飞控机电作动系统典型故障模式影响分析

飞控系统采用机电作动成为多电/全电飞机的主要特征,飞控机电作动系统的故障模式复杂、故障影响不确定,是符合性验证和适航审查的重点。为了解决不同故障模式的故障注入试验层级不确定的问题,对机电作动系统中的典型故障模式进行故障机理和建模方法研究,考虑系统中非线性和不同系统设计的影响来开展故障注入和影响仿真分析。研究结果表明,轴承卡顿、载荷路径结构故障对系统的影响只与此故障类型相关,符合性验证和适航审定时仅需从舵面级注入故障;而电机绕组短路、传动机构间隙过大对系统的影响不确定,同非线性和具体系统设计相关,需要从系统内部进行故障注入。     

PMU不充裕条件下电力系统的风险评估

针对广域测量系统与电力系统深度融合所引起的安全问题,提出一种同步相量测量装置不充裕条件下电力系统的风险评估方法。该方法分析了可观性和可控性对系统安全的影响,探讨了原发性故障后同步相量测量装置不同状态下故障的演变,推导了节点可观性、线路可观性、节点可控性与同步相量测量装置位置和网络拓扑的关系式,建立了可观性和可控性相依的故障后果模型以及在线运行风险算法。IEEE30节点系统测试结果表明,所提方法能够量化同步相量测量装置间接作用带来的安全风险,尤其是原发性故障诱发信息系统失效时的安全问题,可以有效评估现代电网的安全水平,同时也为冗余同步相量测量装置安装提供技术指导。     

基于PSPICE 9的舰船装备电路板TPS验证评估

根据装备测试性验证的方法和内容,归纳出了电路板TPS验证评估的主要内容,提出了一种基于软件故障注入的电路板TPS验证评估方法。该方法在PSPICE 9仿真环境下注入电路板的故障模型,通过软件仿真得到故障仿真结果,然后与无故障电路板仿真结果进行比较来检测和隔离故障。在PSPICE 9仿真环境下建立了二端元件、晶体管和数字器件的故障模型,并通过实例故障仿真验证了该方法的有效性。     

基于配电网一次侧故障的就地式FA测试技术研究

一二次融合智能开关具备故障就地化处理高级功能,是智能配电网的典型特征,但如何测试其故障处理功能是一个难题,因此提出了高精度故障反演测试系统,为一二次融合智能开关故障测试奠定基础。通过分析目前传统的各种馈线自动化测试方法的不足,提出了基于一次侧故障注入的测试方法,解决了一二次智能开关全要素参与FA测试的问题。为实现就地式FA系统级测试,提出了基于HIL的一次侧故障注入就地式FA测试方法,采用仿真节点与实际测试台融合的虚实结合的技术,实现就地式FA系统级测试。     

基于 LSTM 的电子系统间歇故障严重程度识别方法

间歇故障的累积会导致电子系统健康状态退化,正确识别电子系统间歇故障严重程度是保障系统安全运行、降低维护成本的关键。针对间歇故障特征难以准确提取导致传统识别方法失效的问题。本文提出了一种基于长短期记忆(LSTM)网络的间歇故障严重程度识别方法,首先将间歇故障注入电子系统获取足量不同严重程度的训练数据。再用这些数据训练由LSTM网络与softmax全连接层网络构建的严重程度识别模型。最后,通过对典型电路的故障注入,使用训练好的LSTM网络对间歇故障严重程度进行识别,实验结果证明了方法的有效性和可行性。     

基于SOPC的等精度数字频率计设计

提出了一种等精度数字频率计的SOPC实现方法。该方法的关键是从性能和成本的要求出发配置嵌入式Nios II软核的微处理器系统,实现了＂FPGA＋嵌入式微处理器＂的无缝结合。频率计各参数测量由FPGA逻辑实现,计算、控制与显示由微处理器系统实现,二者结合完成对频率、周期、占空比、脉宽的测量。测试结果表明,该频率计的测量精度高、稳定性好、成本低、体积小。验证了SOPC实现等精度频率计是一种行之有效的新方法。     

基于NiosⅡ的数字信号源的SOPC设计

研究了基于NiosⅡ嵌入式软核处理器的全数字通用信号源的SOPC设计与实现方法,阐述了该信号源的总体设计方案,重点介绍了FPGA中自定义组件的设计,信号发生模块的设计,给出了信号发生模块的顶层设计原理图及时序仿真结果。该信号源可以灵活地实现任意波形输出,并且输出频率稳定、准确,波形质量好和输出频率范围宽,具有很高的应用价值。采用SOPC方案进行系统设计,充分利用FPGA的可编程性,整个开发过程变得灵活方便。     

基于区域PMU和节点故障注入电流的广域后备保护算法

电网结构日益复杂,传统输电线路后备保护整定变得越来越困难.文中在间隔母线布置相量测量单元(PMU)策略下,先根据广域差动法确定故障区域,再估计出故障区域中未布置有PMU母线的电压和节点注入电流,推导出该区域节点电压故障分量方程,构造节点故障注入电流.分析故障发生前后故障线路两侧母线和正常母线的节点故障注入电流的变化特征,构造广域后备保护判据.基于IEEE 39节点系统的仿真结果验证了所提算法不受故障位置、类型和过渡电阻影响,在各种故障情景下均能检测出故障线路.     

一种改进的Z源直流断路器

针对现有Z源直流断路器可控性不足、故障检测能力有限等缺点,提出一种改进的 Z源直流断路器拓扑结构.通过串入全控型IGBT元件以增加其外部可控性,采用 Z源电容电流作为故障判据以增大其故障检测能力.最后,分析了Z源直流断路器的开关特性,并进行了 PSCAD仿真试验,仿真结果与理论分析一致。     

一种改进的Z源直流断路器

针对现有Z源直流断路器可控性不足、故障检测能力有限等缺点,提出一种改进的Z源直流断路器拓扑结构。通过串入全控型IGBT元件以增加其外部可控性,采用Z源电容电流作为故障判据以增大其故障检测能力。最后,分析了Z源直流断路器的开关特性,并进行了PSCAD仿真试验,仿真结果与理论分析一致。     

基于特征电压注入的UPFC接入线路三相自适应重合闸方案

输电线路自适应重合闸技术的难点在于故障性质的准确判别。针对统一潮流控制器(UPFC)接入线路的故障场景,利用UPFC灵活的可控性,文中提出基于特征电压注入的三相自适应重合闸方案。首先,通过切换UPFC串联侧模块化多电平换流器(MMC)控制方式,采用定U/f控制注入特征电压。在此基础上,通过判断线路是否产生特征电流识别永久性故障与瞬时性故障;针对高阻故障的特殊场景,进一步提出阶段性注入特征电流判据提高故障性质判别的可靠性。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提出的三相自适应重合闸方案的可行性和有效性。     

适用于UPFC接入线路的主动注入式故障测距方法

针对统一潮流控制器(UPFC)接入线路场景下传统被动式故障测距方法的精度难以保障的问题,提出基于控制与保护协同思想的主动注入式UPFC接入线路故障测距方法。该方法在接入线路故障隔离后,充分利用基于模块化多电平换流器的统一潮流控制器的高度可控性,将串联侧模块化多电平换流器切换至附加控制模式,向接入线路主动注入特征电压,进而通过单端量的解微分方程算法实现故障测距。所提方法将UPFC作为信号源,向接入线路单侧注入电气信号构建故障测距方程,可解决被动式故障测距方法易受UPFC运行特性和过渡电阻影响的问题,提高故障测距的准确性和可靠性。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建UPFC接入线路模型,仿真结果验证了所提故障测距方法的可行性和有效性。     

Pilot protection of hybrid MMC DC gridbased on active detection

Considering the advantages and limitations of traditional identification method, combined with the strategy of active detection, the principle of DC grid pilot protection based on active detection is proposed to improve the sensitivity and reliability of hybrid MMC DC grid protection, and to ensure the accurate identification of fault areas in DC grid. By using the DC fault ride-through control strategy of the hybrid sub-module MMC, the fault current at the converter station DC terminal is limited. Based on the high controllability of hybrid MMC, sinusoidal fault detection signals with the same frequency are injected into the line at each converter station. Based on model recognition, the capacitance model condition is satisfied by the detected signals at both ends during external faults whereas not satisfied during internal faults. The Spearman correlation coefficients is then introduced, and the correlation discriminant of capacitance model is constructed to realize fault area discrimination of DC grid. The simulation results show that the active detection protection scheme proposed in this paper can accurately identify the fault area of DC grid, and is not affected by fault impedance and has low sampling rate requirement.     

脉冲注入法和单端故障行波法相结合的直流输电系统接地极线路故障测距

分析了直流输电系统在单极运行方式下,接地极线路故障暂态行波和外部注入脉冲信号在接地极线路上的传播过程。以此为基础,提出一种将脉冲注入法和单端故障行波法相结合的接地极线路故障测距方案。首先通过在换流站直流中性母线处监测接地极线路故障暂态行波识别线路是否发生故障,在线路故障暂态过程结束后从中性母线向线路注入脉冲信号。根据脉冲注入法得到初步测距结果,并以此确定故障区段。然后,根据确定的故障区段,进一步用单端故障行波法再次获得测距结果。最后,对两次测距结果取平均值,作为最终测距结果。以PSCAD/EMTDC为仿真平台,搭建了直流输电系统在单极运行方式下的接地极线路故障测距仿真模型。并借助Matlab对仿真波形数据进行分析,表明所提出的接地极线路故障测距方案是可行的。     

柔性直流电网故障电流抑制关键技术与展望

能源危机和变革给传统的输电模式带来了巨大的挑战。柔性直流电网以其灵活、可控、高效等特点,成为新的电力输送方式之一,但在关键技术与装备等方面仍存在较多问题有待解决。文中以柔性直流电网故障电流抑制问题为研究对象,首先分析了柔性直流电网对故障电流抑制的技术需求与国内外研究现状。在此基础上,分别从柔性直流电网故障电流分布特性与演变规律、故障限流原理与多维度协同抑制、数字物理动模仿真等方面提出亟待解决的关键技术问题与研究思路。最后,展望了柔性直流电网研究中仍需关注的重要问题。     

半桥型MMC直流侧故障限流组合控制策略

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流电网在直流短路故障时电流峰值较高且上升速度极快,严重时会造成MMC闭锁从而导致系统大面积停运。为在短时间内限制故障电流对系统的影响,文中提出一种对半桥型MMC适用的故障限流组合控制策略,利用MMC自身的高度可控性,无须外加限流装置,即可达到故障限流效果,并降低对直流断路器的技术需求。首先,文中阐述了限流组合控制策略中2种不同的限流环节及其基本原理。其次,分别分析2种限流环节对直流故障电流、交流电流以及桥臂电流的影响,推导限流组合控制下的直流故障电流计算式。最后,在PSCAD/EMTDC平台搭建半桥型MMC四端直流电网模型进行仿真分析,结果表明所述限流组合控制策略能够有效限制直流故障电流,减小故障点近端换流器的功率和电压波动,降低交流电流和桥臂电流的过流峰值。     

轻型直流输电系统的不对称故障控制策略

基于电压源变流器(voltage source converter,VSC)的轻型直流输电(VSC-HVDC)正成为一种经济灵活的新型输电方式。但是当交流系统发生不对称故障时,系统中存在的负序分量在脉宽调制(pulse width modulation,PWM)的作用下会产生大量的非特征谐波,并严重恶化VSC- HVDC系统的控制性能。文章在换流站正序模型的基础上建立了系统的负序模型,提出一种基于精确反馈线性化理论的正负序电流非线性控制器,并针对系统故障时出现的直流过电压问题设计了2种应对策略。在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC下对上述控制策略进行了仿真验证,达到了预期的控制效果。     

基于母线扰动信号的配电网混合线路行波故障测距技术

中压配电网母线处施加扰动信号与故障指示器相配合实现故障区段定位的技术,得到越来越多的广泛应用。母线处扰动信号源能够产生行波信号,这为故障测距提供了可能。文中提出了一种基于母线扰动信号的单端故障行波测距技术。在发生永久性单相接地故障后,将非故障相母线经电阻接地,依据行波传输原理选取某个有效的线模分量,通过测量该线模分量反射行波到达时刻与扰动信号产生时刻的时间差计算故障距离。分析研究了多分支架空线—电缆混合线路的故障测距解决方案,并应用最小二乘估计对多次测距的结果进行有效融合,得到更为准确的测距结果。仿真与现场试验结果证实了测距技术的准确性。     

基于SVG两相电流注入的配电网单相接地故障消弧方法

针对中压配电网单相接地故障,研究了基于级联H桥静止无功发生器(SVG)两相电流注入的有源消弧方法。当配电网正常运行时,SVG工作于无功补偿模式;当配电网发生单相接地故障时,SVG中性点接地,SVG两个非接地相桥臂向配电网中注入消弧补偿电流,从而减小接地点的故障电流,通过复用已有的SVG设备,替代了传统的消弧线圈。文中讨论了SVG消弧电流注入方式与SVG直流侧电压平衡控制之间的关系,并详细分析了SVG两相电流注入消弧的工作模式和消弧控制器的设计方法。基于MATLAB/Simulink环境的10 kV仿真平台以及380 V三相四级联的低压SVG样机进行仿真和实验验证,仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。