噪声中提取和重构信号的方法研究——用于在线故障早期监测的新途径

在分析在线监测中局部放电信号及噪声特征的基础上,提出了去除各种噪声并从自相关函数中重构局部放电信号的方法;用该方法对电气设备局部放电监测信号进行分析和处理,可取得良好的效果。     

基于罗氏线圈二次信的煤矿高压电网接地故障区段定位

煤矿高压电网的单相接地保护仍需依靠动作时间的级差配合以实现纵向的选择性,这对井下供电安全是潜在的威胁。为此,分析并阐明了煤矿高压电网单相接地故障时各线路区段零序电流的基波有功分量、高次谐波无功分量的分布特点;同时提出将罗氏线圈引入到零序电流信号的检测中,对其二次侧电压信号的幅值与相角特性的分析表明利用罗氏线圈测量零序电流可有效提升谐波分量在被测电流中的含量比例。在此基础上构造了基于罗氏线圈二次侧信号的综合零序电流判据,并给出了煤矿高压电网单相接地故障区段定位算法。该算法不仅可实现无级差的单相接地故障区段定位,而且可有效提高单相接地保护的灵敏度。建立了基于PSCAD/EMTDC的10 kV煤矿高压电网模型,通过典型故障仿真验证了算法的正确性。     

基于罗氏线圈二次信号的煤矿高压电网接地故障区段定位

煤矿高压电网的单相接地保护仍需依靠动作时间的级差配合以实现纵向的选择性,这对井下供电安全是潜在的威胁。为此,分析并阐明了煤矿高压电网单相接地故障时各线路区段零序电流的基波有功分量、高次谐波无功分量的分布特点;同时提出将罗氏线圈引入到零序电流信号的检测中,对其二次侧电压信号的幅值与相角特性的分析表明利用罗氏线圈测量零序电流可有效提升谐波分量在被测电流中的含量比例。在此基础上构造了基于罗氏线圈二次侧信号的综合零序电流判据,并给出了煤矿高压电网单相接地故障区段定位算法。该算法不仅可实现无级差的单相接地故障区段定位,而且可有效提高单相接地保护的灵敏度。建立了基于PSCAD/EMTDC的10 kV煤矿高压电网模型,通过典型故障仿真验证了算法的正确性。     

高压开关柜的局部放电监测研究

为分析10 kV高压开关柜局部放电故障监测的问题,首先对10 kV高压开关柜局部放电产生原因和检测方法进行研究,并对局部放电故障定位进行阐述,为保证10 kV高压开关柜运行的稳定性与可靠性提供技术支持。     

矿用高压电缆绝缘在线监测系统的研究

矿用高压电缆的绝缘状况对煤矿电网的正常运行意义重大,而局部放电（PD）信号的提取与分析是矿用高压电缆绝缘状况监测的关键所在。设计并开发了一种矿用高压电缆的在线绝缘监测系统,介绍了其工作原理和结构组成,采用了融合形态学滤波与基于Sqtwolog函数的小波阀值的PD降噪方法,通过分析矿用电缆的局部放电情况来评估电缆的绝缘状况。经实验室模拟放电试验和对平煤股份十矿配电中心的MYJV型6 kV交联聚乙烯铜芯电缆进行在线监测,结果证明监测系统可以有效去除噪声干扰,并能准确地反映矿用电缆的绝缘状况。     

矿井主通风机高压电动机绝缘状态监测系统研发

针对目前矿井主通风机电动机绝缘状态在线监测可靠性和稳定性差的问题,在分析监测技术现状的基础上,设计了矿井主通风机高压电动机绝缘状态监测系统硬件电路,开发了以C8051F020单片机为核心的绝缘状态监测系统应用软件。该监测系统可实现对高压电动机绝缘电阻、温度、局部放电、工频电压等信号的有效采集、存储和处理,并将采集到的信号传至上位机进行分析处理。对设计的矿井主通风机高压电动机绝缘状态监测系统进行实验室调试,并在寺河矿二号井进行工业现场试验,结果表明:系统功能完善,运行稳定,数据检测实时、准确,能够满足矿井主通风机高压电动机绝缘状态在线监测的要求。     

基于DSP+FPGA的矿用高压电缆在线绝缘监测系统研究

矿用高压电缆的绝缘状况对煤矿高压电网的正常运行至关重要,为此设计开发了一种基于DSP+FPGA矿用高压电缆的在线绝缘监测系统,介绍其工作原理和结构组成。该系统采用多阶FIR的局部放电信号降噪方法,可通过分析矿用电缆的局部放电情况来评估电缆的绝缘状况。该系统经实验室模拟放电试验和对某煤矿配电中心的MYJV型6k V交联聚乙烯铜芯电缆进行在线监测,结果证明该监测系统可有效去除噪声干扰,并准确反应矿用电缆的绝缘状况。     

矿用高压电缆局部放电测量传感器的研究及应用

监测矿用高压电缆中局部放电信号对于在线评估电缆寿命和分析绝缘状况意义重大。对比了电缆绝缘监测的常用方法,其中采用高频电流传感器监测局部放电是一种有效手段。运用无损耗传输线理论建立了少匝数分裂式高频电流传感器的模型,分析了不同材料制作的传感器频率响应差异,测试了NiZn铁氧体高频电流传感器的幅频特性,并在不同匝数NiZn传感器和耦合电容情况下,分别测量和比较了基于针板电极下电树枝化试样的局部放电。实验结果表明：所研制的传感器能够测量放电量大于10 pC,频率范围在0.3～20 MHz的局部放电脉冲,具有在线测量矿用高压电缆局部放电的能力。     

基于局部放电法的矿用高压电缆信号去噪算法研究

干扰噪声直接影响局部放电法有效检测矿用高压电缆故障。基于局部放电法，综合采用理论计算、仿真实验、现场试验的方法，对比分析了短时傅里叶变换和傅里叶分析去噪法的原理和优缺点，提出了一种矿用高压电缆的局部放电去噪算法——小波阈值去噪法，同时，选择了合理的阈值函数和去噪流程。基于此，采用白噪声和连续周期信号作为高压电缆的干扰噪声，进行了模拟仿真实验。结果表明，小波阈值去噪法可有效抑制白噪声，其中，Db2小波性能和去噪效果最好；同时，现场试验结果显示，去噪后信噪比得到了显著增加，验证了小波阈值去噪法的合理性和可靠性。     

高压电缆绝缘状态在线监测及诊断系统的设计

为更好地保障矿井高压电缆的安全稳定运行,通过分析矿井高压电缆的老化机理,发现伴随着电缆绝缘的老化,电缆发出的局部放电脉冲信号也会发生变化,基于此提出了可通过监测电缆局部放电脉冲信号的变化来间接判断电缆绝缘的老化程度的构想。设计了电缆绝缘在线监测系统的结构,通过应用数据采集模块来采集电缆局部放电脉冲信号,再对采集到的局部脉冲信号进行降噪处理,这些经降噪处理后的局部脉冲信号经光纤通讯网络传输至上位机,上位机进行分析处理,进而实现对高压电缆实际绝缘状态的实时监测与科学诊断,经试验测试,该监测诊断系统监测结果准确、可靠,可为高压电缆绝缘状态的判断提供技术支持。     

浅谈高压电气设备绝缘在线监测技术

电力系统的供电可靠性关系到国计民生,电气设备的安全可靠运行是实现整个发电厂电力系统稳定运行的基础,而电气设备事故大部分是绝缘损坏引起的,因此及时有效地发现绝缘存在的缺陷,对于保障电力系统安全运行具有重要意义。本文介绍了高压电气设备绝缘在线监测技术的发展及GJK型高压电力系统绝缘水平在线监控仪在济三电厂的应用。     

相控式消弧线圈在煤炭电网中的应用与仿真

 电容电流补偿一直是煤矿安全的重要问题。本文分析了消弧线圈的发展现状以及相控式消弧线圈的工作原理,指出原有极值法的不足,并结合对称法和相位法检测电网对地电容电流,给出新的数学解释。利用MATLAB建立Z型变压器和相控式消弧线圈的仿真模型,对其基本性能做出分析。研究结果表明,相控式消弧线圈跟踪电容电流精度高,补偿效果好,无需阻尼电阻,在一定条件下具有应用价值。     

电力系统中电子式互感器的研究

介绍了电力系统中有源式电子互感器的工作原理。该互感器以罗柯夫斯基线圈作为电流传感元件,以电容分压器作为电压传感元件,以光纤作为信号传输通道,借助有源电子调制和信号处理技术实现电流、电压的测量。     

铜丝电爆炸载荷下红砂岩破裂行为实验

金属丝电爆炸破碎岩石是一种环保且有前景的爆破技术。为进一步认识岩石在金属丝电爆炸载荷下的破裂行为,基于高压脉冲放电实验平台,开展了直铜丝电爆炸破碎红砂岩的模型实验研究。借助超高速相机观测了试件表面裂纹的起裂和扩展过程,探讨了放电电压和爆源位置等因素对岩石破裂效果的影响,具有一定的创新性。结果表明,随着放电电压增加,岩石破裂程度变得更加严重。30 kV电压下,金属丝发生电爆炸,但并未有效破裂岩石;40 kV电压下,试件出现数条宏观裂纹,红砂岩破裂成碎块状。此外,爆源到试件表面的距离越近,试件表面的裂纹越发育,试件的破碎程度越严重。     

径向多齿轮流量计的流量特性研究

针对现有的容积式流量计不能用来测量高压液压系统动态流量的现状，设计了一种径向多齿轮流量变送器，该变送器的流量脉动只有单片齿轮变送器脉动的1／16，可用来测量高压液压系统动态流量。先将被测液体的流量信号转换为转速信号，再通过测速发电机将转速信号变为电信号，最终确定被测系统的动态流量。该流量计具有测量范围大、精度高、可靠性好等优点。     

基于振动信号的矿用旋转类设备状态监测系统

为保证石圪台煤矿旋转类设备的可靠安全运行,对矿用旋转类设备故障原因进行分析。矿用设备运行环境差和长期高负荷运行是其故障的主要原因。采用在线监测的方式对设备的振动信号进行监测,通过数据采集、处理及分析几个阶段评估设备潜在的故障及其运行状态。采用加速度传感器对高频(2~20 000 Hz)和低频(2~2 000 Hz)加速度信号进行数据采集。矿用旋转设备状态监测系统采用C/S架构,由11个采集站实现对除采煤机外的所有主要旋转类设备的监测。现场应用表明:监测系统可以有效避免设备的非计划停机,延长设备的使用寿命,保证了设备的使用效率。     

基于储能优化及荷电状态均衡的直流微电网控制研究

为了实现直流微电网中储能设备的优化控制以及荷电状态均衡控制,提出了一种基于储能优化及荷电状态均衡的直流微电网控制策略。分析了直流微电网结构和储能模型,利用模拟电机特性结合电压电流双闭环PI控制方法优化储能设备控制,通过模拟电机特性结合下垂系数控制法达到荷电状态均衡控制,并搭建Simulink仿真模型进行验证。由仿真结果可知:在风力输出功率和光伏输出功率波动时,在模拟直流电机特性的储能装置控制优化策略下,蓄电池能够有效抑制母线电压波动,维持系统各部分功率平衡;在蓄电池充电、放电及充放电过程中,在模拟电机特性与下垂系数控制下,让荷电状态高的蓄电池输出较多功率,而荷电状态低的蓄电池则吸收较多功率,最终实现并联蓄电池荷电状态的平衡。研究结果表明,该方法能有效抑制母线电压跌落,增强直流母线的稳定性。     

电网接地电容电流治理技术应用研究

针对云驾岭矿高压电网单相接地电容电流超过20 A的现状,采用消弧线圈自动补偿装置进行补偿,有效抑制了电弧接地过电压及电网次生事故的发生,保证了矿井供电及人身安全。