基于高频重构信号与Bayes-XGBoost的低压电弧故障辨识方法研究

针对低压配电系统中单个用电负载支路串联电弧故障辨识困难的问题,提出一种基于高频重构信号和Bayes-XGBoost的低压电弧辨识方法。首先,搭建多支路、多负载类型的低压电弧故障真型实验平台,并采集相关数据。其次,基于故障前后主线路电流高频信号变化规律,提出信号微弱变化叠加法重构故障有效信号。最后,建立适用于单个负载支路电弧故障辨识的XGBoost模型,并采用Bayes算法对模型多个超参数进行优化。实验结果表明,所提方法在多种工况下对单个负载支路电弧故障具有较高的辨识准确率。与6种主流故障分析方法对比,所提方法在精度、训练速度和泛化能力等方面展现出了显著的优越性,有利于实现低压配电系统单个负载支路电弧故障的可靠辨识。     

基于空充暂态电流的线路保护CT极性校验方法

线路保护电流互感器(current transformer, CT)二次采样回路接线正确是保护正确动作的前提。针对线路投运启动过程中保护CT极性校验困难的问题,首先分析了在有限负荷和无负荷下利用线路稳态电流进行极性校验的边界限制条件。进而针对不满足限制条件下无负荷极性校验困难的问题,提出了一种基于空充暂态电流的线路保护CT极性校验方法。该方法先利用幅值较大的本端暂态电流对三相CT相对极性进行初判,再通过线路本端暂态电流和测量电压基于线路结构计算对端暂态电流来实现本端保护CT极性错误相识别,CT极性正确时对端计算电流理论上为零,CT极性错误时会呈现较大的幅值。该方法有效解决了传统极性校验方法在负荷不足时无法校验的问题。仿真和录波验证了该方法的有效性,并已纳入工程应用方案。     

基于I-DPWM的三电平中点钳位光伏逆变器漏电流抑制方法

对于三电平中点钳位光伏逆变器,基于断续脉宽调制(discontinuous pulse width modulation, DPWM)并通过选择特定矢量进行钳位控制的方法,存在矢量分解计算时间长、注入共模电压分量和漏电流过大等不足。对此,提出了一种基于I-DPWM的三电平中点钳位光伏逆变器漏电流抑制方法。通过计算各类DPWM等效调制波来解析注入的低频共模电压分量。针对低频共模电压分量最小的DPWM1,在低频共模电压不连续点注入新的零序分量,通过减小低频共模电压来抑制漏电流幅值。同时,采用载波实现DPWM,免去了复杂的矢量运算。最后,在Matlab/Simulink平台建立了20 kW三电平中点钳位光伏逆变器的仿真模型,同时结合所设计的125 W实验样机验证了所提方法的有效性。     

基于空间矢量复合判断指标的变电站动力电缆漏电检测算法

为提高变电站长段动力电缆漏电监测水平,提出了一种基于空间矢量复合判据的变电站长段动力电缆漏电检测算法。首先对现有方法中无法检测三相漏电故障的问题进行了分析。然后,引入空间矢量的概念,将剩余电流数据转换为空间矢量圆,提出了剩余电流差流、A相漏电流以及空间矢量圆半径变化率3个漏电状态判断指标。并建立了针对电缆不平衡漏电及三相漏电故障的类型判断机制,实现了对长段动力电缆漏电状态及类型的准确检测。最后,通过仿真及江苏电网某500 kV变电站实际数据对所提方法的有效性与优越性进行验证。结果表明,该方法能够准确实现对不平衡漏电故障、故障演变过程以及三相漏电故障的判断,丰富了电缆漏电故障的诊断信息,有效提高了对变电站漏电问题的分析处理效率。     

考虑参数不对称的配电网单相接地故障柔性消弧方法

为了解决配电网参数不对称导致的中性点位移过电压以及消弧不彻底的问题,在配电网正常运行时利用闭环控制对中性点电压进行调控,自动跟踪配电网结构参数的变化,实现不平衡电压的快速精准抑制。设计注入电流反馈控制环节,结合不平衡电压调控过程以及故障后的零序电流和零序电压,仅注入一次电流便可实现故障辨识、故障选相并求得故障可靠消弧所需的注入电流参考值。仿真分析验证了闭环控制能够有效跟踪、抑制中性点不平衡电压,所提柔性消弧方法在系统参数不对称的情况下,故障判别精度高,故障消弧效果良好。     

基于二次聚类的工业用户负荷可调节潜力特征提取与综合评估方法

随着新能源发电占比增加,发电侧的调节能力降低,挖掘负荷侧的可调节潜力是新型电力系统电力供需平衡的必然选择。针对工业用户,提出了一种基于二次聚类的可调节潜力特征提取与综合评估方法。综合考虑工业用户的可中断性、可转移性和生产属性,建立了负荷可调节潜力评估指标体系。首先,采用近邻传播(affinity propagation, AP)聚类-k均值(k-means)聚类的二次聚类方法挖掘用户可调节潜力特征,计算可调节指标。其次,基于相关性定权(criteria importance through intercriteria correlation, CRITIC)法和多准则妥协解排序(vlsekriterijumska optimizacija I kompromisno resenje, VIKOR)法分别评估工业用户可中断潜力、可转移潜力和生产潜力。然后,利用集对分析(set pair analysis, SPA)-可变模糊集(variable fuzzy set, VFS)法评估工业用户负荷综合可调节潜力,并得到优先级排序。最后,根据某地区9户工业用户历史负荷监测数据进行可调节潜力评估,通过对不同聚类方法、不同指标体系以及不同评估算法结果的对比分析,验证了所提方法在特征提取、指标定义以及评估合理性方面的优势。     

阻性负载下含分段噪声的间歇性直流电弧阻抗模型

构建准确且能够较为全面地反映出电弧特征的阻抗模型,对于电弧故障定位与检测的研究具有重要意义。针对现有的电弧阻抗模型无法反映出间歇性和完整噪声特性的问题,提出了含分段噪声的间歇性电弧阻抗模型。首先,通过对阻性负载条件下间歇性直流电弧的实验数据进行时频域特征分析,其结果表明时域上电弧阻抗随电流变化且随机性较强,频域上电弧噪声在高、低频段呈现的频谱分布存在差异。然后,提出了具有概率分布规律的阻抗模型以反映电弧在时域上的随机性与间歇性,同时采用分段噪声模型来体现其频域上噪声频谱分布的特点。最后,基于实验数据验证了模型的性能,结果表明所提出的模型能够同时在时域和频域上准确刻画出间歇性电弧的随机特性。     

Probing into Reverse Bias Dark Current in Perovskite Photodiodes: Critical Role of Surface Defects

Minimizing reverse bias dark current density (J_dark) while retaining high external quantum efficiency is crucial for promising applications of perovskite photodiodes, and it remains challenging to elucidate the ultimate origin of J_dark. It is demonstrated in this study that the surface defects induced by iodine vacancies are the main cause of J_dark in perovskite photodiodes. In a targeted way, the surface defects are thoroughly passivated through a simple treatment with butylamine hydroiodide to form ultrathin 2D perovskite on its 3D bulk. In the passivated perovskite photodiodes, J_dark as low as 3.78 × 10^-10 A cm^-2 at -0.1 V is achieved, and the photoresponse is also enhanced, especially at low light intensities. A combination of the two improvements realizes high specific detectivity up to 1.46 × 10¹² Jones in the devices. It is clarified that the trap states induced by the surface defects can not only raise the generation-recombination current density associated with the Shockley–Read–Hall mechanisms in the dark (increasing J_dark), but also provide additional carrier recombination paths under light illumination (decreasing photocurrent). The critical role of surface defects on J_dark of perovskite photodiodes suggests that making trap-free perovskite thin films, for example, by fine preparation and/or surface engineering, is a top priority for high-performance perovskite photodiodes.     

CuI Encapsulated within Single-Walled Carbon Nanotube Networks with High Current Carrying Capacity and Excellent Conductivity

High current carrying capacity and high conductivity are two important indicators for materials used in microscale electronics and inverters. However, it is challenging to obtain high conductivity and high current carrying capacity at the same time since high conductivity requires a weakly bonded system to provide free electrons, while high current carrying capacity requires a strongly bonded system. In this paper, CuI@SWCNT networks by filling the single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) with CuI is ingeniously prepared. CuI@SWCNT shows good stability due to the confinement protection of SWCNTs. Through the host-guest hybridization, CuI@SWCNT networks exhibit a current carrying capacity of 2.04 × 10⁷ A cm⁻² and a conductivity of 31.67 kS m⁻¹. Their current carrying capacity and conductivity are significantly improved compared with SWCNT. The Kelvin probe force microscopy measurements show a drop of surface potential energy after SWCNT filled with CuI, indicating that the CuI guest molecules regulate the position of the Fermi level of SWCNTs, increasing carrier concentration, achieving high conductivity and high current carrying capacity. This study offers ideas and solutions for the regulation of high-performance carbon tube networks, which hold great promise for future applications in carbon-based electronic devices.     

多机制优化的模拟试验台数据流实时迁移研究

航空发动机高空模拟试验作为检验航空发动机性能的重要手段,其试验流程中采集的各传感器测点数据极为重要与珍贵。为了使数据信息的展示更为直观并且更深入挖掘数据潜在的价值,提出基于多框架集成的航空发动机高空模拟试验台数据流实时迁移及可视化技术。首先,利用MyBatis-Plus自动视图层构建可视化技术将存储于底层历史数据库中的信息直观地展示于Vue框架的浏览器端表结构空间中,方便试验员查看分析;然后利用基于GateWay限流机制的JDBC接口融合全量/增量和基于负载均衡机制的MyBatis框架融合多线程并行传输流的数据流迁移技术,将历史数据库中可供后续算法分析利用的重要数据信息同步至本地数据库中;最后,利用Vue框架的数据流前端监控界面,验证数据可视化展示的直观性、完整性、有效性和数据流同步的实时性。