基于2D-MUSIC算法L型声阵列的轴承故障研究

随着传感器阵列技术的发展,越来越多阵列技术用于设备的故障诊断研究中。针对设备中多滚动轴承诊断中故障的定性与定位问题,开展了基于2D-MUSIC算法L型声阵列的轴承故障定位理论仿真研究,旨在进行阵列参数的优化。根据滚动轴承声学信号特性,进行L型麦克风阵列下利用2D-MUSIC算法对双声源信号进行仿真计算,通过改变信噪比、阵元间距以及阵元数量等参数进行仿真分析,确定最优声阵列参数。仿真结果表明,在两个信号源确定的情况下,通过优化阵列参数可以提高其故障定位分辨率并对声源定位系统进行优化。研究对于有轨机车多轴承驱动系统轴承故障的快速定位和实时诊断技术有较好的理论指导意义。     

基于故障辅助因子的配电网高容错性故障区段定位方法

针对基于逻辑关系的馈线故障定位间接方法存在过分依赖群体智能优化算法的固有缺陷,采用代数关系描述,构建了基于故障辅助因子的馈线故障区段定位的非线性方程组模型,并采用具有并行特征的牛顿-拉夫逊法进行求解,其优点在于:对报警信息畸变的情况具有强适应性,故障定位时具有高容错性;能够对含T型耦合节点的配电网多重馈线故障区段进行准确定位;无需采用逻辑运算和最优化算法,决策效率高、算法稳定性好;单一故障下可准确定位信息畸变的位置。仿真结果验证了所提方法进行馈线故障区段定位的准确性、快速性和高容错性。     

10 kV油浸式变压器匝间短路故障反演与定位

为了解决油浸式变压器内部匝间短路故障在线定位的问题,提出了匝间短路故障反演定位方法,实现了采用无接触测量的油箱外壳红外测温数据对内部故障位置和发热量进行反演计算的目标。首先建立了油浸式变压器传热正演计算模型,并基于正演模型提出了匝间短路故障反演计算方法;然后将故障反演求解问题转化为变压器内部热源参数最优化问题,采用二维粒子群算法进行寻优求解。采用变压器温升试验对模型仿真结果有效性进行了验证,并进行匝间短路故障案例分析。研究结果表明,提出的匝间短路故障反演算法的故障位置定位误差平均值为5.60%,可有效对油浸式变压器匝间短路故障进行在线反演定位计算。     

应用等效网络原理的新型配电网故障定位技术

针对配电网电源、负荷结构及潮流水平的变化,本文应用等效网络原理提出一种故障定位新方法。首先基于分布参数模型,利用分布式采集的电气数据,计算沿线各节点电压与电流,初步判断故障发生的区域;然后计算故障区域两端的等效网络参数,进而在该网络的基础上对不同故障类型进行故障定位分析与判断。结合工程实际,在PSCAD上搭建含分布式电源(DG)接入的配电网模型,对故障定位新方法进行仿真验证,结果表明,所提方法适应于配电网中的各种位置发生的各种类型故障。     

基于RVM和阻抗法对串联电容补偿输电线路的故障定位

在串补输电线路(SCCTL)中通常采用金属氧化物变阻器(Metal-Oxide Varistor,MOV)对串补装置中的电容做主保护,而MOV具有典型的非线性特征,给串补输电线路的故障定位带来难题。基于此,提出一种新的接地故障定位方法,首先对接地故障进行分类识别,再针对不同故障类型用阻抗法进行故障定位,将SCCTL相对于串补装置分为两个区域,并对应采用两个子算法对故障进行定位,无需附加程序对子算法的计算结果进行伪根判别。该阻抗法不依赖串补装置的模型,不受MOV非线性特征的影响。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件中建立一500kV的串补输电线路模型,用MATLAB实现故障定位算法,仿真结果验证了此方法具有较高的定位精度。     

长距离输电线路中间带并联电抗器的双端非同步故障定位算法

针对线路中间带并联电抗器的长距离输电线路提出了基于双端工频量的非同步故障定位算法。对于等值阻抗固定的并联电抗器,采用故障前的双端相量估计并联电抗器的实际等值阻抗,从而基于故障后正序网络得到故障点位置。对于可控并联电抗器或故障前数据无法获取的情况,还提出了一种与并联电抗器模型无关的故障定位算法,根据不同故障类型的故障边界条件,利用故障点电压电流相位特性构造定位函数,分析表明该函数在相应定位区间具有单调变化特性,因而各定位区间不存在伪根,求解快速。所提算法均基于分布参数模型,双端数据不同步角采用故障前或故障后测量相量进行补偿。基于PSCAD/EMTDC和MATLAB的仿真结果表明,所提方法计算简单、精度高,对不同步角、故障类型、过渡电阻、故障位置均有较好的适用性。     

基于分层定位模型的含DG配电网故障定位方法研究

针对现有配电网故障定位算法在含DG的故障定位中存在耗时长、准确率低等问题,提出了一种将分层模型与改进免疫算法相结合用于含DG的配电网故障定位方法。简化配电网模型,使用改进的免疫算法定位故障区域,并使用改进的免疫算法对故障区域进行二次定位。通过试验对单点故障和多点故障进行分析,验证了所提方法的优越性。试验结果表明,相比于传统的故障定位方法,所提方法引入了分层理论,有效降低了故障节点的搜索维数,在保证速度的情况下,具有较高的故障定位精度。     

配电网故障区间定位的仿电磁学算法

采用间接方法实现配电网故障定位在本质上是一个具有0-1离散约束条件的最优化问题。提出基于仿电磁学算法(electromagnetism-like mechanism,ELM)的高容错性配电网故障定位方法,该方法对实时信息的模拟和模型的构建采用0-1编码方式,以此为基础建立环网开环运行配电网的故障定位统一数学模型,能一次性实现多区段的故障定位。针对配电网运行灵活多变的特点,采用分支选择法来提高算法的运行效率。ELM在结构上具有独特的优越性,通过对一个具有3个独立配电区域的典型配电网进行仿真分析表明,采用该方法进行配电网故障定位时具有很高的容错性能,能够实现单一故障和复故障下的准确定位。通过与遗传算法相比较,ELM在快速性、准确性和高容错性方面有明显优势。     

考虑配电网分布式零序电流关系的单相接地故障定位

配电网单相接地时故障特征弱,难以用传统的行波测距或阻抗法进行精确定位。基于配电线路的分布参数模型,充分考虑单相接地故障稳定后的分布式量测信号关系,分析零序电流、线路参数与故障位置的内在联系。依据故障点前、后的故障电流信息构造故障定位函数,并利用多测点、多时刻的量测数据,构造故障定位矩阵。将求解故障定位矩阵转化成求解与之相对应的非线性方程组的最小二乘解,使用混沌粒子群算法在故障区段内搜索故障点,实现故障精确定位。在PSCAD/EMTDC中搭建典型10 kV城市配电网模型并模拟单相接地故障,测距结果表明了方法的有效性和可靠性。     

基于边端协同的小电流接地故障区段定位方法

针对配电网单相接地故障定位中存在的数据传输量大、主站依赖程度高等问题,提出基于边端协同的小电流接地故障定位方法.在构建基于物联网的故障定位架构基础上,给出"边-端"协同实现任务分层部署和边缘侧自主决策的基本原理."端"侧根据故障点上、下游暂态零序电流突变方向相反特征,采用SOD变换计算突变量特征值并上传至边缘终端;"边缘"侧通过定位业务相关应用交互,构建故障信息矩阵,实现出线拓扑与故障信息的融合,最后应用故障统一判据完成故障区段决策.ATP仿真及现场实验数据验证了算法的正确性和有效性.     

基于TensorFlow框架的有源配电网深度学习故障定位方法

随着大规模分布式电源(DG)接入配电网,配电网的结构由传统的辐射型变为多端电源结构,传统的故障定位方法不再完全满足含DG的配电网系统,对此提出一种基于深度学习的有源配电网故障定位方法。首先通过馈线监控终端采集过电流故障数据与节点电压数据,结合各电源出力数据,形成故障数据向量;然后使用Tensorflow构建基于全连接网络的深度神经网络模型,挖掘故障数据向量与故障支路之间的映射联系,形成故障定位模型;最后利用该模型在线定位故障并验证其有效性。模型测试结果表示,与反向传播神经网络、学习向量量化神经网络模型相比,深度学习模型收敛速度更快,故障定位准确率更高,同时在数据畸变或缺失时,模型具有较高的容错性。     

分布式智能的小电流接地故障定位方法

为了减少通信压力和提高供电可靠性,提出一种分布式智能的小电流接地故障定位方法。该方法以故障点两侧的暂态零序电流相似程度低和波形差异大为基础;利用配电自动化系统终端采集故障信息,通过对等通信网络使相邻馈线终端之间交换彼此的故障信息,并两两计算它们之间的暂态零序电流相似系数;由馈线终端确定故障区段,且把故障定位的最终结果上报给主站。该方法由馈线终端单独完成,不需要主站参与,适应性广,定位速度快,通信压力小,可显著提高供电可靠性。通过ATP仿真验证了分布式智能小电流接地故障定位方法的可行性。并给出了ATP仿真实验,实验分析结果表明了该故障定位方法的可行性和有效性。     

基于故障可观性的输电线路故障定位方法

广泛研究的基于WAMS的故障定位算法都基于理想化的量测条件,这使得它们在实际应用中受到限制。为了使电网在信息不全条件下(如极端气候、通信故障等)提供可靠的故障定位方案,提出了一种基于故障可观性的输电线路故障定位方法。该方法采用分布参数输电线路模型,可以更准确地考虑分布电容电流对故障定位精度的影响;算法性能优异,且不受故障初始相位角、负荷及故障路径阻抗的影响;仅需要相量测量单元(PMU)的暂态数据信号,无需系统阻抗等其他信息;算法没有迭代过程,计算速度快。诸多仿真分析验证了该方法的有效性和鲁棒性。     

基于直流电抗电压的柔性直流配电网故障测距方法

故障测距是柔性直流配电网发展所需的关键技术之一,传统的高压直流输电系统故障测距方法在直流配电系统中适应性不好。因此在考虑线路配置直流电抗器的情况下,提出一种基于直流电抗电压的直流配电网双端故障测距方法。该方法从直流故障的电容放电阶段进行研究,利用线路两端直流电抗电压构建包含故障距离和过渡电阻的两个未知参数的时域微分方程,并利用最小二乘法进行求解。PSCAD仿真结果表明该方法能够有效地进行故障定位,并且能够计算出故障点过渡电阻,可以满足直流配电网的故障测距要求。     

融合行波时频信息的HVDC线路雷击点与短路故障点不一致时的定位方法

雷电流在输电线路传播时,可能导致线路的绝缘薄弱环节被击穿,发生短路故障,此时现有时域行波测距算法只能获取雷击点位置而无法获取精确的故障距离。因此,针对高压直流输电线路雷击点与短路故障点不一致的情况,提出一种综合利用输电线路两端电流行波的时域信息和频域信息的故障定位方法。该方法首先根据线路两端故障电流行波的时域信息判断雷击点位置,然后利用雷击点与短路故障点存在的位置关系判断输电线路短路故障点位置区段,最后根据线路双端或单端的故障电流行波固有频率计算短路故障点距离。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该方法在高压直流输电线路雷击点与短路故障点不一致情况下对短路故障点定位精度高,且不受雷击点与短路故障点位置、过渡电阻及噪声干扰的影响,具有良好的适用性和实用价值。     

基于卷积递归网络的电流互感器红外故障图像诊断

电力大数据中日益增多的非结构化数据为以人工诊断为主的传统处理方式提出了新的挑战。红外故障图像作为一种典型的非结构化数据,对于电力大数据的研究有着至关重要的作用。为了达到自动处理海量红外故障图像的目的,提出了一种基于卷积递归网络的电流互感器红外故障图像诊断方法。对红外故障图像首先进行超像素分割并利用其色度信息提取温度异常区域;然后采用两级联合卷积-递归神经网络,对大量样本信息进行训练学习来指导设备故障部位识别;最后依据部位信息对故障进行分类。实验结果表明,该算法鲁棒性较强,准确性较高,有效地提高了红外检测效率,为非结构化数据的特征提取分析提供了坚实的基础。     

基于设备信息交互的小电流接地故障定位

为解决小电流接地系统故障定位问题,提出一种利用IEC61850规约进行设备信息交互、比对故障特征波形的配电网故障定位方法。相对传统基于上下游低频波形的差异判别,通过对小电流接地故障暂态特征分析,提取了配电系统特征频带。利用该频带提出基于EMD的改进算法,获得了有效滤除高频干扰的线路特征零模电流,对比线路各区段特征零模电流波形相似度与幅值差度最终确定故障位置。针对上述方法,结合IEC61850规约,所提出的故障定位实现仅需要设备间信息交互,减少主站通信压力,定位效率显著提高。基于Matlab/Simulink的配网小电流接地故障仿真验证了所提定位方法可应对多分布式电源接入、多点故障的复杂情况。设计的配电装置动模仿真也进一步说明了本方法具有更高的准确性、更强的实用性。     

基于电压暂降监测点优化配置的同心松弛凹陷域分析

提出了一种基于电压暂降监测点优化配置的同心松弛凹陷域分析方法。在传统MRA法的基础上,根据变压器的接线方式以及故障点的位置构建系统的零序节点阻抗矩阵,修正电压暂降幅值,克服了传统MRA法存在监测盲区的缺点,实现对实际配电网的电压暂降监测点优化配置以及故障定位。根据监测点布点方案以及故障点定位结果,提出以故障点为中心的同心松弛凹陷域,定义的提出及分析计算可以有效减少供电部门凹陷域计算的工作量,为解决由于电压暂降带来的责任归属问题提供理论依据。通过对含有多个电压等级的实际配电网进行仿真分析,验证了该方法的实用性与有效性。     

一种基于Hilbert-Huang变换的电力电缆故障测距方法

为了提高电力电缆故障测距的灵敏性和准确性,提出一种基于Hilbert-Huang变换的电力电缆故障测距方法。针对电缆故障时暂态行波信号奇异性不明显问题,HHT能在不需要选择基函数的条件下对信号进行自适应时频分析,应用经验模态分解(EMD)方法对信号进行唯一分解。EMD能在保持信号良好的时域特性和频域特性的同时得到信号的时频和能量分布关系,有利于提取信号的奇异性,进而减小测量误差。通过不同方法对故障进行数值仿真测距,仿真结果表明HHT故障测距方法具有很好的优越性。     

基于继电保护信息与改进谱聚类分析的电网故障区域识别算法

为了提高聚类算法在故障区域识别中的定位能力与容错性,提出了一种基于继电保护状态信息与谱聚类相结合的电网故障区域识别算法。该方法首先利用各个智能电子装置(IED)提供的继电保护状态值形成特征向量,然后根根事先划定的元件与IED的关联方式,对谱聚类结果进行分析,最后得到故障元件。在容错性方面,对特征向量畸变对聚类分析的影响做出了分析,并发现使用密度调整谱聚类可以取得更好的效果。经仿真实验表明,对核函数的密度差进行改进,相比于已有的基于聚类原理的故障定位算法有更高的定位精度和容错能力,并且定位能力有所提高。