基于VMD的小电流接地故障融合选线方法

针对目前煤矿配电网故障选线方法在相关故障特征不明显时存在故障选线失效,基于单一模态分量和单一故障特征的故障选线方法的选线准确度较低等问题,提出了一种基于变分模态分解（VMD）的小电流接地故障融合选线方法。利用VMD将母线中各出线的故障零序电流分解为多个模态分量,根据模态分量的故障特征确定VMD层数,并选取故障特征明显的模态分量作为故障选线的有效模态分量;分别计算各出线故障零序电流有效模态分量的暂态能量和波形相似度;根据各出线有效模态分量的暂态能量占比和波形相似度占比,构建基于暂态能量的故障选线判据和基于波形相似度的故障选线判据,并将2种故障选线判据融合,形成基于VMD的故障融合选线算法。利用电磁暂态仿真软件ATP/EMTP搭建煤矿配电网模型,在不同接地故障电阻、故障初相角和故障位置的单相接地故障场景下,对所提出的故障融合选线方法进行验证,结果表明：在配电网发生各种单相接地故障时,基于VMD的小电流接地故障融合选线方法不受故障位置的影响,较能量法和相关性聚类法的故障选线正确率分别提高了17%和50%,且不受故障类型影响,可应用于小电流接地故障选线。     

基于固有模态能量的暂态量选线方法

针对基于小波分析的煤矿电网故障选线方法由于分解效果取决于基函数的选择,不能保证最优分解效果的问题,提出了一种基于固有模态能量的暂态量选线方法。该方法利用经验模态分解对信号局部特征的自适应性,对单相接地故障零序电流的暂态特征进行分析,定义固有模态能量和能量权重因子作为故障特征参数,实现对故障暂态量信息的数据挖掘;求取故障后各馈线的零序暂态电流的固有模态能量,计算各馈线的能量权重因子,通过比较各馈线能量权重因子辨识出故障线路,即能量权重因子最大的线路就是故障线路。理论分析和仿真结果表明,该方法不受接地电阻、故障时间等故障条件的影响,能够准确可靠地实现煤矿高压电网故障选线。     

基于鉴相鉴幅方式的选择性漏电保护电路设计

提出了一种基于鉴相鉴幅方式的用于煤矿井下综采设备电控装置的选择性漏电保护电路的设计方案。该选择性漏电保护电路主要利用故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相位相反、故障线路的零序电流相位滞后零序电压相位的原理,通过比较零序电流与零序电压的相位及二者幅值与设定幅值的关系,实现了对煤矿井下综采设备电控装置的选择性漏电保护功能。实践表明,该电路适应能力强,应用灵活方便,安全可靠。     

基于模糊理论的井下配电网防越级跳闸保护算法

针对目前煤矿井下漏电保护时常出现保护准确性不高,继电装置拒动、误动甚至引起越级跳闸造成较大范围停电的情况,选择基于暂态分量的小波分析法、基于稳态分量的零序电流幅值比较法、零序电流相位比较法等几种保护方法,利用模糊理论对这几种保护结果进行多判据信息融合处理,以提高保护的准确性和可靠性.依据这些保护算法来分析所建立的仿真模型,证实了基于模糊理论的多判据保护算法能有效地实现井下故障定位,减少了拒动、误动,并以此降低了越级跳闸的可能.     

诊断信号法漏电保护系统的研究与应用

主要介绍了煤矿井下高压供电网络发生单相接地时容性电流的分布规律和特点,以及煤矿井下电网漏电保护的基本原理和应用现状,总结了目前技术存在的弊端。结合现场工程实际,提出了一种新型的煤矿井下高压电网漏电保护方法。该方法采用注入诊断电流信号和开关内部保护器,通过算法分散检测诊断信号,判断和保护电网故障线路,弥补了传统漏电保护通过零序电流判断接地线路的缺陷,提高了煤矿井下高压漏电保护的准确度以及煤矿井下供电的安全性。     

矿井多级供电网络漏电故障的分析与检测

对中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统发生单相漏电故障时的故障分量进行了分析,明确了漏电故障点的电气量特征,并进一步分析了矿井多级供电网络中零序电流的分布情况,得出结论:(1)中性点不接地系统发生漏电故障时,接地线路的漏电流为整个供电系统所有线路漏电流的最大值,接地线路上级线路的零序电流均比接地线路的零序电流小;(2)中性点经消弧线圈接地系统发生漏电故障时,接地线路的零序电流大小和非接地线路及接地线路的上级线路不一定有明显的区别,但接地线路零序电流的有功分量远远大于非接地线路及接地线路上级线路的零序电流有功分量。最后介绍了几种中性点不接地系统漏电保护检测原理,重点分析了一种易于在微机保护中实现的中性点经消弧线圈接地系统的漏电保护方案,即基于线路零序有功功率大小的选线方法。     

基于VMD-SVD的单向阀微弱故障诊断方法

针对大型往复式机械高压隔膜泵单向阀振动信号中的微弱故障特征难以提取,且磨损击穿故障、卡阀故障及正常状态振动信号难以识别的问题,提出一种基于变分模态分解和奇异值分解的单向阀微弱故障特征提取及诊断方法.首先对振动信号进行VMD分解,再借助能量百分比和方差贡献率筛选出包含丰富故障信息的模态IMF分量,其次对筛选后的IMF分量...     

井下电力电缆故障定位研究

针对传统井下电力电缆故障定位方法依赖主观参数选择和抗噪性能较差,无法满足强噪声背景下井下电力电缆故障精确定位要求的问题,提出了一种基于樽海鞘群算法(SSA)优化变分模态分解(VMD)并结合改进型Teager能量算子(NTEO)的井下电力电缆故障定位方法。针对VMD在信号分解上存在的模态混叠、过分解和欠分解问题,采用SSA以模糊熵为适应度函数对VMD模态数K和惩罚因子α 2个参数进行优化,得到更能反映故障特征信息的本征模态函数;采用NTEO对本征模态函数进行首波波头标定,得到首末两端的波头到达时刻,根据双端测距法得出故障位置。采用PSCAD/EMTDC进行井下电力电缆故障仿真,模拟具有强背景噪声的井下故障信号,结果表明：(1)在理想电流信号中加入9,12 dB噪声后,SSA-VMD的信噪比最低,皮尔逊相关系数最大,说明SSA-VMD在最大程度降噪的同时,能很好地保留信号的特征信息。(2)在不同过渡电阻下,SSA-VMD-NTEO的定位精度较高。(3)在不同故障相角下,SSA-VMD-NTEO在采样点上出现不同,但定位位置没有改变,依旧保持较高的定位精度。(4)在不同故障距离下,SSA-V...     

基于VMD-WPT和能量算子解调的滚动轴承故障诊断研究

针对滚动轴承早期故障振动信号具有能量小、易受背景噪声干扰,导致故障特征提取困难等问题,提出基于变分模态分解(VMD)和小波包变换(WPT)相结合的方法来提取故障特征。首先将振动信号进行VMD分解,得到若干本征模态分量(IMF);其次,通过峭度准则选取峭度值较大的分量进行重构;最后将重构分量采用WPT方法进行分解,并计算小波包的能量、选取能量集中的频段进行能量算子解调,从而提取故障特征信息。将该方法应用到滚动轴承实测数据中,并与目前最常用的方法 EEMD-WPT对特征信号的提取效果作对比。实验结果表明该方法可以更精确地提取出的故障特征频率,验证了其有效性。     

基于零序电流特征量的选择性漏电保护选线方法

针对现有选择性漏电保护装置灵敏度低、可靠性差的问题,提出了一种基于零序电流特征量的选择性漏电保护选线方法;分析了供电系统漏电故障时各支路零序电流的逻辑关系,介绍了基于零序电流特征量的选择性漏电保护选线方法的原理及实现。该方法根据各支路零序电流互感器二次侧零序电流的逻辑关系及数值关系建立特征量,并以该特征量作为选线判据。Matlab仿真结果表明,该方法能够有效地选出故障线路。     

基于HHT的谐振接地配电网暂态量故障选线研究

根据故障线路与健全线路暂态零模电流在幅值大小、频率分布以及故障瞬间突变极性的差异,提出基于HHT的谐振接地配电网暂态量选线新方案.从能量的角度综合度量线路暂态零模电流的幅值大小和频率分布,将EMD与能量法相结合,定义固有模态能量和能量权重系数两个暂态故障特征参数,选出能量权重系数最大的前三条线路,接着利用故障发生瞬间故障线路与健全线路暂态零模电流突变极性相反这一暂态故障特征,应用HHT奇异性检测原理,比较能量权重系数最大的前三条线路暂态零模电流最高频IMF分量在故障时刻的一阶差分极性,形成选线判据,构造基于HHT的暂态量选线方案.利用Matlab验证了方法的正确性,分析表明所提出的暂态量选线方案灵敏性和可靠性高.     

基于变分模态分解与最小熵解卷积的齿轮故障诊断

为了准确地进行齿轮故障诊断,结合变分模态分解和最小熵解卷积,给出了一种新的故障诊断方法。首先,以包含啮合频率的分量的包络峭度最大作为原则,确定变分模态分解的分量个数;然后,将齿轮振动信号运用变分模态分解,得到多个分量;选取包含啮合频率的分量作为敏感分量;接着,应用最小熵解卷积,将敏感分量降噪;最后,应用包络分析技术进行故障诊断。通过齿轮断齿故障振动数据的分析,验证了方法的有效性。     

煤矿井下电缆单相接地故障测距

矿井配电网为单端供电系统,其中性点不接地或通过消弧线圈接地,当出现单相接地故障时,由于故障电流微弱,故障点位置很难查找。针对该问题,提出了一种基于零模和线模行波波速差的单端行波故障测距法,详细分析了行波测距理论,阐述了线模波速与零模波速的测量方法。在理想情况和故障点存在过渡电阻情况下的仿真结果证实了该方法的有效性和可行性。     

基于参数联合优化VMD-SVM的工业机器人旋转部件故障诊断方法

针对因工业机器人旋转部件故障诊断模型最优参数难以自适应确定导致故障识别率低的问题,提出了一种参数联合优化的VMD-SVM的工业机器人旋转部件故障诊断方法;提出了一种基于遗传变异的改进灰狼算法,该算法采用Logistic混沌映射进行种群初始化,将非线性因子引入位置更新公式,并利用遗传变异策略解决算法陷入局部最优时的停滞现象;基于该算法对VMD和SVM进行参数联合优化;利用参数优化的VMD对故障信号进行分解,对所得的本征模态函数计算改进样本熵以构成特征向量,再输入至参数优化的SVM完成工业机器人旋转部件的故障诊断;仿真和实验结果表明,本文方法能够准确地进行故障诊断,在信号无噪和含噪的条件下准确率最高均达100%,较EMD、LMD、DTCWT、VMD等四种方法具有更优的指标。     

基于EEMD的电缆故障测距方法仿真研究

正确辨识和检测故障行波信号是实现电缆故障行波定位的关键.为了解决传统EMD方法频带混叠问题,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)的电缆双端行波测距方法,通过EEMD提取双端故障行波线模分量的固有模态函数,利用基于瞬时频率突变和模极大值的奇异性检测原理进行行波波头的准确标定,实现故障点定位.利用PSCAD/EMTDC(电力系统CAD/电力系统仿真分析软件)软件搭建基于频变特性电缆线路的10 kV配网模型.大量的仿真结果验证了该方法可行,测距精度高.     

一种矿用低压漏电保护装置设计

针对基于零序功率方向选线原理的煤矿低压电网漏电保护装置可靠性不高的问题,给出了一种矿用低压漏电保护装置软硬件设计方案。该装置根据零序电抗器并联电阻接地系统发生单相接地故障时零序电流与零序电压相位差在非故障支路与故障支路中的差异性实现故障选线。仿真及试验结果表明,该装置不受电网中零序电抗器补偿的影响,发生单相接地故障时能够快速、可靠动作。     

煤矿井下高低压保护定值整定分析

针对矿井供电网络常因保护定值设置不当导致保护误动或拒动的问题,阐述了煤矿井下高低压保护中三段式电流保护、电压保护、选择性漏电保护、附加直流保护、非电量保护的原理及具体的整定方法,并给出了三段式电流保护整定的实例分析.     

基于变分模态分解改进方法的滚动轴承故障特征提取

针对滚动轴承早期故障振动信号信噪比低、故障特征提取困难的问题,提出了基 于多相关-变分模态分解(MC-VMD)的滚动轴承故障诊断方法。首先对多加速度传感器采集到的 信号进行多相关处理以突出故障信号特征;然后通过VMD 自适应地将信号分解成多个本征模 态分量(IMFs),运用谱峭度法和包络解调对相关峭度较大的分量进行分析;最后通过包络谱识 别出滚动轴承的工作状态和故障类型。将该方法应用到滚动轴承故障实例数据中,实验结果表 明,该方法可有效提取滚动轴承故障特征频率信息。     

基于零序电流差动量的矿井低压电网选择性漏电保护新方案

针对现有矿井低压电网选择性漏电保护装置存在可靠性及灵敏度低的问题,提出一种基于零序电流差动量的选择性漏电保护新方案。该方案通过对矿井低压电网发生单相漏电故障时各支路不同采集点的零序电流值做差,根据差动量的幅值及相位在故障支路与非故障支路中的差异性实现漏电保护的横向选择及区段定位。Matlab/Simulink仿真实验及快速傅里叶变换结果表明,该方案不受电网负载容量、三相电源电压初始相位角的影响,在故障选线及区段定位方面具有较高的可靠性及灵敏度。     

GIS隔离开关操作接地网电位差干扰抑制方法

气体绝缘变电站隔离开关操作产生接地网电位差干扰,易与故障信号混淆,致使继电保护装置误动作。针对干扰信号的高频瞬变特性,提出基于最小二乘支持向量机/改进集合经验模态分解的自适应抑制方法。设置阈值启动函数检测干扰信号起始位置,通过极值延拓、多尺度排列熵改善集合经验模态分解算法的端点效应和熵值,采用粒子群算法优化最小二乘支持向量机,将干扰信号经过改进集合经验模态分解算法分解的本征模式分量作为训练样本,构造最优决策函数,对二次电缆耦合信号的本征模式分量序列进行干扰信号自适应识别与抑制。仿真实验表明,所提出的自适应抑制方法能准确识别和滤除接地网电位差干扰信号,保留故障信号特征,信噪比提高了221%,增强继电保护的抗干扰能力。