基于振动信号的变压器有载分接开关故障诊断方法研究进展与展望

作为有载调压变压器中唯一一个需要进行机械动作的部分,有载分接开关(OLTC)需要长期多次承载大电流开断闭合的任务,因此故障率非常高,而作为变压器中重要的部件,OLTC的正常工作直接关系到变压器以及整个电网的正常安全运行,因此其故障诊断成为研究的热点。OLTC的故障诊断又分为离线手段和在线手段,而作为能够在运行状态下检测OLTC的机械状态,减少停电造成的经济损失,在线检测手段受到更多的关注。近年来研究最多的在线故障诊断方法即为基于振动信号的OLTC诊断方法,为此总结梳理了OLTC基于振动信号进行故障诊断的近年来的研究成果,并提出了对未来研究方向的展望。     

一种基于屏蔽滤波的行波信号消噪方法

针对实际电力系统行波信号中存在噪声干扰的问题,提出了一种基于屏蔽滤波的行波信号消噪方法,对信号进行极大重叠离散小波包变换,将信号分解在不同的尺度上,利用能量算子得到能量强化后的小波包系数,通过计算小波包相邻尺度的相关度,归一化后得到的相关系数与各个尺度的小波包系数进行比较,获得信号奇异点,形成屏蔽滤波器,将屏蔽滤波器与各个尺度下的小波包系数相乘,从而得到新的小波包系数,利用小波包系数得到行波信号产生的准确位置.理论分析、ATP仿真结果及现场实际数据验证了该方法的有效性.     

基于CEEMDAN与Teager能量算子的谐波检测方法

针对现有的电力系统谐波信号检测方法精度不高的问题,提出一种基于自适应噪声的完全集合经验模态分解(CEEMDAN)和Teager能量算子的谐波检测新方法。首先利用CEEMDAN对谐波信号进行分解,获得不同局部特征时间尺度的固有模态函数(IMF)分量。其次,通过改进的EEMD去噪方法和相关性判据方法分别去除噪声分量和虚假分量得到真实的谐波分量。最后利用Teager能量算子计算出谐波分量的瞬时幅值和瞬时频率,可以准确地获得谐波信号的能量谱信息。该方法充分利用了CEEMDAN的局部自适应性与Teager能量算子的快速响应特点,通过EMD、EEMD和CEEMDAN分别与Teager能量算子相结合的方法进行谐波检测。对比检测结果不仅表明了该方法具有较高的检测精度,而且验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于行波模态分解的特高压直流输电线路双端行波测距方法

基于晶闸管换流器的特高压直流输电系统(ultra-high voltage direct current based on line commutated converter, LCC-UHVDC)的故障定位算法对智能电网的安全稳定运行起着重要作用。针对长距离特高压直流输电系统故障测距方法精准度低、快速性差的问题,提出了一种基于变分模态分解法(variational mode decomposition, VMD)和Teager能量算子(Teager energy operator, TEO)的双端行波故障测距方法。首先,研究了LCC-UHVDC线路故障电压行波的传播特性。利用零模电压随线路传播衰减明显的特征,通过VMD算法提取采样点处零模电压行波的时频特性。针对VMD参数选择不当导致的模态混叠问题,利用K-L散度(Kullback-Leibler divergence)对提取的模态指标进行优化。然后采用TEO对分解后信号进行瞬时能量谱提取,精确标定波头到达时间,最后采用双端迭代测距法迭代求解故障距离。在PSCAD/EMTDC搭建±800 kV LCC-UHVDC仿真模型进行验证。结果表明,所提方法在不同故障位置、过渡电阻和故障类型下具有较强的鲁棒性。     

基于EMD和TEO的电力系统短期扰动检测新方法

借鉴经验模态分解EMD(Emp iricalMode Decomposition)的思想提出一种电力系统短期扰动检测定位的新方法,该方法通过一个对称三角模态来保留信号的扰动信息进而定位扰动。同时,在扰动准确定位的基础上,提出对原信号进行分段EMD,并采用Teager能量算子求取幅值包络来识别扰动类型的分析方法。该方法能够克服EMD过程产生的模态混叠导致检测失效的问题,与H ilbert-Huang变换方法和小波检测方法相比,所提方法能够更加简单快速地实现对扰动的检测。仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于复小波变换和Teager能量算子的电压跌落检测方法研究

针对电压跌落的跳变相位、起止时刻和跌落幅值这三个特征量有效检测问题,提出了基于复小波变换和Teager能量算子的电压跌落检测方法。详细研究了复小波的构造原理以及它和Teager能量算子在检测电压跌落上的应用。对于含噪的电压跌落信号,利用Teager能量算子对db4复小波变换后得到的近似信号进行跌落幅值的检测,利用db4复小波变换检测发生跌落前后的两个近似信号的相位,以相位差的形式得出电压跌落发生的起止时刻与跳变相位。Matlab仿真结果验证了算法的抗干扰性与实时性。     

基于变分模态分解与Teager能量算子的谐波/间谐波检测方法

为了提高电力谐波信号中谐波/间谐波的检测精度,提出一种基于变分模态分解(VMD)与Teager能量算子相结合的检测新方法。利用相关系数法来确定VMD算法中的模态分解个数K;采用VMD对谐波/间谐波信号进行分解,得到一系列IMF分量;利用Teager能量算子对IMF分量进行解调分析,能够得到分量的瞬时幅值和频率,同时根据时频图中瞬时频率突变点,可准确定位暂态谐波/间谐波的起止时刻。在信噪比较低的情况下,将集合经验模态分解(EEMD)、VMD分别与Teager能量算子相结合进行谐波/间谐波检测的对比。仿真实验对比表明文中所提方法能将稳态、暂态谐波信号进行有效的分离,同时具有较高的检测精度和较好的噪声鲁棒性。     

基于Delta算子的并联型有源电力滤波器H∞控制器设计

针对并联型有源电力滤波器(SAPF)的数字化控制问题,基于补偿性原理,将负载的谐波电流当作扰动,电源谐波电流作为系统的期望输出,建立了SAPF的Delta算子离散化状态空间方程模型,利用线性矩阵不等式(LMI)方法设计SAPF的H∞控制器.对所设计的H∞控制器的补偿效果与基于传统Z变换方法设计的H∞控制器的补偿效果进行...     

基于LMD与Teager能量算子的VSC-HVDC输电线路故障定位

为保证电压源换流器型高压直流输电系统的可靠运行,克服传统高压直流输电行波定位具有易误动、受噪声影响大的缺点,提出了基于于局域均值分解(LMD)与Teager能量算子结合的故障定位新方法。通过Morlet小波时频分析确定了电压源换流器型直流输电,VSC-HVDC的边界特性,提出了基于PF分量能量比值的区内、外故障识别判据。利用故障极线路与非故障极线路中高频电流分量的差异构造了选极判据。对于区内故障将LMD与Teager能量算子结合进行故障测距。PSCAD仿真结果表明,该方法定位精度误差不超过0.124%且耐过渡电阻。通过增添噪声影响验证了该算法和判据的可靠性,故该方案可实现VSC-HVDC的全线、准确的故障定位。     

基于Teager能量算子的电能质量扰动实时检测方法

建立一个有效的电能质量监控系统的关键,首先在于实现对扰动的快速、准确检测.通过引入Teager能量算子(TEO),提出基于TEO的实时检测方法.由于Teager能量算子只需要对被测波形相邻的三个采样点进行两次乘法和一次加法运算,使得所提算法快速、简洁,具有优良的时间分辨率,能实时跟踪被测信号波形变化.仿真和实验结果表明,所提算法能够准确、迅速地检测和定位电能质量扰动的发生,具有优良的检测效果.     

基于小波变换和LMD算法的变压器振动信号分析

为了提取变压器铁心振动信号的有效特征,本文提出了一种小波变换和局域均值分解相结合的新算法.该方法运用meyer小波对变压器铁心振动信号进行消噪,然后运用局域均值算法(LMD),将其自适应地分解为一系列单分量调幅-调频信号(PF),从而揭示了正常运行和发生故障的铁心振动特征.仿真表明:该算法在低信噪比时(10dB)仍能对振动信号进行正确分解,具有较强的抗噪性能;与EMD分解相比,端点效应小,不会出现虚假分量,更适合应用于处理调幅-调频非平稳振动信号,算法简单有效.