AETA 电磁扰动传感探头系统集成与测试

为了研究电磁信号是否能作为一种可靠的地震前兆信号,设计了一种基于感应式磁传感器用于地震监测的电磁传感探头。该探头电路由前端信号处理电路和后端采集电路组成,可支持频段为10 Hz～10 kHz,0.1～1 000 nT较宽动态范围的甚低频、超低频电磁波段的电磁信号采集,灵敏度大于20 mV/nT@0.1 Hz～10 kHz,18位分辨率,并通过了多项可靠性测试。此外,该探头已经应用到包括川滇国家试验场在内的221个台站中的电磁监测中。现场观测实验表明,该电磁传感探头能有效捕捉到高度相关的电磁信号。     

发电机转子接地保护继电器的研究

该继电器主要用来反应发电机转子一点接地和二点接地故障，其特点是集转子一点接地保护和二点接地保护于一体。正常时，该继电器对转子进行一点接地保护，当转子发生一点接地后，保护立即发出一点接地信号，且自动地切换到转子二点接地保护。该继电器的主要优点是电路简单可靠，原理新颖，灵敏度高，是大型发电机组转子接地保护更新换代的理想继电器。     

绕组分段永磁直线电机切换位置传感器故障诊断及容错控制

绕组分段永磁直线同步电机绕组切换过程中位置传感器信号的丢失,将导致电机速度剧烈波动,引起电机失步。针对以上问题,提出一种切换位置传感器故障诊断及容错控制方法。设计了绕组切换位置检测方法,研究了位置接近开关传感器的故障类型及信号特征,利用动子的运行速度及相邻的位置传感器信号进行传感器状态预测,并结合相邻传感器的边沿触发顺序及传感器状态预测值进行故障诊断。当检测到位置传感器故障时,隔离发生故障的传感器,采用估计值替代故障传感器输出驱动信号,可靠切换绕组分段永磁直线同步电机定子绕组,实现传感器容错控制。利用绕组分段永磁直线电机无绳提升系统进行了实验研究,研究结果表明,当增大传感器间隙,模拟传感器信号丢失故障时,电机定子绕组仍能可靠切换,电机速度运行平稳,该位置传感器故障诊断与容错控制方法可以满足绕组分段永磁直线电机切换控制实时性和可靠性要求,实验结果证明了其可行性和有效性。     

一种无刷直流电机故障诊断及容错控制策略

针对无刷直流电机在控制过程中存在由于转子位置传感器发生故障而导致电机无法运行的问题,提出了一种故障诊断方法并进行了试验研究。该方法通过检测电机转子位置信号的异常,使系统从有位置传感器模式切换至无位置传感器模式继续控制电机。有位置传感器模式以霍尔信号作为电机转子换相依据,无位置传感器模式以电机三相的反电动势信号为电机转子换相依据。结果表明,该故障诊断方法可以快速的定位故障并选择相应的模式运行,从而实现电机的容错控制。     

无刷直流电机双模控制技术研究与应用

针对无刷直流电机的无位置传感器控制"三段式"起动技术的缺陷,以电动自行车为研究对象,采用反电动势过零点检测方法和相位补偿技术,通过改进反电动势检测电路,优化无位置传感器控制的起动方法,设计出基于相位补偿的双模式运行无刷直流电机控制方案,使无刷直流电机可运行在有位置传感器和无位置传感器两种模式下,当位置传感器信号输出正常时,电机默认运行在有位置传感器模式;若位置传感器信号输出不正常,电机自动切换运行在无位置传感器模式。实验证明,反电势检测电路灵敏度高,且很好的实现了相移补偿,两种模式切换过程平稳,运行状态平稳。     

罗氏线圈的频率特性分析与传感器的设计方法

研究了Rogowski线圈电流传感器传感头的频率特性,在分析已有传感头信号处理方法的基础上,总结出利用终端电阻值来调整线圈的阻尼率,从而将传感头的频率响应分作三个特征区域,后继信号处理电路的设计针对各频段特性分别进行处理;文中给出了一种新型结构的自积分与外积分复合式罗氏线圈积分器的设计过程和参数选取方法,在保证传感器具有合适灵敏度的前提下,将传感器的工作频带拓宽到线圈的自然谐振频率.仿真与实验验证了这种新型的罗氏线圈传感器可工作在从工频到高频的大带宽测量范围.     

新能源车主驱电机转子位置实时自校正技术研究

研究了一种新能源车主驱电机转子位置实时自校正技术,设计了简化的卡尔曼滤波器,在电机扭矩控制时进行转子位置实时估算,作为旋变位置信息的冗余设计,在全速段对旋变位置信号进行诊断校正,在旋变信号故障时,可从有传感器控制平滑切换到无传感控制,保证行车安全性。进行了仿真及实验验证,结果表明该算法可以准确观测转子转速和转子位置,并且抗负载干扰能力强、鲁棒性好。     

基于转子位置自检测复合方法的永磁同步电机无传感器运行研究

基于对高频信号注入法和模型参考自适应法转子位置自检测原理和特性的讨论，提出了一种包含零速在内的全速度范围内均能实现转子位置/速度准确检测和控制的复合方法。分析了从旋转高频电压信号注入法过渡到模型参考自适应法的切换原则，给出了速度切换区内转子位置、速度和加权系数的估算方法，并对1台内插式永磁同步电机2种方法的切换过程进行了实验研究，成功地实现了无传感器矢量控制的起动与运行。实验研究表明，这种转子空间位置复合检测方法既能在低速时准确地观测出转子的空间位置和速度，也能保证高速运行时较快的动态响应，适合于全速范围内电机的无传感器运行。     

基于有无位置传感器的无刷直流电机双模控制器设计

提出了一种基于有无位置传感器的无刷直流电机(BLDCM)双模控制器.控制器在正常状态下以有位置传感器模式运行,一旦出现位置传感器损坏或者位置传感器信号传输故障等非正常情况,控制器将自动转换到无位置传感器模式运行.重点讨论了模式转换技术与无位置传感器运行模式下的转子位置检测技术.在电机静止和低速运行时,利用定子铁心线圈电感的磁饱和效应,采用短时脉冲检测以及最大概率法获得当前转子位置;在电机高速运行时,采用反电动势过零点检测方法实现转子定位.     

索尼SL—C30CH型录像机无彩色、无E—E信号故障的检修

在安装天线放大器时,突然出现记录与重放无彩色,无E-E信号(即收不到电视台信号输出)的故障。此时拨通录像机测试信号开关,电视屏幕可出现正常的测试信号,这说明射频组件工作正常。显然,上述故障是由于机器内部E-E开关没有被接通和色度通道故障引起的。这时检查IC_(014)脚发现无电-电状态(即E-E状态)和放像状态切换控制信号输入再检查相关的Q_(046)及其周围电路未发现问题。进一步检查     

一种新型传感结构的光学直流电流传感器

分析比较了多种直流大电流测量方法,指出直流测量设备高压侧无源化是未来高压测量设备的发展趋势。针对传统块状玻璃型电流传感器传感头加工难度大、直流解调算法难以精确解调出法拉第旋转角的缺点,采用一种基于双光源双输出条形传感头的新型无源式直流电流传感器。这种结构降低了传感头制作及加工难度,在双通道光路、电路不对称的情况下,能够将与被测电流成正比的直流信号从直流本底光强信号精确解调出来。试验结果表明,在300 ~3 000 A范围内,测量准确度优于0.5%,在光功率波动达25.2%、双光路光功率不对称度为34.2%的情况下,双光源双输出传感器相对误差变化范围为-0.4% ~ +0.42%,远高于相同测试条件下单光源双输出传感器的性能。     

Fast switch fault diagnosis for PWM DC–DC low power converters

In this paper, a fast switching fault diagnostic scheme is proposed for low‐power pulse width modulation (PWM) DC–DC converters operating in different conduction modes. The outstanding feature of the proposed scheme is that no additional sensing circuits are needed. This is achieved by using the differential of output ripple voltage and the switch gate driver signal for diagnosis. Since the output voltage has to be normally measured for control purposes and the PWM signals are known to the controller, no additional sensors are needed in the proposed scheme. Moreover, based on the real‐time output voltage measurement and switch gate driver signal, the characteristics of switch open‐ and short‐circuit faults can be rapidly extracted, specifically, in less than one switching cycle. Besides, the fault detection scheme can be implemented by a low‐cost logical hardware circuit, which can be integrated into the control unit. The fault diagnosis principle, design considerations, and implementation of the detection scheme are discussed in this paper. Experimental results show that the fault detection system can detect the switching fault in four‐tenths of the switching period. Besides, the proposed method can be used in the applications where the output voltage ripple rate is more than 4%, which covers most situations. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

光纤瞬态磁场传感器的研究及其应用

为了对超高压变电站的开关瞬态磁场进行有效的测量，该文研制了一套光纤瞬态磁场传感器。采用单匝线圈作为磁场探头，利用光纤作为信号传输通路，解决了强电磁干扰环境内的瞬态磁场测量问题。提出了数字频率均衡方法，满足了变电站开关瞬态磁场测量对传感器的宽频带要求。实验室测试和现场应用表明，该传感器在频带宽度、测量范围、线性度和抗电磁干扰性能等方面，均可满足变电站开关瞬态磁场测量的要求。将该传感器应用于我国某500kV变电站开关操作和电抗器投切操作产生的瞬态磁场测量，取得了满意的结果。     

单一测量元件故障导致直流测量系统切换后保护误动的反措

2014年3月4日云广直流发生了直流过压保护（59/37DC II）动作跳闸事件,暴露出直流测量系统切换不能避免单一测量元件故障导致的保护误动问题。对该事件的分析发现,59/37DC II保护和基于IIR2滤波功能模块的行波保护（WFPDL）、电压突变量保护（27du/dt）、接地极母线保护（87EB）在测量系统切换后都存在着数据不能及时跟随问题。通过引入TDM总线的切换信号,并取消59/37DC II段保护的保护差值平均值处理的方法解决了59/37DC II保护的问题,采用IIR2S滤波功能模块替换IIR2滤波功能模块,并利用TDM总线切换信号进行处理,解决了WFPDL、27du/dt、87EB保护的问题。仿真和现场运行情况证实了所提措施的正确性。     

基于磁场测量的配电网单相接地选线及定位新方法

输电线路发生接地故障时,架空线下方磁场能反映线路故障信息。输电线路短路电流大小不同,线路下方磁场相应地不同,即输电线路下方磁场的变化能够完全反映线路中电流的变化,磁场可以应用到电力系统保护中。配电网多为单端电源供电方式,针对配电网的复杂性及传统定位方法精度不高提出了一种基于磁场的非接触式故障选线及定位的新方法。利用磁阻传感器非接触测量杆塔下方磁场,根据磁场的幅值和相位选出故障线路,确定故障点位置。磁阻传感器测量精度高,成本低,故障距离可以确定在两个杆塔之间。利用MATLAB建立线路模型,仿真验证了理论的可行性。     

基于微电子机械系统的光学电流传感器原理与设计

光学电流传感器解决了传统电流互感器的缺点，但仍然存在生产困难、性能易受环境温度影响等不足，MEMS作为一种新兴技术，可批量生产各种性能良好的微电子器件，该文提出了将MEMS技术用于检测高压交流电的光学电流传感器。高压侧的传感装置由Rogowski线圈、MEMS扭转微镜和双光纤准直器组成。文中介绍了器件的高压侧敏感原理和光学检出原理，给出了器件的结构参数条件、模态分析和温度补偿结果，并利用ANSYS与Matlab软件对器件的性能进行了仿真模拟和分析。理论结果表明：温度补偿后，温度变化±50K时测试误差为0.2%，400A、2000A电流下的灵敏度分别为0.001dB/A 与0.09dB/A, 说明了基于MEMS技术的光学电流传感器具有一定的研究价值。     

Fiber-Optics-Based Fault Detection in Power Systems

A fiber-optics-based sensing network applicable for fault detection in power system is presented. The proposed scheme is secure and immune from interferences. At each monitoring location, passive rugged fiber-Bragg-grating-based sensors are deployed. They use fast and compact magnetostrictive transducers instead of current or potential transformers to translate current-induced magnetic field into optical signal. These sensors can be compensated for temperature drift and easily be integrated into an optical sensing network. A broadband light source at a substation scans the change in reflected optical power at a unique frequency band that corresponds to the surge in magnetic field associated with an increased fault current at a certain location. A unique feature of this real-time scheme is that it only requires current information for fault detections in both radial and networked systems with various pole structures and line configurations. It can easily coordinate with other protective devices and is free from any time-current coordination curves. The proposed scheme has been extensively tested by simulations. They confirm that the proposed scheme is able to detect the faults irrespective of the type and location. It also performs well in presence of harmonics, high impedance, and sensors malfunctions, as well as sensor noise.     

Fault section detection system for 275-kV XLPE-insulated cableswith optical sensing technique

An on-line fault section detection system, which continuously monitors a 275-kV cross-linked polyethylene-insulated underground transmission line and instantaneously determines the section of fault at a ground fault, was developed. In the case of a ground fault, the system detects the fault current which flows from the power source to the point of ground fault and determines the fault section from the magnitude and phase information of the fault current. Optical magnetic field sensors based on the Faraday effect are used for detection of fault current, and optical fibers are used for signal transmission eliminating effects of electromagnetic induction due to a large ground fault current (5000-50000 A) or switching surges on signal transmission lines. The distance between an optical magnetic field sensor and the fault section detector/indicator can be as long as 10 km without the use of any repeaters     

微网孤岛运行时短路故障检测的仿真研究

利用Matlab/simulink对含分布式电源的微网进行建模与仿真,对微网由孤岛切换至并网运行方式下的运行工况进行仿真实验,仿真结果验证了所构建的微网仿真模型的有效性.在该仿真模型的基础上加入三相故障模块模拟微网孤岛运行时发生短路故障,选取db小波检测短路故障发生后的电压信号,仿真结果表明db小波能够准确地检测短路故障信号的奇异点,为下一步改善微网电能质量提供有力依据.