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基于输出电流轨迹的机车逆变器开路故障在线诊断方法

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电工技术学报 2017年第A02期32卷 87-95页

作者：伍珣陈特放成庶田睿仝力中南大学信息科学与工程学院长沙410075 中南大学交通运输工程学院长沙410075 中国铁道科学研究院机车车辆研究所北京100081

为了适应车载逆变器负载变化范围大的特点,兼容现有变流器的应用场合,保障行车安全,同时提高逆变器开路故障的检修效率,提出一种基于两相输出电流轨迹的功率管开路故障在线诊断方法。在三相基本平衡的情况下,用解析的方法推导得到两相... 详细信息

为了适应车载逆变器负载变化范围大的特点,兼容现有变流器的应用场合,保障行车安全,同时提高逆变器开路故障的检修效率,提出一种基于两相输出电流轨迹的功率管开路故障在线诊断方法。在三相基本平衡的情况下,用解析的方法推导得到两相电流合成的轨迹为笛卡尔坐标系下的一个椭圆,椭圆的倾角和离心率与电流幅值无关,其大小与电流幅值成正比。通过理论分析证明,对于单管开路故障和两管开路故障共21种故障类型,电流轨迹有21种不同的特征,对这些轨迹进行观测或辨识可以达到隔离故障的目的。同时,提出不受负载变化影响的故障定位方法。最后,利用d SPACE实验平台验证了该数学模型的准确性以及在线诊断方法的有效性。

关键词：故障诊断故障隔离开路故障逆变器输出电流

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非侵入式机车主变压器绕组故障在线诊断方法

哈尔滨工业大学学报 2018年第3期50卷 143-149页

作者：田睿伍珣成庶付强陈特放中南大学信息科学与工程学院长沙410075 长沙理工大学能源与动力工程学院长沙410076

为在不改变电力机车系统原有结构的前提下实现对主变压器绕组故障的实时检测,提出一种基于分布参数模型的非侵入式交流机车主变压器绕组故障在线诊断方法.首先通过理论分析得到正常情况下主变压器的输入输出电压差ΔV与输入电流i_1之间... 详细信息

为在不改变电力机车系统原有结构的前提下实现对主变压器绕组故障的实时检测,提出一种基于分布参数模型的非侵入式交流机车主变压器绕组故障在线诊断方法.首先通过理论分析得到正常情况下主变压器的输入输出电压差ΔV与输入电流i_1之间关系ΔV-i_1是一个中心位于直角坐标系原点的斜椭圆轨迹,不同类型的绕组故障对应不同的ΔV-i_1轨迹.然后基于dSPACE实验平台对诊断方法进行了验证.实验结果表明:匝间短路时,随着短路百分比的增大,椭圆面积不断增大,离心率呈不断减小;轴向位移时,随着故障严重程度增加,离心率呈正上升趋势,而椭圆长、短轴及其面积呈下降趋势;盘间短路时,椭圆短轴减小,倾角变化明显.对比正常情况与故障情况下的ΔV-i_1轨迹差别,诊断方法可以准确识别多种绕组故障.

关键词：交流机车牵引变压器绕组故障在线监测数字滤波

基于数据驱动的动车组镍镉电池记忆效应消除策略研究

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铁道科学与工程学报 2024年第5期21卷 1747-1760页

作者：于天剑冯恩来伍珣中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

在碱性镍镉蓄电池长期未彻底充放电的情况下,蓄电池会产生次级放电平台,称为“记忆效应”。该效应会导致电池可释放容量降低,需要定期消除。在动车组蓄电池检修中,传统的“记忆效应”消除方法耗时过长,会对检修工作带来很大压力。为了... 详细信息

在碱性镍镉蓄电池长期未彻底充放电的情况下,蓄电池会产生次级放电平台,称为“记忆效应”。该效应会导致电池可释放容量降低,需要定期消除。在动车组蓄电池检修中,传统的“记忆效应”消除方法耗时过长,会对检修工作带来很大压力。为了降低储能检修成本,对动车组镍镉电池“记忆效应”消除策略优化方案开展研究。以实际动车组三级修镍镉蓄电池电池为研究对象,通过分析电池的充放电循环中的参数特征,结合大量的电池充放电实验,提取出与电池容量密切相关的特征数据。首先,通过特征筛选和降维组合,搭建线性模型和非线性模型的交叉加权耦合方法,创建近似模型以反映电池的真实可释放容量,消除镍镉电池不一致性对优化方案实验设计带来的系统误差。其次,在此基础上,通过调整影响电池状态的高影响因子变量,构建正交实验方案。研究动车组镍镉蓄电池“记忆效应”快速、安全的消除策略。最后,通过重复验证实验和安全性检测实验对该策略进行实证,研究结果表明,提出的镍镉蓄电池“记忆效应”消除策略能够有效恢复镍镉电池真实容量,并且能够极大地缩减时间成本(约44.15%),并且有利于缓解蓄电池因过充导致电池劣化现象。该消除方案对于提升动车组镍镉电池的维护效率及确保其安全性具有重要意义。

关键词：动车组镍镉蓄电池记忆效应信息挖掘交叉融合建模方法正交实验

基于电流半波差异的单相四象限整流器开路故障诊断

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第10期53卷 3912-3922页

作者：伍珣李凯迪田睿于天剑中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 深圳地铁集团广东深圳518040 国网湖南超高压变电公司湖南长沙410004

单相四象限整流器是变流系统的重要组成部分,由于系统控制的复杂性、器件老化、环境干扰以及机械振动等原因,单相四象限整流器不可避免地会出现开关器件模块烧损、模块振裂、线路松动和接触不良等现象,进而引发绝缘栅双极型晶体管(IGBT... 详细信息

单相四象限整流器是变流系统的重要组成部分,由于系统控制的复杂性、器件老化、环境干扰以及机械振动等原因,单相四象限整流器不可避免地会出现开关器件模块烧损、模块振裂、线路松动和接触不良等现象,进而引发绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或反并联二极管的开路故障,导致网侧输入电流畸变、直流侧电压幅值降低,给整个系统带来极大安全隐患。因此,本文针对单相四象限整流器开路故障提出一种基于电流半波差异的故障诊断方法。该方法以单相四象限整流器输入电流作为开路故障诊断变量,分析IGBT及其反并联二极管分别发生开路故障时的整流器等效电路以及电流变化规律;对输入电流进行标准化处理以削减负载变化对电流幅值的影响,采用间隔半个周期的电流幅值之和及其均方根来描述输入电流相邻半波的特征差异,并以此为故障判定依据对IGBT开路故障与反并联二极管开路故障进行有效区分。研究结果表明:本文所提方法能够对IGBT开路故障与反并联二极管开路故障进行准确辨别,在负载波动、网压波动以及载波频率变化时具有较好的鲁棒性。

关键词：单相四象限整流器开路故障故障诊断输入电流

基于预充电模型与RSNA的直流支撑电容器电容量辨识方法

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铁道科学与工程学报 2023年第7期20卷 2664-2675页

作者：伍珣于天剑李凯迪田睿中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 深圳地铁集团广东深圳518040 国网湖南超高压变电公司湖南长沙410004

直流支撑电容器是牵引变流系统的关键器件,也是极易出现故障的电气部件。由于电压、充放电频率、温度等因素的影响,电容器的老化速度加快,其实际寿命与制造商手册中的数据相差很大。因此,有必要对直流支撑电容器状态进行辨识,从而保障... 详细信息

直流支撑电容器是牵引变流系统的关键器件,也是极易出现故障的电气部件。由于电压、充放电频率、温度等因素的影响,电容器的老化速度加快,其实际寿命与制造商手册中的数据相差很大。因此,有必要对直流支撑电容器状态进行辨识,从而保障列车牵引变流系统安全运行。目前,已有较多学者对电容器状态辨识开展研究。但是,铁路应用中的直流支撑电容器状态辨识噪声问题尚未得到很好的解决。在某些情况下,电压传感器测量噪声与电压纹波分量相近会导致直流支撑电容器状态辨识结果出现较大偏差。针对上述问题,提出一种基于预充电模型与递推随机牛顿法(RSNA)的直流支撑电容器电容量辨识方法。在利用现有电压传感器信号以及不对原有系统进行改动的前提下建立电容器预充电模型,采用RSNA算法对电容量进行参数辨识,可以有效抵御噪声干扰并实现电容量的准确估计。该方法原理简单、计算量小,不需要加装额外传感器,以较低的采样频率即可达到较高的计算精度。同时,该方法不易受信噪比(SNR)与信号偏移等的影响,具有较好的鲁棒性。验证结果表明,该方法在正常情况下的辨识误差可以控制在3%以内,在信噪比为35 dB时仍然可以保持在5%左右,当信号偏移达到±10 V时可以保持在3%左右。

关键词：电容器状态辨识预充电模型 RSNA

一种基于VSG控制的光伏电站对多机系统的低频振荡自适应控制策略

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第8期53卷 2920-2931页

作者：周昕怡成庶伍珣饶新亮刘畅赵俊栋中南大学交通运输工程学院湖南长沙410083 国网长沙供电公司湖南长沙410035

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术在引入虚拟惯性与虚拟阻尼以提高系统稳定性的同时也继承了传统同步发电机的振荡特性,从而引起新的振荡。针对该问题,首先采用模式分析法与特征值分析法分别对VSG接入四机两区系... 详细信息

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术在引入虚拟惯性与虚拟阻尼以提高系统稳定性的同时也继承了传统同步发电机的振荡特性,从而引起新的振荡。针对该问题,首先采用模式分析法与特征值分析法分别对VSG接入四机两区系统前后振荡模式的变化以及VSG主要参数对系统低频振荡的影响进行分析。通过提高虚拟阻尼和减少虚拟惯性的方式提高区间振荡的阻尼比,从而使弱阻尼的区间振荡表现出局部振荡的高阻尼特性。在此基础上,采用基于广域信号控制的自适应虚拟惯性和广域阻尼稳定器的综合控制策略。以联络线上的功率监测信号作为控制输入,通过自适应虚拟惯性控制器与广域阻尼稳定器调整区间振荡阻尼以抑制联络线上的功率低频振荡,并通过DIgSILENT仿真对本方法进行验证。研究结果表明:该方法可以有效缩短低频振荡的持续时间,减少振荡的超调量,增强系统的稳定性。

关键词：虚拟同步发电机低频振荡模式分析阻尼自适应广域阻尼稳定器

基于物理信息神经网络的牵引变流器直流支撑电容参数辨识方法

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电工技术学报 2024年第15期39卷 4654-4667页

作者：向超群尹雪瑶伍珣曹忠林刘元才中南大学交通运输工程学院长沙410075 天津轨道交通运营集团有限公司天津300000

为了解决车载牵引变流系统直流支撑电容器故障预测问题,该文提出一种基于物理信息神经网络的直流支撑电容器参数辨识方法。该方法只需要利用直流环节预充电过程的直流支撑电容器两端电压及采样频率,无需拟合曲线,无需严格对齐时间轴就... 详细信息

为了解决车载牵引变流系统直流支撑电容器故障预测问题,该文提出一种基于物理信息神经网络的直流支撑电容器参数辨识方法。该方法只需要利用直流环节预充电过程的直流支撑电容器两端电压及采样频率,无需拟合曲线,无需严格对齐时间轴就可以获得较为准确的电容参数辨识结果。与此同时,为了克服在采集数据时因条件所限造成的数据量稀疏与分布不均问题,该文利用循环一致性生成对抗网络算法增强数据,使该方法可以适用于同一拓扑下宽范围电容区间的电容容值预测,降低了模型训练要求。实验结果表明:在正常条件下,该方法的辨识相对误差约在1%以下,并且降低采样频率能够缓解信噪比对该方法的影响。该方法为解决直流支撑电容参数辨识问题提供了新思路。

关键词：直流支撑电容器参数辨识物理信息神经网络循环一致性生成对抗网络直流环节预充电工况

基于连续变量量子通信的地铁量子调度网络研究

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铁道科学与工程学报 2022年第6期19卷 1521-1529页

作者：傅思良李凯迪于天剑伍珣深圳地铁运营集团有限公司广东深圳518040 中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075

地铁调度网络作为地铁运营系统的重要组成部分,是实现地铁系统中列车调度、实时监控和紧急通信等作业顺利进行的基础。针对地铁调度网络中调度信息的安全传输问题,提出一种基于量子通信技术的地铁调度信息的加密过程,以期实现调度信息... 详细信息

地铁调度网络作为地铁运营系统的重要组成部分,是实现地铁系统中列车调度、实时监控和紧急通信等作业顺利进行的基础。针对地铁调度网络中调度信息的安全传输问题,提出一种基于量子通信技术的地铁调度信息的加密过程,以期实现调度信息的无条件安全传输,从而提升地铁系统中列车调度、实时监控和紧急通信等业务的安全性和保密性,保障广大乘客人身安全。考虑成本、数据规模以及量子系统与现有网络和器件的融合性,拟在地铁调度网络中采用增量部署和星型组网的方式开展基于连续变量的量子通信,分析其在集体攻击下的安全性。以深圳地铁10号线为例,设计一种基于CV-QKD技术的地铁量子调度网络。基于实际线路数据,计算部分站点之间通信的安全密钥率。仿真结果表明,连续变量量子通信能满足深圳地铁10号线全线的数据加密需求,并且有能力实现更远通信距离的调度信息安全传输。在通信距离较短的情况下,系统可使用较大的发送端信号方差或在接收端使用外差检测来实现更高的安全密钥率。相反,在长距离通信的情况下,接收端使用零差检测是性价比更高的选择。

关键词：地铁调度网络量子通信无条件安全连续变量

基于预充电模型与低频采样的直流支撑电容器电容辨识方法

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中南大学学报（自然科学版） 2023年第8期54卷 3325-3334页

作者：伍珣田睿李凯迪于天剑成庶陈春阳中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 国网湖南省超高压变电公司湖南长沙410004 深圳地铁集团广东深圳518040

直流支撑电容器是列车牵引变流器的重要组成部分,主要用于整流器的输出电压滤波与稳压,并保证逆变器的高效运行。电容是衡量电容器剩余使用寿命的重要指标。在恶劣的工作环境中,电容的减小速率往往比预期更快,准确、有效地对电容进行估... 详细信息

直流支撑电容器是列车牵引变流器的重要组成部分,主要用于整流器的输出电压滤波与稳压,并保证逆变器的高效运行。电容是衡量电容器剩余使用寿命的重要指标。在恶劣的工作环境中,电容的减小速率往往比预期更快,准确、有效地对电容进行估计是直流电容器状态监测的必要条件。然而,在轨道交通应用中,中间直流环节电压传感器的信号噪声波动幅值与纹波分量波动幅值几乎相同,导致现有电容器状态辨识方法对电容的辨识误差明显上升。针对此问题,提出一种基于预充电模型与低频采样的直流电容器电容估计方法。首先,对预充电过程进行分析,建立离散数学模型以减少噪声的影响。在此模型基础上,推导电容器电容的计算公式,采用带噪声估计的RELS算法进一步减小噪声影响并获得模型参数的准确估值,进而对直流支撑电容器电容进行精确辨识。最后,在dSPACE平台上验证该方法的快速性和鲁棒性。研究结果表明:该方法可以在较低的采样频率下实现电容的准确计算;与现有估计方法相比,该方法在地铁等轨道交通场合具有较大优越性。

关键词：电容估计直流支撑电容器预充电噪声 RELS算法