正极性单点电晕放电可听噪声时域波形拟合及分析

基于实验室搭建的可听噪声时域测试平台,获得了正极性单点电晕放电产生可听噪声的时域波形。根据可听噪声时域波形的脉冲特性,提出了采用分段双指数函数来拟合单个可听噪声时域脉冲波形的经验波形,通过在时域和频域上对拟合结果和测量结果的对比研究,验证了所提出拟合波形的合理性。最后,基于长时间可听噪声时域测试结果分析了不同电压下分段双指数函数中的拟合参数和可听噪声波形参数的统计特性。实验结果表明,由于电晕放电的随机性,在同一电压下脉冲波形参数及波形拟合参数具有较大的波动性;可听噪声脉冲的时间间隔随着电压的增加有所降低,而脉冲宽度及视在持续时间在不同电压下变化不大。     

基于平稳小波变换的光伏直流串联电弧故障检测

光伏系统直流串联电弧故障具有随机性和隐蔽性的特点,且容易受到外部环境和光伏系统内部噪声的影响,难以检测。利用小波变换提取的电流时频域特征对电弧故障有很好的辨识度,但面临小波基选取的问题。在采集大量电弧故障数据的基础上,通过小波变换分析和对比实验,提出一种针对常用电弧故障特征指标提取的最优小波基选取方法。通过此方法确定bior4.4小波基为提取电弧故障特征的最优小波基,并由此构建基于bior4.4平稳小波变换的时频域特征。通过对比试验发现,基于bior4.4的时频域特征对电弧故障的辨识度明显提高,且表现出对正常噪声信号的抑制作用。为从多角度反映电弧故障特征,补充时域特征,并与时频域特征结合构成电流特征库,利用随机森林算法实现电弧故障的诊断。电弧故障检测准确率达到98.58%,正常信号的误判率仅为0.76%。     

基于经验小波变换的电晕电流降噪方法

随着电压等级升高和输电距离增加,在特高压直流输电线路上因电晕电流引起的电能损失和环境问题更加严重。深入分析电晕电流特性,对抑制电晕效应、实现长距离高效输电具有重要意义。电晕电流的复杂性导致时域和频域特性分析面临诸多困难,因此提出了基于经验小波变换的电晕电流降噪方法。首先,针对超长实测电晕电流数据,提出分段经验小波变换;其次,根据电晕电流的复杂频谱特性,提出了改进的频谱极大值搜索方法;最后,结合分段经验小波变换的分解结果,重构出了降噪后的电晕电流。实验结果表明,提出方法可以有效地抑制不同电压等级下实测电晕电流中的多种噪声成分,实现超长电晕数据的高效降噪处理,为电晕电流特性研究提供了崭新方法,为准确计算电能损失、探索电晕放电规律提供理论和技术支撑。     

基于SSTDR的光伏系统直流母线电弧故障在线检测与定位

针对光伏系统中直流母线上发生电弧故障危害重大且检测和定位困难的问题,提出一种基于传输线等效分布参数模型的扩展频谱时域反射法,对电弧故障进行在线检测和定位。该文研究直流母线发生故障电弧的原因和类型,对拓展频谱和时域反射进行理论分析,利用Simulink仿真平台建立直流母线电弧故障模型进行仿真,基于FPGA技术搭建实验平台,验证了理论正确性与可行性。实验结果表明,该方法能够实现对光伏系统直流母线电弧故障在线检测和定位,具有定位精度高、实时性好等优点。     

配电网间歇性重燃电弧模型的建立与断续弧光接地故障特征分析研究

电弧间歇性重燃是配电网单相接地故障最显著的特征。现有的电弧模型甚少考虑电弧间歇性重燃特性,导致无法精确描述断续弧光接地特征,进而影响继电保护动作。为此,论文提出一种间歇性重燃电弧模型的建立方法,并在此基础上对断续弧光接地故障特征进行了分析。弧道阻抗的随机变化是电弧间歇性重燃的重要标志,故论文重点围绕弧道阻抗变化的随机性和重燃时间间隔的随机性开展间歇性重燃电弧模型的研究。黑盒电弧模型中,Cassie-Mayr联合模型能完整的描述电弧电流从大电流到小电流的变化过程,但存在从大电流变化为小电流的判据模糊,转换过程突变的问题。为此,论文通过引入连续过渡函数解决上述问题。同时,为描述弧道电阻的变化特性,利用Fermi函数对联合模型中Mayr模型和Cassie模型进行权重分配。以改进的Cassie-Mayr单次燃弧模型为基础,根据工频熄弧理论,通过设置燃弧时间长短表征间歇性重燃的随机性,从而建立了间歇性重燃电弧模型。利用该模型,对典型10kV配电网单辐射型网架结构的接地故障进行模拟仿真,采用快速傅里叶变换(fastFouriertransform,FFT)和小波包分析提取了不同条件下故障电压、电流...     

水中大电流脉冲放电电弧通道发展过程分析

针对基于Braginskii阻抗模型求解电弧通道注入能量时,与实验设置相关的放电系数求解过程复杂,且结果难以准确地反映电弧通道发展特性等问题,该文提出基于电弧通道电压、电流的水中大电流脉冲放电电弧通道发展过程分析方法.采用"活塞"模型阐述通道快速膨胀过程及激波产生机理,提出基于电弧通道电压、电流实测数据剥离电感分量计算注入通道能量的方法,借助能量平衡方程对通道发展过程进行建模分析.与基于传统Braginskii阻抗模型的求解结果对比表明,该文提出的方法可以更准确地描述电弧通道的加速膨胀特性,为深入探究电弧通道的发展机理提供依据.     

基于FCM算法的光伏系统电弧故障检测方法研究北大核心CSCD

针对现有光伏系统电弧故障检测中易产生漏判、误判的问题,提出了一种基于FCM(模糊C均值聚类)算法的电弧故障检测方法。通过分析光伏系统电弧故障的时域、频域及电磁辐射特性,选取相邻窗口电流差值的峰峰值、电流频谱10~30 kHz频段的频域总能量与电磁信号的模极大值作为FCM的三维特征量,利用正常情况与故障情况下聚类中心在空间位置上的差异,实现光伏系统电弧故障的识别。仿真分析与试验结果表明,该方法能对光伏系统电弧故障进行准确识别且具有一定的抗干扰能力。     

低压永磁直流电机的传导电磁干扰模型

针对直流电机的高频阻抗特性复杂、建模困难这一问题,建立覆盖直流电机传导电磁干扰全频段的仿真模型.利用测量获得的电机端部阻抗频谱特性,建立准确反映电机高频阻抗特性的电路模型;在分析电机产生瞬态噪声电压机理的基础上,测取电机端部瞬态电压脉冲,建立电机传导电磁干扰仿真模型.仿真与实验结果表明,两者变化趋势一致,误差小于1.5...     

基于宽频带扰动的牵引供电系统频域阻抗测量方法

当不能准确获取牵引供电系统详细的拓扑及参数时,很难对其频域阻抗特性进行量化计算与分析。为得到精确的牵引供电系统频域阻抗特性,提出了一种基于宽频带扰动的牵引供电系统频域阻抗精确测量方法。介绍了牵引供电系统频域阻抗测量原理;基于正弦脉宽调制(SPWM)机理,结合能量谱分析,提出了一种只需一次实验即能得到牵引供电系统测量点处精确频域阻抗特性的测量方法;通过软件仿真和实物实验分别对所建牵引供电系统模型进行频域阻抗测量,结果表明阻抗测量值均能够与理论值保持一致,共同验证了所提阻抗测量方法的正确性与实用性。     

基于电流相似度与高频能量的串联故障电弧检测方法

故障电弧是引起电气火灾的重要原因,针对非线性负载工况下故障电弧保护算法的误动作和拒动作问题,提出一种基于电流相似度与高频能量的串联故障电弧检测方法。参照标准搭建故障电弧实验平台并进行实验,从时域、频域角度分析电弧电流特征。采用小波函数预处理电流信号,选取电流低、高频特征量。设定故障电弧特征量阈值,以此为基础提出故障电弧识别算法。实验结果表明,该算法能够准确识别多种负载条件下的故障电弧,且未发生误动作和拒动作。     

基于多维度特征提取的电弧故障检测方法

针对当前含多种电气故障的复杂电路电弧故障识别率低、训练速度慢的问题,提出一种窗口划分结合小波分解与经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)分别从时域、频域及时间尺度等多个维度提取电流特征量,利用机器学习分类模型进行电弧故障识别的方法.首先,利用搭建的电气故障实验平台采集故障及正常电流数据,并将电流数据进行窗口分段,然后分别使用小波变换与EMD方法对电流信号进行分解并计算不同维度上的特征量,将该特征信息作为分类算法的输入进行电弧故障诊断.经实验验证,该特征提取方法在梯度提升决策树(gradient boosting decision tree,GBDT)上的电弧故障检测准确率高达98％,相比电流不分段的方式分类准确率提升了1.87％,能有效获取电弧故障特征,实现对电弧故障高效率与高准确率检测.     

基于谐波能量和波形畸变的配电网弧光接地故障辨识

配电网弧光接地故障会产生严重的弧光过电压并释放大量热能,从而造成设备损坏,引发火灾并危害人员生命安全。针对传统电弧模型无法正确描述电弧不稳定燃烧过程中的间歇性燃熄弧和随机波动等问题,提出了基于随机控制变量的改进Mayr电弧模型;通过对故障特征的分析,提出归一化谐波能量描述方法,实现了包括高阻故障在内的不同接地故障情况下谐波含量的一致性描述和整定,并根据归一化谐波能量在时间尺度上的随机分布特性以及故障波形畸变特征,实现对弧光接地故障的准确辨识。最后,结合配电网新型智能测量终端的发展应用,提出基于三相电压和零序电流录波数据的弧光接地故障综合辨识算法,并通过PSCAD仿真算例和某10 kV配电网的实测故障试验数据对算法的可靠性和安全性进行验证。     

基于时、频域自相似性的配电变压器环境噪声识别方法

配电变压器位于开放的嘈杂环境中,环境噪声对基于声音的设备运行状态在线监测具有突出影响.如何识别和剔除含噪声干扰的录音片段,是推进基于声音的配电变压器状态在线监测亟待解决的瓶颈问题.分析指出配电设备正常和异常的运行声音与各种环境噪声在时域和频域上的差异性特征,提出基于时、频域自相似性的配电设备录音数据中含环境噪声片段的识...     

配电线路弧光高阻故障检测技术综述

无论是中性点有效接地或非有效接地配网,配电线路发生弧光高阻接地故障时,故障电气量均相对微弱,传统的故障检测方法往往失效。因此,该文针对不同中性点接地方式,统一建模配电线路弧光高阻接地故障模型,并等效分析在故障点虚拟电源激励下产生的零状态响应特征。基于此,分别从稳态频域分析、暂态时域分析、行波分析、人工智能等多角度对两种中性点接地方式下配电线路弧光高阻接地故障检测方法进行技术梳理和总结,并从谐波波动、选线启动判据、波头识别、弧光畸变等几个方面提出后续的研究思路。     

Fast Image Segmentation Algorithm Based on Salient Features Model and Spatial-frequency Domain Adaptive Kernel

A fast image segmentation algorithm based on salient features model and spatial-frequency domain adaptive kernel is proposed to solve the accurate discriminate objects problem of online visual detection in such scenes of variable sample morphological characteristics, low contrast and complex background texture. Firstly, by analyzing the spectral com-ponent distribution and spatial contour feature of the image, a salient feature model is established in spatial-frequency domain. Then, the salient object detection method based on Gaussian band-pass filter and the design criterion of adaptive convolution kernel are proposed to extract the salient contour feature of the target in spatial and frequency domain. Finally, the selection and growth rules of seed points are improved by integrating the gray level and contour features of the target, and the target is segmented by seeded region growing. Experiments have been performed on Berkeley Segmentation Data Set, as well as sample images of online detection, to verify the effectiveness of the algorithm. The experimental results show that the Jaccard Similarity Coefficient of the segmentation is more than 90%, which indicates that the proposed algorithm can availably extract the target feature information, suppress the background texture and resist noise interference. Besides, the Hausdorff Distance of the segmentation is less than 10, which infers that the proposed algorithm obtains a high evaluation on the target contour preservation. The experimental results also show that the proposed algorithm significantly improves the operation efficiency while obtaining comparable segmentation performance over other algorithms.     

基于分段电流特征和随机森林算法的低压配电网拓扑识别方法

低压配电网的拓扑结构对于实现台区线损分析、故障定位、需求响应等应用功能有着重要意义。针对当前低压配网户变关系在线识别难题,提出了一种基于分段电流特征和随机森林算法的低压配电网拓扑识别方法。首先,基于电流特性纵向传导机理,构建电流特征指标体系,并提出基于电流时间序列的分段特征提取方法。其次,根据分段电流特征生成特征向量集,建立基于随机森林算法的拓扑识别模型,可快速有效识别用户连接变压器关系。最后,利用实际配电网的量测数据进行算例分析,结果证明该方法拓扑识别准确率达到98.02%,所需样本时间短,能够快速有效地识别低压配网拓扑关系。     

配电线路经生物体高阻接地故障特性对比分析

配电网高阻接地故障电气量微弱,特征复杂,实现对此类故障检测的成功率较低。如果故障发生而未能被及时发现、切除,可能给设备、人员安全带来极大的危害。现有的研究对不同类型的高阻接地介质,尤其是人体介质的阻抗性质及故障特征分析不足。针对该问题,基于对数电弧模型及人体阻抗模型从时、频域角度利用图形对比分析、傅里叶变换等技术分析了非生物体导电介质与人体介质的阻抗特性及故障特征。结合现场试验数据,验证了两类介质的阻抗特性及其典型故障特征。以上分析为后续设计有效的配电网高阻接地故障检测方案奠定了基础。     

转子分段斜极永磁同步电机电磁振动噪声研究

基近年来永磁同步电机(PMSM)以其高效、节能的优点被广泛应用于电动汽车行业。然而电机的高频噪声已成为限制PMSM发展的关键因素。鉴于此,建立了一种能够进行电磁噪声预测的多物理场仿真模型,验证了所建立的仿真模型在预测和评估电磁噪声方面的有效性。另外,提出了一种可影响电磁噪声的转子分段斜极模型,并详细研究了斜极角对电磁噪声的影响。通过研究对电磁噪声影响较大的低阶径向磁力的光谱特性,比较分析了有无转子分段斜极的永磁同步电动机的电磁噪声特性分布。实验结果表明:在不同的斜极角下径向力密度的光谱是不同的;在频率范围内有转子分段斜极电机的SPL高于无转子分段斜极电机的SPL;所构建的基于多物理场的仿真模型能够很好地预测电磁噪声。     

配电网单相接地电弧建模及仿真分析研究

为选择有效的配电网接地消弧措施及选线方法,有必要进行电弧建模及仿真研究。给出Cassie、Mayr、Schwarz、控制论等四种电弧模型的数学方程,其中Mayr、Schwarz、控制论等三种电弧模型适合描述接地电流较小的电弧的故障特征。建立Schwarz和控制论电弧仿真模型,并利用电弧特性测试电路对这两种模型做仿真对比分析。控制论模型因能直接设置弧长,直观地反映配电线路故障拉弧情况,更适用于谐振接地系统单相弧光接地故障仿真研究。采用ATP-EMTP软件建立谐振接地系统模型和控制论电弧模型,分析了不同电弧长度对电弧阻抗、接地电弧稳态和暂态特性的影响。仿真结果表明,利用控制论电弧模型可较直观且准确地仿真谐振接地系统弧光接地故障。