基于等效故障区段的柔性直流输电线路单端量保护方案

行波保护动作速度快,具有不依赖线路边界元件以及不受新能源控制策略影响等优点,是目前解决柔性直流输电线路中单端暂态量保护方案在弱边界情况下难以适用的有效途径之一。然而现有基于行波特征的单端量保护方案多为欠范围式保护,存在难以保护线路全长的问题。对此,该文首先通过分析线路不同位置故障时反向电流行波的传播路径,推导出在首个反极性波到达前,保护检测到同极性波的数量与故障位置的关系;在此基础上,考虑近端或末端故障时的“漏波”现象以及线路长度的影响,定义并引入“等效故障区段”的概念,以增大零线模时差在区内外故障时的差异,进而提出了基于等效故障区段的柔性直流输电线路单端量保护方案。该方案解决了现有单端量保护方案难以保护线路全长的问题,并考虑了近端或末端故障时采样率受限的影响,具有一定的容错性。最后,基于PSCAD/EMTDC的仿真实验,验证了所提保护方案的可行性。

基于参数优化VMD和TET的柔直线路单端故障测距方法

单端行波故障测距方法在考虑频变波速影响时需要提取故障行波时频域特征,但现有方法存在时频分辨率较低、波头识别困难和波速计算不准确的问题。为此,提出一种基于参数优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和瞬态提取变换(transient extraction transform,TET)的单端故障定位方法。首先,利用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)优化VMD参数,提取含有故障特征的高频模态分量。然后,对该模态分量进行瞬态提取变换,通过去除短时傅里叶变换中模糊的时频能量,保留与信号瞬态特征密切相关的时频信息,得到故障行波时频域全波形。最后,在故障行波全波形中提取主频分量并标定初始波头与第二反射波头,通过计算主频分量下的波速度,结合行波定位方法实现单端故障测距。在PSCAD/EMTDC中搭建四端柔性直流电网的仿真结果表明,所提算法对过渡电阻和噪声具有较强的耐受性,即使在较低采样率下也能实现准确的故障定位。

一种基于RPA技术的电网线路故障检测方法

由于电网电力故障检测具有重复性、高精度、低价值特征,线路故障数据的人工检测效率极低。为此利用RPA思维设计电网线路故障数据检测方法。在故障判断流程中引入三阶段RPA重复判断方法,通过构建检测矩阵和时间矩阵,计算故障初始行波波头到达端点的时间确定故障区域。在故障区域内找出一条疑似故障线路,并结合所定义的一条虚拟母线,通过反复计算验证找出准确故障线路。实验结果表明,所提方法故障检测的绝对误差小,错误故障检测率和遗漏故障检测率较低,故障数据检测的查全率与查准率较高,实际应用效果好。

希尔伯特-黄谱的端点效应分析及处理方法研究

希尔伯特-黄谱可以将机械振动信号分解为有限的模式,然后以时频方式揭示机械的运行状况;然而,作为希尔伯特-黄谱的两个关键步骤,经验模式分解和希尔伯特变换都被“端点效应”所困扰;该文分析和研究了“端点效应”产生的原因,提出采用时间序列建模与预测方法对信号数据进行延拓,达到消除或改进经验模式分解和希尔伯特变换“端点效应”的目的,从而优化希尔伯特-黄谱。

利用声波时差测井信息定性判断断层封闭性

断层的力学性质是决定断层封闭性的内在因素,不同力学性质的断层又与岩石密度、孔隙结构、断层落差、断层形成时代、断层埋藏深度和断层倾角等因素有关,而这些因素在声波测井信息具有不同的特征.研究不同声波时差测井信息(变化幅度和异常范围)可以简单直观地定性判断断层的封闭性.以红柳地区断层为例,通过分析断层上下盘及断点处声波时差异常值大小,判断断层的力学性质及断裂充填物的致密程度,从而确定断层的封闭性,并总结出3种声波时差判断断层封闭性的判别模式.

一种估算对侧信息的配电网单端故障测距方法

提出了一种估算对侧信息的配电网单端故障测距方法。该方法基于线路的分布参数时域模型及0、1、2模网络,根据首端的采样信息,先推算故障端口的模电压及首端流入故障支路的模电流,并由故障端口的模电压估算末端的电压电流信息,进而得到末端流入故障支路的模电流。利用故障支路的0、1、2模电流瞬时值相等的边界条件,建立了测距函数,并通过搜索法求解,实现了故障测距。所提出的算法可同时利用故障后的稳态量及暂态量进行测距计算,且仅需采样单端信息,不受配网分支、过渡电阻、故障点位置及中性点运行方式等因素的影响。大量的EMTP数字仿真结果验证了该算法的准确性和适用性。

改进的VMD方法及其在转子故障诊断中的应用

针对转子系统油膜失稳的诊断问题以及变分模态分解(VMD)的端点效应问题,提出一种利用互信息准则进行波形匹配和端点延拓的改进VMD方法,并通过分析各分量的Hilbert谱诊断油膜失稳状态.结果表明:该方法具有良好的多分量信号分解能力和端点效应抑制效果,能有效诊断出油膜涡动的发生时刻以及发展变化特点;当单盘转子发生1阶油膜振荡时,频谱中转频和振荡频率的幅值突出,同时会出现与两者相关的组合频率成分,对准确、可靠地诊断油膜失稳具有重要意义.

基于多源暂态信息融合的单端故障定位方法

该文深入剖析故障暂态信息产生、传输、传变的机理,提出一种基于多源暂态信息融合的输电线路单端故障定位方法。根据故障暂态信号的传输过程和折反射机理,定性分析不同故障位置暂态信号的时-频差异性,揭示故障位置和时频特征量之间的内在联系,挖掘暂态信息中能够充分体现时频域差异性的五种典型故障特征量:各次暂态浪涌到达时间差、幅值、极性,各次暂态浪涌高低频电压幅值比和主频分量波速度。利用五种故障特征量,构建暂态信息融合矩阵,量化分析不同故障条件下,暂态信息矩阵的相似性和差异性,进而实现电力线路的准确故障定位。该文所提方法融合多源暂态特征量,有效地克服了现有故障定位方法对单一特征量准确提取的严重依赖,具备较强的容错性能。理论研究和大量算例分析结果表明:所提定位方法受故障条件影响小,在线路发生末端高阻故障或者电压过零点故障时,仍能准确定位故障位置,可靠性高。

基于改进ITD和峭度准则的滚动轴承故障诊断方法

给出了改进的固有时间尺度分解方法 (Improved Intrinsic Time-scale Decomposition,简称IITD)及端点效应评价指标。为了实现滚动轴承故障的精确诊断,提出了一种基于IITD和峭度准则的包络解调方法。该方法首先利用IITD将振动信号分解为一系列固有旋转分量(Proper Rotation Component,简称PRC),然后利用相关系数-峭度最大准则挑选包含故障信息最丰富的PR分量进行包络谱分析。为了验证该方法在应用中的有效性,针对轴承内圈故障,与EMD包络谱分析进行了比较,结果表明:该方法可以有效地提取滚动轴承故障特征信息,能够实现滚动轴承故障的精确诊断。

考虑换相失败影响的交流线路单相故障性质判据

逆变侧交流线路电流幅值受直流换相失败影响在单相跳闸后出现短时波动,该波动范围会随着直流换相失败次数增加而增大,造成基于恢复电压幅值的传统单相故障性质判据发生误判。针对这一问题,首先搭建输电线路故障相等值模型,评估直流换相失败对健全相电压的影响,推导出不同故障性质下恢复电压阶段断开相电压时域表达式;其次根据断开相时域电压波形的差异性进行积分计算,提出基于时域电压积分的单相故障性质识别判据;最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建模型对所提判据进行验证。结果表明,文中所提方法的耐过渡电阻能力良好,具有一定的抗直流干扰能力,所提判据在直流换相失败条件下依然能够可靠判别故障性质。

用于变压器端部垫块脱落故障识别的时间序列频谱熵稳定度算法

变压器声纹信号包含丰富的信息,在不同的运行状态下声纹可分为瞬态声纹和稳态声纹。以某变压器端部垫块脱落故障为出发点,分析其振动机理并挖掘声纹特征,实现对该故障的判别工作。首先,建立质量-弹簧-阻尼模型分析了该故障的振动模式和发展规律;其次,对声纹信号进行短时傅里叶变换,并利用Mel滤波器组对时频谱进行压缩感知;再次,利用时间序列频谱熵特征提取算法,引入了信号稳定度的概念;最后,对162台变压器现场采集的工况声纹信号数据集和试验采集的铁心松动故障信号数据集进行稳定度计算,统计稳定度分布情况。利用端部垫块脱落为瞬态声纹分布,而现场和铁心松动故障为稳态声纹分布的差异,通过稳定度方法从两类数据集中识别出端部垫块脱落故障。

适用于直流电网保护的高压直流断路器时序配合方法

世界范围内风电、光伏大规模开发利用,其所占发电比例不断增加。柔性直流电网作为支撑高比例新能源接纳的重要手段,已成为电网发展的重要方向。高压直流断路器作为柔性直流电网隔离直流故障的关键设备也受到了越来越多的关注。提出了一种直流电网保护中高压直流断路器的新型时序配合方法,该方法可以在直流断路器拒动情况下有效减小其余直流断路器的开断直流故障电流水平,同时缩减故障隔离时间和减小直流断路器中耗能支路耗散的能量。同时,提出了一种适用于直流断路器配合,用于检测直流断路器是否存在拒动的故障判断方法。在PSCAD/EMTDC中的仿真结果验证了所提出新型时序配合方法和故障判断方法的正确性和有效性。

无需波速和线路长度整定的故障行波定位方法

现有输电线路行波故障测距方法由于受行波波速的不确定以及输电线路弧垂的影响,容易出现较大的测距误差。为此,提出了一种无需波速和线路长度整定的线路故障行波定位方法。在线路两端安装行波信号检测装置,记录行波波头到达时间,利用故障距离与故障行波到达检测点的时间差线性关系来确定故障测距结果。理论上该方法有效克服了波速和线路长度的变化对测距结果的影响,比传统的方法具有更高的测距精度,ATP仿真分析和实际应用效果也证明了其正确性。

受端分层UHVDC换相失败控制和恢复策略

受端分层的特高压直流输电工程在交流系统单一电压等级发生故障时,不仅会导致本层阀组发生换相失败,而且可能引发另外一层阀组换相失败。在故障恢复过程中,层间交直流系统的相互影响还会引发连续多次换相失败。提出基于实时故障检测判定的换相失败控制和恢复策略,可准确判定故障状态、故障发生的电压层级、故障的持续时间。针对交流系统瞬时性故障,仅在发生严重故障时启动控制策略,并防止恢复过程中提前再启动,减少自动再启动次数。当单层交流系统永久性严重故障时,隔离故障层,转为双极半压运行方式。根据昌吉-古泉特高压直流输电工程搭建PSCAD/EMTDC仿真模型,设置多种故障情况,结果表明所提策略能有效降低连续换相失败次数,加快故障恢复,提高输电可靠性。

基于扩展模糊时间Petri网的故障诊断

针对故障诊断中可能出现的故障原因漏判问题,提出一种基于扩展模糊时间Petri网的故障诊断算法。该算法通过检查模糊时间戳确定故障时刻所有故障原因的状态,结合正向和逆向推理最大程度地解决故障原因漏判问题,从而确定主要、次要和其他故障原因。燃气轮机的故障诊断实例验证了该算法的有效性。

基于发布/订阅模型的中间件实时拓展

基于发布/订阅模型的卫星数据模型中间件不具备实时性。为此,给出一种对其进行实时拓展的服务软件总体框架。提出将任务的中间件优先级映射到本地节点优先级的线性均匀分布动态映射算法。引入超周期思想,在静态优先级可抢占调度算法下,对优先级任意的硬实时周期和非周期混合任务进行可调度性分析。采用恢复块技术对其进行冗余备份以解决服务软件单点故障。分析结果表明,该框架基本可以满足实时系统的要求。

端对端长短时序特征的轴承故障诊断

滚动轴承振动信号具有时序性,针对如何有效提取轴承振动信号长短时序特征并实现端对端故障诊断的问题,提出一种端对端长短时序特征的轴承故障诊断方法LSS。该方法将原始振动信号直接输入模型,利用一维卷积神经网络层提取原始振动信号的短时序特征并降维,并通过门控循环单元层对降维数据进行长时序特征提取,最后将不同层提取的长短时序特征融合实现端对端滚动轴承故障诊断。通过在凯斯西储大学及CUT-2的数据上进行实验,准确率分别为99.60%和99.92%,验证了该方法在诊断精度上的有效性和泛化性。

一种基于时序的状态监控及故障诊断系统

复杂系统在研发及运行过程中会产生大量的状态量及参数记录,为判定系统运行的健康状况,往往在运行结束后对其进行挖掘分析。在对数据分析的过程中,信号的时序变化成为复杂系统运行状态评估的重要参照之一,但是目前将时序分析作为独立分析模块进行状态监测的研究较少。在时序分析方面进行了改进,使用阈值判断结合时序分析的方法对复杂系统的监测点信号进行数据分析,根据分析结果使用专家系统进行基于案例的信号匹配及故障诊断,实现复杂系统基于时序的状态监测及故障诊断。提出的状态监测及故障诊断系统除了适用于对时序要求较高的复杂系统以外,对航天探测、新能源设备研发、医疗技术发展及海洋、大气、大地环境监测等领域都具有应用价值。

基于双端同步信息量测的小电流单相接地故障区段定位

配电网的各分段开关将各馈线分成若干区段,针对中性点不接地系统中故障无法可靠定位的问题,在分析健全区段与故障区段首末端稳态零序电流及差值特征的基础上,提出了基于双端同步信息量测的故障区段定位判据。该定位方法借助双端同步信息测量装置,与配电自动化系统一同实现。利用实时数字仿真系统仿真验证,该方法可准确定位中性点不接地系统故障区段,不受线路长短的影响,并能削弱过渡电阻的影响。

基于时间序列的分布式网络节点故障检测系统设计

目前的分布式网络节点故障检测系统对节点的异常度查询不足,容易产生误判,影响故障检测系统的准确度。因此,文中提出基于时间序列的分布式网络节点故障检测系统设计。首先,对系统连接的电源电路进行设计,在系统与网络连接中,选择TL718协议转换芯片,并设计网络脉冲测试器。在系统的软件设计上,运用小波分解,将脉冲信号的空间和频率进行变化,提取出信号异常信息,运用时间序列法对异常信号进行异常度查询,最后对异常程度较高的节点计算异常密度函数,判断是否存在故障。为了验证设计系统的可行性,设计相关实验,并使用传统系统与所设计系统对某公司的分布式网络中的节点进行故障检测,实验结果证明,设计的分布式网络节点故障检测系统具有较高的准确度,设计系统具有一定可行性。