基于小波变换的换流器故障特征提取算法

换流器故障会引起高压直流输电系统中某些电气量的突变。为有效诊断换流器故障,需要对故障反应敏感的突变电气量进行特征提取。基于德宝直流输电系统的ETSDAC仿真模型,对换流器不同故障进行了仿真分析。采集逆变侧换流母线电压信号,采用db10小波对其进行10层小波分解与重构。详细介绍了小波能谱信息熵、小波能量偏度和小波系数电动势方均根值三种故障特征提取方法,并利用这些方法提取不同故障特征信息。故障特征信息分析结果表明,这三种方法都能有效提取换流器故障特征,且将小波能量偏度和小波系数电动势方均根值相结合,可准确诊断出换流器故障类型。     

基于OPEN3000系统的CVT在线监测

简单介绍了CVT结构、工作原理、常见故障及目前主要在线监测手段,重点分析了CVT常见故障将引起电压测量值的明显变化,归纳出以电网实时监控系统中电压测量值的变化率为判据进行故障在线监测的新方法,并通过故障案例论证了该方法对于完善CVT在线监测技术的重要意义。     

直流输电系统换流器接地故障定位

直流换流器故障具有多样性和时空离散性,造成了故障分析和保护配合的复杂性.当前采用的保护与故障之间并非一一对应,同一故障导致的保护动作具有不确定性,同时,根据保护动作情况也不能进行很好的故障定位.文中结合CIGRE模型的仿真,对7种典型的直流换流器接地故障进行理论分析,指出了不同故障位置引起的换流器工况和电气量特征的差异性,并依据故障时刻对故障特征的影响,提出了划分故障特征时段的方法.最后,结合阀导通的时间特性,提出了以电气特征与延时相结合的换流器接地故障定位判别新思路.     

基于虚拟仪器的变压器状态监测与故障诊断系统的研究

从油气量和电气量两个方面对变压器故障状态进行监测.通过油气量在线监测,判断其故障类型和性质;通过电气量在线监测,对变压器故障进一步确诊和定位.并基于虚拟仪器技术,利用LabVIEW平台开发一套变压器状态监测与故障系统.     

EEMD能量熵在配电变压器绕组状态监测中的应用

利用振动法在线监测配电变压器绕组的状态关键在于如何从振动信号中提取有效的特征。为了更有效地监测与诊断变压器绕组的状态,搭建了某配电变压器多次短路冲击试验及负载试验时的振动信号监测平台,利用总体平均经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)对变压器绕组的振动信号进行分析并求解其能量熵值,提出一种基于EEMD能量熵的配电变压器绕组状态监测与故障诊断的方法。实验结果表明,EEMD能够有效地提取配电变压器绕组振动信号的特征,得到振动信号各频带内的能量分布状态,可准确地在线监测与诊断配电变压器绕组故障。     

故障自清除型直流配电网新型双极短路故障元件识别方法

直流配电网内故障元件的快速、可靠识别及准确隔离是直流配电网的技术难点之一。针对故障自清除型换流器结合快速隔离开关的直流配电方式,该文提出一种无需检测线路两端电气量的故障元件识别方法。研究了基于网络结构及母线电气量的母线虚拟电压计算方法;利用母线虚拟电压在不同故障位置时的差异,研究直流线路故障的快速识别及定位方法,并提出利用换流器内子模块投切选择实现母线故障与线路端部故障的辅助识别方法。该故障元件识别方法仅利用换流器出口电流和母线电压实现全配电网的故障元件快速识别,而无需测量线路两端电气量,且不受配电网结构限制,兼顾了经济性和可靠性。     

干式空心串联电抗器匝间短路故障特征研究

干式空心串联电抗器是电力系统无功补偿回路中的重要电气设备,其主绝缘通常采用环氧浇注结构,在实际研究中其匝间绝缘故障设置困难、试验验证成本高。为了监测是否发生匝间短路故障、提高在线监测灵敏度,借助有限元软件Comsol仿真研究了电抗器发生匝间短路时各电气参数的变化情况。首先仿真计算正常状态下电抗器的电感值和电流值,通过与解析计算结果进行比较,验证所建模型的正确性。然后在不同位置分别设置匝间短路故障点以得到电抗器各线圈层电流。最后得出其等效电阻、等效电抗、等效阻抗、功率因数、损耗因数等电气参数的变化情况。仿真分析结果表明:电抗器匝间短路故障点的位置不同,各电气参数变化率也不同,其绝对值由端部向中部、由内层向外层呈现增大趋势,且损耗因数和功率因数变化率较大,对匝间短路故障反应灵敏,可用于干式空心串联电抗器匝间短路故障的在线监测与保护。     

同步发电机转子匝间短路故障在线监测的研究评述与展望

目前转子匝间短路故障在线监测主要有基于磁场探测的故障监测法、冲击脉冲法、轴电压监测法、电气量监测法和机组振动特性监测法,对这几种方法的原理进行了阐述和评价.从故障的数学建模、故障特征及其机理、基于定子相绕组内部不平衡电流有效值的故障监测方案3个方面说明了电气量监测法的相关研究进展,从无死区灵敏监测、不具备分支电流互感器安装条件发电机的故障监测、故障在线定位3个方面对转子匝间短路故障在线监测技术的研究进行展望,并给出了初步思路.     

SIEMENS局部放电监测系统的原理与应用

局部放电在线测量和分析能有效监测发电机的绝缘状态,可早期诊断绝缘缺陷,避免突发性故障的发生.无线电射频监测和局放监测是目前主要的两种发电机局部放电在线监测方法,已被广泛应用.主要介绍SIEMENS局部放电监测系统信号测量、噪声抑制、故障定位等原理,分析了该系统的特点及在发电机中的应用.     

基于小波变换的能量变换器失磁分析及其保护方案的确定

本文基于小波变换的原理,确定能量变换器失磁保护方案.首先利用仿真方法得到能量变换器失磁故障过程中的电气量信号,然后利用小波变换的模极大值检测法,对失磁故障时的电气量信号进行分析.从故障信号中获得故障信息,确定了能量变换器的失磁保护方案.该保护方案可以有效地防止系统发生短路故障和系统振荡时引起的失磁保护装置误动作.     

基于长短期记忆网络的永磁同步风机变换器开路故障诊断研究

永磁同步风机通过全功率背靠背变换器与电网连接,实现风能与电能的转换。风机的运行环境恶劣,变换器的电力电子开关器件容易发生开路故障,影响风力发电系统的正常运行。针对永磁同步风机网侧变换器和机侧变换器常见的开关管开路故障,提出一种基于长短期记忆网络的故障诊断算法。分析变换器开关管故障下的永磁同步风机输出变化,基于风机变换器开路故障样本数据,构造具有多隐藏层的网络结构挖掘信号中的隐藏信息,充分利用长短期记忆网络优异的模式识别能力,深度提取不同工作条件和故障状态下的网侧电流和发电机电流的信号特征,提高故障诊断性能。仿真结果表明,提出的故障诊断方法能够快速、准确地识别出永磁同步风机的变换器开路故障。     

基于虚拟能量调节偏差的MMC-HVDC输电线路保护方案

柔性直流输电对继电保护的速动性及可靠性提出了更高的要求。为实现直流故障的快速可靠识别,文中分析了模块化多电平换流器(MMC)的控制参数在系统发生故障时的响应特性,并提出了一种MMC型高压直流输电线路保护新方案。根据MMC控制参数定义了虚拟能量调节偏差,利用虚拟能量调节偏差对系统故障时的响应特性识别直流线路故障,并结合虚拟能量调节偏差的比值进行故障类型的判别。该保护方案融合了交直流侧的故障信息,提高了保护的可靠性,保护判据利用了换流器控制参数信息,无须测量线路的电气量。仿真结果表明,所提保护方案可以快速准确动作且具有较强的耐过渡电阻能力。     

基于上下续电流的功率变换器故障诊断方法

开关磁阻起动/发电系统中功率变化器是核心部件,其故障将会给系统带来不可估量的影响。针对功率变换器的典型电气故障(上下管的开、短路故障)进行了分析,研究了上下续电流的变化,结合电动状态和发电状态的共同点和不同点,基于上下续电流分别提出了一种在线故障诊断方案,利用上下续电流在一个周期内积分值的变化,来进行判断故障类型和故障位置;同时利用数字化的思想,提取了故障特征系数F'_(AB1)、F'_(AB2)和F'_(A12),利用判断特征系数来进行在线的故障诊断;最后搭建了开关磁阻起动/发电系统的故障诊断模型并分别进行了仿真验证。结果表明:该方案在电动和发电状态都能够实现在线的故障诊断,并且实现了故障验证;与相电流故障诊断相比,大大降低了虚警率。     

变压器油中气体色谱分析中以模糊综合评判进行故障诊断的研究

在对传统比值法的编码组合进行模糊化处理和统计及分析的基础上得到了编码－故障模糊关系矩阵Ｒｆ;以现场用常现色谱方法检测到的特征气体比值所对应的２７组编码组合的隶属度作为特征输入矢量,通过综合评判求得故障输出矢量,并确定出故障类型。结果表明,应用本文建立的模糊关系矩阵对变压器故障进行综合评判诊断的方法是有效的。     

昆柳龙多端直流稳定控制策略设计及系统构建

±800 kV昆柳龙多端直流工程共由昆北、柳州、龙门三座换流站组成,昆北站为LCC型直流送端换流站,柳州、龙门站为MMC-VSC型直流换流站,通常作为受端运行。昆柳龙直流工程中采用的8000 MW大容量输电设计,工程投产后对送受端电网的稳定特性影响显著。同时,三端直流故障后灵活的极间、站间功率转带功能也将增加稳定控制策略的复杂性。梳理了多端直流线路故障再启动、在线退站以及稳定控制措施的动作时序,分析了直流故障及恢复期间不平衡功率下系统稳定性的变化,提出了各端换流站在不同交直流故障下的稳定控制措施。最后,以南方电网年方式数据为基础,设置了不同类型故障算例进行仿真分析,提出并验证了昆柳龙多端直流稳定控制策略正确性和有效性,为多端直流稳定控制系统构建提供了技术依据和设计参考。     

Novel Fault Diagnosis Scheme for HVDC System via ESO

A novel fault detection and identification(FDI)scheme for HVDC(High Voltage Direct Current Transmission)system was presented.It was based on the unique active disturbance rejection concept,where the HVDC system faults were estimated using an extended states observer(ESO).Firstly,the mathematical model of HVDC system was constructed,where the system states and disturbance were treated as an extended state.An augment HVDC system was established by using the extended state in rectify side and converter side,respectively.Then,a fault diagnosis filter was established to diagnose the HVDC system faults via the ESO theory.The evolution of the extended state in the augment HVDC system can reflect the actual system faults and disturbances,which can be used for the fault diagnosis purpose.A novel feature of this approach is that it can simultaneously detect and identify the shape and magnitude of the HVDC faults and disturbance.Finally,different kinds of HVDC faults were simulated to illustrate the feasibility and effectiveness of the proposed ESO based FDI approach.Compared with the neural network based or support vector machine based FDI approach,the ESO based FDI scheme can reduce the fault detection time dramatically and track the actual system fault accurately.What’s more important,it needs not do complex online calculations and the training of neural network so that it can be applied into practice.     

基于多数据融合的电机故障诊断方法研究

电机作为各类电驱设备的主要动力装置,具有结构简单、控制方便、能效高、无污染等优点。在电机运行过程中,受载荷多变、零部件老化、散热条件差等影响,故障频发,进而降低电驱装置的工作效率和稳定性。此外,电机故障种类繁多,各故障的征兆与表现又极其相似,不同故障产生的原因也错综复杂,这极大地提高了电机故障诊断的难度。传统的电机故障诊断过程中多是基于单一传感器信号,存在不确定性大、诊断精度差等问题,为克服上述缺点,提出一种基于多传感器参数融合的电机故障诊断方法,基于振动加速度计和电流传感器信号,结合BP神经网络算法和D-S证据理论对电机故障进行准确辨识,提高电机故障诊断的准确性。简要介绍了多传感器数据融合技术的结构框架,在分析异步电机典型故障机理的基础上,对基于BP神经网络学习算法和D-S证据理论的多传感器数据融合电机故障诊断系统进行详细分析,并通过实例对所提出故障诊断方法的有效性进行验证。研究结果表明,采用所提出的多数据融合电机故障诊断方法可以高置信度地诊断出电机的故障类型。     

换流器保护在交流故障下的出口时序特性分析

当交流故障的故障条件不同时,换流器保护的出口结果和出口时间均具有不确定性,针对该问题展开系统的研究。梳理了换流器区故障和换流器保护的类型,并基于实际特高压直流工程的RTDS实验结果分析了交流故障下可能动作的换流器保护及其动作机理。详细分析了换流器保护的故障后电气特征离散性和计时原理,指出这是导致换流器保护动作时间不确定的两个原因。进一步深入对比了交流故障下存在出口时序离散性的3种换流器保护的动作逻辑,并结合上述特高压直流工程的RTDS实验结果分析了不同故障条件下这3种保护的出口时序特性。分析结果表明,这些保护延时定值极为接近,而且可能相互闭锁,不同故障条件下三者的出口时序关系决定了不同的动作结果。     

MMC-HVDC输电网用高压DC/DC变换器隔离需求探讨

高压DC/DC变换器是构建直流电网的关键装备之一,其技术需求分析是其电气拓扑设计和系统应用研究的前提。文中着重围绕基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)输电网用高压DC/DC变换器电气隔离功能的选择和故障隔离要求等问题展开探讨。从DC/DC变换器故障特性、系统绝缘造价和可靠性角度分析了不同接地方式的直流系统中DC/DC变换器的电气隔离需求,分析结果表明:对称单极系统中DC/DC变换器宜具备电气隔离功能,而双极系统宜采用非电气隔离拓扑。此外,从DC/DC变换器外部故障和内部故障两个角度对DC/DC变换器的故障隔离需求进行了研究。最后,通过仿真验证了隔离需求分析的正确性。     

基于小波包分析的电机故障检测

电机是一种复杂的旋转机械,故障种类多而且难以辨别。为了对电机的常见故障进行正确、快速地检测,在分析电机故障特征的基础上,对采集来的电机振动信号的时域和频域进行了小波包分解;利用分解的小波系数,在各个频段上进行小波系数重构,诊断故障发生的类型。仿真试验结果表明:小波包分析是对电机故障进行检测的有效方法,同时也给出了一种思路,为电机故障实时检测提供了理论依据。