500 kV增城变电站变压器局部放电的声发射检测

介绍了运用声发射(AE)检测技术进行变压器局部放电(PD)检测的工作原理和基本方法,以及美国物理声学公司(PAC)声发射检测系统的特点。以增城变电站2台大型变压器的局部放电声发射检测试验为实例,介绍了变压器局部放电声发射检测的试验步骤和试验方法,并分析了试验数据,检测结果表明,AE检测结果与油色谱分析及常规高压PD试验的结果基本吻合,且能够对PD源进行区域定位和三维定位,声发射检测系统可有效应用于大型变压器PD的实时在线带电检测。     

金属切削过程中的声发射现象及其研究的意义

阐述了一种较新的表征车削过程状态的参量———声发射 (AE) ,并通过实验发现车削过程中有着丰富的声发射信息 .利用这种信息能有效地对车削过程中刀具磨损状态进行在线实时监测 .     

基于磁耦合谐振的自主无线充电机器人系统设计

设计了具有非接触自主无线充电功能的室内移动机器人系统,采用基于磁耦合谐振原理的无线电能传输技术对机器人进行非接触无线充电。发射线圈埋于室内固定某处,其上方放置扬声器,接收线圈安放在机器人底部。充电步骤为:机器人通过监测电池电压或用户发送手机短信的方式开启充电程序,同时触发能量发射系统语音播放单元,使其播放语音指令呼叫机器人充电;机器人利用DSP实时采集语音信号,并通过声源定位算法判断发射系统方向,利用DSP进行驱动控制,指导其寻找发射源;当机器人进入发射源指定区域范围内,便可实现无线充电。该系统具有自主移动寻源和非接触无线充电的特点,无需人为干预,机器人可在几十秒内快速找到发射源并实现自主无线充电。     

基于FFNN和1D-CNN的实时心律失常诊断系统与算法

为了解决心律失常实时诊断的问题,设计并实现了实时心律失常诊断系统,并提出了一种基于前向反馈神经网络(FFNN)和一维卷积神经网络(1D-CNN)的实时心律失常诊断算法。系统利用可穿戴的心电图(ECG)采集设备采集心电信号并实时无线传输到客户端软件进行心律失常诊断,然后将诊断结果自动上传至服务器。心律失常诊断算法以原始胸导联ECG并采用200 ms时间窗的片段作为输入,首先使用一个基于FFNN模型的分类器实时检测R波的位置,然后提取出每3个R波之间的心电序列并重采样为长度360点作为ECG_RRR特征,最后使用一个基于1D-CNN模型的分类器进行实时心律失常分类。利用MIT-BIH心律失常数据库中MLII导联ECG数据训练算法模型并对系统进行测试。结果表明,提出的实时心律失常诊断系统与算法具有正确率高、实时性强且易部署的特点,对于跨病人的R波位置检测查全率为98.0%,查准率为99.5%以及整体正确率为97.6%,对于5分类的心律失常检测正确率为91.5%。     

膝关节声发射信号的统计分析与模式识别

为了实现膝关节声发射信号的动态分析和模式识别,以膝关节在坐-立-坐运动的不同阶段产生的声发射信号为研究对 象,进行主成分分析、差异性检验和基于支持向量机的分类测试。 声发射特征参数经过线性变化提取为 2 个主成分;对膝关节 在两个运动阶段产生的声发射信号进行差异性检验,渐进显著性健康组主成分 F1<0. 05、主成分 F2 >0. 05,对照组均小于 0. 05; 支持向量机对膝关节声发射信号的分类准确率达到了 97. 9%。 结果表明,主成分分析的方法能够对膝关节声发射信号成功降 维,对降维后的信号进行差异性检验和诊断识别发现患病膝关节的不同运动阶段存在更为明显的差异,支持向量机的方法能够 对膝关节骨性关节炎做出准确的诊断识别。     

基于红外技术的变电站温度监控

针对变电站各发热点温度测量和监控问题,提出利用红外摄像机代替昂贵的红外热像仪对电力设备进行实时非精确的温度监控设计方案。该方案基于自源无线红外温度传感器,利用微型太阳能电池为测温和发射设备提供电源;发射端把测温传感器测得的温度量转化为红外信号并发射;接收端的红外监控摄像机对传感器扫描接收;监控中心对提取的红外图像处理、分析后,给出温度指示和异常报警信号。解决了变电站内高温高压强干扰问题。并开发了软件界面进行实时监控,做到各被测点的温度实时显示。通过实际检验,所设计的方案获得满意的效果。     

wMPS测量系统中的新型电源控制箱设计

设计了为室内空间测量定位系统(w MPS)供电的新型电源控制箱。该电源控制箱从机械结构上进行了优化,能够实现工业现场的快速布站,同时引入无线控制功能,完善了通讯协议,可以及时准确监控测量系统的运行状态。实验结果表明,该设计大大提高了测量系统的便携灵活性,并可通过无线功能配套相关协议,实时监控测量系统状态,为测量系统的可靠运行提供必要的技术保障。     

基于Labview和单片机的轮胎胎压监测系统设计

本文通过对汽车轮胎胎压监测装置进行分析和研究,设计出了以单片机为下位机,虚拟仪器为上位机的汽车轮胎胎压监测系统。该系统可通过Labview上位机实时显示轮胎压力,通过单片机下位机实时对轮胎压力信号进行采集,并通过NRF905无线发射和接收电路与上位机进行实时的数据交换。该系统对提高汽车安全性具有重要的意义。     

开关柜内电磁场分布的驻波特性研究及其应用

基于声表面波温度传感器的无源无线温度在线监测系统在开关柜内的应用,可实现触点过热故障隐患的早期预警,保障高压开关设备的长期可靠运行。而传感器的无源、无线的特性,要求发射天线与传感器天线之间存在良好的电磁场分布以保证可靠的温度信号采集。本文深入分析了开关柜内电磁场分布的驻波特性,并对影响驻波特性的因素做了仿真和实验验证分析,最后提出了它对基于声表面波温度传感器的无源无线温度在线监测系统工程应用的启示。     

混凝土断裂试验中的声发射特性研究

声发射技术作为一种现代无损检测技术,能简便快捷地判别混凝土在受力状态下内部缺陷的产生与发展,是混凝土材料断裂力学研究的重要分析手段和有效的评价途径。文章首先阐述了声发射技术在混凝土检测领域的国内外研究与应用现状,特别是在大坝混凝土领域的研究进展。课题组通过改进现有试验装置和更新改造测量设备,将声发射检测系统引入混凝土双K断裂参数试验中,新装置不仅能够精确控制试验中的加载速率,而且可以实时监测试件的起裂状态,能够准确判断试件的开裂和失稳破坏的时刻和特征。文章根据混凝土断裂临界状态的声发射识别特征,建立了混凝土断裂的声发射判据。试验结果表明,利用声发射特征参量可以准确判断试件的起裂时刻,与传统的应变法测量的起裂时刻吻合的较好,并且这种判据更加直观,便于现场操作,从而为声发射技术在混凝土断裂参数的测试中应用提供了理论与技术支撑。     

基于DDS技术的电磁声发射涡流加载电源

电磁声发射技术是一种新型的无损检测技术,通过对导电部件进行电磁加载产生洛仑兹力,进而激发声发射效应,并通过这个效应来进行无损检测。传统的电磁声发射技术使用电极直接加载的方式引入电磁激励,存在激励电流过高、加载不方便等缺点。本文使用电磁线圈引入电磁激励,利用电磁线圈激发的瞬时电磁场加载在缺陷处,激发缺陷自身产生声发射信号,以提高对金属薄板中微细缺陷的检测能力。针对电磁声发射技术要求电源的输出功率较大、输出脉冲数可以调整并且电路的输出频率变化较大的特点,本文设计了一种基于直接数字频率合成技术的新型涡流激励电源。该电源主要包括信号产生、功率放大、串联谐振三部分,其中控制电路为核心部分。实验结果证明,该系统工作稳定,参数调节方便,能够满足电磁声发射检测对激励源提出的要求。     

基于多特征融合与改进QPSO-RVM的万能式断路器故障振声诊断方法

为可靠地进行万能式断路器机械故障诊断,在基于振动信号故障诊断的基础上,提出了一种多特征融合与改进量子粒子群(QPSO)优化的相关向量机(RVM)相结合的万能式断路器分合闸故障振声诊断方法。首先,对振声信号进行小波包软硬阈值结合去噪预处理,并利用互补总体经验模态分解算法对处理后的振声信号进行分解,提取固有模态函数能量系数、样本熵、功率谱熵,并组成多特征参数;然后,通过组合核函数核主元分析对多特征参数降维,并将其特征融合组成特征向量作为RVM的输入,解决单一特征识别断路器分合闸故障的低准确率和低稳定性;最后,利用改进QPSO优化分类模型参数,建立基于RVM的次序二叉树模型对断路器故障进行辨识。实验结果表明,该方法能有效提升不同故障状态下诊断结果的可靠性。     

声学技术在电厂设备状态监测中的应用研究

作为传统检测手段的有益补充,声学技术对电厂设备状态监测与控制有重要意义。在长期电厂设备声学检测研究的基础上,介绍了用于电厂设备状态监测的几种新颖的声学检测技术:电厂锅炉炉内温度场、动力场、炉管泄漏声学在线监测,声波除灰和声波助燃技术;声发射技术在电厂大型旋转机械故障诊断、压力容器及管道检测中的应用;两相流动介质中流量、浓度、粒径的声学测量;电厂设备中松动部件声学监测等。阐述了各项技术的原理、优势及研究现状,并指出其今后的主要研究方向和内容,对声学技术应用于电厂设备状态监测具有指导意义。     

基于HHT的水轮机空化信号研究

水轮机是水力发电机组中的关键设备,空化又是水轮机组运行过程中影响其稳定性和效率的因素之一。由于水轮机结构和运行的特殊性,空化不易被直接观测,采用水轮机空化声信号监测是研究空化的有效途径。传统的傅里叶变换和目前常用的小波变换对于窄带低频信号的分析效果明显,但两种方法很难涵盖水轮机空化宽带高频信号。本文正是在此情况下,提出了一种新的空化信号分析方法,Hilbert-Huang变换(HHT)。该方法对信号具有自适应功能,经验模态分解分解能提取具有明确物理意义的水轮机空化模式分量信号。通过对同一空化信号分别进行小波和HHT分析比较,发现HHT方法更具计算准确、精度高等优点。将基于Hilbert-Huang变换方法引入到水轮发电机组空化信号特征提取中,对水轮发电机组故障诊断系统的准确度将是一个有效的提升。     

Study of electrical treeing phenomena in XLPE cable samples using acoustic techniques

Electrical trees were generated experimentally in the actual 33 kV underground XLPE cable insulation material under the AC voltages. A tree like structure and a bush type of tree structure can form from the point of defect site under the AC voltages. Acoustic emission technique was adopted to identify the point of inception, propagation and termination of electrical trees. A variation in the dominant frequency content of the acoustic signal was observed as and when the tree propagates in the insulation structure. The characteristic variation in the magnitude of the acoustic emission signal with time, indicates that tree propagation as an intermittent growth process. The energy content of the acoustic signal characterizes that the energy released due to partial discharges, at every step growth of the tree structure is not the same. The partial power measurement in the present study provides an indication to the growth process of electrical trees and to the near point of failure of polymer insulation material due to electrical treeing.     

基于 KPCA 和 SVM 的直升机旋翼桨叶损伤源定位

直升机旋翼桨叶在飞行过程中极易发生疲劳损伤,为了解决桨叶损伤源定位问题,构建了桨叶损伤监测及定位系统。通过核主成分分析(KPCA)对损伤源的声发射信号进行特征提取,结合支持向量机(SVM)及其回归功能对旋翼桨叶模型损伤源进行定位。使用特征提取后的参数区域损伤定位精度达到100%,回归分析平均误差率4.06%,均优于使用原始数据进行定位,因此该方法能够有效实现直升机旋翼桨叶损伤源定位,并且减少了输入数据的维数,降低了计算量。     

Application of dielectric response measurement on power cable systems

Water treeing is one of the factors leading to failure of medium voltage XLPE cables in long-term service. Increased moisture content inside oil-paper insulated cable is not desirable. To identify water tree degraded XLPE cables or oil-paper cables with high moisture content, diagnostic tests based on dielectric response (DR) measurement in time and frequency domain are used. Review of individual DR measurement techniques in the time and frequency domains indicates that measurement of one parameter in either domain may not be sufficient to reveal the status of the cable insulation. But a combination of several DR parameters can improve diagnostic results with respect to water trees present in XLPE cables or increased moisture content in oil-paper cables. DR measurement is a very useful tool that reveals average condition of cable systems. However, it is unlikely that DR measurement will detect few, but long water trees. In addition, DR cannot locate the defect or water tree site within the cable system. Combination of DR and partial discharge (PD) measurements can improve diagnostic results with respect to global and local defects. However, it is doubtful whether PD test can identify the presence of water trees inside a cable in a nondestructive manner. Further research is needed for more detailed conclusions regarding the status of a particular insulation and for predicting the remaining life of the insulation system.     

基于故障树分析法的全光纤电流互感器可靠性研究

全光纤电流互感器（FOCT）具有体积小、绝缘简单、无磁饱和等优点,并能更好地兼容现代数字控制和保护系统,成为电流互感器的重要发展方向。然而,目前FOCT长期运行可靠性较低,严重制约了其在数字化变电站中的推广应用。本文从电路和光路两方面全面开展了FOCT的故障树模式分析,建立了覆盖FOCT整体结构的故障模式分析体系,提取出FOCT长期运行过程中出现的主要故障模式,构建了完整的FOCT故障树,对其故障模式进行原因分析和排查,从方案设计、元器件筛选和施工工艺方面提出可靠性提升措施,并结合实际案例对所提方法进行了应用验证。研究结果可为FOCT故障分析及运行可靠性提供理论依据。     

基于超低频介损的XLPE电缆绝缘受潮检测判据研究

电缆超低频介损测试技术在国内刚刚起步,所采用的IEEE Std 400.2-2013超低频介损判据并不完全适用于我国本土化XLPE电缆,开展电缆超低频介损检测的研究迫在眉睫。因此,本文通过加速水树老化实验验证超低频介损检测对于水树劣化检测的有效性,并开展现场测量,对所测252组数据进行状态分级,发现介损变化率为负的电缆线路处于注意或异常状态,多处于异常状态；且介损的波动值可更加清晰直观反映电缆运行状态。因此,在现有的电缆超低频介损三大判据之外,提出了新的特征量反向介损变化率和介损极差,吸纳韩国Skirt介损判据,最终形成更为完善的超低频介损检测判据体系,为我国配网电缆超低频介损老化状态评价规程的制定提供了参考。#$NL关键词：XLPE电缆；超低频介损；电缆水树；检测判据；反向介损变化率；介损极差#$NL中图分类号：TM854     

Understanding Electrical Performance and Microstructure of Water Tree Aged Cables after Silicone Injection during Electrical-Thermal Accelerated Aging

To further understand the long-term effect of rejuvenation fluid on water tree aged cross-linked polyethylene (XLPE) cables after silicone injection, electrical performance and microstructure of water tree aged cables were investigated during an electrical-thermal accelerated aging experiment. Two groups of treated and untreated water tree aged cable samples were subjected to electrical-thermal aging for 2 weeks. The results of the dielectric loss factor showed that the electrical performance of the treated samples was significantly better than that of untreated samples after electrical-thermal aging. Microobservation results showed that the overall water tree sizes of the treated samples were much smaller than those of the untreated samples after electrical-thermal aging. Furthermore, there was a second growth of water trees in the original water tree region during electrical-thermal aging in both groups of samples. Using scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive spectroscopy (EDS), rejuvenation fillers were observed tightly embedded in water tree voids after electrical-thermal aging. The infrared (IR) spectroscopy analysis results showed that the concentration of rejuvenation fluid increased from the outer layer to the inner layer of insulation. Based on the results, due to the improvement of the electric field at the water tree tip and the diffusion of silicone fluid in the insulation layer, both the second growth in the original water tree region and continuing growth at the water tree tip can be effectively inhibited.