基于电流模分量特性的多端柔性直流配电网线路纵联保护

多端柔性直流配电网因在供电可靠性方面极具优势而受到广泛的关注,然而对于直流线路保护中故障的快速、可靠识别成为其急速发展所需解决的关键问题之一。因此,设计了一种利用电流模分量特性的直流线路纵联保护方法。该方法利用故障时正极电流线模分量方向来判别区内外故障,以不同故障条件下故障点正极电流零模分量平均值的差异来构造保护判据,从而判别故障类型,形成保护策略。最后,在PSCAD/EMTDC4.5上搭建了多端柔性直流配电网模型,对保护判据及关键影响要素进行了仿真分析。结果表明,该保护方法能够有选择性地快速、可靠识别区内外故障及故障类型,且具有较好的耐过渡电阻与抗噪声能力。

Diagnosis of stator faults in induction motor based on zero sequence voltage after switch-off

To improve the accuracy of the stator winding fault diagnosis in induction motor,a new diagnostic method based on the Hilbert-Huang transform(HHT)was proposed.The ratio of fundamental zero sequence voltage to positive sequence voltage after switch-off was selected as the stator fault characteristic,which could effectively avoid the influence of the supply unbalance and the load fluctuation,and directly represent the asymmetry in the stator.Using the empirical mode decomposition(EMD)based on HHT,the zero sequence voltage after switch-off was decomposed and the fundamental component was extracted.Then,the fault characteristic can be acquired.Experimental results on a 4-kW induction motor demonstrate the feasibility and effectiveness of this method.

基于包络谱语义构建的零样本滚动轴承复合故障诊断方法

深度学习算法在训练集完备的情况下可以实现较高的故障识别率,然而在真实工业场景中,滚动轴承的多种故障可能复合存在,通常难以获取充足的数据用于训练。为解决该问题,提出了一种基于包络谱语义构建的零样本复合故障诊断方法,在训练阶段使用单一故障数据构建了一个语义空间和一个特征空间,然后在识别阶段通过语义空间和特征空间的复合,实现对零样本情况下的复合故障识别。此外,考虑到包络谱能很好地表征滚动轴承故障特征,采用包络谱预处理故障信号以增强轴承故障的特征,并借助信号包络谱的物理含义来构建轴承单一故障和复合故障的语义。试验结果显示,所提模型在复合故障识别上取得了87.83%的准确率,优于对比模型。

基于相位差的轴向磁通无铁心电机早期轻微匝间短路故障诊断

针对轴向磁通定子无铁心电机早期匝间短路故障问题,提出一种基于零序分量和定子电流分量相位差的轴向磁通定子无铁心电机的早期匝间短路故障诊断和定位方法。首先,根据定子绕组电感极小的特点建立了匝间短路故障数学模型;其次,对故障前后的短路电流、相电流、零序分量等进行了傅里叶分析,通过零序电压基波幅值变化对匝间短路故障进行识别;最后,通过对比零序电压基波与定子三相电流初相位差来进行故障相定位。结果表明,匝间短路故障相的相电流基波初始相位与零序电压基波初相位差的绝对值近似180°,而健康相的相位差与180°相差较大。基于相位差可以实现轴向磁通无铁心电机早期匝间短路故障的诊断与定位,为永磁电机的匝间短路故障诊断提供了参考。

基于XGBoost的配电网高阻接地故障检测方法

配电网高阻接地故障具有电气量微弱、与正常运行工况相似等特点,因此难以检测。针对传统指标阈值法常由经验整定,在复杂环境下适应性较差、灵敏性不足等问题,提出一种基于极端梯度提升(extremegradient boosting, XGBoost)的配电网高阻接地故障检测方法,以避免复杂的阈值整定。首先,通过建立10 kV中压配电系统高阻接地故障的等效模型,获取高阻接地故障和正常运行工况的零序电流数据。然后,在对数据进行归一化处理的基础上,利用XGBoost直接从原始量测信息中学习其与高阻接地故障的映射关系,构建高阻接地故障检测模型,以降低因特征提取产生的误差。最后,大量仿真结果表明,所提方法对高阻接地故障检测具有较好的灵敏性和速动性,并且在噪声和数据缺失等情况下表现出较强的泛化能力。

基于拐点密集区凹凸波动特性的直流配网故障检测方法

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流配电网具有不存在换相失败等优点。但换流器存在低惯性、弱阻尼等特性,导致故障电流上升速度快且峰值高,对系统危害极大。针对直流配电网发生单极接地故障难以准确选择故障馈线的问题,提出了一种基于拐点密集区凹凸波动特性的直流配网故障检测方法。首先,利用变分模态分解算法对各馈线零模电流进行分解,选取特征分量。然后,计算特征分量的二阶导数,选择拐点密集区并进行归一化处理,得到各馈线的凹凸波动性。最后,判定凹凸波动性与其他馈线相异的线路为故障线路。仿真结果表明,所提方法能够快速识别故障馈线,且受过渡电阻、采样频率、数据窗和噪声等因素影响小。

基于低频暂态零序电流畸变率的灵活接地系统高阻接地保护

灵活接地系统中,基于稳态故障特征构成的单相接地保护普遍存在耐过渡电阻能力低的问题,并联小电阻投入后该问题进一步突出。文中研究了并联小电阻投入后故障线路与非故障线路低频暂态零序电流中暂态直流分量比值关系,发现暂态直流分量比值仅与对地电容有关。分析了故障线路与非故障线路低频暂态零序电流畸变率之间比值关系,进一步提出了一种基于低频暂态零序电流畸变率的灵活接地系统单相高阻接地故障选线方法。通过比较特定时间窗口内各馈线低频暂态零序电流畸变率的大小实现故障选线,并可准确区分母线故障与出线故障。该方法能够避免零序电压互感器断线与零序电流互感器极性反接的影响,且受故障距离影响小。同时,该方法采用暂态故障特征构成选线判据,有利于克服并联小电阻投入后稳态故障分量微弱的问题,对互感器精度要求不高。最后,通过实时数字仿真和实验平台分别验证了所述方法的准确性和有效性。

液压泵和滚动轴承多种样本量的改进多任务故障诊断

基于充足样本的多个设备元件导致多任务学习网络规模庞大,轻微和严重的跨元件零样本问题难度大。在多种样本量(充足样本和零样本)下,针对基于充足故障样本的多元件诊断网络规模过于庞大问题,引入MicroNet方法对多任务学习网络进行轻量化处理,然后利用热重启余弦退火算法优化上述网络,提出一种多任务轻量化学习网络模型,改善多任务学习网络的准确率和效率。针对更高难度的跨元件零样本问题,引入元学习方法进一步改进上述MT-MN-CA,进而提出一种改进多任务轻量化学习网络模型,解决轻微和严重的跨元件零样本问题。通过实测液压泵和滚动轴承故障验证所提两个网络模型的有效性和优越性,试验结果表明所提网络具有很高的实时性和准确率。

基于柔性调控零序电压的不平衡配电网故障检测方法

在柔性消弧过程中实现故障选线、过渡电阻测量与故障性质判定对现有配电网单相接地故障检测具有重要意义。针对配电网三相对地参数不对称的柔性接地系统,首先分析不平衡零序电压对消弧效果的影响,提出柔性消弧全补偿电流的计算方法。然后分析正常运行状态下和单相接地故障状态下注入电流和母线零序电压之间的约束关系。结果表明:无论系统处于何种状态,均可通过改变注入电流来柔性调控母线零序电压,进而调控各线路零序电流。并根据柔性调控零序电压前后各线路零序电流的变化规律,提出一种可实现故障选线、过渡电阻测量和故障性质判定的故障检测方法。Matlab/Simulink仿真验证了该方法的有效性和准确性。

基于深度学习的高超声速飞行器执行器零样本故障辨识

近年来,基于深度学习的故障诊断已经通过大量数据进行了深入的研究.然而,深度学习技术的巨大成功是基于可以获取大量带标签的训练样本的假设.在实际问题中,经常面临数据不平衡、标记的数据太少或没有数据的情况.基于此,本文研究了高超声速飞行器在零样本情况下的故障辨识问题.考虑飞控系统执行器故障,运用深度学习技术来识别特定故障类型(失效故障或卡死故障).“零样本”指的是在故障诊断的深度学习模型构建中,未曾包含或引入任何与目标故障相关的样本数据.因此,该模型必须依赖于其他方法和特征来推断和准确识别这些未知故障,以实现有效的故障辨识.针对这一问题,使用人工定义的故障描述来表征未知故障.具体而言,即利用关系网络学习将已知故障样本与定义的未知故障描述进行比较.进一步,为实现特征提取,结合卷积神经网络及长短期记忆神经网络,构建深度神经网络结构.最后,在Winged-cone(翼椎体)构型的高超声速飞行器上进行零样本故障辨识实验,结果表明在没有目标故障样本的情况下,所设计的算法可以完成对目标故障的诊断工作.

基于多维波形差异度聚类分析的配电网故障区段定位方法

谐振接地系统运行环境繁杂,单相接地故障发生状态多变,基于单一特征量的传统配电网故障区段定位方法存在各自的定位判别盲区,方法可靠性和适用性难以保障。针对上述问题提出了一种无需整定的基于多维波形差异度聚类分析的配电网故障区段定位方法。依据故障点上下游各检测点零序电流暂态及稳态分量的波形差异性特征,通过离散Fréchet距离算法量化相邻检测点间的暂态及稳态波形差异度,并采用模糊C均值算法(fuzzyC-means,FCM)综合多特征信息以区分正常区段与故障区段,有效消除了单一特征定位盲区,实现故障区段自适应准确定位。PSCAD/EMTDC仿真结果以及10kV真型实验结果表明所提方法不仅保证了在不同故障工况下的定位可靠性和适用性,还具有耐高阻能力强、抗噪性高等优点。

基于自学习的LSTM网络短路电流零点预测方法

短路故障在首个大半波内快速选相开断对提升电力系统稳定性具有重要意义。为此,本文研究并提出了一种基于自学习的长短期记忆(LSTM)网络短路电流零点预测方法。构建了基于自学习优化训练的LSTM短路电流预测模型,并采用循环迭代法对短路电流波形及过零点进行预测;搭建了RTDS试验平台,验证了自学习LSTM网络对零点预测的准确性、快速性以及稳定性;讨论了不同短路故障电流的起始相角、谐波含量、信噪比、衰减直流分量时间常数等因素对自学习LSTM预测精度的影响;仿真与试验结果表明自学习LSTM网络对短路电流零点具有较好的预测能力,当采样时间为3 ms时,自学习LSTM首零点预测精度已与RLS算法采样时间5 ms时预测精度相当,为在首个大半波内实现相控开断提供了依据。

小电流接地配电网馈线单相接地故障零序阻抗特性分析

文章以暂态零序特征为着眼点,从频域角度对小电流接地系统发生单相接地故障后的特性进行详细探讨。从线路入端零序阻抗这一随频率变化的特征量入手,深入挖掘了配电网系统中各馈线零序阻抗的阻抗特性,详细探讨了零序阻抗的幅值、相角随频率的变化规律,并针对不同的中性点接地方式以及线路是否健全加以分析,为更好地利用零序暂态信号,提高故障检测正确率夯实了基础。最后通过PSCAD搭建仿真模型验证了该特性。

基于小波分析的输电线路单端故障定位方法

为精准判别输电线路单端故障的位置,提出基于小波分析的输电线路单端故障定位方法。联合零序电压与故障绕组系数,求解输电转矩指标的取值范围,完成对单端故障暂态特征量的计算。分别从连续小波变换、离散小波变换两方面来完善小波分析理论,获取故障暂态特征量指标的实际取值范围,并以此为基础,确定暂态定位参数的具体取值结果,实现对输电线路单端故障行为的全局定位。实验结果表明,小波分析理论作用下,单端故障节点处最大电压检测差值为5 V、最大电流检测差值为0.1 A,误差较小,符合精准判别输电线路故障的应用需求。

基于语义嵌入空间的离心泵未知复合故障识别

针对离心泵各类型故障相互耦合难以诊断的问题,提出了一种语义嵌入空间的未知复合故障识别框架。首先采用深度学习与加权交叉熵损失建模来提取数据不平衡分布下的离心泵已知单一故障特征。接着采用零样本学习结合语义编码将单一故障属性构建成复合故障语义空间。最后通过全连接神经网络将样本特征映射到语义空间,并通过相似度测量来识别未知复合故障。在自吸和单级单吸离心泵两个数据集上进行验证,结果表明:在复合样本缺失的前提下,该方法对四组数据不平衡分布下的未知复合故障平均识别率为73.63%和82.25%,验证了所提方法的有效性和泛化性。

技术归零方法在测井设备维保中的应用

技术归零方法是根据系统工程原理和闭环管理的思想,可以有效地分析故障原因,同时避免问题重复发生。测井设备作业所用设备具有高度集成、精度高、使用工况复杂的特点,尤其是其耐高温性能,集成了行业内精尖的技术。这些特性导致其故障难以规避,而且维修起来比较复杂。由于井下温度高、压力大,测井设备在此环境下工作,对设备的可靠性有更高的要求。在测井设备发生故障时,采用技术归零的方法能有效完成闭环整改,根除设备隐患,提高设备可靠性。

零小样本旋转机械故障诊断综述

随着数据时代的到来,基于数据驱动的故障诊断方法表现出了优秀的性能。深度学习应用于故障诊断以来,监督学习取得了巨大的发展,但当样本稀少或者缺失时,监督学习将缺乏训练的必要条件。提出了零小样本问题并分析了其在旋转机械故障诊断领域的现状;回顾了零小样本旋转机械故障诊断的发展历程、主流模型和当前研究热点;从零样本问题和小样本问题两个方面总结了现有研究成果并分析现有方法在零小样本问题中的应用。最后,展望了旋转机械故障诊断的零小样本方法的发展趋势。

考虑新能源并网影响的零序过电压解列策略

目前新能源并网故障零序过压解列判据按躲过中性点直接接地系统正常运行时的不平衡电压整定,解列时间与新能源场站的变压器间隙零序过压保护配合。然而当线路发生高阻接地短路或者线路的保护Ⅱ段范围内发生故障时,该策略存在新能源大面积误解列问题。为此文章提出一种可靠防止新能源大面积误解列的零序过压解列策略的改进方法,并设计了解列判据,通过仿真以及实际故障验证了策略的有效性。结果表明,该解列策略具有高可靠性和实用性。

侯月铁路故障测距误差分析及应对策略

侯月铁路采用末端并联AT供电方式,故障测距受供电臂长度、运行方式和电力机车等因素影响较大。通过分析测距装置采样误差与供电臂长度关系、电力机车零压保护对测距电流影响以及不同故障类型下变电所馈线电流特征,提出了在供电区间增加并联点、根据故障波形特征提取故障电流和采用吸上电流特征判断故障类型等多项改进措施,提高了故障测距精度和故障类型识别准确度。

基于零序导纳幅值比的同母两回线异相接地复故障选线方法

消弧线圈接地系统发生同母两回线异相接地故障时,常规选线装置存在准确率不高的问题。针对消弧线圈接地系统发生的同母两回线异相接地复故障选线难的问题,文中通过线路首端的零序电流和母线零序电压信息获得线路的零序导纳,分析消弧线圈接地系统发生同母两回线异相接地故障特征,发现故障线路零序导纳的幅值大于非故障线路零序导纳的幅值,在高阻接地时仍呈现出此特征。在此基础上提出了基于零序导纳幅值比的消弧线圈接地系统同母两回线异相接地复故障选线方法,利用故障线路与非故障线路零序导纳幅值的差异建立故障选线判据,将所有故障线路全部选出。PSCAD仿真结果表明,该选线方法准确率高,不受故障位置、消弧线圈补偿度的影响,具有较强的耐受过渡电阻的能力。