基于小波包能量熵的油纸绝缘气隙放电阶段识别

油纸绝缘气隙放电是运行变压器局部放电的主要方式,研究其发展阶段对变压器潜伏性故障的有效监测及诊断具有重要意义。论文模拟实际变压器运行环境建立油纸绝缘气隙放电缺陷模型,利用恒压法采集其局部放电信号,采用小波包分解对局放信号进行频带划分,获取其各频带下信号能量分布以及局放发展过程信号总能量发展情况,基于不同频带下信号能量变化特征提出以小波包能量熵作为局部放电发展特性的新特征量,通过小波包能量熵在整个过程中的循环变化特征规律,提出以小波包能量熵"阶跃"断层点为支点的局部放电阶段有效划分方式,并根据小波包能量熵在不同阶段的阈值特点,建立通过阈值判定来识别局部放电发展阶段的模型。     

基于关联维数与小波包-AR谱的串联故障电弧特征研究

供配电系统的电气连接点常因接触松动、机械振动等原因产生串联型故障电弧,串联型故障电弧易引起电气火灾等电气安全事故,影响供电的可靠性。为进一步研究串联故障电弧的特征,在实验室开展了接触松动和机械振动两种生弧条件下的串联故障电弧实验,提出了基于分形理论和小波包-自回归(AR)谱分析的串联型故障电弧特征提取方法。首先对实验电流信号进行分形特征分析,计算各种工作状态下电流信号的关联维数;然后对信号进行小波包分解及重构,对重构后的各频段信号进行AR谱分析,研究不同频段信号AR谱能量在燃弧前后的变化规律,构建以关联维数和E3,0频带能量比例系数为特征量的特征向量。分析结果表明,分形关联维数和小波包-AR谱能量能够有效的描述各类型负载在两种生弧方式下的串联型故障电弧,可用于诊断因接触松动及机械振动原因引起的串联故障电弧。     

开关柜内部弧光短路伴生弧声的频谱特性研究

为了避免或减少故障电弧的危害,笔者建立了故障电弧探测试验系统,采用功率谱分析的方法对故障电弧的早期弧声特性进行了试验研究,提取出故障电弧的早期弧声特征信息。研究结果表明:故障电弧发生之前,电弧声的频率主要分布在5～10kHz的特征频段内,其带宽、频率中心和能量强度与电极形状、放电距离、放电电压等试验条件有关。通过监测该特征频段内微弱弧声是否存在,即可实现开关柜故障电弧的早期探测预警。     

光纤电流互感器渐变性故障时频特征辨识

通过时频变换方法分解光纤电流互感器(FOCT)输出信号,获取渐变故障信号特征,是故障分析的关键步骤。针对FOCT渐变性故障信号时域跨度大且劣化过程呈随机性的特点,对输出信号进行跨间隔采样,利用小波包分解算法,根据故障信号频段实现故障信号特征提取,利用相关评价指标对时域特征参数进行筛选,得到表征FOCT劣化趋势的最优特征参数。针对信号特征维度高的特点,提出主元分析法对高维特征降维处理,满足故障特征辨识快速性的需求。实验结果表明：使用6层小波包分解算法,得到64个包含不同频段信号的子序列,对比各个频带能量占比来确定互感器运行状态,能够实现有效辨识渐变性故障特征。     

基于小波包的无刷直流电机匝间短路故障特征提取

通过分析无刷直流电机定子绕组匝间短路故障原理,建立其数学模型。利用小波变换的能量与原始信号的能量之间存在着等价关系及小波包分析良好的全频带分解特性,将匝间短路故障信号进行小波包分解,计算出各频带所占能量,进而获取能量分布形式的早期匝间短路故障特征。仿真结果表明此种方法简洁有效。     

基于Park矢量模信号小波分解的感应电机轴承故障诊断方法

在分析小波包分频特性的基础上，总结出小波包分解子频带按频率高低排列的通式；对三相定子电流的Park矢量模信号进行小波包分解，求相应子频带的小波包分解系数的均方根值（RMS），并用其表征轴承的故障特征，以此作为轴承故障诊断的依据。研究表明，该方法降低了基频电流及电流中噪声的影响，克服了由于受负载变化引起故障特征频率波动使得难以准确提取故障特征频率的缺陷；实验结果证明了该方法应用于电机轴承故障诊断的可行性。     

基于小波分析信号特征频段能量变比的故障电弧诊断技术研究

为了分析和研究故障电弧的特性,进而快速及时地检测出电弧故障,以便快速切断故障线路,笔者提出一种利用小波变换来分析故障电弧电流特征频段能量变比的诊断方法,通过采用db5小波基函数分别对线路正常工作情况下电流信号和串联型故障电弧电流信号进行6层小波分解,从而提取正常情况下和故障电弧发生情况下的频带能量值及其前后的能量变比,其中d4、d5细节信号所在的频段为故障电弧的特征频带。利用此故障电弧的典型特征可以准确地实现对故障电弧的诊断,且该分析结论对于线性负载情况下的故障电弧诊断研究具有普适应意义。     

基于信息熵的串联型故障电弧频谱特征研究

针对串联型故障电弧影响供配电系统供电安全的问题,提出小波包信息熵理论与短时傅立叶变换相结合的串联型故障电弧频谱特征分析方法。首先研制了低压串联型故障电弧实验平台,开展了典型负载故障电弧模拟实验。其次,利用小波包技术对发生稳定串联型故障电弧前后的电流信号进行分解、重构和归一化处理。然后,计算各频带重构信号的信息熵,通过对比各频段燃弧前后重构信号的信息熵得出稳定故障电弧电流信号的特征频段为8-10.8KHz。最后,采用短时傅立叶变换对特征频段的重构信号进行时频分析,得出发生稳定故障电弧前后电流信号的频谱变化规律。经验证,在发生不稳定故障电弧时,8-10.8KHz仍为故障电弧的特征频段,频谱特征依然明显。结果表明,利用信息熵和短时傅立叶变换对低压串联型故障电弧进行频谱特征研究是可行的。     

火力发电厂锅炉风机变频器故障自动诊断技术研究

在对变频器故障进行诊断的过程中,变频器本体信号在不同频率段具有的不同特征,导致诊断结果的准确度和可靠性较低,因此以火力发电厂锅炉风机变频器为研究对象,提出一种故障自动诊断技术。通过在风机变频器故障数据特征量阶段将频带能量作为指标参数,按照4层方式对原始变频器信号进行dbN小波分解处理,再将小波包提取到的信号转化为最优小波包分解树形式,计算得到各个节点的频带能量特征值;最后以提取结果为基础,利用变频器实际运行数据频带能量与故障特征之间的关系,实现对故障的准确诊断。测试结果表明,该技术对变频器故障的诊断结果具有较高的准确性。     

小波包分析在变压器油中放电声信号检测中的应用

变压器油内放电是油浸式变压器内部的一种常见放电现象。本文搭建了变压器油放电试验平台,采用声学检测法采集变压器油放电声信号,并运用小波包分析理论对声信号进行分解,提取出各频带能量。分析结果表明,声检测法能够有效采集试验中变压器油放电声信号,各放电形式下变压器油放电声信号各频带能量分布存在一定差异。     

开关柜内部故障电弧探测法的研究现状及趋势

鉴于故障电弧是电力系统开关柜内部的灾难性故障之一,综合分析了国内外对故障电弧探测方法的研究及应用现状,在对现有各种故障电弧探测方法进行介绍和分析,指出各种探测方法的技术特点、局限性和适用范围的基础上,提出了故障电弧的早期预测预警探测方法及故障电弧探测算法智能化的发展趋势。通过研究和提取故障电弧放电前伴随的早期弧声、弧光的特征信息,实时在线监测该特征弧声、弧光是否存在即可断定故障电弧是否将会发生,从而改变了目前故障电弧的事后被动检测。可实现基于特征弧声、弧光的早期预测预警防护机制,把故障消除在发生早期,降低和避免了故障电弧产生时对开关设备造成的损失。     

基于多信息融合的故障电弧保护系统的应用研究

在以故障电弧弧声、弧光、短路电流为表征信息的基础上,提出了一种新的电弧保护方案。以发生燃弧之前的弧声为判据,建立了故障电弧预警机制;以燃弧伴生信号弧光、短路电流为判据,建立了故障电弧的报警机制。实验表明,该系统可以对开关柜的故障电弧起到双重保护作用。     

短空气间隙弧阻模型的研究

为了研究气体间隙的高频电弧特性,笔者设计了一种短空气间隙的放电试验回路。测量了间隙击穿时两端的电压及通过间隙的电流,经分析计算得到了短空气间隙击穿后电弧的变化规律以及燃弧阶段的弧阻最小值r_0。短空气间隙在击穿后的几十ns内弧阻从10~(12)Ω量级跌落至最小值r_0,持续几个μs后恢复。改变回路频率以获得不同频率下的弧阻最小值r_0以及燃弧持续时间t。当回路频率从4.8～13.5 MHz变化时,r_0从0.4Ω增大到5.0Ω,而燃弧时间t从4.0μs减小为0.9μs。将实验结果与各种电弧电阻模型计算值进行对比,在燃弧前期(0～1.1μs)Kushner电弧模型与实验结果较为吻合,但Kushner电弧模型的燃弧时间比实验值长。     

基于高频重构信号与Bayes-XGBoost的低压电弧故障辨识方法研究

针对低压配电系统中单个用电负载支路串联电弧故障辨识困难的问题,提出一种基于高频重构信号和Bayes-XGBoost的低压电弧辨识方法。首先,搭建多支路、多负载类型的低压电弧故障真型实验平台,并采集相关数据。其次,基于故障前后主线路电流高频信号变化规律,提出信号微弱变化叠加法重构故障有效信号。最后,建立适用于单个负载支路电弧故障辨识的XGBoost模型,并采用Bayes算法对模型多个超参数进行优化。实验结果表明,所提方法在多种工况下对单个负载支路电弧故障具有较高的辨识准确率。与6种主流故障分析方法对比,所提方法在精度、训练速度和泛化能力等方面展现出了显著的优越性,有利于实现低压配电系统单个负载支路电弧故障的可靠辨识。     

基于小波包变换和高阶累积量的电弧故障识别方法

当低压配电系统接入混合负载或在支路中出现电弧故障时,电弧故障识别难度大幅提升。针对此类电弧故障,提出一种基于小波包变换与高阶累积量相结合的电弧故障识别方法。首先采集不同负载、支路电弧故障下的电压、电流数据,建立电弧故障波形数据库;然后利用小波包变换对电弧电流信号进行分析,通过对多种试验数据进行分析,确定了通用电弧特征频带,对电弧电流波形进行重构作为电弧特征信号;通过分析故障电弧特征信号的4阶累积量值,提出了一种能够在时域中识别电弧故障的判据。该判据可以准确、快速地识别单一负载、混合负载以及支路电弧等情况下的电弧故障,且能够较为准确地检测电弧故障发生的时刻,为复杂电弧故障识别及起弧时刻的研究提供参考。     

微型断路器灭弧侧板材料的研究

介绍了微型断路器的短路分断能力与产品的灭弧性能的关系,及电弧的熄灭过程有前冷却（电弧进入灭弧栅片前）与后冷却（电弧进入灭弧栅片后）2个阶段。通过对比测试发现,产气热塑性材料能够明显缩短电弧前冷却时间,提高灭弧效率。     

特高压交流输电线路单相接地潜供电弧仿真

输电线路发生单相接地故障引起的潜供电弧的随机性较强,为弥补模拟试验的不足,数字建模和仿真已成为研究潜供电弧的重要工具。鉴于此,提出了一种计算潜供电弧自熄特性的仿真模型,以特高压交流试验示范工程为例,计算了电弧的运动特性、电弧电流波形,得到了潜供电弧自熄时间,仿真结果与现场实测结果基本一致,表明所提出的潜供电弧仿真模型具有较大的工程实用价值。     

基于DSP的继电器触点电弧测量技术

针对触点间燃弧时间及电弧释放的能量是诱发继电器触点粘连的主要原因,设计了基于DSP的触点电弧数据采集卡,给出了采集卡软硬件设计方法,并研究了继电器控制小功率直流电动机时,燃弧时间和电弧释放能量的的测量技术.该采集卡具有与PC机的通信功能,改进了继由器电寿命检测技术.     

关联维数在故障电弧早期探测和保护中的应用

故障电弧在燃弧阶段会对开关柜造成严重的破坏.一系列实验研究表明,故障电弧的弧声产生可分成两个阶段:第1阶段有弧声产生,但没有燃弧现象;第2阶段既有弧声产生,又有燃弧现象.关联维数能有效量化表怔湮没在背景噪声中微弱弧声时间序列的变化情况,设定关联维数阈值,以第1阶段的弧声为早期表征信息,建立故障电弧早期预警系统;以第2阶段的弧声和弧光为综合判据建立故障电弧报警系统.通过试验验证,该保护系统能对避免故障电弧的产生起双重保护作用.     

基于彩色摄像和光谱分析联合测温方法的电弧温度场分布测量

温度是描述电弧物理特性的关键参数,掌握电弧温度分布随时间变化的规律对分析电弧燃烧机理及其对触头的烧蚀过程具有重要意义。利用彩色高速摄像机和光谱分析仪进行联合测温,得到电弧温度场空间分布随时间的变化规律。通过开距可调的电弧发生装置产生稳态电弧,进行测温系统标定,得到了稳态电弧温度场分布。在此基础上研究了不同稳态电流下电弧温度场分布,得到了电流对于标定系数及电弧温度场分布的影响规律。