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航空交流电弧故障检测技术的试验研究

航空交流电弧故障检测技术的试验研究

作者：刘喆河北工业大学

学位级别：硕士

作为一种新型的保护电器,电弧故障保护电器能够弥补传统保护电器的保护盲区,对于保障航空安全具有重要的现实意义。而电弧故障检测技术正是电弧故障保护电器的核心技术。我国在该领域的技术研究刚刚起步,尤其是在商用和军用飞机上的相... 详细信息

作为一种新型的保护电器,电弧故障保护电器能够弥补传统保护电器的保护盲区,对于保障航空安全具有重要的现实意义。而电弧故障检测技术正是电弧故障保护电器的核心技术。我国在该领域的技术研究刚刚起步,尤其是在商用和军用飞机上的相关产品和标准都还是空白,依赖于欧美等发达国家的进口。本文在参考相关标准的基础上,根据实际工作情况的不同设计了四种产生故障电弧的装置,并借此开展了线性负载条件下模拟电弧故障的试验,采集了负载的电压和电流信号数据,然后展示了不同的阻抗角和不同的电弧产生方式给信号波形带来的差异。通过电弧故障模拟试验得到的试验数据,对一部分现有的时域和频域的检测方法做了简单的分析和总结,借助数字信号处理领域先进的数学工具,提出了两种时频域的交流电弧故障检测方法:DWT（Discrete wavelet transform）结合马氏距离的检测方法和改进的间谐波分量LSD（Log Spectral distance）的检测方法,并展示了线性负载试验数据的检测效果。为了进一步验证提出的检测方法应用在航空工作环境下的可行性,本文继续开展了机载设备环境条件下的和具有扰动性的航空负载条件下的电弧故障模拟试验,分析和比较了得到的检测结果。最后的结论部分总结了本文提出的两种检测方法的优势,考虑到航空器配电系统对检测可靠性和系统稳定性的双重要求,认为通过在微处理器中建立一个严谨的故障判定策略来实现两种检测方法的组合,将是一个有应用前景的航空交流电弧故障检测算法。文章的末尾对今后电弧故障检测技术的研究前沿热点做了展望。

关键词：电弧故障 DWT 马氏距离间谐波 LSD

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飞机供电系统交流电压畸变测试方法

哈尔滨工业大学学报 2006年第10期38卷 1750-1753页

作者：郑先成张晓斌雷涛西北工业大学自动化学院西安710072

分析了飞机供电系统交流电压畸变(包括谐波、间谐波及次谐波)产生的原因.采用模拟滤波技术滤除电压基波分量减小了采样误差对高频信号测量准确度的影响;为了提高DFT的运算速度将频谱范围分成4个频段并采用降采样技术降低了各频段的数据... 详细信息

分析了飞机供电系统交流电压畸变(包括谐波、间谐波及次谐波)产生的原因.采用模拟滤波技术滤除电压基波分量减小了采样误差对高频信号测量准确度的影响;为了提高DFT的运算速度将频谱范围分成4个频段并采用降采样技术降低了各频段的数据运算量;各频段采用了不同的频谱分辨率便于测量结果的分析;信号同步采样技术保证各频段信号分析结果的相关性.对某型飞机供电系统交流电压畸变系数和畸变频谱进行了实际测试,结果表明:该测试方法符合M IL-STD-704E和GJB181A-2003对交流电压畸变的定义.

关键词：谐波间谐波电压畸变模拟滤波器飞机电气系统

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基于改进蚁群算法的独立分量谐波检测方法

水电能源科学 2013年第6期31卷 218-221页

作者：张立臣金运策徐步权亢朋朋耿书超河海大学能源与电气学院江苏南京211100

针对电网谐波检测高精度、实时性、高效率的要求,提出了一种基于改进蚁群算法与独立分量相结合的检测算法,采用数字低通滤波器(FIR)-拉格朗日反插值获得精确基波频率,应用独立分量法分析处理源信号,并建立基于峭度的非高斯最大化目标函... 详细信息

针对电网谐波检测高精度、实时性、高效率的要求,提出了一种基于改进蚁群算法与独立分量相结合的检测算法,采用数字低通滤波器(FIR)-拉格朗日反插值获得精确基波频率,应用独立分量法分析处理源信号,并建立基于峭度的非高斯最大化目标函数,通过改进蚁群算法求得最优解,很好地解决了电网频率非固定值及传统蚁群算法易局部收敛、收敛速度慢等难题。该方法还可检测间谐波,模拟仿真验证了方法的有效性和优越性。

关键词：改进蚁群算法非高斯最大化拉格朗日反插值独立分量间谐波

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变频器对船舶电网电流谐波影响及抑制方案

水电能源科学 2011年第11期29卷 182-185,217页

作者：王威邰能灵王鹏倪明杰卫卫范啸平上海交通大学电气工程系上海200240 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

针对变频调速推进系统对船舶电网电流谐波的影响,通过改变变频器输出功率和输出频率,观察变频器交流侧电网电流谐波的变化规律,详细分析了变频器在交流电网侧产生的间谐波。结果表明,变频器输出功率、输出频率降低,交流电网侧电流谐波... 详细信息

针对变频调速推进系统对船舶电网电流谐波的影响,通过改变变频器输出功率和输出频率,观察变频器交流侧电网电流谐波的变化规律,详细分析了变频器在交流电网侧产生的间谐波。结果表明,变频器输出功率、输出频率降低,交流电网侧电流谐波畸变率增大;间谐波主要分布于低频段,间谐波频率越低,谐波幅值越大。由此提出了基于无源滤波器、直流侧电容和高通滤波器综合滤波方案,并利用Matlab建立仿真模型进行分析,有效验证了方案的可行性。

关键词：变频器船舶电网电流谐波间谐波无源滤波直流侧电容高通滤波器

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并网逆变器在线电能质量分析与监测模块设计

并网逆变器在线电能质量分析与监测模块设计

作者：庞婷婷电子科技大学

学位级别：硕士

现今新能源发展如火如荼，并网逆变器的市场前景广阔。保证逆变器各项指标符合国家公用电网电能质量标准，且顺利并入电网至关重要。电能质量各项指标要求严格,引发扰动变化的条件复杂多变,而且对系统用电设备和用户的损失大,难以事先... 详细信息

现今新能源发展如火如荼，并网逆变器的市场前景广阔。保证逆变器各项指标符合国家公用电网电能质量标准，且顺利并入电网至关重要。电能质量各项指标要求严格,引发扰动变化的条件复杂多变,而且对系统用电设备和用户的损失大,难以事先预测，所以有必要对逆变器实时监测，防患于未然。本论文正是针对上述问题，依托横向应用研究课题“锂离子电池化成检测系统”，研究锂离子电池充放电模块的电能回馈电网问题，设计的并网逆变器主要是将单相的48V直流电转换为220V市电反馈给电网。以该逆变器为主要的研究对象，在深入分析当今电能质量检测理论和技术的基础上，设计并网逆变器在线电能质量分析与监测模块。主要内容为： 1、针对谐波和间谐波的检测，提出一种自适应的算法。对采样数据进行FFT变换得到信号频谱特性，计算各次谐波含量，同时对信号频谱拉格朗日插值。引进能量滑块的概念估算间谐波所在频段，最后，对估算频段进行重抽样，提高频率分辨率，准确检测间谐波。 2、针对电压波动和闪变的检测，综合分析IEC推荐算法的滤波器设计原理和动态独立分量分析算法的盲信号分离技术，选定合适的检测算法，分离闪变包，统计评定闪变值。 3、针对暂态信号的检测，采用Mallat算法分解信号，判断各级频段内模极大值的奇异点定位扰动信号发生的起止时刻;根据小波系数的峰值系数判定暂态扰动类型。该方法能准确、快速地定位逆变器输出信号的暂态扰动。考虑到噪声对结果的影响，在小波分析之前，先对信号进行阈值去噪。 4、结合并网逆变器的结构，设计ARM+PC架构的电能质量监测模块。根据实际情况和算法具体要求选用STM32系列ARM芯片作为数据采集控制单元来完成硬件设计。ARM外围设计主要包括A/D5590采集电路，时钟以及电源设计。通信模块采用CAN总线，实现将ARM硬件单元采集的并网逆变器输出端数据发送到PC端。设计的并网逆变器在线电能质量分析与监测模块满足各项指标要求，电能指标的监测算法符合国家标准。

关键词：电能质量监测间谐波并网逆变器小波变换

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基于分段迭代的电力谐波神经网络分析方法

电测与仪表 2014年第23期51卷 64-68页

作者：操吴兵张春梅刘永胜聂忠伟杨超付志红国网浙江建德市供电公司浙江建德311600 重庆大学电气工程学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400030 国网浙江杭州市余杭区供电公司杭州311100

为了提高谐波和间谐波分析的速度、精度和抗噪性能,将基于分段迭代的增强型Adaline神经网络应用于电力系统谐波和间谐波分析。该网络在加汉宁窗双谱线插值FFT算法的基础上,将采样数据按采样时间分段,依次用各段对应的误差信息来调整增强... 详细信息

为了提高谐波和间谐波分析的速度、精度和抗噪性能,将基于分段迭代的增强型Adaline神经网络应用于电力系统谐波和间谐波分析。该网络在加汉宁窗双谱线插值FFT算法的基础上,将采样数据按采样时间分段,依次用各段对应的误差信息来调整增强型Adaline神经网络的参数。该方法结合一点迭代法和全部点迭代法的优点,既将各时段内的误差进行平均,减少噪声对参数调整的影响,又充分保留误差中包含的谐波和间谐波信息,提高网络的精度。另外,根据参数估计误差和频率对误差函数一阶偏导之间的关系,提出修正信号幅值最大分量对应的频率调整量的处理方式,提高网络的实时性和精度。仿真结果验证了分析结论的正确性。

关键词：神经网络谐波间谐波加汉宁窗插值FFT 分段迭代法幅值最大分量

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基于提升小波变换的电力系统谐波分析

电网技术 2008年第S1期32卷 5-10页

作者：王若愚郭经红国网南京自动化研究院江苏省南京市210003

谐波是影响电能质量的重要因素,并对电力系统和用电设备产生严重危害和影响,因此对谐波进行监测和分析具有重要的意义。文章将提升方案实现的小波变换应用于电力系统谐波检测中,通过提升小波变换进行基波分量提取、基频检测、谐波变化... 详细信息

谐波是影响电能质量的重要因素,并对电力系统和用电设备产生严重危害和影响,因此对谐波进行监测和分析具有重要的意义。文章将提升方案实现的小波变换应用于电力系统谐波检测中,通过提升小波变换进行基波分量提取、基频检测、谐波变化跟踪、信号奇异性检测、间谐波检测,并与传统小波变换作比较,给出了误差比较结果。仿真结果说明提升小波变换用于电力信号谐波检测具有一定的可行性和优越性。

关键词：谐波分析提升方案小波变换奇异性检测间谐波

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基于形态滤波和矩阵束理论的电能质量分析

基于形态滤波和矩阵束理论的电能质量分析

作者：许洁东北电力大学

学位级别：硕士

随着电力系统非线性负荷的日趋增加,电能质量问题给电力用户造成的影响日益突出,不断地引起人们越来越多的关注。谐波闪变等稳态扰动产生的影响普遍存在,电压暂升暂降等暂态扰动造成的影响则不断加大。对电网实现综合全面的电能质量在... 详细信息

随着电力系统非线性负荷的日趋增加,电能质量问题给电力用户造成的影响日益突出,不断地引起人们越来越多的关注。谐波闪变等稳态扰动产生的影响普遍存在,电压暂升暂降等暂态扰动造成的影响则不断加大。对电网实现综合全面的电能质量在线监测成为保障高质量运行的必要手段,而实现在线监测的基础是合理有效地电能质量检测分析方法。本文重点针对间谐波检测、电压闪变的参数提取和暂态电压扰动辨识等方面进行了深入的研究。研究内容主要有三个: 1.针对日益严重的谐波污染问题,本文将矩阵束理论引入到电力系统间谐波分析中,并给出了间谐波参数的具体辨识方法。该方法克服了基于FFT方法频谱泄漏问题以及小波方法中过分依赖小波基函数选取的缺点,由间谐波信号形成的HANKEL矩阵进行奇异值分解,并结合奇异值差值法确定谐波个数,较准确地提取出间谐波信号的频率、幅值。 2.根据电压闪变信号的间谐波信号特征,将矩阵束与FFT相融合应用于电压闪变信号参数的辨识。首先,FFT去除噪声和间谐波的干扰,然后用矩阵束理论实现调幅波信号的提取,进而得出电压闪变参数。本方法为电压闪变参数的辨识提出了一种新方案。 3.基于不同电压扰动的短窗能量特性,采用一种基于数学形态滤波和能量阈值的暂态电压扰动辨识方法。该方法可以快速识别不同电压信号,并在噪声背景中仍能保持较好的识别效果。通过对大量的数值仿真以及现场实测数据的分析,验证了本文方法在上述电能质量三个方面应用的可行性和有效性。

关键词：电能质量数学形态滤波矩阵束间谐波电压闪变

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电力系统非正弦信号下功率测量研究

电力系统非正弦信号下功率测量研究

作者：王洪亮重庆大学

学位级别：硕士

电力系统在正弦信号下的功率理论是成熟的，而传统正弦功率概念不适用于非正弦信号情况下功率现象的分析，非正弦条件下功率测量的研究一直是国内外的一个研究热点。本文从分析正弦和非正弦情况下功率的研究现状出发，研究对任意电压、... 详细信息

电力系统在正弦信号下的功率理论是成熟的，而传统正弦功率概念不适用于非正弦信号情况下功率现象的分析，非正弦条件下功率测量的研究一直是国内外的一个研究热点。本文从分析正弦和非正弦情况下功率的研究现状出发，研究对任意电压、电流波形均适用的功率理论和找寻适当的功率测量方法。本文的主要工作如下：针对传统非正弦功率只适用于整数次谐波和有限周期情况的问题，提出了一种基于扩展Prony算法的功率测量方法。建立含非整数次谐波和准周期信号下的功率测量数学模型。使用扩展Prony算法构造电压、电流信号的谐波检测器，在有限采样窗宽的条件下测量谐波功率和电网的电功率。通过仿真实验验证了该方法的可行性和准确性。针对现有非正弦情况下瞬时功率理论物理意义不够明确的问题，提出了一种基于参数辨识的瞬时功率分析方法。根据负载特征建立了负载的时域等值模型，利用负载端口处的电压、电流信号和总体最小二乘估计方法跟踪辨识负载的等值参数，给出了瞬时有功功率和瞬时无功功率的数学模型和测量方法。这种瞬时功率分析方法物理意义明确，适用于任意非正弦信号，且可对非周期信号进行功率分析。研究基于参数辨识的瞬时功率分析方法在有功功率与无功功率测量、谐波源辨识和系统补偿领域的应用。通过瞬时有功功率、瞬时无功功率与有功功率、无功功率的约束关系，测量得到非正弦情况下的有功功率、无功功率。将基于参数辨识瞬时功率分析方法应用到谐波源辨识方面，以判定负载的谐波责任。并给出一种按线损最小为原则的负载跟踪补偿方法，消除谐波源对其余负载的畸变电流干扰。对非正弦信号情况下的负载应用基于参数辨识瞬时功率分析方法进行仿真研究，通过与现有功率测量方法的分析比较，验证了基于参数辨识瞬时功率理论及其测量和应用方法的正确性和有效性。

关键词：电力系统功率测量总体最小二乘估计瞬时功率无功功率间谐波