基于SSTDR的光伏连接器故障检测

随着运行时间的增长,光伏连接器会出现氧化、老化、松动等现象,易导致接触不良、发热等问题,最终可能引起断路、电弧等故障,对光伏系统的高效、安全运行造成不良影响。由于光伏连接器故障会引起其等效阻抗的变化,该文采用扩频时域反射法(spread spectrum time domain reflectometry,SSTDR)来进行检测:通过向光伏连接器所在的光伏组件串注入正弦高频信号调制的伪随机序列序列测试信号,分析入射信号与反射信号的相关特性,再与健康状态下的特性进行比较,来实现光伏连接器故障在线诊断。对此进行仿真计算并在4块光伏板组成的光伏组串中进行实验,发现开路故障时包络面积最大可达到5×10^(5),而脱离故障时包络面积最小为0.8×10^(5),二者皆远大于健康时的包络面积0.07×10^(5),可有效诊断光伏连接器是否发生故障。

基于SSTDR技术的战机电缆隐性故障检测仿真分析

飞机尤其是战机电缆故障会造成重大事故和财产损失,实际飞机制造、维护和修理中电缆隐性故障的发现和排除是一项重要而又困难的工作。首先对国内外电缆隐性故障检测技术进行综合分析论述。断路故障和短路故障是航空电缆中最为常见的故障类型,但由于战机线缆多段、多接头的特性使得检测信号会发生衰减和扰动变形,传统的信号时域反射(TDR)方法对电缆的故障定位存在误差。针对航空电缆中断路和短路这两种故障类型提出了扩展频谱时域反射的方法(SSTDR),该方法利用检测信号反射的延迟特性来定位系统中故障点,从而有效避免测试信号衰变对故障定位的影响。最后使用仿真技术对不同损伤状态进行仿真分析,形成理论结果,供相关技术人员学习参考。

基于SSTDR的线缆故障检测算法

针对目前线缆故障检测方法对定位结果准确性和可行性的影响,文中利用Matlab的Simulink仿真平台建立线缆故障模型,结合线缆特性建立系统模型,对扩散频谱时域反射方法进行了研究,采用直接序列扩频信号作为测试信号在线缆上传输,进行检测分析,并根据传输时间差等参数判断故障距离。对测试信号的不同调制方法进行仿真分析后,验证了该方法在线缆故障定位中的可行性,以及线缆故障测量中以BPSK和QPSK效果最佳。

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。

基于SSTDR的飞机电缆故障检测与定位

在基于时域反射法(TDR)的飞机电缆故障检测与定位中,由于飞机电缆多转接头且处于噪声干扰严重的环境,其反射信号衰减严重且存在波形畸变,无法实现准确的电缆故障检测与定位。为了解决这些问题,针对飞机电缆特点设计扩展频谱时域反射法(SSTDR),选择m码作为原始信号,经调制比例为0.5的BPSK调制后输出,最后利用相关算法得到故障类型和故障距离。通过利用传统TDR与本文设计的SSTDR对飞机电缆进行实测,测试结果表明TDR测试误差率为1.4%,而SSTDR的测试误差率为0.7%,大大提高了检测精度,同时测试结果表明SSTDR比TDR具有更强的抗干扰能力,所设计的SSTDR更适合飞机电缆故障检测与定位。

基于SSTDR的飞机电缆故障定位脉冲序列源设计

发射信号是影响SSTDR在飞机电缆故障检测与定位中准确度和精度的关键因素,为实现高精度电缆故障检测,根据飞机电缆特点设计脉冲序列源。脉冲序列源根据飞机电缆测试范围短、精度要求高的特点,采用FPGA结合高速DDS芯片生成ns级BPSK调制的脉冲序列,采用放大电路实现脉冲信号幅值可调,并利用接口电路实现阻抗匹配。经过对脉冲序列源性能测试和电缆实测,测试结果表明序列源能产生幅值为3-7 V,码片宽度为20-60 ns,长度为7-127可调的PN码;该序列源测试盲区控制在2m以内,测试精度能达到0.5 m,满足飞机电缆故障精确定位的需求。

SSTDR技术在多根电缆故障同步检测中的应用

为了提高多根电缆故障同步检测能力,提出基于展频时域反射技术(SSTDR)的多根电缆故障同步检测方法。采用线列传感阵列基阵进行多根电缆故障大数据采集,根据大数据分布进行多根电缆故障信号拟合,建立多根电缆故障信号的多维谐波阻抗分布模型,采用SSTDR技术进行多根电缆故障同步检测过程中的信号特征分析,采用新兴盲源分离技术进行电缆故障分离,在背景谐波较大分布区域提取多根电缆故障同步检测的关联特征量,根据特征差异性结合展频时域反射技术实现多根电缆故障同步检测。仿真结果表明,采用该方法进行多根电缆故障同步检测的准确性较高,故障诊断能力较强,具有很好的故障特征分离和检测识别能力。

基于SSTDR的低压电缆故障在线检测方法研究

为了提高低压电缆故障在线检测能力,提出展频时域反射技术SSTDR的低压电缆故障在线检测方法。采用多传感器进行低压电缆故障信息采样,构造低压电缆故障在线监测的大数据分析模型,结合展频时域反射技术进行低压电缆故障样本信息融合,建立低压电缆故障信号的多维谱特征提取模型,通过模糊聚类分析方法进行低压电缆故障特征数据融合处理,根据信息融合结果进行低压电缆故障在线检测,采用SSTDR技术对检测输出结果进行自适应寻优控制,提高低压电缆故障在线检测的精准性。仿真结果表明,采用该方法进行低压电缆故障在线检测的准确性较高,自适应性较好,提高了低压电缆故障在线检测能力。

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。

电缆故障识别的归一化STDR分析方法

序列时域反射法(STDR)是常用的电缆故障检测方法,但传统的STDR方法只能识别基本的短路与开路故障,而不能识别诸如高阻、低阻等其他类型的故障,在精确的电缆故障诊断应用中受限。本文提出一种电缆故障识别的归一化STDR分析方法,该方法根据入射信号(m序列)的自相关峰值及入射信号与反射信号的互相关峰值之间的时间差来确定故障点的位置,并建立基于互相关峰值归一化的电缆负载阻抗估算方法,通过精确计算故障点处的负载阻抗从而实现故障类型的精确识别。电缆故障实验研究表明,电缆故障定位误差≤0.25%,电缆负载阻抗的估算值与真实值的相关度≥98.80%,验证了该方法的有效性。电缆故障识别的归一化STDR分析方法既保证了故障定位精度,也实现了对故障点负载阻抗的精确估算,从而实现对短路、开路、高阻、低阻等多种故障类型的精确识别,突破了传统STDR方法只能识别短路与开路故障的局限。

STDR-G型电热道岔融雪系统的应用研究

针对严寒地区高速铁路冬季道岔除雪问题,采用电热融雪方式高速道岔融雪系统技术方案,研发STDR-G型电热道岔融雪系统。系统由电加热融雪部分、现场监控部分和远程监控部分组成,具有自动开/关机、故障自动报警、自动切断故障回路电源的功能,并设置有本地和远程2种控制方式。系统已经成功在高速铁路线路上应用,取得良好效果。

基于改进的二次相关的铁路信号区间电缆故障检测

铁路信号电缆因跨度长、埋设地下等原因导致其故障判断难度大。通过讨论二次相关算法,并对其进行改进,完成其快速FFT算法实现及实时性能分析;基于改进的二次相关,建立了采用序列时域反射法/扩展频域时域反射法(Sequence time domain reflectometry/spread sequence time domain reflectometry,STDR/SSTDR)技术的信号电缆检测模型。通过仿真实验验证了在不同信噪比下STDR/SSTDR检测模型对铁路信号电缆开路、短路故障的检测能力,表明基于二次相关改进的SSTDR可用于信号区间电缆的故障检测。

基于FPGA的电话双绞线故障检测算法研究

为更好满足PC机和MCU的线缆故障检测系统的便携性、即用性和高速传输需求,设计一种便携式电话双绞线故障检测系统。系统以FPGA作为数据处理核心,实现SSTDR中的互相关算法部分。通过分析信号混叠对互相关结果的影响,利用互相关函数的线性性质,从混叠信号背景下提取反射信号,提高故障诊断的准确性。基于FPGA设计信号提取模块,实现对反射信号的提取。设计四单元相乘累加模块的互相关算法核心单元,提升算法效率。实验结果表明,系统的实际表现与符合仿真预期,通过提高信号的采样率将检测误差率降低到1%以下,满足便携式设备的检测需求。

航空电缆故障在线检测与定位技术研究

在综述了电缆故障类型和现有电缆故障检测与定位方法的基础上,引入了两种电缆故障在线检测与定位新方法——序列时域反射法(STDR)和扩散频谱时域反射法(SSTDR),分析研究了两种方法的原理,选取了一种适用于两种方法的相关算法——改进的实序列频域相关算法,并在MATLAB中建立了仿真模型,对两种方法进行了仿真验证,并进行了比较,对实际的应用具有理论指导意义。

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。

低压多分枝电网的区段故障定位方法

本文在对比现有线路在线故障检测方法基础上,从低压配电网重要性、场景复杂性以及线路大截面低阻抗特性出发,研究了适合于低压配电网特性SSTDR检测方法,针对低压配电网的接线方法提出了多分枝电网的区段故障定位方法,通过站室智能终端间的配合、检测终端与阻波器配合,实现了低压电网的故障检测与定位。该方法利用站室配电终端对低压线路量测数据监测起动故障定位,在故障情况下通过扩展频谱时域反射波发生器可快速实现故障测距,再加以阻波器的配合可实现多个扩展频谱时域反射波发生器分区端定位,可有效适应低压线路T型连接及分支箱多分枝情况的故障定位时间与定位精度。

混沌扩频多根电缆故障在线同步诊断研究

针对实际飞机电源系统电缆布线复杂,数量多的问题,本文基于现有的单根电缆故障检测成本高、效率低、检测难度大的研究现状,利用混沌序列对初值敏感(初值不同信号干扰小)、序列数量巨大的特点,提出将混沌序列用于飞机多根电缆故障在线同步诊断的方法.解决了扩展频谱时域反射法(Spread Spectrum Time Domain Reflectometry,SSTDR)中采用相同m序列进行同步诊断时相互干扰、易误判问题,m序列数量限制导致的检测数量问题.研究发现其尖锐的自相关特性能够较好应用于单根电缆故障诊断,故障特征明显;其良好的互相关特性能够同时进行多根电缆的故障诊断,抗干扰性好;结合混沌序列数量多的优势,其能够推广应用于复杂电缆故障的在线诊断.实验结果表明混沌扩频电缆故障诊断方法可有效实现多根电缆故障的同步诊断,定位误差在20cm以内,检测率达90%以上.

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。

增焓热泵供暖系统搭配不同散热末端的试验研究

空气源热泵供暖系统具有高能效与环保性的特点,成为取代传统取暖能源的首选方案。本文搭建热泵供暖系统研究平台,通过对双级压缩增焓空气源热泵分别搭载钢制暖气片、压铸铝暖气片、小温差水散热器、地暖辐射4种散热末端进行研究,对比分析了上述4种散热末端的采暖系统性能、舒适性和经济性。结果表明,房间总散热量随供水温度的上升而增加,地暖辐射供暖系统总散热量最大,其次是小温差水散热器、压铸铝暖气片、钢制暖气片;钢制暖气片的房间最终平衡温度最低,其次为压铸铝暖气片和小温差水散热器,地暖辐射则分别高出前者4.56,3.23,2.83℃;燃煤取暖、钢制暖气片、压铸铝暖气片、小温差水散热器、地暖辐射的取暖费用分别是电热取暖的21.56%,32.64%,40.62%,41.90%,47.04%。

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。