基于TNN-BL模型的低压配电网断零与缺相故障检测方法研究

低压配电网中因断零与缺相故障对电网公司造成的安全隐患和经济损失一直是电网公司迫切解决的难题,随着智能化检测设备在电网中普及,可利用智能电表采集的低压侧负载电压和各序电流数据开展故障检测。首先,建立基于Transformer神经网络(TNN)和双向长短期记忆(Bi-LSTM)的混合模型TNN-BL;其次,通过选择合适的损失函数和正则化函数完善模型以进一步提高模型检测性能;最后,采用南网数据集对模型性能进行试验验证。试验结果表明,该方法拥有更有效的特征提取能力,相比于其他故障检测方法具有更高的检测准确度和更强的鲁棒性。

基于自适应滑模观测器的中点钳位型三电平并网逆变器开关管和电流传感器故障诊断

为提高中点钳位型三电平(3L-NPC)并网逆变器故障诊断的准确性和可靠性,针对其开关管开路故障和电流传感器故障,提出一种基于自适应滑模观测器的开关管开路故障和电流传感器故障同时诊断方法。该方法首先针对3L-NPC并网逆变器,设计一种收敛速度快且能显著抑制抖振的自适应滑模观测器来精确估计正常状态下的三相电流值;其次,利用实际电流和估计电流设计了故障检测变量;同时,利用实际三相电流之和以及估计三相电流之和来区分开关管故障和电流传感器故障;在此基础上,构造开关管故障定位变量和电流传感器故障识别变量,实现开关管开路故障的准确定位以及电流传感器故障类型的快速识别。实验结果验证了该文所提诊断算法的有效性和鲁棒性。

基于谐波的低压配电干线中性线断线检测方法

三次谐波电流含量较大是目前低压配电系统负荷的普遍特征,利用这一特征,提出了在配电干线首端设置监测装置,对中性线断线故障进行检测的保护方法。其基本原理是通过检测线路首端三次谐波变化来判断是否发生中性线断线故障。仿真和实测分析表明:无论故障点以后的负荷是否平衡,当中性线断线时线路首端三次谐波均会呈现不同程度变化,故障点越接近线路首端,故障导致的三次谐波变化就越显著。对中性线断线故障时线路首端三次谐波和基波的突变规律,以及正常运行时,负荷三次谐波和基波的波动规律进行了研究和分析,获得了将故障和正常运行状态进行有效区分的故障判据和故障判别流程。利用实测负荷的波动数据进行仿真研究,验证了故障检测判据在负荷平衡和不平衡状态下对中性线断线故障判别的有效性。

短路故障对部分接地方式下220kV变压器影响分析

220kV变压器通常采用部分接地方式,因系统容量增加,短路故障引发变压器故障时有发生。分析了220kV变压器中性点绝缘承受过电压的能力,计算了220kV变压器承受短路的限度,以及单相短路时中性点的过电压。结合实例,分析了单相短路和非全相运行时对不接地变压器中性点绝缘的影响,以及各种短路故障时接地变压器的耐热稳定性和耐动稳定性。指出短路故障通常不会直接导致中性点绝缘击穿,但若有其他过电压共同作用,则很可能会引起中性点绝缘击穿;而通过中性点直接接地变压器的短路电流已经很接近其承受短路的限度,建议采取限流措施,或者改变220kV变压器的接地方式。

一种三相光伏并网逆变器故障诊断方法

并网逆变器的可靠性关系到电网和自身的安全运行,并网逆变器主电路由若干开关器件组合而成,开关器件存在短路和开路故障。根据光伏并网逆变器特点,提出一种三相光伏并网逆变器开关器件开路故障诊断方法。逆变器开关器件发生开路故障时电网中性点与直流侧负极之间的电压与正常工作时的电压不同,将该电压作为特征量。结合光伏并网逆变器单位功率因数并网特点,以电网电压矢量角度为参考,对开路器件进行诊断。仿真和实验结果表明,该方法可以在一个电流周期内准确定位开路故障器件。

低压配电网缺相与断零故障判据研究

"缺相"、"断零"故障对低压配电网的安全稳定运行具有重要影响。针对我国低压配电网为中性点直接接地的三相四线制系统的特点,通过对发生常见故障时的电气特征参数的分析,获得了基于正序电流突变量与相电流突变量的"缺相"故障判据和基于中性点偏移电压与中性线电流的"断零"故障判据。利用该判据可以有效辨识"缺相"、"断零"故障与其他类型的故障。仿真实验结果表明:该方法原理简单,信号便于提取。该方法对于"缺相"、"断零"故障的及时处理有重要意义。

三相六开关VIENNA整流器功率开关开路故障诊断

分析了VIENNA整流器在桥臂各个功率器件出现开路故障时所呈现的故障特征,指出了各桥臂续流二极管的开路故障对整流器的危害最大。进一步提出了利用三相输入电流直流分量以及输出电压交流纹波作为功率器件开路故障诊断的故障特征值。构建了基于人工神经网络的功率开关开路故障分类系统,并将所提取的故障特征值作为输入训练样本对其进行训练,最后通过MATLAB软件中M语言编程完成对故障分类系统的训练和测试。训练和测试的结果表明,训练后的神经网络故障分类系统可很好地对VIENNA整流器除续流二极管外的功率器件开路故障进行定位。

基于混合载波调制的三电平ANPC逆变器开路故障容错控制策略

与二极管中点箝位型(neutral-point-clamped,NPC)逆变器相比,有源中点箝位型(active NPC,ANPC)逆变器具有零电平下的冗余开关状态,增加控制自由度和容错运行能力。为进一步提高三电平ANPC逆变器的可靠性,提出一种基于混合载波调制技术的容错控制方法,通过改变参考调制信号和载波信号,可以实现单个和多个功率器件开路故障下的多模式容错运行,采用改进的零序电压注入法,维持正常和容错运行模式下直流侧电容电压的平衡,并抑制中点电位的低频脉动。所提方法不需要增加额外的功率器件和传感器,可以提高三电平ANPC逆变器的可靠性和输出性能。仿真和实验结果验证所提容错控制策略的可行性和有效性。

基于瞬时功率的三电平ANPC变流器开路故障检测方法

为了检测三电平有源中点箝位(ANPC)变流器开路故障,通过对该拓扑在不同调制方式下每个开关器件开路时的故障表现进行了分析,提出了一种基于瞬时功率的故障判断与定位方法,仿真和实验结果表明该故障检测方法不仅能够准确检测三电平ANPC变流器在不同调制方式下的开路故障,并且可以检测并定位多个器件同时发生开路故障的情况,同时该方法能够在1个基波周期内检测出开路故障,提高了三电平ANPC变流器开路故障检测的准确性和快速性,对变流器的安全可靠运行提供了重要的保障。

改进的拉路选线法

针对小电流接地系统单相接地故障选线困难 ,现场不得不采用拉路法检出故障线路的情况 ,采用监视零序电压和各条出线上零序电流的方法 ,改进了传统的拉路选线方法 ,实现了只需要任意拉开一条出线一次 ,就能够准确判定故障线路。利用 EMTP进行了大量的仿真分析 。

基于切换调制波的三电平有源中点钳位逆变器优化容错技术研究

传统基于空间矢量脉宽调制的容错技术可在不增加硬件设备的情况下实现三电平有源中点钳位(ANPC)逆变器的容错运行,但存在两电平跳变、中点电压不平衡和输出电流畸变的缺陷。为解决以上缺陷,该文首先分析了三电平ANPC逆变器在开路故障时的有效开关状态,然后推导了控制三相只输出负、零电平和正、零电平的调制波;然后在此基础上,依据故障相电流方向切换使用调制波并利用有效开关状态输出三相电平,提出基于切换调制波的优化容错技术(OFTBSM)及其中点电压平衡控制策略;最后,分析OFTBSM的容错性能、中点电压波动和谐波性能。仿真和实验结果证明,OFTBSM可使三电平ANPC逆变器在单相最多四个器件同时开路时保持平稳运行,并可防止两电平跳变、降低电流谐波、控制中点电压平衡。此外,OFTBSM还具备鲁棒性强、计算简单、实现方便的优点。

基于开关状态的三电平NPC整流器开路故障诊断

为了降低三电平中点钳位型(NPC)整流器故障诊断算法的复杂度和成本,本文提出基于开关状态的开关开路故障诊断方法。首先,选取某些开关状态在半个电流周期的累计值作为诊断变量,并结合自适应阈值及电流相位实现故障桥臂的检测。其次,执行基于无功电流注入的外开关故障容错控制并对阈值进行更新。最后,在容错期间基于诊断变量的变化情况,实现故障开关的定位。所提出的方法能够同时实现单和双开关开路故障诊断,而无需额外的传感器以及复杂的计算和诊断规则,具有实现简单和成本低的优点。实验结果验证了所提出方法的有效性和鲁棒性。

单相级联中点箝位整流器IGBT和传感器的统一故障诊断方法

电力电子牵引变压器(PETT)含有大量易故障的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)以及传感器,导致系统可靠性和稳定性降低。以PETT前端的输入级——单相级联中点箝位整流器(SPCNPCR)为对象,研究了一种IGBT与传感器故障的统一故障诊断方法。首先,建立SPCNPCR的混合逻辑动态模型,并通过此模型估计得到网侧输入电流和输入电压;然后,通过比较测量得到的输入电流、电压实际值和混合逻辑动态模型得到的估计值计算出残差以及残差变化率。进一步地,将电压残差用于定位发生IGBT开路故障的整流器模块,将电流残差用于检测模块中具体的故障IGBT和故障的传感器。该诊断方法可定位发生故障的整流器模块且实现该模块内单个或多个IGBT的开路故障定位,同时也可有效区分网侧电流传感器的增益故障、偏移故障和漂移故障诊断。最后,通过硬件在环测试系统验证了所提诊断方法的有效性。

有源中点箝位三电平变换器开路故障诊断研究

以有源中点箝位(ANPC)三电平变换器作为主要研究对象,对开路故障电流分析,通过研究归纳在两种载波调制方法下瞬时功率的特征,提出一种有效的器件开路故障诊断方法。该方法由检测出的瞬时电流得到瞬时功率的极值和相角,通过对比归纳瞬时功率特征量的规律诊断故障,多次检测诊断信号后发出诊断信号,执行容错控制算法。该方法具有诊断精度高、成本低且可靠性高等优点,最后通过仿真和实验验证了该方法的正确性和有效性。

基于中性点电压偏差极性及拓扑重构的逆变器故障诊断算法

基于极电压检测三相逆变器开路故障的诊断方法具有不依赖负载,诊断速度快的优点,但是需要添加多个额外的传感器。针对这个问题,本文提出了一种利用逆变器中性点电压偏差及拓扑重构理念的故障诊断方法,该方法在具有与极电压检测方法相同优点的同时减少了传感器的使用。首先通过中性点电压与参考值相减获得偏差,初步判断故障管位于上或者下桥臂。在此基础上再提出基于拓扑重构思想的故障定位方案,从而判断故障管所在的相,最终实现故障管的定位并且保护电路。最后通过仿真验证了所提诊断方法的有效性。

三相八开关逆变器的容错控制策略

针对中性点箝位型(NPC)三电平逆变器的容错拓扑及其控制问题,考虑逆变器发生功率器件断路故障情况以及故障前后空间矢量的变化,当故障发生时,将输出端子连接到直流链路的中性点,建立可容错三电平逆变器模型,实现开路故障下的容错控制。同时考虑逆变器直流侧中点性电压平衡问题,采用零序电压注入法,抑制了中性点电位的波动。仿真结果证明了该容错控制策略的可行性和有效性。

基于自适应滑模观测器的中点钳位型三电平并网逆变器开路故障诊断

为提高中点钳位型(NPC)三电平并网逆变器故障诊断的准确性和鲁棒性,该文针对其开关管单管和双管故障,提出一种基于自适应滑模观测器的开路故障诊断方法。该方法首先建立逆变器在正常状态和开关管故障状态下的混合逻辑动态模型;其次设计收敛速度快且显著抑制抖振的自适应滑模观测器精确估计正常状态下的三相电流值;然后利用实际系统和观测器的输出电流提出基于电流形态因子的故障检测方法;最后根据电流残差来构造故障定位变量进行故障定位。在此基础上,通过建立前次故障状态的自适应滑模观测器实现双开关管开路故障诊断。该文提出的方法能够同时实现单管和双管开路故障诊断,诊断速度快、鲁棒性强,且避免增加额外传感器。实验结果验证了该文所提诊断方法的鲁棒性和有效性。

某220 kV智能变电站主变间隙保护误动分析

通过对某220 k V智能变电站主变保护误动事故进行分析,得出影响保护误动的因素:一是专业人员对设备的原理和处理方法缺乏了解,现场难以发现一些隐性故障;二是在设备检修过程中,对安全措施的制定方法和程度难以准确掌握,容易人为造成隐性故障。指出运行及检修人员要深入了解智能变电站技术,提高继电保护运行可靠性,准确隔离电网故障。

矿用NPC三电平逆变器开关管开路故障诊断方法

矿井提升机、带式输送机中电动机驱动系统的变频器大多采用中点钳位式(NPC)三电平逆变器,该逆变器开关管数量多、运行频率高,在短时间内高频率切换开关工作状态和在复杂工作环境下容易出现开关管开路故障,且故障信号具有非平稳特性。现有NPC三电平逆变器开关管故障诊断方法存在故障特征提取困难、计算量大、故障准确率较低等问题。针对上述问题,提出了一种基于概率神经网络(PNN)的矿用NPC三电平逆变器开关管开路故障诊断方法。首先利用示波器采集逆变器三相相电压信号,并对相电压信号进行去噪、归一化等处理。然后利用Clark与Park变换将三相相电压转换为两相旋转(d−q)坐标系电压,利用经验模态分解(EMD)将d轴电压分解为多个本征模态分量(IMF),对于不同的开路故障,计算各IMF的方差贡献率,得出第2、第3、第8个IMF的方差贡献率相差较大,以这3个IMF代表不同的开路故障,并计算出它们的均值、均方差和方差,作为逆变器开关管开路故障特征向量。最后将特征向量输入PNN中进行训练与分类,实现NPC三电平逆变器开关管开路故障诊断。实验结果表明,与基于卷积神经网络(CNN)和支持向量机(SVM)的故障诊断方法相比,基于PNN的矿用NPC三电平逆变器开关管故障诊断方法具有更高的故障诊断准确率,平均故障诊断准确率达97.75%。

单绕组无轴承磁通切换电机缺两相容错控制

针对六相无轴承磁通切换电机(BFSPMM),提出了一种在缺两相的情况下实现转矩和悬浮控制的方法。由于六相电机在不引出中性点的情况下只有5个可独立控制的自由度,在缺两相的情况下,没有足够的自由度可同时控制转矩平面和悬浮平面,所以提出一种引出电机中性点的电路拓扑。基于该控制拓扑,推导出缺相运行控制策略。用中性点的自由度平衡缺相后的转矩电流和悬浮电流,实现电机的转矩和悬浮的稳定控制。仿真验证了该理论的可行性。