基于扩展频域时域反射法的在线光伏阵列故障检测信号特性研究

基于扩展频域时域反射法(Spread Spectral Time Domain Reflectometry,SSTDR)的光伏阵列故障诊断方法存在检测盲区和衰减特性,有必要研究检测信号的性质以提高故障检测性能。首先,对检测信号在光伏阵列中的传输行为进行研究,探究不同信号参数对检测范围和精度的影响;其次,根据光伏电池的动态模型和排布规律,搭建光伏阵列故障检测仿真平台,通过断路故障仿真实验对结果进行验证,结果表明,改善信号能有效增强相关峰辨识能力,使光伏组件检测数量增加4块;最后,综合考虑检测盲区和衰减特性对检测性能的影响,提出基于SSTDR的光伏阵列故障检测信号选择策略,用以确定测距范围和最优信号参数。

扩展频谱时域反射法的理论与实验研究

电缆在线监测技术对航空电缆故障检测具有重要意义,扩展频谱时域反射法(Spread Spectral Time Domain Reflectometry,SSTDR)是一种能够在线监测电缆故障的有效方法。本文分析了SSTDR的原理,建立了SSTDR的仿真平台并以FPGA为核心搭建了其实验系统。仿真和实验结果表明,该方法对携带通信信号的电缆能够实时监测。最后,根据理论和实验,得出了该方法的定位精度,分析了其适用范围。

基于信号分离的扩展频谱时域反射法盲区消除研究

扩展频谱时域反射法进行线缆故障检测时,因检测盲区的存在而难以对近距离故障有效识别,这不仅减小了检测范围,也限制了其在实际应用中的广泛性。本文针对该方法中的盲区问题,深入分析盲区产生的机理,提出了一种基于信号分离的盲区消除方法。该方法基于入射信号与反射信号线性叠加的特性,通过数字信号处理中的减法运算,有效地实现了两者的分离,使得在盲区内准确地识别反射信号,提取故障信息。本方法通过数字信号处理技术来消除盲区,避免了硬件平台的改动,算法简单,易实现,适应场景广泛。实验结果显示,在中心频率为62.5 MHz的检测系统中,使用本方法进行开路和短路故障在线检测,其最大绝对误差仅为0.16 m,充分验证了所提方法的有效性和实用性。

一种航天器一次母线故障在线检测定位方法

针对航天器电源系统中一次母线故障的在线检测定位问题,构建了一种基于扩展频谱时域反射法的高定位准确度在线检测方法。首先对该方法的定位误差进行了理论分析,通过提高检测系统采样频率,使定位误差达到±0.2 m以内,能够满足短距离一次母线的故障定位需求;在此基础上进一步分析了由于电源阻抗不匹配引起检测结果错误的问题,通过加入阻波器阻断了检测信号向电源端的传播路径,消除了电源阻抗不匹配的影响,保证了一次母线故障的正确检测。实验结果表明所采用的方法能够对一次母线断路和短路故障实现精确的在线检测定位。

基于BP神经网络的充电桩电缆健康诊断

本文针对充电桩线缆老化异常诊断问题,提出一种基于BP神经网络的线缆健康状态评估模型。首先,计算电缆老化后主要数据的数学关系,提取老化评估特征值。其次,通过传输线理论推导出扩展频谱时域反射法[1](spread spectrum time domain reflectometry,SSTDR)的自相关值与电缆局部健康状况参数、衰减系数和诊断距离具有相关性。采集不同健康程度的电缆诊断、SSTDR自相关值数据,训练电缆老化诊断BP神经网络,得出评估模型。与常规诊断方法相比,该方法无须测量充电桩线缆电压、电流和温度等参数,仿真表明本文设计的算法诊断准确率高,适应性强,具有一定的工程利用价值。

基于SSTDR的光伏系统对地故障检测方法

针对光伏系统中的接地故障检测问题,提出一种基于扩展频谱时域反射法(spread spectrum time domain reflectometry,SSTDR)的接地故障检测方法。在分析高频信号下光伏系统等效模型的基础上,将光伏系统整体视为传输线终端阻抗,当发生接地故障时其阻抗值会产生变化,通过对SSTDR自相关值进行数值分析处理,并与无接地故障光伏系统的自相关值进行比较,实现光伏接地故障检测。相较于常规检测方法,该方法无需测量光伏系统的电压、电流、温度、辐照度等参数,可消除传统检测方法中的检测盲点,且具有较强的鲁棒性。实验验证了方法在不同光照强度、不同接地电阻、双点接地等故障情况下的可行性和有效性。

飞机电源系统多导体电缆故障在线诊断方法研究

针对实际飞机电源系统部分电缆以多股形式存在、无法实现在线诊断的研究现状,开展了基于扩展频谱时域反射法(spread spectrum time domain reflectometry,SSTDR)的多股电缆故障在线诊断方法研究。相对于成熟的单根电缆故障在线诊断基础,分析了多股电缆诊断中由于信号汇流导致的误判问题,提出了利用阻波器及滤波算法结合的方法,消除了信号汇流对故障诊断产生的影响,并提出了多通道分时循环检测定位方法,简化诊断装置,减小了实际硬件的成本与体积。实验结果表明,在定位误差0.2 m内,多股电缆的检测率在90%以上,诊断效果较好。该方法具有很强的工程价值,对实际的应用具有理论指导意义。

增广时频域反射法在电缆复合故障检测中的应用

电缆的健康状况对用电设备及整个系统的安全稳定运行具有重要意义。电缆故障检测已引起电气工程领域研究者的广泛兴趣。时频域反射法(time frequency domain reflectometry,TFDR)是一种典型的电缆故障无损检测方法。文中针对TFDR中存在的问题,提出增广时频域反射法(augmented time frequency domain reflectometry,ATFDR)。首先利用平滑伪维格纳维拉分布分析反射信号时频分布以消除由交叉项造成的干扰。然后基于时频交叉相关得到故障点位置信息,并采用专家知识与异质布谷鸟搜索算法实现多重反射信号的估计与消除。最后通过分析故障点处信号与入射信号的时间相关性,以低成本方式评估故障点的故障类型与故障程度。文中基于包含不同故障类型与故障程度的实验,验证ATFDR的有效性。并通过对比实验进一步证明ATFDR相比于扩展频谱时域反射法具有更好的检测性能。

飞机电缆间歇性故障检测方法研究

针对在飞行训练中,由于振动或复杂环境等因素导致的飞机电缆传输信号出现瞬断、瞬短等间歇性故障难以检测这一实际问题,在分析传统电缆短路、短路等硬故障检测方法的基础上,研究更加适用于飞机电缆的间歇性故障检测方法;并结合理论分析,进一步开展了基于SSTDR的飞机电缆故障检测与定位系统软硬件设计,给出了总体设计与主要模块设计方案,介绍了系统测试流程与部分人机交互界面,结合实际电缆测试实验,验证了系统检测方法的有效性,为解决飞机电缆间歇性故障检测问题提供了理论参考与技术支撑。

基于SSTDR的光伏系统直流母线电弧故障在线检测与定位

针对光伏系统中直流母线上发生电弧故障危害重大且检测和定位困难的问题,提出一种基于传输线等效分布参数模型的扩展频谱时域反射法,对电弧故障进行在线检测和定位。该文研究直流母线发生故障电弧的原因和类型,对拓展频谱和时域反射进行理论分析,利用Simulink仿真平台建立直流母线电弧故障模型进行仿真,基于FPGA技术搭建实验平台,验证了理论正确性与可行性。实验结果表明,该方法能够实现对光伏系统直流母线电弧故障在线检测和定位,具有定位精度高、实时性好等优点。

基于SSTDR的光伏直流母线损伤检测及定位

大型光伏系统的直流母线电缆电压高、线路较长,一般敷设于地下,若其外绝缘层及保护层发生损伤,很可能会引起短路、接地、电弧等故障,危害光伏系统的安全运行。但常规电气测量方法难以发现由外保护层破损所引起的电缆损伤问题,而光伏母线电缆作为双导线型均匀传输线,损伤会引起其特性阻抗发生变化,因此提出了一种基于扩展频谱时域反射法(spread spectrum time domain reflectometry,SSTDR)的母线损伤在线检测方法。在分析光伏直流母线绝缘层及外保护层不同程度破损所引起的特性阻抗变化特性、探讨SSTDR对电缆损伤问题检测可行性的基础上,进而提出了基于SSTDR的、可减少外部环境干扰影响的确定电缆损伤位置的定位策略。在Matlab/Simulink仿真平台及实验室测试平台上分别对基于SSTDR的电缆损伤检测及定位进行了多方面测试,仿真和试验结果证实了该方法对光伏直流母线电缆损伤在线检测及定位的有效性。

电缆故障在线检测定位装置研究

电缆作为飞机电源系统的重要组成部分,实现电缆故障的在线诊断,可以提高其可靠性。采用扩展频谱时域反射法(SSTDR),基于FPGA技术,设计一种板级速率为500 MHz的飞机电缆故障在线检测和定位装置,并进行实验验证。结果表明:该装置能够实现电缆开路、短路以及间歇性电弧的在线检测和定位,具有定位精度高、实时性好等优点;利用该装置在线监测电缆的健康状态,实现难以复现的间歇性故障的检测,能够提高地面运营、维护效率,节省人力物力,具有较高的工程应用价值。

数字水印技术的新进展

数字水印是保护多媒体作品版权的有效手段。文章首先介绍数字水印必须具备的几项基本特征 ,在此基础上详细分析了水印嵌入的代表技术——扩展频谱法 。

基于Simulink仿真模型的线缆并线故障检测分析

为更好的实现工程上的通信线缆在线故障检测,针对检测通信线缆中是否存在并线故障提出一种通信线缆并线故障在线检测与定位方法。方法利用行波信号二次反射的扩展频谱时域反射法(SSTDR)实现,能够获得较高的精度,提高对线缆中噪声的免疫力,并且能够实现在线检测。基于故障产生的原因与类型,对SSTDR进行理论分析,通过Simulink建立通信线缆并线故障模型并进行仿真验证。实验结果表明该方法能够实现通信线缆并线故障在线检测和定位,并总结出影响检测精度的因素。

电力电缆故障定位及健康监测的研究

针对电缆故障通常需要在断电的前提下进行检修、无法实现对间歇性故障的检测定位及电缆状态监测的现状,开展了基于SSTDR技术的电缆故障在线诊断方法的研究。本文以10kV交联聚乙烯电缆的在线故障定位及状态监测为研究背景,首先建立了用于电缆故障分析的等效电路模型;其次阐述了扩展频谱时域反射法(SSTDR法)测距原理;然后提出了用于电缆故障定位的改进实序列频域相关算法,并用MATLAB的Simulink仿真平台进行了仿真实验;最后基于神经网络对电缆局部老化的诊断进行了研究。实验结果表明,当电缆长度在100m以内时,定位误差不超过1m,电缆的检测率在90%以上,诊断效果较好。该方法具有一定的工程价值,对实际的应用具有理论指导意义。

航空线路故障检测与定位系统设计

针对飞机线路故障频发,缺乏有效线路故障检测手段这一实际需求,在故障检测与定位理论研究的基础上,进一步开展了基于TDR/STDR/SSTDR的线路故障检测与定位系统软硬件设计,提出了测试方法与测试流程,并应用到实际飞机线路测试中,为航空线路故障检测与定位提供了理论参考,为进一步解决航空线路测试需求提供了设计思路。