油纸屏障对变压器局部放电超高频检测信号的影响

受变压器内部复杂结构的影响,局部放电超高频信号在变压器内部的传播特性非常复杂。笔者通过变压器局部放电超高频实验研究,分析了油纸屏障对变压器局部放电被测超高频信号的影响。设计了油中气隙放电、油中沿面放电和油中电晕放电3种局部放电模型,在实验油箱中进行局部放电实验,采用超高频小环天线进行放电信号检测,在有无油纸屏障情况下获得了局部放电超高频信号实测数据,对所测局部放电超高频信号在时域和频域上进行了对比分析。结果表明,油纸屏障对超高频信号幅值衰减及信号功率谱有一定影响。     

应用混频技术提取超高频PD信号及其仿真

介绍了混频技术的原理及其在超高频局部放电信号提取中的应用。计算机仿真验证了在超高频局部放电信号提取中应用混频技术可降低信号超高频窄带分量频率并保留了其峰值和相位特征 ,表明应用混频技术提取超高频局部放电信号是可行的。     

基于超高频的直流电场下油纸绝缘局部放电检测与特性研究

为研究直流电场下的局部放电特性,开发了直流电场下局部放电的超高频信号测量系统,设计了针板、悬浮、沿面和气隙四种放电模型,通过对不同放电模型中局部放电产生的超高频信号进行测量和特性分析,研究了不同放电模型中超高频信号的频谱特性。结果表明:直流电场下不同放电模型中的局部放电可产生几百纳秒的超高频信号,其频谱分布中幅值较高的频段并不相同;在不同极性直流电场下,针板放电模型中超高频信号都存在300~500 MHz的超高频段,且负极性时还存在600~700 MHz的超高频段,除针板放电模型外的其他模型在不同极性直流电场作用下局部放电产生的超高频信号频谱较为相似;当外施直流电场升高时,局部放电产生的局部放电超高频信号的频谱幅值明显增大,但主要峰值的频率位置和频段并未发生明显变化,该特点可作为区分放电模式的有效依据。     

局部放电超高频信号时频特性与传播距离的关系

超高频(UHF)检测法具有频带宽、信息量大、抗干扰能力强等一系列优点,近年来在局部放电检测中得到了广泛应用。为此,建立了变压器油纸绝缘局部放电模型,研究了超高频电磁波信号与脉冲电流之间的对应关系,以及超高频电磁波信号与传播距离的关系。实验结果表明:1)随着传播距离的增加,超高频电磁波信号的能量和幅值均呈非线性衰减趋势;2)局部放电超高频电磁波信号幅值与脉冲电流幅值成正比关系,超高频电磁波信号能量与脉冲电流幅值的平方成正比关系,且比例系数随着超高频电磁波信号传播距离增加而减小;3)超高频电磁波信号中高频分量随着传播距离增加而衰减很快。以上结论有助于更加详细地了解局部放电超高频电磁波信号的辐射规律,是超高频检测法用来检测电力设备局部放电的依据。     

直流电压下油纸绝缘中局部放电的超高频特性

为研究直流电压下油纸绝缘中局部放电的超高频特性,组建了一套直流电压下局部放电试验系统以及由局放超高频检测和超宽带检测组成的测量系统,其中脉冲电流超宽带检测的作用是确保超高频检测获取的信号来自于试品自身的局部放电。试验设计了6种油纸绝缘局放模型以模拟换流变压器的典型缺陷,并引入毫瓦分贝(DBM)频谱分析对超高频信号进行了统一化处理,以比较不同缺陷模型对应的超高频信号。直流下试验结果表明:局部放电电流脉冲具有极快的上升沿,能激励起大于300MHz的超高频电磁波,它可以通过超高频传感器加以耦合接收。各种缺陷模型局部放电的DBM频谱分布各异,超高频段能量幅值最大处也不一样。因此若想以高信噪比实现直流下局部放电超高频信号的在线监测,需要使用中心频率可调的窄带滤波器。这些特性为直流输电系统中使用油纸绝缘的电工设备进行局部放电超高频信号在线监测提供了试验依据。     

多参数调节的超高频局部放电信号模拟源研制

超高频局部放电传感器及检测系统性能的评价需要稳定的信号源,由于多种因素的影响,高压模拟放电模型产生的超高频局部放电信号存在放电参数不稳定和不易调节的缺陷。因此根据超高频信号的时频特性,设计出了一种局部放电超高频信号模拟源。该信号源由控制单元、信号合成单元、宽频带全向发射天线组成,控制单元产生能够反映局部放电时频特征和相位特征的信号,通过幅值调制单元合成超高频局部放电信号,信号由天线发射。实验结果表明:该信号源能输出连续稳定的并具有工频相位特征的电磁波信号,信号的频率范围为0.3~1.5GHz,输出信号频率、输出功率及局部放电相位–放电量(φ-q)、相位–放电次数(φ-n)谱图均可平滑调节,输出功率达25 d B,能有效模拟多种类型的局部放电超高频信号。     

变压器局部放电超高频信号多尺度网格维数的提取与识别

提出了一种基于小波包多尺度分析和网格维数的变压器局部放电超高频信号模式识别的新方法,采用小波包多尺度变换提取局部放电超高频信号在多尺度上的小波系数,通过改进差盒计数法计算多尺度小波系数的网格维数,并将多尺度网格维数作为特征量用于局部放电超高频信号的识别。采用了4种典型放电模型产生局部放电,并采用3阶Hilbert分形天线检测局部放电超高频信号,提取的信号特征量输入径向基函数神经网络进行分类识别,识别正确率最低为70%。     

超高频技术在电力设备局部放电在线检测中的应用

从传感器、超高频信号的采集处理、信号的模式识别及超高频信号的标定等几个关键技术出发,对超高频法在电力设备局部放电在线检测中的应用现状进行了综述,并对超高频法在实际应用中存在的问题进行了探讨。最后,展望了超高频局部放电在线检测技术的发展前景。     

基于K近邻算法的换流变压器局部放电模式识别

提出了一种基于K近邻KNN(K-Nearest Neighbour)算法的换流变压器故障诊断方法。设计了4种人工油纸绝缘缺陷,采用超高频天线采集局部放电信号。通过对局部放电超高频信号进行小波包多尺度变换,计算其多尺度小波系数的能量系数。采用KNN算法对局部放电超高频信号能量特征参数进行识别。将反向传播神经网络和所提方法对局部放电超高频信号模式的识别结果进行了对比,结果表明所提出的方法更适用于换流变压器故障诊断。     

变压器油中局部放电超高频检测的试验研究

研究了变压器油中局部放电的频率特性 ,并与空气中局部放电的频谱特征作了比较 ;测量了超高频信号在金属油箱内及空气中的衰减特性及金属导线对超高频信号的辐射特性。研究结果表明 :变压器油中局部放电的频谱高于空气中局部放电的频谱 ;超高频信号在金属箱体内的传播具有振荡特性 ;变压器内部引出线对内部局部放电信号具有一定的辐射能力     

基于图信号处理的智能电表功率信号分解

智能电表的大规模部署,使得对电表采集的低频信号进行数据分析成为一个研究热点。以非侵入式负荷监测为背景,研究基于图信号处理(GSP)的低频功率信号分解算法。首先,将功率信号分解定义为最小化求解问题,并引入基于图转移矩阵的全局变化量作为正则项。然后,分两步对该优化问题求解:第1步最小化正则项得到满足图信号全局变化量最小的近似解;第2步以该解为基础,利用模拟退火算法对目标函数和约束条件迭代寻优。最后利用开源数据库REDD进行仿真,验证了该算法在分类准确率上的优势,且与其他算法相比对训练数据的依赖性较小。     

稠密气固两相流静电与压力信号多尺度分析

粉体气力输送过程,由于颗粒之间及颗粒与管道之间碰撞、摩擦、分离,导致颗粒携带大量电荷。粉体颗粒荷电含有丰富的气固两相流动信息。在加压密相气力输送实验装置上,研究了静电信号和压力信号在表征气固两相流流动特性上的异同。利用Hilbert-Huang变换(HHT)对静电信号和压力信号进行了多尺度分解,并分别对分解的细节信号进行了R/S分析和能量计算。结果表明:静电信号主要表征气相与单颗粒及颗粒与颗粒之间相互作用的微尺度特性,而压力信号表征气相与固相整体之间相互作用的宏尺度特性。将静电信号和差压信号2种信息源结合,有助于认识高压气固两相流复杂的流动形态及其转变规律,可深层次揭示密相气固两相系统的动力学行为。     

采用Kalman滤波器进行信号处理的高频信号注入法在电动机控制中的应用

高频信号注入法是交流电动机无机械传感器控制中实现低速甚至零速运行的一个有效方法,高频信号注入法的最大困难是如何从测量的电压或电流中提取出需要的高频信号并进行相应的信号处理。Kalman滤波器是一种自适应滤波器,广泛应用于各种信号检测和处理中。本文提出了一种采用Kalman滤波器进行信号处理的高频信号注入法来实现交流电动机的无机械传感器低速运行,利用Kalman滤波器的自适应特性,自动辨识检测电动机电流中特定频率的高频信号,检测结果受噪声和频率相近信号的影响较小,并且幅值和相位误差很小。以永磁同步电动机为例进行了仿真和实验,结果表明该方法是一种简单直接的高频信号注入法的信号处理方法,具有非常好的稳定性和精度,可以实现交流电动机无机械传感器控制的低速甚至零速运行。     

微电网小干扰稳定概率分析

微电网是智能电网的重要组成部分,在对微电网进行小干扰稳定性研究时存在一些不确定因素,如某些分布式电源由于自然环境等影响出力变化,当地负荷的随机波动,线路参数变化等,因而在确定性的系统运行方式和运行参数下得到的小干扰稳定结果无法准确地反映实际的微电网小干扰稳定性。采用基于点估计的微电网小干扰稳定的概率分析方法来分析微电网在不确定因素下的小干扰稳定性,通过蒙特卡罗仿真的结果验证了该方法计算结果的准确性和计算量少的优点。确定性微电网小干扰分析方法仅能判断在某一特定运行工况下系统是否稳定,而基于点估计法的微电网小干扰稳定概率分析方法可以确定系统特征值的分布范围以判断失稳风险。若在某些运行工况下特征值实部为正值即系统不稳定或阻尼较弱时,则计算状态变量的模式参与因子,通过调整与失稳模式强相关的发电机组出力或控制器参数使在计及不确定因素时仍能保证微电网小干扰稳定性。通过一个含有风电场、燃料电池及同步发电机的微电网算例验证了基于点估计的微电网小干扰稳定概率分析方法的有效性。     

活塞加工中的周期性参考与干扰信号的鲁棒二自由度控制

在中凸变椭圆活塞车削过程中,系统的快速跟踪性能和抗扰性能是两个关键问题.由于系统的参考信号和干扰信号都具有按椭圆规律周期变化的特点,针对直线伺服驱动系统研究了对参考信号的跟踪和对变化负载扰动的抑制,提出零相位误差跟踪控制(ZPETC)和改进型重复控制相结合的二自由度鲁棒跟踪控制策略,以解决跟踪控制性能和抗扰性能之间的矛盾.从而既提高快速跟踪能力,又减小负载扰动对刀具定位的影响,仿真结果验证了此方案的有效性.     

基于频域分离解调的复合信源无线电能与信号并行传输技术

提出了一种并联LC隔离型电场耦合式无线电能与信号并行传输电路拓扑。该拓扑依靠自身阻抗特性实现了绝大部分电能串扰的隔离。同时,该拓扑具有较宽的信道通频带宽,克服了目前已有电能与信号并行传输系统中信道通频带宽窄的问题。充分利用该带宽,以多路复合信源作为信道输入,采用快速傅里叶变换算法对信道输出信号进行频谱分析,在频域中实现了低频串扰与多路复合高频信号的分离和电能串扰频谱干扰下的多路复合信号解调,从而提升了信号传输速率与抗干扰能力。通过仿真与实验验证了该方法的正确性与有效性。     

Signal denoising techniques for partial discharge measurements

One of the major challenges of on-site partial discharge (PD) measurements is the recovery of PD signals from a noisy environment. The different sources of noise include thermal or resistor noise added by the measuring circuit, and high-frequency sinusoidal signals that electromagnetically couple from radio broadcasts and/or carrier wave communications. Sophisticated methods are required to detect PD signals correctly. Fortunately, advances in analog-to-digital conversion (ADC) technology, and recent developments in digital signal processing (DSP) enable easy extraction of PD signals. This paper deals with the denoising of PD signals caused by corona discharges. Several techniques are investigated and employed on simulated as well as real PD data.     

Partial Discharge Signal Detection by Piezoelectric Ceramic Sensor and The Signal Processing

Partial discharge (PD) in an insulator or on surface of defective conductor emits acoustic wave transmitting through an air or an insulator. The acoustic wave between 20 kHz and several hundred of kHz can be detected by piezoelectric ceramic sensor that converts the acoustic wave into an electrical signal. Piezoelectric ceramic sensor has either the wide resonant band or the local resonant band depending on the ceramic material or the various combinations of each different component in the manufacturing process. This paper presents the piezoelectric ceramic sensor with 0.95 PZT–0.05 PMNS that yields the piezoelectric properties of high k_p, high Q_m. It has the frequency characteristics of local resonant band, such that it can be applied to PD detection. We have demonstrated the properties of the proposed piezoelectric ceramic sensor by comparing with the conventional electrical PD detector. Quantitative analysis is accomplished by comparing the -q_max from a PD detector and the -v_max from the proposed sensor while -n distributions are the same for both the conventional phase-resolved PD analysis method and the proposed one.     

基于多载波调制的远动信号传输

单边带电力线载波机一般采用频移键控调制方式实现远动信号的传输,在话音与远动复用时,远动信号传输速率不超过600bit/s,而在远动专用时,远动信号传输速率不超过1200bit/s。为了提高远动信号的传输速率,提出了一种基于多载波调制原理实现远动信号传输的方法。该方法对输入数据进行串/并变换、数据编码,接着插入帧同步序列、信号映射,然后进行离散傅里叶反变换从而实现多载波调制;对多载波输入信号进行抽样、离散傅里叶变换、信号逆映射,然后删除帧同步序列、解码、并/串变换从而恢复出原始数据。     

X波段线性调频信号源的设计

X波段线性调频信号源已在多个领域得到广泛应用.采用直接数字频率合成(DDS)激励锁相频率合成(PLL)的技术,可以弥补各自的缺点,设计了X波段( 10GHz ～10.5GHz)线性调频信号源的实现方案,并对信号源的频率建立时间和相位噪声进行了仿真,重点研究了基于AD9854的锁相环激励信号源的设计.