Research on the monitoring system for induced voltage and ground current of 27.5 kV cable sheath in railways

Purpose–The purpose of this study is to address the deficiency in safety monitoring technology for 27.5 kV high-voltage cables within the railway traction power supply by analyzing the grounding methods employed in high-speed railways and developing an effective monitoring solution.Design/methodology/approach–Through establishing a mathematical model of induced potential in the cable sheath and analyzing its influencing factors,the principle of grounding current monitoring is proposed.Furthermore,the accuracy of data collection and alarm function of the monitoring equipment were verified through laboratory simulation experiments.Finally,through practical application in the traction substation of the railway bureau on site,a large amount of data were collected to verify the stability and reliability of the monitoring system in actual environments.Findings–The experimental results show that the designed monitoring system can effectively monitor the grounding current of high-voltage cables and respond promptly to changes in cable insulation status.The system performs excellently in terms of data collection accuracy,real-time performance and reliability of alarm functions.In addition,the on-site trial results further confirm the accuracy and reliability of the monitoring system in practical applications,providing strong technical support for the safe operation of highspeed railway traction power supply systems.Originality/value–This study innovatively develops a 27.5kV high-voltage cable grounding current monitoring system,which provides a new technical means for evaluating the insulation status of cables by accurately measuring the grounding current.The design,experimental verification and application of this system in high-speed railway traction power supply systems have demonstrated significant academic value and practical significance,contributing innovative solutions to the field of railway power supply safety monitoring.

局放在线监测系统在化工企业变电所的应用

国民经济的快速发展,使得电缆的需求量愈加增大,然而电缆存在的制造、安装缺陷等客观原因,导致电缆绝缘击穿短路等问题时有发生。电缆绝缘劣化的重要表现形式即是局放现象,通过捕捉局放高频信号,可提前掌握电缆绝缘劣化程度。阐述电缆存在的缺陷类别、局放监测的原理,通过应用实例描述局放在线监测系统架构、重要部件组成、通信组网方式、现场硬件配置、施工要求、软件界面、功能特点,并给出了实际应用效果,对相关化工企业变电所的电缆绝缘监测技术管理具有很强的指导和借鉴意义。

船舶螺旋桨推力的在线高精度辨识方法

[目的]螺旋桨推力在轴系上产生的微弱形变信号易被干扰噪声所淹没,导致难以准确测量其推力,故提出一种在低信噪比下仍具有很高精度的螺旋桨推力测量方法。[方法]综合考虑测量数据误差的影响以及数据中潜藏的力学机制,基于Kalman滤波结合推力–位移状态方程建立轴系推力辨识模型,并以恒定转速、变转速及低频波动转速3种工况为例开展轴系推力测量研究,分析不同信噪比下该方法的推力辨识精度与鲁棒性。[结果]研究结果表明,当信噪比仅为20 dB时,推力辨识的最大相对误差仅为3.56%,验证了其在低信噪比下的高精度辨识能力与鲁棒性。[结论]研究成果可为实船环境下螺旋桨推力及轴系状态的在线实时高精度监测提供参考。

CR200J型动车组DC110V漏电误报检测故障研究

CR200J型动车组运行以来,多次发生拖车DC110V漏电流检测报警问题,亟待进行故障原因分析与解决。从列车供电原理和直流漏电流传感器检测原理出发,对漏电报警的原因进行分析,首先通过漏电流传感器电流响应特性测试验证了漏电检测误报的可能性,然后开展动车组DC110V漏电故障在线监测试验,明确了该故障为漏电检测误报,最后结合DC110V回路对地阻抗特性试验,从电磁兼容角度对漏电检测报警原因进行综合分析。研究结果表明:漏电检测报警并非真实漏电,漏电时刻DC110V供电线产生幅值较大的频率为2.0~4.5 kHz的共模干扰电流,且漏电报警车辆在该频段阻抗仅为3~8Ω,远小于正常车辆的阻抗28~40Ω,导致DC110V线路中2.0~4.5 kHz共模电流超过0.5 A,直流漏电流传感器检测到此干扰信号后不能滤除该信号,造成漏电检测误报警。根据漏电误报的产生原因,从干扰源抑制和检测方式两方面提出以下改进建议:改进DC110V线路滤波器在此频段阻抗特性,降低共模干扰幅值;优化直流漏电流传感器,减少传感器误报。

地下交叉互联高压电缆分布式护层电流传感系统的时滞控制方法

交叉互联高压电缆系统中的分布式护层电流检测对于护层接地故障诊断至关重要。为解决地下高压电缆不依赖外部时标的分布式护层电流传感时间同步问题,该文基于交叉互联高压电缆护层间的耦合关系,采用并联Smith预估补偿器提升时滞补偿效率,获取残差最小的时间偏置补偿时滞量,提出多护层电流传感器时滞误差的递归最小二乘跟踪方法,以电容电流短时不变为稳定判据,对实际测量时分布式护层电流传感器之间的时延进行估计和控制。该方法在220 kV高铁牵引变压器一次侧高压电缆分布式护层电流传感系统上进行了试验验证,验证结果表明,该方法收敛至最小残差值点,平均残差为0.30 A,准确时滞量为3.93 s,能实现分布式护层电流传感的时间同步。

基于金属护层环流的高压电缆外护套绝缘电阻在线监测方法

高压电缆外护套的绝缘电阻是衡量高压电缆绝缘状态的重要参数,本文提出了一种基于金属护层环流的在线监测方法,以评估高压电缆外护套的绝缘电阻,从而实现高压电缆绝缘状态的实时监测。该方法分析了金属护层环流形成及其与外护套绝缘电阻之间的关系,推导出计算模型,并对单端接地和交叉互联接地的高压电缆开展了在线监测方法的现场应用。结果表明:所提出的在线监测方法与离线测量方法的误差在20%以内,且该方法对交叉互联接地高压电缆中间段的测量效果明显好于两边电缆段,对于高压电缆的状态监测和金属护层故障定位具有重要意义。

应用于金属转轴监测的无线电能与信号同步传输系统优化研究

涡流损耗的存在,使得应用于金属转轴监测的无线电能与信号同步传输系统的电能传输效率和信号传输质量下降。针对上述问题,通过对金属转轴涡流损耗的分析推导,建立包含涡流损耗等效阻抗的耦合线圈电路模型,以S-S型信号注入式SWPDT系统为基础,分析其电能传输与信号传输特性,以电能传输效率和信号传输增益为优化目标,采用多目标粒子群优化算法,对系统关键参数进行优化,并根据优化参数搭建实验测试平台,结果显示该优化方案可实现金属转轴环境下46.7%的电能传输效率和250 kbit/s的信号传输速率,验证了所提优化方案的正确性与可行性。

高压电缆接地电流在线监测系统的设计与研究

高压电缆外护套绝缘状态差、接地不良、接地方式不正确等因素引起接地电流异常,造成电缆局部发热、绝缘老化加速、绝缘击穿等故障,实施接地电流在线监测可在故障前及时发现电缆缺陷。为此,设计了一种基于AT32F435的电缆接地电流在线监测系统,该系统由电流信号采集模块采集接地电流信号,通过ATT7053B芯片进行模数转换,再由AT32F435芯片读取ATT7053B芯片内信号数据,并对信号数据进行处理后,利用以太网模块传到上位机,对信号数据进行显示及存储处理。该系统对电缆运行状态进行实时监测,准确发现电缆故障,对提高输电可靠性具有重要意义。

计及谐波影响的氧化锌避雷器在线监测方法研究

泄漏电流监测法是对氧化锌避雷器进行在线监测及状态诊断的有效方法,但避雷器承受电压存在谐波干扰时,传统泄漏电流特征量会出现效果不理想的问题。为了提高谐波干扰下避雷器运行状态诊断的准确率,在对避雷器泄漏电流特性分析的基础上,提出一种基于泄漏电流时间积分的新型特征量,并对该特征量的原理进行理论分析。提出特征量对于避雷器状态区分能力的评估指标,通过与其他传统特征量的实验比较分析,结果表明,所提出的泄漏电流时间积分新特征量具有更好的有效性和优越性,且抗谐波干扰能力更强,可在不同谐波电压干扰下很好地区分氧化锌避雷器的运行状态。

基于开关振荡电流的交流电机主绝缘在线监测

在变频驱动系统中,由于功率器件高速开关产生的高dv/dt和瞬态过电压,会使电机绝缘部件承受较高的电应力,加速电机绝缘材料的老化,进而增加绝缘故障发生概率并危害驱动系统的整体可靠性。相较于传统的离线监测方法,对电机绝缘状态进行在线监测可以提高监测的实时性并减小停机维修的损失。因此,文章提出一种基于逆变器开关振荡电流的交流电机主绝缘在线监测方法。首先,建立了交流电机绝缘等效电路,分析了绝缘老化对电机阻抗特性的影响,并通过外部并联电容的方法模拟了绝缘老化的过程。然后,采用脉冲宽度调制(PWM),研究了电机主绝缘参数对开关振荡电流的影响,提出了以开关振荡电流频域偏差作为老化特征指标的在线监测方法。试验证明,该方法在不影响电机正常运行的前提下,可以对电机主绝缘老化状态进行有效监测。

空分设备空压机轴振故障的分析与处理

兴澄特钢的某制氧空分装置空压机在运行过程中频繁出现轴振动偏高的情况,导致设备减产和停机。通过对润滑油油质的数据分析和设备解体检查发现,轴承轴瓦存在的大量漆膜是造成设备轴振偏高的主要原因。为解决该问题,现场更换了轴承轴瓦,并安装了油液在线监测和在线过滤设施,在提高了油液清洁度的同时解决了设备长期轴振偏高的问题,保证了设备的长期平稳运行。

铝电解槽阳极电流与温度在线监测系统设计与实现

针对铝电解槽运行过程中槽况监测参数单一的问题,开发了铝电解槽多参数在线监测系统,对阳极电流分布、槽壳温度、阴极钢棒温度在线监测,改变过去由于监测参数单一导致槽运行状态监测存在滞后性的不足,实现生产过程精细化控制。系统采集数据至系统数据库,分析数据准确判断铝电解槽动态工况。通过系统试验,证明系统可以克服复杂环境带来的影响,为电解槽运行状态诊断提供有效依据。

屏蔽式固体绝缘环网柜故障在线监测系统搭建

分析了环网柜局部放电和断路器机械特性检测方法的研究现状,阐述了固体绝缘环网柜实施局部放电、断路器机械特性、温湿度、水浸情况及烟雾实时监测的必要性。基于此,为屏蔽式固体绝缘环网柜搭建智慧化、全方位的在线监测系统。其中,局部放电监测采用超高频和温度2项指标作为判别依据,而断路器机械特性监测基于电流分析搭建测试系统。经现场安装与调试,设备运行情况良好,监测数据稳定、准确,为业内固体绝缘环网柜在线监测系统的搭建提供一定参考。

直流电源智能监控系统的设计与实现路径研究

直流电源设备作为变电站二次供电设备,其运行状态对电网安全稳定运行具有较大影响,一旦发生直流失电故障,可能导致大面积停电事故。为解决这一问题,设计直流电源智能监控系统,明确其硬件结构与主要功能,并阐述实现监控系统功能所需要的技术。远程充放电监控技术、开关电源监控技术、蓄电池电压均衡技术的应用,可充分发挥电源智能监控系统的优势,为实现电源设备信息的在线监测、诊断与分析提供技术支持。

基于漏电流的配电网电缆故障感知与老化定位

电缆作为配电系统中能量传输的重要载体,其安全可靠运行是保障配电网运行可靠性的基础。针对目前电缆监测手段的局限性以及故障定位精度不高,提出一种基于共模漏电流信号的配电网电缆的绝缘状态高精度状态感知监测方法。首先采用共模漏电流表征电缆绝缘老化的特征参数,在此基础上研究了基于共模信号注入的监测方法以及电缆局部老化高精度定位,最后结合仿真分析证明了所提出方案和方法的有效性和可行性。

郭屯煤矿主井高强混凝土井壁破裂修复治理技术及效果

井壁破裂是煤矿立井中的常见问题,严重威胁着井筒自身及提升装备运行的安全。针对郭屯煤矿主井C70高强混凝土井壁破裂现象,在分析破坏机理的基础上,采用“卸压槽”法进行修复加固,并对其中的破壁注浆、卸压槽设计和施工以及破裂井壁加固等关键技术进行了阐述,通过建立的在线监测系统对修复治理效果进行了验证。结果表明,“卸压槽”法可实现在不停产情况下对由表土层固结沉降引起的井壁破裂进行修复治理,且修复效果显著。研究成果可为同类破裂井壁修复治理的设计和施工提供参考。

半直驱中速永磁同步发电机轴承发生微电流腐蚀的故障诊断分析

轴承滚道形貌出现“搓衣板”纹路的故障模式是风电机组常见的主要故障之一。针对半直驱中速永磁同步发电机轴承发生微电流腐蚀故障,首先通过在线监测系统采集发电机轴承运行时的振动信号,然后对振动信号故障特征进行提取与诊断分析,研究和复现轴承滚道微电流腐蚀的失效模式和故障发展历程,最后同步验证抑制轴电流的措施的有效性,以此保障风电机组健康可靠地运行。分析表明:该故障风电机组的发电机轴承滚道出现的“搓衣板”纹路并非轴承的主要失效模式,而是轴承滚道发生二次损伤的表现。随着时间推移,轴承滚道出现的损伤(浅坑)纹路逐渐重复叠加并变得更加清晰,说明该发电机的主要失效模式为轴承微电流腐蚀。

无源无线多功能传感器在低压600 V系统中的应用研究

该文提出了一种无源无线多功能传感器,能够利用电缆周围的电磁能量和热能进行供电,同时测量电缆的温度值和电流值,根据电缆的带电状态进行判断和报警。详细介绍该传感器的原理、结构、技术细节和工作流程,并以特高压换流站伴热带为例,展示该传感器的应用方案和效果。实验结果表明,该传感器能够实现对电缆的实时监测和分析,提高电缆运行的安全性和可靠性,节约能源和成本,简化安装和维护,适用于各种环境,具有较高的创新性和实用性。

变压器铁芯接地电流在线监测系统设计及其带电检测不确定度评定

在保持变压器铁芯接地电流在线监测系统硬件设施不变的前提下,研究了一种该系统的算法升级策略。使用多测点多列交叉神经网络支持的机器学习对该系统的接地电流进行测量,同时研究一种基于6倍标准误差率的检测不确定度标识方法,研究该系统算法升级策略的同时,分析不确定度的标识方法。技术革新后的变压器铁芯接地电流监测误差小于±0.395%,可以满足对变压器铁芯接地电流的测量需求。且该算法可以排除实际测量中因为变压器内外部复合故障导致的接地电流产生机理差异性影响。同时,重点研究了对铁芯接地电流误差测量中的扩展不确定度测量方法确认问题,实验数据验证了6倍标准偏差率作为扩展不确定度测量标度,可以满足该系统的测量误差标定需求。

一种基于交流电场感应的取能电源设计

文中介绍了一种基于交流电场感应的取能电源,用于输电线路在线监测装置的供电。然而该类电源的输出功率较低,无法满足在线监测装置的用电需求。因此,在理论分析的基础上,文中设计了一种同轴双柱形的感应电极结构,以提高电源的输出功率。文中利用COMSOL Multiphysics软件建立仿真模型,并进行电磁场仿真分析。仿真结果表明,在10 kV电压等级下,所设计的感应电极可产生3.35 mA以上的感应电流。为验证仿真结果的准确性,文中利用自行搭建的测试平台进行实验验证,并将实验结果与仿真结果进行对比。实验结果表明,在负载电阻大于5 kΩ时,文中设计的取能电源可以输出超过630 mW的连续功率,与仿真结果基本吻合。通过文中的研究,成功解决了电场感应取能电源输出功率低下的问题,并提供了一种新型取能电路的设计思路和技术方案。