多时间尺度小波变换和LSTM自编码器电弧故障检测方法

在光伏发电系统中,电弧故障检测是维持系统安全运行的关键问题。以往的电弧故障检测方法大多基于单时间尺度的故障特征,然而单一时间尺度特征往往会受到环境变化的干扰,导致检测精度降低,针对这一问题,提出一种多时间尺度小波和长短时记忆(LSTM)自编码器电弧故障检测方法,该方法首先在机理分析的基础上找到电弧3个特性,即电弧初始阶段电流发生突变、燃弧阶段电流均值降低、燃弧阶段高频分量变大。再基于上述电弧特性进行小波变换提取对应多尺度特征,然后使用LSTM自编码器进行端到端的自动检测。与以往方法不同,该方法提取了电弧特性的多种时间尺度特征,增加了故障信号的检测依据,降低了受外界干扰时检测结果出现误报漏报的可能性。理论分析和实验结果表明,所提出的方法降低了故障电弧检测的误报率,提高了其准确率。

喷口结构对半自能式SF_6断路器最短燃弧时间的影响

最短燃弧时间是衡量断路器性能的重要参数,笔者提出一种控制最短燃弧时间的优化方案。首先以流体力学、电弧理论为基础,建立了灭弧室内流场分布和电场分布的数学模型,并以此为基础提出通过仿真确定SF6断路器最短燃弧时间的方法;然后研究了喷口结构对断路器燃弧时间的影响,提出通过改变喷口喉部出口处仰角减小最短燃弧时间的方案,仿真分析了5种不同的改进方案对最短燃弧时间的影响,并最终确定最佳优化方案。

短路电流中带有直流分量时的交流高压断路器燃弧时间差的概率分布特性

根据三相短路电流中带有直流分量时的开断过程,提出了分析和计算燃弧时间差的方法,据此求出了中性点接地与不接地系统的短路电流中带有直流分量时,燃弧时间差的分布规律.本文也列出了开断电流波形与电弧能量的关系.

电弧螺柱焊技术的发展与应用

综述了电弧螺柱焊技术的发展和应用。作为一种广泛应用的螺柱焊接方法,电弧螺柱焊技术具有焊接效率高,易于实现自动化控制等优点。以焊接设备的发展更新、焊接材料的研究及应用领域为主要内容,对电弧螺柱焊中的普通电弧螺柱焊和电容储能电弧螺柱焊进行了比较;介绍了电弧螺柱焊中新发展的短周期控制方法,通过短周期拉弧螺柱焊技术与传统电弧螺柱焊技术的对比,突出了短周期控制方法的特点和优点;指出短周期拉弧螺柱焊是当前占主导地位的电弧螺柱焊方法,大直径螺柱的短周期拉弧螺柱焊研究将是重要的研究方向。

基于短路时间频数分布图定量分析的CO_2弧焊稳定性评价方法

研究了基于短路时间频数分布图定量分析的稳定性评价方法.以正态概率密度函数对频数分布图进行拟合,求解出正态概率密度函数的峰值高度并多次计算,得出更为可靠的峰值高度均值,以此作为量化频数分布集中程度的指标.为了验证该方法的有效性,进行了CO2电弧焊实测评定试验.采集具有代表性的焊接过程的电压电流信号.先以人工方式评价其稳定性的好坏,然后使用文中方法逐一计算每个焊接过程的稳定性量化指标.经对照该方法与人工定性方法结果一致,可有效实现CO2弧焊过程稳定性的客观化评价.

混合型快速直流开断的短时短间隙电弧现象

随着轨道交通、船用电力系统等直流电力系统的迅猛发展,混合型快速直流开断成为了当前电气领域的热点问题。混合型快速直流开断过程中的燃弧有着较为鲜明的特点:短时短间隙。虽然这种短时短间隙电弧现象直接影响着混合型快速直流开断的成功与否,但是就查阅文献的情况来看,其研究还未成体系。该文就该问题进行总结。首先简要地对混合型直流快速开断的电气特性进行介绍,并通过高速摄像较为直观地呈现了短时短间隙电弧现象,在概要总结了开关空气电弧国内外研究进展的基础上,提出了适合于短时短间隙电弧建模及相关研究工作的技术途径建议,最后陈述了前期就短时短间隙电弧所进行的部分工作进展。

CO_2气体保护焊短路过渡过程与电参数的关系

用计算机控制的高性能数据采集系统对 CO2 焊短路过渡过程的电参数进行了研究 .分析认为可利用电弧电压来指示熔滴短路及电弧复燃 ,利用电弧电压的微分来指示液体小桥缩颈 ,为 CO2 焊短路过渡实时控制奠定了基础 .

基于改进CNN的串联型故障电弧识别方法研究

针对串联型故障电弧影响供电系统安全且不易测量的问题,提出改进卷积神经网络对串联型故障电弧的识别方法。由于SVM学习的超平面是距离各个样本最远的平面,相比于Softmax,具有更强的泛化推广能力和更高的识别准确率,故采用SVM损失函数(hingeloss)替换原有的Softmax损失函数并在CNN模型中添加三层Inception结构得到改进的CNN模型。其次,研制串联型故障电弧实验平台,在不同的实验条件下采集电流信号,利用短时傅里叶变换,得到电流的时频谱图。采用同一数据集对两个模型进行训练和测试。结果表明,改进的CNN电弧识别模型相较于CNN电弧识别模型在识别准确率和效率上都有了明显的提高。

应用联合时频分析研究CO_2焊接过程中的电信号

CO2焊接过程的电弧电压、焊接电流信号蕴含了丰富的焊接信息。利用联合时频分析对CO2焊接过程电信号进行研究,分析了短时傅里叶变换窗函数的选择对谱图的时频集聚性的影响,并选择汉宁窗获得了较好的时频集聚性。为了获得CO2焊接电信号中短路过渡的信息,尝试利用时频分析谱图对焊接试验中采集到的几组焊接电流信号进行分析,研究了其能量分布及熔滴过渡的特征,并利用联合时频分析三维谱图,对采用不同焊接参数获得的电弧电压信号进行对比。结果表明,利用联合时频分析对CO2焊接过程电信号进行分析,能够获得更多的有价值信息,该方法具有较好的研究应用前景。

基于信息熵的串联型故障电弧频谱特征研究

针对串联型故障电弧影响供配电系统供电安全的问题,提出小波包信息熵理论与短时傅立叶变换相结合的串联型故障电弧频谱特征分析方法。首先研制了低压串联型故障电弧实验平台,开展了典型负载故障电弧模拟实验。其次,利用小波包技术对发生稳定串联型故障电弧前后的电流信号进行分解、重构和归一化处理。然后,计算各频带重构信号的信息熵,通过对比各频段燃弧前后重构信号的信息熵得出稳定故障电弧电流信号的特征频段为8-10.8KHz。最后,采用短时傅立叶变换对特征频段的重构信号进行时频分析,得出发生稳定故障电弧前后电流信号的频谱变化规律。经验证,在发生不稳定故障电弧时,8-10.8KHz仍为故障电弧的特征频段,频谱特征依然明显。结果表明,利用信息熵和短时傅立叶变换对低压串联型故障电弧进行频谱特征研究是可行的。

基于电流信号短时过零率的电弧故障检测

现有电弧故障检测方法运算复杂,实时检测下硬件性能要求和实现成本高,实际工况下可实施性差。为此,提出一种基于电流信号短时过零率的电弧故障检测方法,并利用微控制器实现电弧故障检测装置样机制作与实验,其主要特点在于电流信号短时过零率特征提取过程中有且仅有加减运算。电弧故障电流信号短时过零分析时,对比短时傅里叶变换分析验证得出:短时过零率可有效提取电弧故障信息。结合模式匹配识别算法完成电弧故障检测与分类。样机实验证明,该方法对电弧故障电流信号敏感,可有效实现电弧故障检测与分类,且易于实现。

输电线路新型防雷间隙灭弧时间特性的研究

为降低架空输电线路雷击跳闸率和事故率,研制出一种区别于传统防雷设备的新型灭弧防雷间隙。当线路遭受雷击时,雷电冲击电流击穿间隙瞬间,该装置能够迅速动作,喷射出大量电负性气体,切断间隙两端电弧,避免绝缘子因电弧灼烧损坏。要达到避免断路器不因线路遭受雷击而跳闸的目的,防雷间隙的灭弧时间必须小于继电保护装置动作时间。文中通过大量试验研究,着重深入探讨该装置的灭弧时间特性。

交流高压断路器三相直接试验T100s和T100a的标准分析与讨论

对于T100s,通过仿真图简要分析了标准制定的依据,并结合试验波形图分析了实际应用。对于T100a,通过标准的介绍,从直流分量和燃弧时间两个方面入手,由仿真图分析提出了以首开大半波和延长大半波开始的几种有效试验情形,并结合燃弧时间的计算,提出了从燃弧时间判断试验有效性的方法。最后,结合试验波形图进行了分析、证明。

短路过渡电弧焊炬高度的燃弧占空比识别

短路过渡CO2 /MAG焊接要实现焊接过程自动化 ,必须解决连续焊接时焊炬高度的自动调整问题 ,为此首先要识别焊炬高度[1] 。CO2 /MAG焊在短路过渡焊接时 ,其它焊接方法常用的焊炬高度识别参数 (如电弧电压、电弧电流、电弧弧长等 )都处于连续变化过程中 ,很难应用于此种焊接方法。本文介绍了一种短路过渡燃弧占空比识别焊炬高度的方法 ,从理论上分析了短路过渡燃弧占空比与焊炬高度的关系 ,设计了一套燃弧占空比采集、处理、分析单片机———计算机工作系统。通过反复试验证明焊炬高度与燃弧占空比的相关性 。

消弧线圈响应时间的探讨

谐振接地系统中,消弧线圈的响应时间对快速熄灭电弧,保障人身和设备安全有着重要的意义,而少数厂家的误导对用户产生了错误的影响。为此通过对影响消弧线圈响应时间的各种因素进行详细分析,指出响应时间受系统参数影响,且与接地随机参数有关,主要取决于暂态励磁电流的衰减速度快慢。同时澄清了现有一些对响应时间的错误观点,并对目前应用最为广泛的调匝式和高短路阻抗变压器式(简称高阻抗式)两种形式消弧线圈分别提出了如何提高响应时间的措施。对于调匝式消弧线圈可以采用延时短接阻尼电阻的方式提高系统的阻尼率,加快暂态电流的衰减;对于高阻抗式可以采用可控硅不对称控制方式调节输出电流,提高响应时间。

混合型真空限流断路器短燃弧短间隙下的介质强度恢复试验研究

介质强度恢复特性是制定新型混合型真空限流断路器分断策略和设计其换流参数的重要参考依据。该文搭建了合成试验平台,对直径45mm平板CuCr50触头的真空灭弧室在直流20kA、短燃弧、运动短间隙下的介质强度恢复特性开展了试验研究。在触头以平均速度为3m/s分离的过程中,针对不同的燃弧时间,在电流以约为220A/μs的速率下降、强迫过零后的不同时刻施加上升率约为400V/μs的测试电压,以获得对应燃弧时间的介质强度恢复特性。研究结果表明:在100μs的燃弧时间内,触头间隙的介电强度均能以很快的速度恢复到静态耐压水平;燃弧时间增大到320μs时,触头间隙的介电强度很久不能恢复;燃弧时间继续增长,触头间隙是否被击穿具有不稳定性。由此得到了断路器的设计原则:在100μs的燃弧时间内,增大燃弧时间可使触头承压时的开距增加,提高真空灭弧室电流过零后的电压耐受裕度。

基于卷积神经网络的光伏系统直流串联电弧故障检测

本文提出一种新颖的基于卷积神经网络的光伏系统直流串联电弧故障检测方法。首先采用短时傅里叶变换提取电流信号的时频信息,以能量谱密度作为电流的时频联合能量函数,构造电流的时频谱图,然后以时频谱图中各时频点的能量谱密度作为卷积神经网络的输入,设计卷积神经网络算法实现电弧故障检测。经实验验证,所提出方法可清晰区分电弧故障电流特征和正常工作电流特征;在实验室测试中,所提出方法可准确地检测出光伏系统直流串联电弧故障。

基于DSP的CO_2焊短路过渡过程数字信息快速提取系统

采用先进的数字信号处理(DSP)芯片TMS320VC5416为平台,研制了CO2焊短路过渡过程信息快速提取系统,讨论了用DSP芯片对焊接过程进行实时监测的硬件设计、软件编程和处理模式等内容。实验证明,该系统实现了焊接过程信息处理的数字化和实时化,对于过程数字化实时控制具有一定的应用价值。

基于半经验模型的熔断器燃弧过程计算与分析

为研究其燃弧特性,建立了电弧燃烧半经验数学模型。首先通过ANSYS有限元软件对熔断器弧前时间进行计算;并对电弧燃烧的物理过程分析和简化,建立了熔体烧蚀、石英砂烧蚀、电弧与石英砂换热、电弧电压以及外电路模型;然后通过Matlab求解计算,将计算得到的电流和电压曲线与实验得到的曲线进行拟合,确定电弧相关物性参数,引入燃弧过程中电导率随温度变化的曲线;最后以该模型为依据,某型额定1200 V/1250 A熔断器为研究对象,分析了电弧燃弧过程以及熔体的结构尺寸对弧压峰值和过零时间的影响规律。仿真和实验结果表明:随着宽带宽度和节距长度的增加,熔体的弧压峰值增加,过零时间减短;熔体总长保持在固定值时,改变断口数和节距长度对燃弧特性影响甚微。熔体的弧压峰值应控制在额定电压的3倍以内,过零时间取安全保护裕度内。

TIG小电流引弧PLC自动控制系统

介绍了一种实用的PLC控制TIG焊接触引弧系统 ,简述了控制原理 ,介绍了PLC控制梯形示意图 ,给出了应注意的影响因素。本系统采用检测接触引弧阶段的电流电压信号来判断引弧状态 ,克服了影响电流信号的干扰因素 ,接触电流信号稳定 ,同时运用PLC技术 ,对接触预热时间进行精确控制 ,获得了很高的一次引弧成功率。