子模块混合型MMC直流输电系统的优化设计及其直流故障穿越策略

短路故障是影响柔性直流输电系统安全运行的主要问题之一,针对直流侧双极短路故障,首先研究基于串联双电容子模块(SDSM)与半桥子模块(HBSM)的混合型模块化多电平换流器(MMC)结构,该结构与传统的半桥-全桥子模块混合MMC相比具有较低的成本和损耗,分析直流侧短路暂态运行下SDSM和HBSM的配置比例设计要求;其次考虑到SDSM无自主负电平输出能力,提出基于电流相位的故障穿越策略,采用分层控制的思想,构建相电流状态矩阵并结合其相位差,保障换流站在故障期间能降压运行,维持系统稳定工作;最后在Matlab/Simulink中仿真验证上述分析以及所提故障穿越策略的可行性。

MMC直流侧故障有源限流策略

为了避免直流短路故障威胁到模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)型柔性直流电网的安全可靠运行,该文提出了一种适用于半桥型MMC直流侧故障的有源限流策略,限制直流短路电流和桥臂电流的峰值及上升速率。首先,该文阐述了故障期间系统控制策略对故障电流的影响,然后通过反馈桥臂电流分别调整差、共模调制波,进而改变上、下桥臂中子模块的数量及分配,达到快速抑制交、直流侧故障电流的目的。其次,推导了考虑有源限流策略下的故障电流解析式,并分析了该限流策略对控制系统稳定性的影响,为有源阻尼参数选取提供理论依据。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建四端柔性直流电网模型,仿真结果表明:有源限流策略不仅能够显著降低直流断路器开断故障电流,且能保证桥臂内器件的安全。

PRIDE轻量级密码的不可能统计故障分析

针对2014年美密会上提出的PRIDE轻量级密码的实现安全,提出了面向唯密文攻击假设的新型不可能统计故障分析方法,设计了卡方拟合优度-汉明重量区分器、卡方拟合优度-极大似然估计区分器等新型区分器。所提方法基于随机半字节故障模型,结合统计分布状态和不可能关系分析,围绕导入故障前后中间状态的变化,最少仅需432个故障即可恢复出PRIDE算法的128 bit原始密钥,且成功率达99%及以上。实验分析表明,所提方法不仅能减少故障数和耗时,而且进一步提升了准确率。该结果对轻量级密码的实现安全性提供了重要参考。

基于系统参数优化的对称双极海上风电送端联接变阀侧单相接地故障应力调控方法

为应对海上风电系统送端联接变阀侧单相接地故障引起的换流阀内过电压、过电流及风电场并网点电压跌落共存的问题,提出了一种基于系统参数优化的对称双极海上风电系统故障应力调控方法。首先,构建换流阀的数学模型与风电机组控制模型,通过电路分析揭示故障后换流阀过电压和过电流特性、风电场并网点电压跌落特性及其影响规律;其次,根据系统关键参数对故障后电压和电流的影响机制,提出一种基于系统参数优化的故障应力调控方案,即通过系统关键参数优化配置,实现过电压、过电流以及并网点电压跌落的综合调控,显著延长系统故障后换流阀的耐受时间和风电场不脱网运行时间;最后,通过对称双极海上风电经柔性直流系统仿真分析,验证了本文所提出方法对系统故障应力调控的有效性,为海上风电优化设计提供支撑。

适用于MMC-MTDC的母线侧故障分析及保护策略

柔性直流输电系统中,直流故障的分析与判别是柔直系统中亟待解决的重要问题。为了更好地分析故障特征,推导出一种多端柔性直流输电网(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-MTDC)的母线侧简化电路故障计算方法,并分析了母线侧单极接地故障和极间短路故障的故障特征,在此基础上设计了一种适用于多端柔性直流输电网的故障判别方案和保护措施。该判别方案通过故障启动判据、故障区域判别和故障类型判别3个模块进行故障判定,采用了故障电压瞬时跌落值与系统电压之差及故障线路电流值作故障特征量,整套判别方案不受其他元件参数、故障位置等因素的影响,将Spearman相关性分析与传统电气故障区域判别相结合,准确判定系统区内外故障的同时,解决了故障区域判别中受线路各参数干扰导致误判的问题,仿真测试验证了本保护方案的可行性。

10kV线路弱电源侧故障分析及对纵联差动保护的影响

随着10kV线路配置纵联差动保护的情况越来越多,当输电线路一侧表现为强电源而另外一侧表现为弱电源时,线路区内又恰巧发生短路故障,此时故障电流不会流经弱电源侧,导致弱电源侧电流既无突变又无零序电流,因而不能启动保护装置,两侧差动保护装置无法发出跳闸信号,致使断路器不跳闸,扩大故障范围。详细分析了弱电源侧的短路故障特点以及具体解决方法,为纵联差动保护弱电源侧启动问题提供了参考建议。

考虑需求侧资源的主动配电网双层故障恢复策略

针对配电网需求侧资源的时变性及动态抢修资源与故障恢复过程相互影响等问题,提出一种考虑需求侧资源的主动配电网双层故障恢复策略。该策略的上层模型构建了转化能力更强的网络拓扑,以实现保障最大化,恢复重要失电负荷;下层模型构建了最小化失电损失的应急电源车调度方案。双层模型通过改进遗传算法求解,引入精英保留策略与自适应算子,以提升算法寻优能力;通过对修正的IEEE33配电网节点系统的算例分析和方法验证,得到有效实现全部负荷恢复和阶段性降低经济损失的综合故障恢复策略。

机车牵引变流器输入侧接地故障诊断策略研究

机车运用过程中,为区分不同点接地故障,一般通过判断接地电压传感器的接地电压波形变化特征进行区分。为精确判断出有运用风险的输入侧接地故障点,对牵引变流器输入回路进行了研究,针对目前机车牵引变流器发生输入侧接地故障时未对不同接地点接地电压波形进行区分的故障判断逻辑,通过分析输入回路不同点发生接地时,接地电压的变化特征,提出针对输入回路不同点发生接地故障后的优化检测判断逻辑。通过半实物仿真和地面试验验证,表明采用通过区分接地电压变化特征,优化输入侧接地判断逻辑,对输入回路接地点的接地故障判断更加精准,极大地降低因发生输入侧接地故障导致的停车机破事故,提升机车运用的可靠性。

网压不对称下MMC多目标控制参数优化选择研究

为解决多目标保护控制中调节参数难以确定的问题,引入有功功率波动和交流电流波动的权重因子,构建线性加权表达式;为获取最优权重因子,深入分析MMC(模块化多电平换流器)系统安全运行条件对权重选取的限制,建立权重优化选取模型。在此基础上提出一种MMC多目标协调控制策略,以抑制有功功率波动与协调交流电流不平衡度为目标,考虑系统最大允许电流、桥臂电容电压允许最大波动,不需要为了抑制过流、桥臂电压过压而额外增加控制环节。仿真实验表明了所提策略的可行性与有效性。

基于路径延迟故障序列的硬件木马检测方法

针对基于侧信道信号的硬件木马检测普遍面临的两类问题,即需要黄金芯片和信号测量成本大,提出一种利用路径延迟故障序列的检测方法。基于时序冲突时电路路径产生延迟故障的先后顺序,间接利用路径延迟之间相对大小关系产生芯片检测ID;检测不依赖于黄金芯片,且在大范围的环境变化和工艺偏差下具有稳定性;故障序列在芯片设计阶段仿真获得,无需额外硬件开销。对ISCAS-89基准和AES-128电路实例验证了检测的有效性,其可成功检测插入的两种类型硬件木马。

用户侧储能两电平换流器开关管开路故障诊断

随着新型配电网发展,用户侧储能已成为配电网中的重要环节之一。储能设备的换流器是储能与电网的接口设备,其开关管是故障率较高的器件,且开路故障隐蔽性较强。针对配电网用户侧复杂的电能质量环境,在两电平换流器充电与放电过程中开关管开路故障机理研究基础上,提出了基于扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter,EKF)与宽度学习系统(broad learning system,BLS)的开关管开路故障诊断方法。该方法通过EKF动态提取故障谐波的特征,BLS识别特征并诊断故障。通过仿真与实验证明在0.2~3(标幺值)的负载波动、5%~10%的系统谐波与±0.5 Hz频率偏移等配电网常见扰动下,单管开路故障与双管开路故障准确诊断与定位的准确率为100%,为用户侧储能系统监测提供有效支持。

光伏发电变换器的功率管故障检测与定位研究

光伏发电变换器容易因为功率器件发生开路故障或短路故障造成系统停机,在并网状态下还会对公共电网造成瞬间冲击。为了有效识别光伏发电变换器存在的功率管故障,提出一种低成本的光伏串联谐振变换器的功率管故障检测与定位策略,可以在变换器输入侧功率管发生短路故障和输出侧功率管发生开路故障时快速实现对故障的精确检测与定位,使系统能够快速检测到故障并及时地应对故障。对于输入侧功率管的短路故障,利用基于光伏组件电压测量的方法来检测短路故障;输出侧的功率管开路故障则通过检测与直流母线共用同一个地的2个底部开关的电压来发现。搭建一台300 W的实验样机对所提方案进行验证,实验结果表明本文方案可以快速精准地识别2种功率管故障,并在检测到故障后及时控制系统使其恢复到可接受的工作状态。

浅埋偏压隧道断层影响带段落穿越方案研究

某山区铁路隧道地质情况复杂,位于浅埋偏压地形,且受到断层影响,隧道围岩极其破碎,施工难度大。为解决施工困难,研究、设计了施工方案,并利用FLAC3D有限差分软件对各工况下的隧道开挖方案进行数值模拟,研究了边坡加固、洞内支护及开挖工法等措施对隧道围岩和结构稳定性的影响,确定并验证了施工方案的可行性,为浅埋偏压隧道断层影响带段落施工提供了借鉴。

基于整流侧最大触发角限制的直流输电连续换相失败抑制方法

直流输电首次换相失败一般难以避免,但是可以采取一定的措施抑制连续换相失败。根据直流控制系统和等值电路,提出了整流侧换流器最大触发角计算公式,在逆变侧交流系统故障后及时根据计算结果对整流侧换流器最大触发角进行限制,可抑制直流输电连续换相失败。在PSCAD/EMTDC中搭建CIGRE HVDC标准测试模型进行仿真测试,测试结果验证了所提方法有效性,且适当增大限制程度,抑制成功率将增加。

金龙客车轮边驱动系统组成及相关故障维护

随着人们对环境的重视,电动汽车近年来被国家大力的推崇。电动汽车的关键技术为动力蓄电池、驱动电机和电子控制技术等。金龙客车轮边驱动系统采用分布式独立悬架驱动系统,即可有效降低整车自重和能耗,并实现一级踏步、车内全平地板、大通道,车内空间类似于地铁,也有效提升站立面积,提高运力弹性。为整机厂8~11米新能源全承载客车提供重量更轻、扭矩更大、过道更宽的电驱动方案。因此文章将主要对金龙客车轮边驱动系统基本原理做介绍,同时对市场上相关故障的维护进行分析探讨。

地铁供电系统直流侧短路故障及处理研究

文章旨在研究地铁供电系统直流侧短路故障的特征、监测定位技术以及处理策略。通过分析不同类型短路故障的成因和危害,揭示故障的复杂性和严重性。同时,探讨故障电流暂态特征分析、分布式光纤测温等先进的监测与定位技术,以及快速跳闸、能量吸收、优化隔离等故障处理措施。研究表明,综合运用先进监测定位技术和快速有效的故障处理措施,并建立完善的预防性维护体系,可显著提高地铁供电系统直流侧的安全性和可靠性。

万物网中轻量级可调分组密码QARMA的统计故障分析

基于唯密文攻击(ciphertext-only attack,COA)假设,提出了能够破译万物网(Internet of Everything,IoE)中QARMA密码算法所有版本的统计故障分析(statistical fault analysis,SFA)。针对调柄的不确定性,利用多种分析策略有助于将故障注入更深的轮数。为了提高分析效率,提出了两种新型区分器:克米试验—汉明重量区分器(Cramér-von Mises test-Hamming weight,CM-HW)和柯伊伯检验—极大似然估计(Kuiper’s test-maximum likelihood estimation,KT-MLE)区分器。试验结果表明,攻击者仅需将374个或者726个随机故障分别注入到两个版本的QARMA密码的倒数第三轮,即可以99%的可靠度恢复其128比特或者256比特子密钥。综上所述,在万物网的应用环境中,QARMA容易受到统计故障分析的影响。研究结果可为具有反射结构的轻量级可调分组密码和密码设备的保护提供参考。

一种宽输入范围高侧保护控制器电路设计

为满足复杂应用环境下对负载提出的严苛要求,设计一种具有宽输入范围的高侧保护控制器电路,可在正常开/关转换和故障条件下实现对高侧NMOSFET的智能控制。电路采用0.18μm 120 V BCD工艺设计,输入电压工作范围为5.5 V至65 V。在电路芯片中加入保护电路,对上电复位、过压、欠压等进行保护;以振荡器、电荷泵、故障比较器等构成控制电路;为防止芯片误触发关断外部NMOSFET,设计加入故障触发延迟时间电路。仿真结果表明,该电路芯片能够在标准输入电压范围内正常工作,栅源电压大于10.5 V,达到预期设计要求。

基于AR技术的换流变压器阀侧套管局部高温故障多点红外预警方法

为保证换流变压器安全与稳定运行、及时发现套管内部由于放电引起的局部过热问题,研究了基于AR技术的换流变压器阀侧套管局部高温故障多点红外预警方法。考虑换流变压器阀侧套管的材料性能,以设备在实际工作状态下的正常温度变化为条件,根据套管的电流冲击变化形式,描述其温度场分布类型。基于AR技术构建三维虚拟空间,在摄像机三维跟踪过程中,转换现实场景中的被测物体信息,注册套管实时温度网。利用红外测距生成换流变压器阀侧套管温度直方图,以融合特征算法增强温度特征,对局部高温目标点定位,预警故障的具体位置。实验结果表明:本文方法能够在AR技术下对换流变压器阀侧套管进行场景转换,并在局部空间内标记出高温故障点位置,通过红外温度数据完成及时预警,具有应用效果。

基于空-频域联合滤波的列车轴承轨旁声学诊断

现有的列车轴承轨旁声学诊断方法多集中在多普勒效应去除、空间滤波器优化等方面,忽视了轨旁环境中存在的大量冲击性噪声及循环平稳性噪声的影响。针对此问题,文中提出了一种波束形成和目标频带选择结合的列车轴箱轴承轨旁声学诊断方法。该方法采用传声器阵列采集列车轴承阵列声信号,通过时域插值重采样方法校正信号畸变,使用波束形成空间域滤波器提取目标轴承方向信号,利用ICS2gram选取最优解调频带并提取带通信号,对带通信号进行包络分析实现轴承诊断。实验结果表明,该方法能够在轨旁声场环境下有效避免冲击性噪声和循环平稳性噪声带来的影响,准确提取目标轴承信号并诊断出轴承故障,相较于现有方法表现出了更好的效果。