不同阶地的拔河高度、年龄以及位错信息.若阶地拔河高度近似呈等差排列,即各级阶地上侧向侵蚀量近似相等的情况下,利用高-低阶地累积位错量之差与对应阶地年龄差来计算滑动速率,可以在一定程度上减少上述2种因素对滑动速率的影响.应用差值法计算得到阿尔金与昆仑断裂的滑动速率为4.7～ 8.8mm/a,与前人获得的地质学滑动速率、测地学滑动速率、缩短速率以及强震复发周期结果一致.

基于电流极性比较的抗电流互感器饱和新方法

提出了一种适用于输电线路差动保护抗电流互感器(TA)饱和的新方法——电流极性比较法。该方法通过将输电线路二次电流和差流相应的瞬时值相乘再积分的方法来比较两电流的极性关系,以此区分内部故障和外部故障时的TA饱和。EMTP仿真计算表明,在输电线路外部故障且TA发生饱和时,电流极性比较法能够可靠地闭锁差动保护;而在内部故障尤其是外部转内部故障且发生TA饱和时,也能使保护快速开放。

孤岛微电网中虚拟机差异化故障穿越方法

孤岛条件下,多虚拟机组成的微电网在暂态过程中存在严重的过流及稳定性问题。分析了虚拟机冲击电流的数学模型,提出了快速限流控制和虚拟阻抗限流控制两种限流方法。在此基础上,考虑微电网的安全性与稳定性,提出了孤岛微电网中虚拟机差异化故障穿越控制策略。该策略对故障程度严重的近端虚拟机,采用快速电流控制抑制冲击电流同时合理分配功率;对于故障程度较浅的远端虚拟机,采用虚拟阻抗控制限制短路电流同时为微电网提供频率支撑。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了控制策略的有效性。

复杂断块构造的地应力场研究——以海拉尔盆地贝尔凹陷希3断块为例

根据贝尔凹陷希3断块的井孔崩落资料以及差应变和波速各向异性法得到的地应力测量数据,采用有限元约束优化反演法,对希3断块的三维地应力场进行了模拟,探讨了断层对地应力场的影响以及断块构造的地应力分布特征.研究结果表明:断层附近的地应力分布主要受邻近断层的影响,且与扰乱程度、断层的几何尺寸和距离断层的远近等因素相关.不同类型断层的纵向延伸加剧了纵向上地应力场分布的复杂性.这一现象在单断式断块油气藏有所体现,在双断式、三断式以及断阶式断块油气藏中表现得尤为突出;断层对应力方向的扰动作用在弹性模量高的硬地层中更为剧烈.离散"点"的实测值不能全面反映断块构造应力场全貌,三维数值模拟是断块油气藏地应力场定量分析的有效手段.

带串联电容补偿装置的电力牵引网故障测距研究

电力牵引网故障测距一般采用电抗法,但增加了串补电容的电力牵引网线路电抗单调性遭到破坏。基于线路R-L-C模型,采用微分方程法分析计算,提出带串补线路电力牵引网故障点位于电容前或电容后位置的识别方法。对于不同过渡电阻、不同短路相角情况下,基于可替代暂态程序仿真和Matlab的分析表明,该方法能有效判别故障点位于电容前或电容后的位置。此后,可通过常规的电抗法进行测距。

基于差动电流与制动电流比值的抗电流互感器饱和新方法

根据差动电流与制动电流的比值在内部故障和外部故障电流互感器(TA)饱和时的不同变化特征,提出了一种区分内部故障和外部故障TA饱和的新方法——比率制动系数法。同时,为解决内部故障TA也发生饱和时差动保护的开放问题,在比率制动系数判据的基础上又增加了差动电流极性判据。EMTP仿真计算表明,该方法不仅能明确区分内部故障和外部故障TA饱和,而且在内部故障TA也发生饱和以及在转换性故障时,差动保护也能够快速开放。比率制动系数法特征清晰,原理简单,具有良好的应用前景。

波动误差结合峰—峰间距法识别变压器励磁涌流

在对现有的变压器励磁涌流波形识别法进行分析的基础上,比较了全波和半波差分傅里叶算法计算励磁涌流结果的差异,提出了基于半波傅里叶算法波动误差结合峰—峰间距法的变压器励磁涌流识别方法。该方法计算简单,不受启动元件动作时刻的影响,反映了波形的本质特征,且易于整定。仿真结果表明,该方法在识别励磁涌流方面具有较好效果。

一种有效区分空投涌流与空投于故障的变压器保护新算法

在有功差动原理的基础上,提出一种基于变压器基波正序功率因数以实现变压器保护的新原理。该原理利用帕克变换,构造了d-q坐标系上变压器端口电压、电流的基波正序分量的旋转向量,进而可计算变压器在各种暂态过程中的基波正序功率因数。根据变压器基波正序功率因数的大小,来判断变压器是否发生内部故障。该原理基于能量守恒,物理意义清晰,算法简洁,无需任何先验参数,不受变压器接线方式的影响,易于工程实现。经仿真试验验证,新原理能够快速、可靠地切除变压器内部故障,在性能上优于传统的以波形特征为主的变压器保护原理,对空投轻微故障有足够的灵敏度。

基于数字微分器的瞬时转速波动分析及在振动溯源中的应用

通过瞬时转速波动来分析回转机械故障是机械诊断领域的一个热点问题,其中瞬时转速波动特征的准确获取是其关键。已有方法通过对编码器输出的位置信息进行差分来计算瞬时转速,由于差分的幅频特性与微分的幅频特性理论上存在较大偏差,在后续的波动幅值识别中会产生较大误差。针对这一问题,提出一种基于数字微分器的转速波动提取方法,该方法通过有限冲击响应滤波器对微分特性进行逼近,有效避免了传统方法的幅值衰减问题,进而提高了估计精度,准确实现数控机床传动机构的振动溯源。

基于六序电流分量的同塔多回线横差保护选线元件

基于同塔多回线的六序分量法解耦分析,提出了3种基于六序分量序电流的横差保护选线元件,形成了新的同塔多回线横差保护方案。文中分析了故障时选线元件的动作情况,探讨了横差保护在同塔多回线中的应用方案。基于新选线元件的保护方案对于单回线故障灵敏度高,且由于保护算法不涉及电压,与传统的电流方向选线元件相比,具有不受电压互感器断线影响的优点。利用PSCAD/EMTDC仿真软件进行了大量仿真,对几种选线方案进行了比较分析,证实了该保护方案的可行性。

Yn/Y接线变压器单相接地短路差动保护动作分析

分析了Yn/Y变压器微机差动保护在保护区外发生单相接地短路故障时,由于零序电流的存在将使变压器差动保护可能出现误动。用不对称理论对单相接地短路故障各序电流进行分析,得出变压器差动保护区外误动原因并提出防误动的措施。验证了变压器差动保护区内单相接地短路故障时单侧电源与双侧电源的变压器差动保护的灵敏度。

基于ADE-WNN的水电机组振动故障诊断方法

水电机组振动特征和故障类型之间存在复杂的非线性关系,结合小波神经网络和自适应差分进化法,提出一种新型水电机组振动故障诊断方法。该算法具有进化计算和群体智能的特点,能够根据个体的状态自适应调节交叉概率因子和缩放因子;自适应差分进化算法应用于小波神经网络的参数搜索中,加快了小波神经网络的训练速度,提高了网络训练精度。实验结果表明:该方法比传统的基于BP神经网络和小波神经网络的故障诊断方法,具有更高的准确度和更快的诊断速度。

基于二代小波的发电机转子匝间短路故障识别

为了快速准确地检测电机转子匝间短路故障,研究了二代小波用于发电机转子匝间短路故障检测的原理。在探测线圈法的基础上对附有随机噪声的感应电势信号进行二代小波变换分析,对分解系数进行重构,提取故障特征。仿真结果表明,该方法能有效检测电机匝间短路故障,滤除低频随机噪声,准确及时地提取故障特征,提高了可信度。