基于信息维数和零休时间的电弧故障识别方法

为了检测线路中的电弧故障,提出了一种电弧故障识别算法。测试了常见家用和办公电器在正常运行时的电流波形,以及其所在支路发生碳化路径电弧故障和点接触电弧故障时的电流波形;对电流波形进行了相空间重构,基于分形理论计算了电流相平面图的信息维数,以此作为识别电弧故障的特征量之一;再以电流零休时间作为第二特征量,建立了基于支持向量机的电弧故障识别模型。实测数据的仿真结果表明:所提出的算法能有效地识别出电弧故障,可以为发展新型的具有故障定位功能的电弧故障断路器提供参考。

基于相关理论及零休特征融合的串联故障电弧检测方法

针对串联故障电弧发生时隐蔽性和随机性强、电流幅值相对较小易被负载电流湮没、与负载性质关联性大而导致的难以准确检测问题,提出一种基于相关理论及零休特征融合的串联故障电弧检测方法。以参照UL1699标准搭建的低压单相交流串联故障电弧实验平台为基础,通过采集用电回路的两个周期电流并计算其零休时间比例系数、滤除低频成份后的归一化绝对值最大互相关系数,然后用模糊逻辑器将两系数进行融合处理得到串联故障电弧综合特征识别系数,进一步结合零休时间比例系数并分别与经验阈值比较,从而判别是否有串联故障电弧发生。结果表明,该法对低压单相交流用电回路中使用GB14287.4推荐负载时产生的串联故障电弧辨识率高达100%,无误判漏判现象发生。

潜供电弧零休阶段弧道恢复电压特性

潜供电弧零休即潜供电流过零阶段的电弧恢复电压上升率是影响潜供电弧熄弧与重燃的重要因素。以单相接地故障为例,将故障发展过程分为4个阶段并建立相应的电路模型,在每个阶段针对影响恢复电压上升率的因素做了定性分析。针对特高压输电线路进行了仿真计算,得出的结论是:潜供电流不同过零时刻与故障时刻、跳闸时间、短路电弧电阻等因素一样,在燃弧的初始阶段,对恢复电压上升率有较大影响,后期则几乎没有影响,而且随着时间的延长,恢复电压上升率有减小的趋势并最后趋于稳定。而故障点位置对恢复电压上升率的影响,则呈现出线路两端故障时恢复电压上升率大,线路中点位置时最小的V型曲线;随潜供电弧电阻的增加和并联补偿度的减小,恢复电压上升率呈现出增加的趋势;并联电抗器中性点小电抗不仅对恢复电压上升率产生影响,同时也对潜供电流、恢复电压产生影响,均表现出V型曲线的影响规律,且当中性点小电抗取值能够实现完全补偿时上述三者有最小值。

基于“电压零休”的机械式直流断路器介质恢复特性研究

机械式直流断路器是高压直流开断的主要方向之一,为提升以真空开关为主开关的机械式高压直流断路器的开断性能,文中提出了一种基于"电压零休"原理的新型机械式直流断路器拓扑结构,分析了其工作原理,初步得到了续流支路可以为主开关创造"电压零休"时间。搭建了基于真空开关的新型机械式直流断路器的仿真模型,分析了"电压零休"受反向电流支路等参数影响规律。通过真空开关固有介质恢复特性测试得到真空开关介质恢复强度随时间变化的规律。仿真与试验结果表明:续流支路可以为主开关创造0~359μs的"电压零休"时间,而固有介质恢复特性数据表明在"电压零休"时间为20~30μs以上时,真空间隙的介质恢复强度得以完全恢复。通过传统与新型机械式高压直流断路器的试验对比,验证了电压零休原理的可行性和有效性,为新型机械式高压直流断路器的研制提供了参考依据。

高炉设备零故障休风管理模式的有效探索

简要介绍了高炉设备零故障休风管理的基本理念及目标,重点描述了如何通过落实责任、完善制度、点检定修、创新攻关等措施,有效探索设备零故障休风管理模式。

基于时域波形的交流故障电弧检测

为了区分正常电流和串联故障电弧电流,提出了一种基于时域波形分析方法,根据时域电流中的过零点平肩部、尖峰部和随机性来识别故障电弧电流。通过搭建故障电弧试验平台的方式对不同负载(热水壶、电风扇、吹风机)进行故障电弧试验,采集正常和故障状态的电流数据,将电流数据按周期划分。由于故障电弧电流具有随机性、高频分量和零休时间,观察两种状态的电流波形的异同,经过多次试验提出将电弧电流的小波分解后的周期高频分量能量、周期零休区时间和周期尖峰次数作为故障特征的检测方法。

基于真空断路器与SF6断路器串联的新型混合式高压直流断路器理论分析

提出基于真空断路器与SF6断路器串联的混合式高压直流断路器新型拓扑结构,在传统强迫过零直流开断的基础上,提出以高压串联晶闸管组件续流支路创造主开关电压零休的思路,进而提高主开关的动态介质恢复强度。分析了新型混合式高压直流断路器的拓扑结构、工作原理、工作过程,得到其电压零休时间的数学描述和动态电压分布协同调控措施。然后基于连续过渡模型和改进Mayr模型搭建了新型混合式高压直流断路器的仿真电路,分析得到续流支路限流电阻、电感、振荡回路参数等对电压零休时间、反向暂态恢复电压的影响规律。

低压交流电线故障电弧模型研究

研究低压交流电线故障电弧模型,对检测低压交流电线故障电弧很必要。文中对Schavemaker模型进行理论分析并进行简化。利用MATLAB软件构建电弧模型,对简化的Schavemaker模型和Mayr模型进行仿真比较,分析简化的Schavemaker模型仿真得出的电弧电流具有更明显的电弧电流零休区,较高di/dt和奇次谐波幅值。最后进行串行和并行电弧实验,实测波形和仿真波形进行比较,验证了仿真结论。结果证明简化的Schavemaker模型适用于低压交流电线故障电弧模型研究。

基于真空与SF6气体串联间隙的新型高压直流断路器介质恢复特性

为研究不同间隙串联用于高压直流开断的介质恢复特性,分析了基于真空与SF6气体串联间隙的新型高压直流断路器结构与工作原理,得到其分压措施和'电压零休'创造方式。然后分别从固有和实际两方面研究了直流开断时真空与SF6气体串联间隙的介质恢复特性,采用60 k V/8μs的高压脉冲源测试其固有介质恢复特性,系统研究了不同开距/不同电流下降率时真空间隙与SF6气体间隙固有介质恢复特性,并基于试验结果理论推导了新型高压直流断路器理想介质恢复强度;通过搭建新型高压直流断路器试验样机进行了开断测试,研究了有/无'电压零休'、有/无分压措施对实际介质恢复强度的影响。研究表明:真空与SF6气体间隙分别为5~7 mm和25~45 mm开距时介质恢复时间分别为20μs和200μs,最终的介质恢复强度(即介质的击穿电压)可达40 kV和60 kV,可推导得出'电压零休'时间为100μs时真空与SF6气体串联间隙理想介质恢复强度可达80 kV。实际直流开断验证了'电压零休'方式和分压措施可以实现真空与SF6气体串联间隙协同开断,为新型高压直流断路器研制提供了参考依据。

一种新型基于小波奇异性分析的故障电弧检测方法的LabWindows／CVI实现

在分析了故障电弧特性的基础上，提出了故障电弧周期零休的特征信息，该信息用小波分析时表现为周期性的奇异点，据此提出了周期性奇异点检测故障电弧的新算法。以Lahwindows／cVI为平台，设计开发了基于小波奇异性检测原理的故障电弧在线检测系统，该系统运用多线程技术实现了对故障电孤的实时在线检测。

故障电弧模拟测试系统及不确定因素的研究

针对低压系统故障电弧问题设计了一套故障电弧模拟测试系统,该系统含有上位机模块、下位机控制模块等,可以实现切割电缆、碳化路径及点接触3种类型故障电弧输出。同时,采用Logistic识别算法作为故障电弧保护电器检测的辅助判据。通过对系统中存在的不确定因素进行分析,选取切割电缆模块中的切割速度、电缆线径与电流幅值,以及点接触模块中的拉弧速度与接触面积作为主要影响因素进行研究。研究表明,在特定条件下电流零休时间会呈现趋势性变化,改变单一条件可使其变化1 ms左右。依据研究结果选取最合适的起弧条件,以提高故障电弧保护电器检测结果的准确性。

直流真空断路器大电流强迫换流分断特性分析与验证

基于有源强迫换流技术实现的直流真空断路器容易向中高压大容量场合拓展,是直流分断技术发展的重要方向。针对10 kV级直流真空断路器,进一步分析了大电流换流分断特性,并开展了换流分断过程的试验研究。研究结果表明:在燃弧电流峰值23 kA、电弧电流下降率300 A/μs条件下,真空断路器无法在电弧电流零点可靠熄弧分断,且真空间隙的弧后介质恢复过程存在一定的随机性和分散性。为了改善大电流弧后介质恢复特性,提出了串联二极管的直流真空断路器换流分断方案,利用二极管的反向阻断作用为大电流真空电弧提供一段"零休"时间。相同分断参数条件下的对比试验结果显示,在二极管反向阻断期间,尽管真空间隙可能会不断地重复进行"介质恢复–介质击穿–介质恢复"过程,但在此阶段的介质击穿不会导致电弧重燃,真空间隙最终均能在换流电容电压变为正极性前建立足够的介质强度,实现对直流大电流的可靠分断;同时在试验条件下,被试真空断路器弧后至少需要85μs才能完全恢复介质强度。

电流注入式直流断路器的仿真与试验研究

为了解决常规电流注入式直流断路器额定开断电流冲击与小电流开断时间长问题,在其两端并联IGCT支路实现额定电流开断,并通过强迫换流实现短路电流开断。针对60 kA短路开断过程中出现的快速真空开关二次过零现象,分析了快速真空开关燃弧电流的过零速率与过零时刻开距对过零截止的影响,在此基础上提出了改进措施,并通过仿真及试验验证了措施的有效性及实际应用的可行性。