检索结果-内蒙古大学图书馆

高电压技术 2024年第2期50卷 805-815,I0030页

作者：金辉高伟林亮世杨耿杰福州大学电气工程与自动化学院福州350108

考虑到传统的基于电磁辐射(electromagneticradiation,EMR)信号的光伏阵列电弧故障定位方法存在采样条件严苛、定位精度低等问题,提出一种基于网格指纹匹配的电弧故障定位新方法。首先,使用低采样率获取电弧EMR信号,并提取其均方根值作... 详细信息

考虑到传统的基于电磁辐射(electromagneticradiation,EMR)信号的光伏阵列电弧故障定位方法存在采样条件严苛、定位精度低等问题,提出一种基于网格指纹匹配的电弧故障定位新方法。首先,使用低采样率获取电弧EMR信号,并提取其均方根值作为代表EMR强度的特征指标。然后,利用BP神经网络(backpropagationneural network,BPNN)挖掘辐照度、信号接收距离与电弧EMR信号强度的内在联系,建立预测模型。接着,根据BPNN输出的双天线阵列与电弧间的预测距离,利用三角定位法初步求得电弧所在区域。最后,网格化划分电弧所在区域的光伏组件,生成网格指纹信息,并将预测距离与指纹信息最匹配的网格的中心坐标作为电弧发生位置的最终预测坐标。实验结果表明,所提算法具备良好的定位能力与适应性,对电弧故障定位的平均绝对误差为0.306m,在定位精度与经济性上均优于EMR衰减模型定位法。

关键词：光伏阵列电弧故障定位电磁辐射 BP神经网络网格指纹匹配

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基于冗余天线阵列和加权质心算法的光伏系统直流电弧故障定位方法

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电气技术 2024年第4期25卷 16-23,31页

作者：林亮世高伟杨耿杰福州大学电气工程与自动化学院福州350108

针对光伏直流电弧故障定位问题,本文通过研究故障电弧的电磁辐射特性,提出一种基于冗余天线阵列和加权质心算法的定位方法。先计算电弧燃烧时天线采集到的电磁信号的方均根值,与辐照度一起输入BP神经网络预测天线与电弧的距离;再构造冗... 详细信息

针对光伏直流电弧故障定位问题,本文通过研究故障电弧的电磁辐射特性,提出一种基于冗余天线阵列和加权质心算法的定位方法。先计算电弧燃烧时天线采集到的电磁信号的方均根值,与辐照度一起输入BP神经网络预测天线与电弧的距离;再构造冗余天线阵列研究不同天线数量和布局方式,选出接收信号最强的天线,将天线坐标和距离输入加权质心算法,获得定位结果;最后结合K均值聚类算法提高定位精度。实验结果表明,所提方法具有良好的定位能力。

关键词：光伏系统电弧故障定位冗余天线阵列加权质心算法

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电弧故障检测与定位片上系统研究

电弧故障检测与定位片上系统研究

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作者：苏钰洤浙江大学

学位级别：博士

电力系统中的电弧故障可能会对设备造成重大损坏,甚至导致电气火灾和人员危险。而传统的断路器无法及时有效地甄别出串联故障电弧,更无法进行定位和隔离。由此设计专用于串联交流电弧故障检测与定位的片上系统芯片有着重要的研究和应用... 详细信息

电力系统中的电弧故障可能会对设备造成重大损坏,甚至导致电气火灾和人员危险。而传统的断路器无法及时有效地甄别出串联故障电弧,更无法进行定位和隔离。由此设计专用于串联交流电弧故障检测与定位的片上系统芯片有着重要的研究和应用价值,同时也能提高电弧故障检测系统的集成度,降低成本和功耗。围绕这一主题,论文针对电弧故障的采集、检测与定位等环节,从关键技术研究、关键模块和算法实现以及系统集成和开发三个层面开展,设计完成了用于串联电弧故障检测的低成本、低功耗的片上系统芯片,并基于该芯片平台实现了电弧故障的定位。具体的研究工作内容和创新点如下:（1）针对电弧故障检测片上系统对保障电弧故障准确采集、实时检测以及快速响应的时钟发生器的需求,提出了一种基于新型双调谐数控振荡器的高性能全数字锁相环。其中,数控振荡器采用具有粗调级和细调级的数模转换器控制阵列方案。整个锁相环电路在实现低抖动、快速锁定的同时,不需要任何附加电路、可完全采用自动布局布线流程,具有可移植性,且硬件开销小,可极大缩小芯片面积。利用所提出的双调谐数控振荡器,本文在标准55 nm CMOS工艺下完成了一款高性能全数字锁相环,芯片面积为0.001 mm2。测试结果表明,设计的全数字锁相环在1.0 V电源电压下功耗为112.32μW,可在55个参考时钟周期内实现快速锁定。在输入参考频率10 MHz、预分频输出频率100 MHz的情况下,RMS jitter为14.4 ps,参考杂散为-48 d Bc,在1 MHz频率偏移下相位噪声为-82.06 d Bc/Hz。（2）针对电弧故障检测片上系统对低成本、低功耗电弧故障信号采集电路的需求,进行了高性能逐次逼近型模数转换器的研究和设计。为减少单位电容数量,减少硬件开销,提出了一种低功耗低成本的四分段电容阵列,基于此实现了一款逐次逼近型模数转换器。该转换器采用标准55 nm CMOS工艺流片验证,面积为0.0256mm2,功耗为34.73μW,可实现57.16 d B的SNDR。为了进一步提高转换精度,论文对电容阵列进行改进,并引入不添加额外冗余电容的冗余技术,以及动态元件匹配和电容交换等技术,提出了一种免校准高性能电容阵列数模转换器结构,在满足高精度需求的同时,无需额外校准电路,电路结构简单,硬件开销少,降低了设计与制造成本。该数模转换器也采用标准55 nm CMOS工艺实现,与前一款采用的四分段结构相比,该设计无需额外校准电路,可以将模数转换器的SNDR提高16 d B,且实现了161 d B的Fo MS,面积0.13 mm2。（3）针对电弧故障检测与定位系统对小尺寸、低功耗、低成本和高集成度的需求,设计了一款电压电流双域电弧故障检测与定位片上系统芯片,其主要特点包括:a)基于逐次逼近型模数转换器的电弧故障信号采集电路,可以同时对低压配电系统中的电压信号和电流信号进行采集;b)基于全数字锁相环的时钟管理单元,可以保障电弧故障的准确采集、实时检测与快速响应;c)提出了一种电压电流双域电弧故障检测算法,通过离散小波变换对电弧故障电压信号与电流信号进行特征提取,并进行阈值比较。根据电流域的比较结果可对故障电弧进行判定,再根据电压域的比较结果,可对故障分支进行判别。该系统芯片在标准55 nm CMOS工艺下流片验证。测试结果表明,该芯片可在80 ms内对故障电弧进行快速检测,识别率为97.5%。与此同时,根据采集到的电压信号和电流信号中的异常情况,可以对电弧故障分支进行判别。（4）针对电弧故障检测与定位系统对低成本以及快速电弧故障定位方法的需求,提出了一种基于阻抗测距法的逐次逼近故障定位算法,在满足低成本需求的同时,可快速找寻故障点,为电力系统在运行模式下对串联电弧故障进行定位提供了可能性。结合实现的电弧故障检测与定位片上系统,提出了多支路复杂低压配电系统中实现电弧故障检测与定位的应用模型。本文通过分析发生串联电弧故障的配电线路等效模型,基于实现的电弧故障检测与定位片上系统芯片,建立配电线路故障位置与电流信号和电压信号的定位方程,基于逐次逼近思想快速地确定故障区间,并根据设定的搜寻精度确定故障点。该算法在Matlab中进行建模仿真,测试不同配电线路长度不同故障位置的相对定位误差,以及不同噪声工况条件下的故障定位效果。结果表明,在信号噪声比大于45 d B时,相对定位误差仍然小于设定的搜寻精度1%。

关键词：电弧故障采集电弧故障检测电弧故障定位片上系统全数字锁相环逐次逼近型模数转换器低功耗低成本

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基于负载端电压特征的串联型电弧故障检测及定位方法研究

基于负载端电压特征的串联型电弧故障检测及定位方法研究

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作者：高海洋山东理工大学

学位级别：硕士

低压配电网作为供电终端,具有线路分支多、拓扑复杂、线路铺设隐蔽性强的突出特点。低压配电线路在完成其供电任务的同时,其电气安全问题也日益突出。其中,电气火灾由于具有危害大、影响面广的特点而成为目前电气安全问题中的突出问题... 详细信息

低压配电网作为供电终端,具有线路分支多、拓扑复杂、线路铺设隐蔽性强的突出特点。低压配电线路在完成其供电任务的同时,其电气安全问题也日益突出。其中,电气火灾由于具有危害大、影响面广的特点而成为目前电气安全问题中的突出问题。根据官方统计数据,近十年,我国电气火灾比例已占到每年火灾总数的30%以上,在各种电气火灾诱因之中,由于线路老化、绝缘损坏、触头接触不良引发的电弧故障已成为电气火灾的重要诱因。其中,串联型电弧故障由于其故障特征弱、易与非线性负荷混淆等特点而成为各类电弧故障检测中的难点;不仅如此,在复杂线路拓扑下实现故障点的在线定位,在消除电气安全隐患的同时降低人工巡检投入,也是关系低压配电系统供电可靠性和安全用电的重要问题。针对当前电弧故障研究中所存在的问题,本文主要开展了下列研究内容:(1)以多级配电线路作为研究对象,按照是否存在电弧以及电弧故障位置将配电线路设置为无故障、首级线路电弧故障、次级线路电弧故障三种场景,逐一分析三种场景中各节点电压、电流分布情况。集合各场景电压、电流数值信息,完成对多级线路场景下电弧故障的检测与定位研究中电气信号的选取。(2)按照GB 14287.4-2014电弧测试要求,设计电弧故障实验平台,采集考虑负载类型的典型负载电弧实验数据,通过分析典型负载的负载端电压(故障点下游电压)波形特征,选用电压信号全频段谐波能量分布信息作为故障特征。同时由实测数据发现,因电弧燃烧的随机性,电弧起弧电阻在0.5～100 kΩ范围内变化,故以电弧起弧电阻为主要参数建立分段式电弧模型,完成电弧起弧电阻对电压故障特征的影响分析。(3)针对待分析信号的故障特征特点,结合小波能谱熵,提出了一种基于负载端电压特征的串联型电弧故障检测方法。同时以故障特征倍数与熵值波动方差为核心参数,在Haar、Db、Sym等16种小波基以及1～6分解层数中选取最优算法参数,完成算法优化。并从负载类型、电弧电阻大小、负荷投切影响和相关算法对比多个角度对本文方法的有效性进行了验证。(4)研究了配电线路中各级节点电压在线路阻抗影响下的故障特征分布规律。基于多级配电线路节点电压的特征规律分析,结合传统矩阵定位算法与案例推理决策方法,提出了一种应用于低压配电系统的串联型电弧故障定位方法,并通过加入故障信息权重因子,提高了算法的定位准确性。通过模型仿真、模拟实验验证了多级线路的电压分布特征规律,并通过算法对比验证了在电弧故障误检、漏检情况下的定位容错性。

关键词：串联电弧故障小波能谱熵电弧故障定位案例推理

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光伏系统直流电弧故障检测方法与定位策略研究

光伏系统直流电弧故障检测方法与定位策略研究

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作者：朱晨河北工业大学

学位级别：硕士

光伏发电技术进步推动了绿色能源发展,但随着光伏发电装机容量不断增加,也为系统安全运行带来安全隐患。由于直流电弧没有自然过零点,电弧一旦产生很难自行熄灭,直流电弧故障已成为光伏系统电气火灾的主要诱因。直流电弧故障分为串联和... 详细信息

光伏发电技术进步推动了绿色能源发展,但随着光伏发电装机容量不断增加,也为系统安全运行带来安全隐患。由于直流电弧没有自然过零点,电弧一旦产生很难自行熄灭,直流电弧故障已成为光伏系统电气火灾的主要诱因。直流电弧故障分为串联和并联两种类型,其中串联电弧故障特征相对较弱,且易受直流母线电流波动、光伏逆变器高频干扰等的影响,较难实现准确检测,容易引起虚警和漏报。此外,电弧故障定位的研究也相对较少。论文针对光伏系统串联直流电弧故障检测方法与定位策略展开研究,主要研究工作和结论如下:(1)搭建满足UL 1699B标准要求的光伏直流电弧故障试验平台。为了更好地模拟实际应用场景,除考虑标准规定的线路阻抗、故障发生位置等因素外,还选取三种不同型号的光伏逆变器进行实验研究。采集光伏系统不同工况下电弧故障电流数据,并采用AR模型进行电弧功率谱估计与特征分析。结果表明,采用10 ms时间窗口进行观测,光伏系统启动过程及稳定工作的电流功率谱相对稳定,相邻几个时间窗口的功率谱较为相似,而电弧故障电流功率谱则差异较大。(2)选取电弧电流功率谱灰度图像作为网络输入,提出一种基于改进Efficient Net的光伏直流电弧故障检测方法。分析常用Efficient Net网络模型,选择Efficient Net-B1网络模型进行电弧故障检测,该模型对训练集与测试集数据的电弧故障识别准确率分别为99.32%和98.96%。为进一步提高模型检测精度,采用注意力机制对Efficient Net-B1模型进行改进,在输出端的卷积层前依次加入通道注意力机制与空间注意力机制模块,并进行试验验证。结果表明,改进的Efficient Net网络模型对训练集和测试集数据的电弧故障识别准确率分别提高到99.95%和99.99%。(3)分析电弧故障电磁辐射信号特征,选取300 MHz～600 MHz电弧电磁辐射特高频信号进行故障定位,提出一种基于广义互相关时延估计的光伏直流电弧故障定位方法。采用最大似然加权算法进行广义互相关时延估计的加权处理,减少信号噪声影响,同时利用最小二乘法进行互相关谱峰值拟合,降低频谱计算栅栏效应的影响。四个测量天线位于等边三棱锥的顶点,利用天线几何关系与时延值确定电弧故障位置。试验结果表明,所提方法定位误差小于15%。

关键词：光伏系统直流电弧电弧故障检测 EfficientNet 电弧故障定位

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飞机EWIS故障电弧定位技术研究综述

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兵工自动化 2020年第9期39卷 31-36页

作者：王希彬孟庆骁戴洪德肖楚琬海军航空大学航空基础学院山东烟台264001 中国人民解放军91331部队辽宁兴城125106 海军航空大学航空作战勤务学院山东烟台264001

为实现有效而可靠的在线电弧故障定位,总结飞机电线电弧故障定位方法。介绍几种电弧故障定位技术,详细阐述时域、频域和序列时域/扩展频谱时域反射计的电弧故障定位方法,分析现有故障定位技术的优缺点,探讨未来的研究和发展情况。结果表... 详细信息

为实现有效而可靠的在线电弧故障定位,总结飞机电线电弧故障定位方法。介绍几种电弧故障定位技术,详细阐述时域、频域和序列时域/扩展频谱时域反射计的电弧故障定位方法,分析现有故障定位技术的优缺点,探讨未来的研究和发展情况。结果表明,实时电弧故障定位的研究仍处于初级阶段。

关键词：电气线路互联系统电弧故障定位反射计扩展频谱反射计

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光伏直流电弧故障检测方法研究综述

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电器与能效管理技术 2018年第24期 1-6,37页

作者：王尧张彦风李奎省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学) 天津300130

直流电弧故障是光伏系统中电气火灾事故的重要诱因。分析了直流电弧故障的发生机理及故障特征,综述了当前电弧故障检测方法及相关检测标准。指出了现有电弧故障检测方法依靠故障电弧电压、电流时频域特征来实现存在的不足,主要是受来自... 详细信息

直流电弧故障是光伏系统中电气火灾事故的重要诱因。分析了直流电弧故障的发生机理及故障特征,综述了当前电弧故障检测方法及相关检测标准。指出了现有电弧故障检测方法依靠故障电弧电压、电流时频域特征来实现存在的不足,主要是受来自逆变器高频噪声以及电网谐波的干扰,容易引起保护误动作。最后,展望了电弧故障检测技术发展方向,包括电弧故障多源信息融合技术与自适应保护、电弧故障定位等。

关键词：光伏系统直流电弧故障检测电弧故障定位

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光伏系统直流电弧故障检测方法综述

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电器与能效管理技术 2017年第19期 18-23,34页

作者：赵尚程曹建姚美齐厦门科华恒盛股份有限公司新能源事业部福建厦门361000

光伏系统相当于不间断的分布式直流电源系统,电弧信号信噪比低且不稳定,亟需研究直流电弧故障检测方法以保证光伏系统安全运行。阐述了光伏系统直流电弧的研究意义,对检测方法的相关研究及检测装置的发展进行综述,并对下一步光伏系统直... 详细信息

光伏系统相当于不间断的分布式直流电源系统,电弧信号信噪比低且不稳定,亟需研究直流电弧故障检测方法以保证光伏系统安全运行。阐述了光伏系统直流电弧的研究意义,对检测方法的相关研究及检测装置的发展进行综述,并对下一步光伏系统直流电弧故障检测方法的发展进行了展望。

关键词：光伏系统直流电弧故障检测电弧故障定位

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