短区间特殊信号显示关系及点灯电路设计方案优化研究

针对短区间列车反向追踪运行的特殊需求,深入研究信号显示关系及其配套点灯电路设计方案。首先,分析车站正线与到发线列车行车组织方式和允许速度的差异性,提出基于实际允许速度设计短区间信号显示关系,取消侧线红灯重复显示,以提升到发线的行车组织效率和车站的通过能力;其次,根据信号“故障-安全”原则及点灯电路技术条件,在兼容现有四显示出站信号机点灯电路的基础上,通过增加灯丝监督继电器,优化反向发车信号显示,以适应短区间反向按四显示追踪运行的需求。经仿真测试和实际应用验证,结果表明该方案能够保障行车安全,提高短区间列车运行效率,为铁路枢纽和繁忙干线短区间特殊信号显示关系优化及点灯电路设计提供参考和借鉴。

广义短路比在新能源多馈入配电系统中的适用性研究

广义短路比指标计算简单且物理意义清晰,在主网下多馈入系统的小干扰稳定性评估中得到广泛的应用,但在多馈入配电系统中的适用性尚不明晰。为此,考虑了实际配电网与输电网的差异性,基于单馈入配电系统的特征方程探究了短路比与小干扰稳定性之间的影响规律。构造了等效同构系统,并基于矩阵摄动理论严格证明了多馈入配电系统的主导特征函数与等效同构系统的主导特征函数满足一阶近似相等关系,从而实现了多馈入配电系统的简化与解耦。提出了适用于新能源多馈入配电系统的广义短路比指标,用以量化系统的小干扰稳定裕度,将广义短路比理论的应用范围拓展至配电系统。时域和频域仿真结果验证了所提分析方法的有效性。

抑制新能源次/超同步振荡的SVG鲁棒自适应控制参数设计方法

现有抑制新能源次/超同步振荡的静止无功发生器(SVG)控制设计方法大多针对单一运行场景,难以确保运行工况变化下系统的小干扰鲁棒稳定性。为此,提出了一种抑制新能源次/超同步振荡的SVG鲁棒自适应控制参数设计方法。论证了短路比(SCR)可用于评估运行工况变化下含SVG的新能源并网系统小干扰稳定裕度;基于短路比分析方法,发现了代表系统小干扰稳定性最差的关键运行工况;基于H_(∞)控制理论,提出了一种关键运行工况下SVG控制参数鲁棒自适应设计方法。该方法能确保含SVG的新能源并网系统在运行工况变化下系统的小干扰鲁棒稳定性。

基于IWOA-VMD的永磁同步电机匝间短路故障振动信号去噪方法

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)匝间短路故障振动信号易受噪声干扰导致故障特征难以准确提取的问题,提出一种改进鲸鱼优化算法(improved whale optimization algorithm,IWOA)优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD),并将其应用于PMSM匝间短路故障振动信号去噪。首先在传统鲸鱼优化算法中引入非线性收敛因子、自适应权重和柯西算子,利用IWOA算法对VMD参数进行寻优来实现信号的自适应分解。然后根据多尺度排列熵-方差贡献率最优模态分量选取原则将信号分量分为噪声主导分量和有效信号分量,对噪声主导分量进行非局部均值滤波(non-local mean filtering,NLM)去噪。最后将去噪分量与有效信号分量重构为去噪信号。使用ANSYS有限元软件建立了电机短路故障模型,并搭建了短路故障实验平台,利用该方法对仿真与实测信号进行去噪处理,并与小波阈值去噪等去噪方法进行对比分析,得出仿真信号的信噪比从8 dB提升至20.2738 dB,实测信号的信噪比相较于小波阈值去噪提高了77.01%,验证了所提方法的有效性和实用性。

城市道路中的景观照明配电系统

详细分析了景观照明与传统的路灯供电方案存在的明显差异,并结合工程实例,着重阐明市政道路中的景观照明易于出现的技术难题,并探讨了最佳解决方案。

基于中频段无源性指数的电网强度分析方法

大规模新能源设备接入电网后形成多馈入系统,其稳定性可以从电网强度视角进行量化。该文从广义奈奎斯特曲线几何角度深入分析广义短路比在强异构多馈入系统中锁相环主导振荡问题中的影响机理,提出基于新能源设备中频段无源性指数的电网强度分析方法。研究结果表明:针对锁相环主导的振荡问题,当多馈入系统的广义短路比大于系统内新能源设备扫频在中频段的无源性指数时,便可保证系统稳定。仿真结果表明所提判据有效,此外,所提判据仅使用开环系统数据以及系统广义短路比,可由新能源场站与电网侧分散实施,具有良好的实用性。

基于机电信号融合的电励磁双凸极电机绕组匝间短路故障诊断

定子绕组匝间短路是电励磁双凸极电机常见的故障,当匝间短路故障匝数较少时,对电机磁场的影响较小,使得难以通过单一故障特征精确地识别故障。该文通过分析该电机的本体结构和故障特征的提取机理,提出了一种基于振动和相电流信号的多源机电信号融合的电励磁双凸极电机短路故障综合诊断方法——基于多分类支持向量机及改进卷积神经网络的信号融合故障诊断。该文首先根据电励磁双凸极的结构特点研究了短路故障发生时特征信号的变化情况及提取机理;其次根据理论分析结果提出了一种自寻优卷积神经网络结合支持向量机的多源信号融合的故障诊断方法,该方法首先分别利用两种算法计算两个单信号特征下的故障诊断概率,再利用DS证据理论,得出融合后的诊断结果;最后通过实验表明,该文所提出的诊断方法可以更有效地识别电机不同的短路故障,降低了误判率,解决了单一信号源诊断方法精度较低的问题,具有良好的可靠性和互补性。

基于负序电信号的变压器绕组匝间故障检测系统

变压器绕组匝间故障检测对于保证电力系统稳定运行有重要意义,由于变压器自身很容易遭受外界冲击,进而出现故障,为此应用负序电信号设计了一种新的变压器绕组匝间故障检测系统。在硬件上分别设计了故障信号转化模块和数据检测模块,选用HIEC APF滤波器作为数据采集装置,选择208系列变送器检测故障数据。软件部分利用负序电信号针对三相系统的特点对向量图进行数据处理,将三相数据相加,并分类不同的电力结构,针对电力系统内部故障进行数据检测操作,实现变压器内部故障检测。实验结果表明,设计系统具备很好地确定分布式参数分布状态的能力,当频率超过0.3 kHz时出现对称,表明变压器存在短路故障,故障越严重,变压器绕组匝间阻抗值和相关系数的变化越大。

分布式光伏配网系统源侧故障仿真研究

随着分布式光伏系统规模的扩大,故障问题逐渐显现,对配网系统稳定性和可靠性产生影响。本文基于MATLAB/simulink平台,搭建含高比例分布式光伏电站的配电网系统模型。通过对光伏电源侧信号故障、短路故障、离网故障等进行仿真分析,研究不同故障下配网系统的电压与电流特性,分析不同故障对用户侧的影响,获取故障发生时运行在电源侧、电网侧、负荷侧的样本数据及波形,为光伏接入的配电网保护控制提供理论支撑。

弧焊参数采集与分析系统在熔化极气体保护焊中的应用

通过综合运用数据采集卡的模拟输入输出功能以及高速摄像的外部触发功能,利用虚拟仪器LABVIEW和高速摄像设备,开发了一套弧焊参数采集与分析系统。该系统可以对焊接过程的电信号信息和熔滴过渡图像信息同步采集,并对采集的电信号进行滤波处理、统计分析、U-I分析、相关性分析、FFT变换、STFT变换、功率谱分析等时域和频域的分析。将该系统应用于GMAW(gas metal arc welding)过程中,通过综合分析电信号与熔滴过渡图像的关系以及焊接电流变异系数与频率的关系,可以直观地反映出焊接过程稳定性和电信号与熔滴过渡的关系,为波形控制和熔滴过渡控制提供理论依据,有利于优化GMAW过程。

某机架背板信号短路故障排查及启示

针对某综合化航空电子系统机架背板信号短路故障,根据现场各种制约因素,建立具有代价条件的故障树,按代价顺序进行分层次、多手段排查。利用电阻测量法将故障定位到J30J连接器处,并通过拆焊确认,最终解决了短路故障。结果表明:此类机架大型背板信号短路故障,在故障树分析排查的基础上,结合电阻测量法可以快速、准确、无损地定位故障点,降低背板损坏的风险;高密度J30J连接器若选用通孔引脚,在多次焊接的过程中容易出现爬锡过多现象,导致短路,在设计和使用中需要特别注意。

基于虚拟仪器的定子匝间短路故障检测系统

为了及时发现异步电机的轻微绝缘故障,设计了一套定子匝间短路故障在线检测系统,包括硬件电路和软件设计。硬件包括电流互感器、信号调理电路、数据采集卡和计算机;软件以LabView为平台实现改进的EMD和Hilbert包络解调,对电机电流信号进行在线数据采集和分析,提取故障特征频率。以YL8012电机为实验对象,在不同故障程度和不同负载情况下对电机进行检测,系统检测速度快、效率高,能在轻微绝缘故障发展为严重故障之前及时发现故障,有较高的实际应用价值。检测系统简化了硬件电路,以LabView设计软件平台,可以完成对多台电机的检测工作,方便高效。

接触网短路电流对轨道电路的影响

接触网是给电气化铁路牵引供电的重要组成部分,一旦发生故障,短路电流将有可能损坏接触网系统的电气设备,影响行车安全,降低铁路运营效率。继电保护的可靠性尤为重要,能及时切断故障线路并反馈故障信息给电调,方便接触网的维修和抢修。本文结合ZPW-2000四显示自动闭塞轨道电路系统的接地连接方式和接触网短路电流径路,分析直接供电方式下接触网短路电流窜入贯通地线,抬升轨道电路设备对地电位,反向击穿烧坏轨道电路设备造成红光带故障的原因。从供电专业和信号专业2个方面制定并实施畅通回流通路的整改措施,以降低轨道电路设备对地电位,使其符合规定要求,从而排除设备运行安全隐患。

一种新的中压真空断路器三相同期在线监测方法

针对单独利用短时能量分析法在线监测断路器机械状态时可靠性较低的缺点,该文研究了利用脱扣线圈电流包含的信息来排除机械干扰信号带来的影响,从而提高断路器三相同期性在线监测的可靠性。通过对实际振动信号的分析得出,该方法可以屏蔽掉大范围的干扰噪声,显著提高短时能量法从现场含复杂噪声的振动信号中提取出振动起始时刻的可靠性。并与单独使用短时能量分析法和小波包提取法进行了比较。试验中将该方法应用于ZN12-35型真空断路器分合闸时的振动信号分析,准确得到了空载状态下三相分合闸的同期性。试验结果表明,此改进方法明显提高了短时能量法从振动信号中提取三相同期性的可靠性。

多馈入电力系统广义短路比:多样化新能源场景

新能源经电力电子设备接入电网的规模需要适应电网强度,否则存在振荡风险,但新能源设备动态差异性以及新能源设备间的强相互作用导致准确度量电网强度存在挑战。该文从系统小干扰稳定的角度探索利用广义短路比指标度量电网强度的方法。首先,建立了多馈入电力系统的线性化模型,给出了其闭环系统特征方程。其次,基于特征值摄动理论,证明了多样化新能源馈入系统(异构系统)的主导特征轨迹可由等效同构多馈入系统的主导特征轨迹来近似这一结论。最后,将同构系统中定义的广义短路比推广到异构系统,并给出了广义短路比的两种等价定义和广义短路比临界值的计算方法。研究表明,广义短路比在同构和异构多馈入系统中的定义是一致的,其临界值可以通过构造等效的单馈入系统解析计算或者通过半实物仿真实验得到。算例验证了所提分析方法的有效性。

用相关函数原理识别变压器励磁涌流和短路电流的新方法

变压器采用纵联差动保护时,如何正确识别励磁涌流和内部故障时的短路电流是关键问题。文章将变压器励磁涌流和各种内部故障电流均看作随机信号,应用数字信号处理中的相关函数原理对采样数据进行分析,计算采样数据的自相关函数,并与正弦电流形成的标准自相关函数进行相似比较运算,利用相似系数大小区分短路电流和励磁涌流。理论分析和动模试验结果验证了该方案的可行性。

自适应加权形态梯度在变压器保护中的应用

在分析数学形态学基本形态变换及其组合形式的基础上,利用自适应方法实现形态梯度自适应加权组合,在提取高频暂态电流信号的同时,可有效抑制随机噪声的影响。在比较励磁涌流和故障电流形成暂态信号能量谱各自特点的基础上,提出了一种变压器保护新方案。该方案不受对称性涌流和非周期分量的影响。2套动模试验系统均验证了该方案的可行性。

基于短路电抗与振动信号联合分析的变压器绕组变形诊断

通过单一信息对变压器绕组变形状态进行监测限制颇多,为使诊断结果更加准确可信,在变压器绕组电气特性与机械特性分析的基础上,结合变压器绕组短路电抗及油箱振动信号,从电气信息及振动信息中提取对绕组形变具有区分度的特征量,构建多信息诊断模型进行绕组变形诊断。具体方法为将短路电抗变化率、振动信号小波包分解后的"频段–能量–欧氏距离"及振动信号主频标准偏差相关量组成表征变压器绕组状态的特征向量,而后设定基准向量,求取特征向量与基准向量的夹角作为表征绕组变形程度的诊断量。针对该文试验变压器B相绕组,其正常状态、85%短路冲击电流冲击后、100%短路冲击电流冲击后、模拟故障状态的特征角度分别为0°、6.421 7°、17.820 5°、28.058 8°。试验结果表明该方法对绕组变形有较好的诊断效果,随着绕组状态的恶化,特征角度不断增大且梯度明显,对单独使用短路电抗变化率不能区分的较小形变也有区分度。

铁路站场中间接触网短路对附近信号电缆的影响

在一些较大站场中,由于贯通地线铺设在站场两侧,中间道岔处的支柱通常只能采用单独接地。当接触网对支柱发生短路时,敷设在支柱附近的信号电缆将承受较大的过电压并可能将电缆击穿。为了研究过电压的幅值及影响因素,搭建了站场中单独接地支柱模型,并仿真分析接触网短路时,电缆上的相关电位分布情况;研究土壤电阻率等因素对电缆承受电压的影响规律,据此做出土壤电阻率等因素的安全临界值变化曲线图;由于站场条件的局限性,发现只有减少经独立支柱入地短路电流,才能达到降低电缆上承受电压的目的,以此提出了两种解决方案。结果表明两种方案均可以大幅度减少信号电缆上承受的电压,其中方案二效果更加明显,两种方案均可在铁路站场中推广运用。

短时能量分析法在断路器机械状态监测中的应用

针对断路器机械特性在线监测中触头关合时刻难以获取的缺点 ,研究了短时能量法在断路器机械振动信号分析中的应用 .通过定量分析指出 ,短时能量法的优点在于有效提高了信噪比 ,可以从现场复杂的噪声环境中提取出振动事件的起始时间 .试验中将该方法应用于ZN12 35型真空断路器的合闸振动信号分析 ,准确得到了空载情况下三相触头的闭合时刻 ,从而计算出不同机械状态下的合闸同期性与合闸时间等状态参数 .在关合单相短路电流的情况下测试了VS1 12型真空断路器的合闸振动信号 ,分析了不同短路电流对振动信号测量及合闸同期性的影响 ,进一步验证了短时能量分析法的有效性和准确性 .试验结果表明 ,在选择合适的窗函数的基础上 ,短时能量分析法的测量精度能达到 0 2ms .