基于断路器的故障电弧识别技术分析

随着经济的高速发展,现代化程度的日益提高,电气设备、通信设备等的应用越来越多,各个领域的用电量急速上升,特别是家电、电动车、线路等导致的火灾问题日益突出。故障电弧的火灾是指电气部件接触或者接地故障导致的电弧或者电火花引发的火灾。该文分析了引发电气火灾的故障电弧的种类与特征,基于断路器实现了故障电弧的检测识别,并提出通过云端协同的方式来提高检测单元的识别成功率,为故障电弧识别系统提供了参考。     

一种新型基于小波奇异性分析的故障电弧检测方法

在分析了故障电弧特性的基础上,提出了故障电弧周期零休的特征信息,该信息用小波分析时表现为周期性的奇异点,据此提出了周期性奇异点检测故障电弧的新算法。以LabWindows/CVI为平台,设计开发了基于小波奇异性检测原理的故障电弧在线检测系统,该系统运用多线程技术实现了对故障电弧的实时在线检测。     

机械式直流断路器弧后电流测量方法研究北大核心CSCD

目前机械式直流真空断路器是直流开断的主流方向之一,其主开关的弧后特性对其开断性能起着至关重要的作用。利用电流转移法设计了一种弧后电流的新型测量方法,并对该装置在测量机械式真空断路器弧后电流时的工作原理进行了分析。采用改进Mayr模型建立了真空电弧模型,利用MATLAB构建了机械式直流真空断路器弧后电流测量装置模型,仿真研究了转移电阻大小、主电流大小等对转移完成时刻电流值和转移电阻完全承受电流时间的影响,经过数据处理分析得到这些参数对电流转移特性的影响规律。基于得到的影响规律,确定了直流真空断路器弧后电流测量装置的参数,对研制测量装置并进行测试提供了理论基础。     

短路过渡电弧的Lyapunov指数分析

为了更好地理解短路过渡气体保护电弧焊的不稳定性,尝试用混沌理论研究这一现象.介绍了A.Wolf理论和相空间重构理论,论述了用于选择重构参数的改进虚假邻近点法和重构信号强度法.利用这些相关的混沌理论及算法,对较稳定和不稳定的两组电流波形数据的最大Lyapunov指数(LE)进行了计算与分析.结果表明:短路过渡电弧是一个复杂的混沌过程,且随着电弧的不稳定性增加,该过程的混沌性增加;最大LE可用于表征短路过渡电弧的稳定性.     

基于VMD和样本熵的高压断路器故障特征提取及分类

提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和样本熵的高压断路器振动信号的特征向量提取方法,并采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)对故障类型进行识别。将断路器振动信号进行滤波处理,对信号进行变分模态分解,利用分解得到的固有模态函数分量(Intrinsic Mode Function,IMF)表征断路器各个振动事件,计算其样本熵作为特征向量,利用SVM对断路器不同运行状态进行分类识别。仿真信号表明,VMD对于处理瞬态非周期性的振动信号具有优越的分解特性。利用该方法在实验室条件下对四类故障状态进行特征提取和识别,对比结果表明应用该方法能有效提取高压断路器的故障特征并准确地识别出故障类型。     

浅谈故障电弧保护装置

本文介绍了故障电弧产生的原理，以及故障电弧保护装置在国外的应用。通过对我国火灾多由电器原因引起的分析论证了普及故障电弧保护装置的迫切性。     

基于图像处理技术的真空电弧参数化研究北大核心CSCD

真空电弧的演变规律对于真空断路器的设计具有重要意义。本文结合图像处理技术,利用拆除屏蔽罩的玻璃真空灭弧室,对交流电弧和直流开断电弧进行了拍摄及数字化分析。并采用改进的双阈值灰度图像分割算法,将电弧图像分割为三个特征区域,并计算出电弧直径、高灰度值区面积、高灰度值区面积率三个特征参数。结果表明,在纵向磁场下的作用下,交流电弧在2 ms左右的初始扩散过程后,会继续稳定燃烧直至电流自然过零熄灭;而直流开断电弧在被引燃后,存在1 ms左右的高灰度值区面积率较高的过程,随后经历短暂的扩散过程后,由于换流电流的投入而快速熄灭。     

概述电气火灾及爆炸的原因分析

为了防止电气火灾和爆炸,首先应当了解引起电气火灾和爆炸的原因.除设备缺陷,安装不当等设计和施工方面的原因外,在运行中,电流产生的热量和火花或电弧是引起电气火灾和爆炸的直接原因.     

消除风力发电机定子电流检测中基频干扰的方法

在对双馈风电机组故障诊断的定子电流信号分析中,被测定子电流中的50 Hz基频在采集后会出现基频泄漏,而淹没实际存在的微弱故障信号,给故障诊断带来困难.针对基频淹没问题,通过大量实验研究,提出了一种基于减法器消除基频干扰的方法.首先对双馈风电机组定子电流基频淹没问题进行分析,然后设计一种基于减法器产生拍振信号的硬件手动消除50 Hz基频干扰的方法.实验结果表明:该方法能够有效削弱电流检测中的基频干扰,为风力发电机故障信号的获取提供便利.     

谐波检测在电气火灾报警中的应用

据统计数据分析，有六成以上电气火灾事故的起因源自接地性电弧短路，即俗称的“漏电”。发生接地性电弧短路时都伴有大量的谐波存在。本文介绍了谐波检测在电气火灾报警中的应用，通过检测漏电电流中的谐波含量来确定电弧是否存在，进而判断是否存在电气火灾隐患。     

Development of a superconducting fault current limiter using various high-speed circuit breakers

The authors constructed and tested a model superconducting fault current limiter (SFCL) using a high-temperature superconducting film according to a design that includes a vacuum interrupter with an electromagnetic repulsion mechanism. The superconductor and the vacuum interrupter are connected in parallel with a bypass coil. If a fault occurs and current flows through the system, the superconductor is quenched and the current is transferred to the parallel coil because of the voltage drop in the superconductor. This large current in the parallel coil actuates the magnetic repulsion mechanism of the vacuum interrupter. On opening the vacuum interrupter, the current in the superconductor is interrupted. This model is expected to exhibit very low-energy consumption by the superconductor. The authors succeeded in interrupting the current flowing in the superconductor within a half-cycle using a prototype SFCL. An improved SFCL with higher voltage and current ranges was used to carry out current-limiting tests and to investigate the possibility of adapting our SFCL in a power system. The authors also carried out a currentlimiting test using a conventional high-speed vacuum circuit breaker (HSVCB) as a new method for realising our concept.     

基于LCD-LLTSA的电动汽车电机轴承故障特征频率提取

为有效提取出电动汽车电机轴承故障特征频率,将局部特征尺度分解、线性局部切空间排列和包络分析进行结合,用于电动汽车电机轴承的故障特征频率的提取。首先利用局部特征尺度分解对电动汽车电机轴承故障信号进行分解,得到若干个内禀尺度分量;然后利用线性局部切空间排列对由内禀尺度分量构成的矩阵进行降维处理,得到低维矩阵并以此进行信号重构;最后对重构信号进行包络谱分析,获得故障特征频率。仿真信号和实验信号的实验结果验证了方法的有效性。     

Electric arc modeling of the EAF using differential evolution algorithm

?tore Steel Ltd. makes more than 1400 steel grades. The highest costs in steel production from scrap stems from the electric arc furnace electric energy consumption. Electrical energy is used to produce heat energy generated by the burning arc between the graphite electrodes and steel scrap. In general, the balanced heat input of all electrodes is essential. Based on the input of thermal energy from all electrodes, also the possibility of occurrence of hot and cold spots in the electric arc furnace can be determined. Perception of and the elimination of the unequal heat load of electrodes have a major impact on reducing operating costs and increasing the efficiency of the electric arc furnace production. Most authors have modeled the arc furnace as an electrical equivalent circuit, where the electric arc is modeled using the macroscopic approach. In this paper, the microscopic approach to the electric arc model is described, where a set of equations (electrical neutrality, Dalton law, Saha–Eggert) was solved using differential evolution algorithm. The results of modeling were practically confirmed by measuring electric parameters (voltage, current, active power) during the electric arc furnace operation. In November 2016, the investment in a new electrode controller using implemented logic will be carried out.     

载流摩擦磨损中影响起弧的因素分析

以铜基粉末冶金/铬青铜为摩擦副,在销-盘式摩擦磨损试验机上进行了载流摩擦学特性研究。在多种试验条件下对载流摩擦磨损中影响起弧的因素进行了分析。结果表明,载荷主要是通过影响接触状态和摩擦副表面温度,进而影响材料的电弧性能。载荷有一个最佳值,在此载荷条件下燃弧率、电弧能量、摩擦系数、质量磨损率均最小;电流在两电极间产生电场是形成电弧放电的必要条件,电流主要影响了摩擦副的表面温度,从而使摩擦副表面状态变差。     

电线电缆带电燃烧研究进展

分析了当前国内外在电线电缆带电燃烧方面的研究进展,主要关注了在役电缆温升特性、带电电缆故障着火机理和电流变量与燃烧特性的相互影响,分别对应了带电电线电缆起火本质原因、引燃特性及火焰蔓延特性。在电缆温升特性方面,分析了以热路模型或者数值计算模型为基础所建立的各类电缆线芯温度预测模型,并介绍了基于电缆温度预测模型所建立的各类线缆温度监测系统。在带电电缆故障着火机理方面,分析了由于绝缘层表面导电路径、高温导致空气电离及绝缘材料热解而形成的电弧故障引发火灾,以及由于短路、过载和接触不良等导致电缆线芯过热引发火灾的机理,并揭示了不同故障之间的相互诱发关系,分析了多种故障综合作用引发火灾的机理。在带电电缆燃烧特性方面,分析了电场与燃烧的相互影响关系与机理,并揭示了外部引燃条件下,通电电流变量对电缆燃烧特性及蔓延速度的影响规律,分析表明在制定电缆安全的相关标准和规范时,需考虑电缆火灾中持续通电电流的影响。     

模糊C均值聚类在光伏阵列故障样本数据识别中的应用

光伏电站由数量庞大的光伏组件构成,因复杂的生产工艺及艰苦的工作环境,光伏系统直流侧故障频发,直接影响到光伏系统的发电效益。如何从光伏阵列的运行数据中提取有效的故障样本,并对其进行识别,是建立故障模型的重要步骤。因此提出一种基于模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法对故障样本进行划分及标识的方法。首先对故障条件下光伏阵列的输出特性进行分析,提取出故障特征向量(开路电压U_oc,短路电流I_sc,最大工作点电压U_m,最大工作点电流I_m)。为排除外部激励条件对电气参数的影响,将故障特征向量统一转换至标准测试条件(standard test condition,STC)。最后根据FCM算法良好的模糊信息处理功能,对开路故障、短路故障、阴影故障、异常老化故障的样本进行聚类划分。实际运行数据证明,该方法可以精确、可靠地对光伏系统直流侧典型故障的样本进行智能聚类,并有效地描述不同故障下光伏阵列电气参数的分布特征。     

The fault current limiting characteristics of a flux-lock type high-Tc superconducting fault current limiter using series resonance

We analyzed the fault current limiting characteristics of a flux-lock type high-T_c superconducting fault current limiter (HTSC-FCL) using series resonance between capacitor for series resonance and magnetic field coil which was installed in coil 3. The capacitor for the series resonance in the flux-lock type HTSC-FCL was inserted in series with the magnetic field coil to apply enough magnetic field into HTSC element, which resulted in higher resistance of HTSC element.However, the impedance of the flux-lock type HTSC-FCL has started to decrease since the current of coil 3 exceeded one of coil 2 after a fault accident. The decrease in the impedance of the FCL causes the line current to increase and, if continues, the capacitor for the series resonance to be destructed. To avoid this operation, the flux-lock type HTSC-FCL requires an additional device such as fault current interrupter or control circuit for magnetic field.This paper investigated the parameter range where the operation as mentioned above for the designed flux-lock type HTSC-FCL using series resonance occurred from the experimental results. In the design of the flux-lock type HTSC-FCL, the some methods to avoid the continuous increase of the line current were suggested and confirmed by the experiments that the suggested methods were available to prevent the continuous increase of the line current after a fault happened.     

磁控溅射镀膜用灭弧电路

为了解决无防弧功能的磁控靶三相整流直流电源在放电过程中电弧对磁控溅射镀膜工业化生产的影响,根据灭弧电路功能和电弧判别方法设计了三种类型的三相可控硅整流电弧电路,有效地抑制了该整流电源电弧造成的危害,大幅度提高了磁控溅射功能,改善了膜层的均匀性和一致性,提高了产品的成品率。     

真空灭弧室与SF6灭弧室串联的混合断路器开断容量增益特性分析

基于真空和SF6气体两种不同灭弧介质的灭弧特点,分析真空灭弧室与SF6灭弧室串联组成的混合断路器可获得更大开断能力的机理。根据混合断路器开断能力提高机理提出对其操动控制机构的要求,并将额定电压12 kV,开断电流20kA的真空断路器与额定电压12 kV,开断电流6.3 kA的SF6断路器串联搭建光控模块式混合断路器实验模型。对实验模型进行短路电流开断测试,并对比单个SF6断路器与基于相同SF6断路器串联真空断路器的混合断路器的短路电流开断能力。得出SF6断路器与混合断路器的开断容量曲线,混合断路器相比SF6断路器开断容量增益倍数在1.4以上。证明混合断路器可在不增加SF6气体使用量的前提下提高短路电流开断容量。