基于线路容流暂态信号能量流向特征的小电流单相接地故障区段定位算法

针对配电网小电流系统单相接地故障定位难的问题,提出一种基于线路容流暂态信号能量流向特征的小电流单相接地故障定位算法。该算法能够在故障发生时准确识别故障线路并定位故障区间,同时对故障前后波形的离散采样数据进行软件滤波,得到线路的容流暂态信号分量,利用其能量流向特征对单相接地故障进行识别和区段定位。实验结果表明,所提算法能够准确区分出故障与非故障线路区段,具有自举性,可方便应用于就地型馈线自动化开关节点,具有较好的实用性。

一种兼具强干扰背景噪声特征的轴承故障数据模拟生成方法

在对燃气涡轮发动机的轴承故障进行智能诊断时,存在着智能诊断难度大、实测案例稀缺等问题。为此,在考虑了非线性接触碰撞激励、发动机薄壁机匣支承结构复杂传递特性的基础上,提出了一种兼具发动机强干扰背景噪声特征的轴承故障数据模拟生成方法,并将其与实验数据进行了对比,验证了两者故障特征的一致性。首先,建立了典型发动机高压转子-轴承系统多体接触瞬态动力学模型,通过模拟故障轴承复杂接触碰撞过程,获取了非线性轴承故障激励力;其次,基于该发动机机匣高保真有限元模型,计算了故障轴承位置到测点的脉冲激励响应,并结合模态振型探明了发动机机匣的复杂传递特性;然后,在此基础上提出了基于非线性轴承故障激励与复杂传递的机匣测点信号时域离散卷积的重构方法,模拟了轴承故障在机匣测点的关键机理特征,并进一步融合了健康发动机的实测振动数据,构造了包含工作状态气流激振、非线性干扰等因素影响下的轴承故障仿真数据;最后,为了验证仿真数据故障特征的合理性,利用基于特征传递机理的包络解调方法提取了微弱轴承故障特征,并将其与发动机实测轴承故障实验数据进行了比较。研究结果表明:发动机轴承故障仿真数据与实验数据时域特征相似,二者包络谱中的故障特征频率误差小于1%,且故障特征频率及其倍频幅值大小相近,证明发动机轴承故障的仿真数据故障特征具有一定的合理性,可为基于机匣测点的发动机轴承故障特征提取、智能诊断算法训练等提供支撑。

基于TET-MResNet的通风机轴承故障诊断

针对矿用通风机滚动轴承早期故障信号难以有效提取进而导致故障诊断精度低的问题,提出了一种基于瞬态提取变换(TET)和改进残差网络(ResNet)的故障诊断方法(TET-MResNet)。利用TET提取信号的瞬态时频特征作为特征输入,针对时频特征的高稀疏性,为从全局角度丰富特征信息,加入多尺度特征提取(MFE)模块对ResNet进行改进,最后将故障数据输入模型中进行分类识别。实验结果表明,该方法取得了99.96%的识别准确率,可以实现通风机轴承故障的有效诊断。

适用于单端辐射型配电网的行波故障定位方法

随着测量通信技术的发展,行波法在电网故障定位中得到广泛应用。基于此,文章提出一种适用于单端辐射型配电网的行波故障定位方法。重点研究配电网中行波故障定位的简化算法和复杂算法,以及暂态信号在传输线路不同区段中的传播,以验证所提行波故障定位方法的可靠性。

一种新型电力线路故障处理方法在重庆电网的实用化研究

电网网架结构迅速变化升级,新能源、电缆线路和电力电子器件的大量运用,对电力调度员进行线路快速故障处置提出了挑战。重庆电网提出基于暂态信息的电力线路故障处理方法,并将其在调度协同监控平台故障处置模块中进行实用化部署和不断改进,充分利用协同平台现有数据源提供的故障录波信息,选取双端时域暂态信号,采用分布参数线路模型对故障线路进行分析求解,实现线路故障快速定位、故障原因判断分析和故障反演溯源,以快速、准确进行故障处置和故障分析。该处理方法实用化能为电力调度专业人员和研究学者提供参考,具有实用性和推广意义。

基于暂态信号的配电网单相接地故障区段自动定位方法

现有的配电网单相接地故障定位方法易受扰动因素和定位线路距离限制的影响,在实际应用中定位结果与实际故障位置偏差较大,且定位时间较长,影响配电网故障排除效率。为此,提出基于暂态信号的配电网单相接地故障区段自动定位方法。首先,对配电网单相接地故障暂态信号进行分析,获得故障区段的暂态信号;然后,获取故障区段暂态信号对应的时域特征;最后,对故障进行定位计算。仿真对比实验表明,该文提出的方法有效提升了故障位置的定位精度,缩短了故障位置的定位时间,具有较好的稳定性。

基于HHT研究断层岩溶对爆破地震波传播的影响

为研究在露天矿开采中边坡断层及内部岩溶对爆破地震波传播规律的影响,对地震波经过断层和溶岩后的数据变化进行分析。在塘垭石灰岩露天矿山南坡大断层上下盘和北坡+1014 m平台溶洞处布置测点采集爆破后地震波数据,采用Hilbert-Huang变换方法处理原始波形,从三维能量谱、边际谱及瞬时能量谱3个方面对爆破地震波经过断层及岩溶前后的变化进行了分析。结果表明:爆破地震波穿越断层后的能量衰减十分明显,在相同振动持续时间下,最大瞬时能量从1.7×10^(-5)下降到6.0×10^(-6),前后峰值能量相差约3倍,其中高频频带60~80 Hz能量衰减至断层前1/2,低频能量占比增加,总体地震波能量降低,断层从客观上阻碍了爆破地震波的传播。爆破地震波经岩溶前后的能量幅值差距不大,最大瞬时能量从2.3×10^(-4)下降到1.9×10^(-4),但穿越岩溶对地震波高频信号的过滤作用比较明显,能量分布更加集中,爆破地震波经过溶洞过程中发生了“鞭梢效应”,经过溶洞后的质点峰值速度略大,其振速放大系数经过计算为:1.10~2.53,频率整体上往低频方向发展,建议加强溶洞上方岩体的支护。

双馈风电机组故障电磁暂态响应特征提取研究

双馈风电机组组成复杂,其检修运维难度较大。由于故障电磁暂态特性相对较复杂,其提取质量直接影响双馈风电机组故障检测结果的可靠性。针对单一故障提取的局限性,研究一种双馈风电机组故障电磁暂态响应特征提取方法。利用暂态录波仪采集双馈风电机组故障电磁暂态响应信号并实施去噪和放大处理,采用经验模态分解法(EMD)分解暂态响应信号,得到若干图像形成模型(IFM)分量,从中提取能量熵、峭度以及中心频率3个特征并实施特征归一化处理。结果表明,无故障的双馈风电机组电磁暂态响应信号样本测得的能量熵在0.9以内,峭度在0.1以内,中心频率在0.012~0.016之间,与其他4组样本特征值相比更小,说明故障信号与正常信号的特征存在明显差别,为该研究提供了可靠依据。

快速相量提取算法

从故障暂态信号中快速、准确地提取出工频相量,对于继电保护是十分重要的。为此提出一种快速相量提取算法。基于矩阵束方法,利用给定工频信号的采样阵和输入信号采样阵构成一个方阵,该方阵的特征根包含工频相量信息,通过求解这个方阵的特征根,即可得到工频相量。但是求取该方阵特征根的计算量较大,针对此问题给出了降阶方法,将求高阶矩阵特征根转化为求2阶矩阵特征根,从而提高了计算效率。理论分析和仿真结果表明,所提出的方法计算量小,可消除各类谐波及衰减直流分量的影响,在较短数据窗内仍具有很高的精度。

基于暂态相电流的小电流接地故障定位研究

提出一种利用三相电流中的故障电流暂态分量实现小电流接地故障定位的新方法。故障点上游线路,故障相的故障电流暂态分量约等于3倍的上游暂态零模电流,方向为由故障点流向母线;而健全相的故障电流暂态分量约等于故障点下游暂态零模电流,且由母线流向故障点。故障点下游线路,故障相和健全相的故障电流暂态分量均约等于下游暂态零模电流,方向为由故障点流向负荷。在此基础上,定义和求取方向参数,根据故障点两侧方向参数的不同实现故障定位。该方法只需本检测点的三相电流信号,不需电压信号,也不需相邻检测点时钟精确同步。

特高压直流输电线路和边界频率特性研究

根据云广特高压直流输电系统实际参数,建立特高压直流输电线路以及由平波电抗器、直流滤波器和PLC滤波器所构成的特高压直流输电线路边界的频域模型,分析特高压直流输电线路和线路边界的频率特性。对特高压直流输电线路及其边界对故障暂态信号高频量的衰减作用,以及故障位置对保护安装点所检测到的故障暂态信号高频量的影响进行了研究。研究结果表明,边界和线路对暂态信号高频量的衰减作用大小和故障与保护安装点的距离有关,当故障发生点与保护安装点的距离大于-ln G(jω)/α时,线路对频率为ω/(2π)高频量的衰减作用将大于边界的衰减作用。建立云广特高压直流输电系统实际参数仿真模型,对特高压直流输电线路及其边界对故障暂态信号高频量的衰减作用进行仿真验证,仿真结果证明了上述结论的正确性。

基于暂态电流小波熵权的输电线路故障选相方法

在暂态电流信号小波分析结果的基础上,借鉴熵权的概念,给出了小波熵权的定义,提出一种利用高频暂态分量的小波熵权实现故障选相方法。该方法直接利用电流互感器的暂态高频电流,使用小波提取暂态信号特征,对提取的信号特征计算其沿尺度分布的权重,得到暂态信号的小波熵权,由此构造故障选相判据进行选相。基于EMTDC和MATLAB环境,利用该方法对某一典型500kV线路进行各种故障类型选相的仿真分析,分析表明该方法具有高速、准确的特点,且不受过渡电阻、故障时间及故障位置等因素的影响,具有一定的实用价值。

小电流接地故障暂态方向保护原理研究

分析了小电流接地系统接地故障暂态零序电压电流特征。根据线路的相频特性将频率分为不同区段,论证了在一选定的低频区段内,所有健全线路分别可用一集中电容等效;在该选定频段内,故障线路暂态零序电流或无功功率方向与非故障线路相反。据此提出了检测暂态零序容性电流或无功功率方向的暂态方向保护算法。该方法灵敏度、可 靠性高,不受消弧线圈和不稳定电弧的影响。实际故障数据验证了该方法的正确性。

基于小波变换模极大值的SPD故障诊断技术

使用复合波诊断以ZnO压敏电阻为主要元件的SPD的故障中电压信号的突变点往往携带SPD运行状态的重要信息。基于小波分析的信号奇异性检测理论可通过检测信号小波变换模极大值点来确定信号奇异点,通过分析信号模的极大值及其出现位置诊断SPD的故障。籍此理论分析了不同故障类型的SPD复合波冲击下的电压信号,证明使用小波分析模极大值诊断SPD故障的方法行之有效。

电力系统故障时刻提取的小波分析

小波分析在时域和频域同时具有良好的局部化特性 ,而且可以根据信号频率的变化自动调节时域 频域窗口 ,因此利用小波分析可以有效地检测出信号的奇异性。文章分析了电力系统故障暂态信号的奇异性 ,得出其奇异性的特殊性 ,从而提出利用小波变换进行故障暂态信号奇异性检测的算法 ,保证奇异点的准确检测 。

电力系统故障暂态信号的小波奇异性检测

小波变换理论在时域和频域的局部化性质 ,使之能有效地检测信号的奇异性。文章分析了电力系统故障暂态信号的奇异性 ,得出其奇异的特殊性 ,即具有不确定的奇异度 ,从而提出用小波变换进行奇异检测时对所用小波函数的要求 ,确保奇异性的准确检出 。

信号注入与暂态信号方法结合的小电流接地选线装置

分析了信号注入法和暂态信号选线法各自的优缺点,提出了两者结合的组合选线方法。同时指出,在基于信号注入法选线装置的基础上进行改进,无需增加设备就可实现该组合方法。给出了算法流程图和硬件装置工作过程,同时对组合算法进行了仿真验证,仿真结果表明,该组合方法有较高的可靠性和准确性。

李氏指数及其在电力系统暂态信号分析中的仿真应用

在分析电力系统暂态故障信号的奇异性和小波变换奇异性检测基本原理的基础上,得出电力系统暂态故障信号奇异性的特殊性,提出了利用小波变换进行故障暂态信号奇异性检测的方法,并描述了算法的基本思路以及李氏指数的计算步骤。对实际输电系统进行了仿真,通过对暂态故障信号的多尺度分析及各尺度上的信号重构,得出各尺度下的模极大值,从而计算出李氏指数并判断信号奇异性。

瞬态成分参数的最小二乘法辨识及其轴承故障特征提取应用

机械系统中轴承出现剥落、裂纹等局部故障,运行时振动信号中出现瞬态冲击响应成分,可通过瞬态成分的检测与提取实现故障特征提取。在瞬态成分建模的基础上,提出基于最小二乘法的瞬态成分参数辨识方法,并将其应用于轴承局部故障时振动信号中瞬态成分特征迭代提取。基于Morlet小波参数化表达式建立双边不对称的瞬态成分模型,应用Levenbery-Marquardt方法辨识模型参数,迭代提取信号中的瞬态成分,并通过Wigner-Ville分布获得瞬态成分高聚集性且瞬态成分之间无交叉项的故障特征时频表示。将基于最小二乘法的瞬态成分参数辨识方法应用于轴承局部故障特征提取,结果表明:该方法能通过参数辨识提取各瞬态成分,瞬态成分时频分布将故障的时频特征以高聚集性且瞬态成分之间无交叉项的形式表示出来,从而有效提取轴承故障特征。

基于故障相暂态信号特征的二维故障选线法

中性点非有效接地系统发生单相接地故障时,故障出线故障相与非故障出线故障相的暂态信号在能量集中频段和信号幅值上存在较大差异:前者幅值大、能量集中频段低,而后者特征恰好相反。为此提出一种基于故障相暂态信号能量和重心频率的二维故障选线方法,利用二维选线判据中包含的故障暂态信号在频域的整体分布特征进行选线,二维判据相互补充,大大增加了选线可靠性。该方法同时适用于纯架空线路和存在电缆出线的混合线路网络,在中性点不接地和谐振接地系统中都适用,并且在故障初相角为0以及高阻抗故障时都有效。对不同情况下的实际仿真证明了所提方法的正确性、有效性和适应性。