基于自适应观测器的列车牵引系统执行器故障诊断

针对高速列车牵引系统执行器故障,提出了一种基于自适应观测器的故障诊断方法。针对高速列车纵向运动模型参数不易获得的特点,建立了参数未知的列车动态数学模型。考虑到高速列车牵引系统具有多个执行器,其故障发生时间及位置未知,针对不同故障位置,设计了基于自适应技术的故障诊断观测器,观测器相关参数由自适应律更新,通过观测器与列车系统匹配实现故障诊断,基于李雅普诺夫稳定性定理,证明了匹配观测器的收敛性和不匹配观测器无法收敛,从而诊断出故障位置及时刻。最后通过一个高速列车仿真例子验证了所提故障诊断方法的有效性。     

高速列车动态系统鲁棒故障诊断滤波器设计

针对高速列车动态系统研究了鲁棒故障诊断滤波器的设计问题。首先,通过引入多质点力学模型刻画了高速列车动态特性,并将线性化过程中产生的高阶项以及由轨道曲线阻力、坡度以及隧道阻力造成的非线性不确定阻力建模为具有特定方向性特征的外界干扰。其次,将高速列车常发的牵引系统故障、传感器组故障以及车体结构故障归结为两类故障模型,通过建立两类故障的等价关系,在故障诊断滤波器设计过程中将本文考虑的三种故障统一化为类执行器故障进行处理。最后,针对高速列车动态系统多质点模型,基于几何方法通过系统左特征向量配置设计鲁棒故障诊断滤波器,并进行了数值仿真,仿真结果验证了本故障诊断滤波器设计方法的有效性。     

基于HLA/RTI的CRH2列车协同仿真接口网关设计与实现

以CRH2型高速列车为参考模型,采用多学科协同仿真的方法,对高速列车综合仿真平台和列车通信网络仿真平台之间的接口网关进行分析和研究,提出构建基于HLA/RTI(高层体系结构/联邦运行支撑环境)标准的综合仿真平台与通信网络仿真平台相匹配的接口网关,使得网络仿真平台作为一个联邦成员加入联邦执行中,参与协同仿真。基于HLA/RTI对综合仿真平台中的司机控制台系统和牵引传动系统进行仿真模拟,验证了该接口网关的有效性。     

高速动车组列车牵引仿真计算技术研究

随着我国高速铁路的发展,高速动车组列车牵引仿真计算具有重要意义。对高速动车组的牵引仿真计算的方法进行了研究,分析了与普通列车牵引计算的区别及相关的关键理论。介绍了自主研发的牵引仿真系统的构成和功能。以京沪高速铁路为计算实例,对4种不同的运行方案进行了仿真计算,对线路中的电分相的设置和影响进行了计算分析,并以京沪高速铁路先导试验段的冲高速试验为对象进行了模拟仿真。多次实际应用表明提出的高速动车组牵引仿真计算的方法具有良好的仿真精度和实用意义, 可以为我国高速铁路工程建设提供有效的手段,并据此提出了今后的发展     

基于IPSO-SVM的地铁车辆牵引控制单元故障诊断

地铁车辆牵引控制单元(TCU)是地铁系统的核心单元之一,准确诊断其故障状态对整个地铁车辆安全运行至关重要.基于数据的故障诊断方法是当前热点方法之一.针对牵引控制单元故障诊断中检测参数多、故障类别多的特点,提出了改进的粒子群优化支持向量机(IPSO-SVM)方法,克服了传统方法存在过拟合、收敛速度慢、易陷入局部最优的缺点.使用UCI机器学习数据库中的5个数据集进行仿真实验,结果表明:IPSO-SVM分类精度高于ICPSO-SVM、PSO-SVM、GA-SVM.进一步将此方法应用于地铁车辆实际数据,同样得到了较好的分类结果,验证了所提方法的有效性.     

高铁牵引供电系统对实时电网运行影响研究

以武广高速铁路沿线某牵引变电站为背景,研究高铁牵引供电系统对实时电网运行的影响.利用PSCAD搭建了适用于高速铁路的牵引供电仿真系统.运用Jiles-Ather-ton铁磁磁滞原理建立了V/v牵引变压器的暂态模型,并在仿真系统中通过统一电磁等效电路(unified magnetic equivalent circuit,UMEC)普通变压器模型表示.设置UMEC模型中分段线性的U-I曲线来等效铁芯的饱和特性,并进行空载合闸仿真.在此基础上,对电网侧进行单相短路故障仿真、三相短路故障时的有载合闸仿真.仿真结果验证了牵引变压器暂态模型和牵引供电仿真系统的实用性和有效性,并为相关调度运行部门提供了可靠的理论依据.     

高速列车外流场气动噪声的特性研究

针对高速列车外流场气动噪声完成了在线实验测试研究,对列车模型进行了简化并确定了合理性;进行了列车模型湍流流场模拟,完成了列车远场气动噪声的预测研究.研究表明,合理缩短列车不会改变车身表面声功率分布规律;高速列车气动噪声属于宽频带噪声;在频率范围(0～ 5000Hz)内气动噪声仿真与实验结果吻合较好,说明仿真方法准确度高;列车转向架处湍流最为剧烈,其次为车头鼻锥处;车身表面的气流最为平缓,进一步说明缩短列车模型的合理性.所提出的仿真方法能够为高速列车的结构优化设计提供依据,并能验证高速列车气动噪声控制方法的有效性.     

基于FPGA的微处理器SET敏感性评估方法

为了快速准确地的评估微处理器单粒子瞬态(single event transient,SET)软错误敏感性,文章提出了一种改进的基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)故障注入的软错误敏感性评估方法。该方法通过分析微处理器门级网表和时序文件,提取SET故障注入位置和传输延时信息,使用扫描链实现SET故障脉冲的注入,同时考虑了时窗屏蔽效应、逻辑屏蔽效应和电气屏蔽效应对SET故障脉冲传播的影响;并使用该方法对PIC16F54微处理器进行了故障注入。实验结果表明,基于该方法进行故障注入及软错误敏感性评估所需的时间比Isim软件仿真方法提高了约4个数量级。     

高速列车智能诊断与故障预测技术研究

综合运用列车运维产生的实时数据和历史数据,提取智能诊断模型,对车载设备运行状态进行监控和预测,是建立高速列车智能诊断和故障预测系统的思路和方法.以转向架关键轴承的可靠性监测和故障预警作为案例,系统阐述了该方法在轨道交通装备故障预测方面的应用.通过对比轴承监测系统记录的原始数据和诊断模型的预测结果,验证了该研究对于提高高速列车运行安全的重要意义和有效性.高速列车运维的长期实践表明,整体框架和建模方法对于现阶段建立系统的、分层次的高速列车智能诊断和故障预测系统具有现实的指导意义,在提高列车检修效率方面起到重要作用.     

双离合器自动变速器电控单元的温度场及优化设计

针对双离合器自动变速器DCG(dual-clutch gearbox)电控单元TCU(transmission control unit)设计的高可靠性要求,应用基于有限体积法的热分析软件Flotherm对TCU进行热分析,得到TCU在不同环境条件下的温度场分布.针对存在的局部温度过高现象对TCU进行结构优化,使TCU的工作温度降低到许可范围,保证TCU的高可靠性设计要求,同时通过物理实验来予以验证.实验表明:对TCU的仿真分析以及结构优化是合理正确的,能有效降低TCU局部高温,提高TCU运行可靠性.     

一款抗单粒子瞬态加固的偏置电路

通过增加一个NMOP、PMOS和一个电阻组成的单粒子瞬态抑制电路,设计了一种新的抗单粒子瞬态加固的偏置电路,该偏置电路具有较高抗单粒子瞬态能力.为了证实其抗单粒子能力,基于SIMC 130 nm CMOS工艺设计了传统的及提出的抗单粒子瞬态两种结构的偏置电路.仿真结果表明,对于提出的加固偏置电路,由单粒子引起的瞬态电压和电流的变化幅值分别减小了约80.6%和81.2%;同时增加的单粒子瞬态抑制电路在正常工作状态下不消耗额外功耗,且所占用的芯片面积小,也没有引入额外的单粒子敏感结点.      

一种抗单粒子瞬态加固的压控延迟线设计

延迟锁相环中的压控延迟线是对单粒子事件（single event, SE）最敏感的子电路之一,其主要包括偏置电路和压控延时单元.利用双指数电流拟合3-D TCAD混合仿真中的单粒子瞬态（single-event transient, SET）电流,分析了压控延迟线对SE的敏感性.根据响应程度和电路结构的不同,对偏置电路进行了冗余加固;同时,对压控延时单元中提出了SET响应检测电路.在输入信号频率为1 GHz,电源电压1.2 V,入射粒子LET值为80 MeV·cm2/mg的条件下,Spice仿真表明:和未加固电路相比,偏置电压V_bn和V_bp在受到粒子轰击后,翻转幅度分别下降了75%和60%,消除了输出时钟信号中的丢失脉冲;设计出的检测电路能够将各种情况下有可能出现的SET响应指示出来,提高了输出时钟信号的可靠性.      

Mirror image: newfangled cell-level layout technique for single-event transient mitigation

Recent years, the hardening of combinational circuits is becoming a common concern. Unlike the transistorlevel hardening technique, the celllevel hardening technique, a divide and conquer strategy, can substantially make use of some typical character in the cellcircuit module to mitigate single event transient （SET） sensitivity. The mirror image （MI） technique proposed in this paper can adequately enhance the charge sharing in those cell-circuits with stage-by-stage inverterlike structure. 3D TCAD mixed-mode simulation have been performed in 65 nm twinwell bulk CMOS process, the results indicate that the MI technique can almost reduce the SET pulse width from the anteriorstage PMOS over 25 %, and can mitigate the SET pulse width from the posteriorstage PMOS about 10 %. The MI technique, a represent of the cell-level technique, may be the future of the hardening of combinational circuits.     

一种利用LSTM和稳态时间序列的光伏阵列故障诊断方法

受最大功率点跟踪算法和时变环境条件的影响,光伏阵列的电气工作参数包含了复杂的暂态过程以及工频干扰噪声,严重影响了故障特征质量以及诊断算法性能。针对该问题,本文首先提出了一种基于最大功率点（MPP）的稳态时间序列预处理方法,以自动过滤数据中的暂态过程和干扰噪声,获取连续的稳态时间序列电气特征数据,作为故障诊断模型的输入参数;然后,提出了一种基于长短期记忆网络（LSTM）的深度网络模型,以实现对光伏阵列常见故障的检测及分类;最后,在一个小型光伏并网发电系统及其Simulink仿真模型上,进行故障模拟及仿真以验证所提出的故障诊断方法。实验结果表明所提出的故障诊断方法具有良好的精度和泛化性能,并且优于常规的反向传播神经网络（BPNN）和循环神经网络（RNN）。     

一种利用LSTM和稳态时间序列的光伏阵列故障诊断方法

针对光伏阵列电气工作参数包含复杂的暂态过程及工频干扰噪声严重影响故障诊断模型性能的问题,提出一种基于最大功率点的稳态时间序列预处理方法.首先,以自动过滤数据中的暂态过程和干扰噪声,获取连续的稳态时间序列电气特征数据,作为故障诊断模型的输入参数;然后,提出一种基于长短期记忆网络的深度网络模型,以实现对光伏阵列常见故障的检测及分类;最后,在一个小型光伏并网发电系统及其Simulink仿真模型上,进行故障模拟及仿真,以验证所提出的故障诊断方法.实验结果表明,所提出的故障诊断方法具有良好的精度和泛化性能,并且优于常规的反向传播神经网络和循环神经网络.     

基于Teager能量算子瞬时能量的贯通式同相自耦变压器牵引供电系统牵引网纵联保护方案

提出一种基于Teager能量算子瞬时能量的贯通式同相AT牵引供电系统牵引网纵联保护方案。牵引变电所出口并联电容与一段接触线构成牵引网边界,通过分析发现该边界对高频信号有很强的衰减所用。利用FEEMD分解提取故障电流高频分量,然后利用Teager能量算子计算故障电流高频分量的瞬时能量,并提取两端瞬时能量最大值。区外故障时,故障电流高频分量瞬时能量最大值较小;区内故障时,该值较大。根据该差异来构造保护动作判据,判别故障位置,决定保护是否动作。基于PSCAD大量仿真实验表明,该保护方案能够准确判别区内、外故障,并且有较好的耐过渡电阻能力。     

暂态电压稳定薄弱区的厂站稳态无功协调方法

考虑协调发电机和变电站电容器稳态无功出力占比对系统暂态电压稳定性的影响,以及无功优化和电压稳定的区域调控特点,研究了基于厂站稳态无功协调提高系统暂态电压稳定裕度的预防控制方案决策方法。该方法在利用AP聚类算法和综合暂态电压稳定裕度确定稳定裕度薄弱区域的基础上,基于发电机无功调节对薄弱母线电压作用的加权平均灵敏度进行灵敏调节发电机选择。接着以薄弱区并联无功补偿和灵敏发电机无功出力作为控制变量,建立兼顾暂态电压稳定裕度和母线电压额定值偏移的厂站无功协调多目标优化模型,并结合暂态稳定计算,利用MOEA/D算法和TOPSIS方法求解系统对严重预想故障的多目标稳态无功协调方案。江西电网实际算例的仿真研究验证了该决策方法的有效性。     

基于SIMULINK的气隙局部放电仿真技术研究

为了解决目前国内外局部放电仿真方法难以计算气隙局部放电暂态过程的问题,利用MATLAB(SIMULINK)的公共模块库和电力系统专业模块库,根据单气隙局部放电仿真物理模型,构造了气隙局部放电仿真计算的电路.研究了气隙放电过程的电压控制方法、分段时间控制方法、线性时间控制方法以及非线性时间控制方法,从而实现了多种控制方式下单气隙局部放电暂态过程的计算机仿真.得到的工频周期内的仿真波形和纳秒级单次放电仿真波形均与实际测量波形比较接近,证明利用SIMULINK可以进行气隙局部放电过程的仿真.该方法具有建模方便、运算速度快等优点,是一种十分有效的方法.     

1000 MW机组功率负荷不平衡保护误动原因分析及仿真优化

针对某电厂的机组跳闸事件,对于功率负荷不平衡的逻辑保护异常动作进行仿真分析研究。首先对于机组甩负荷试验时的超速逻辑保护动作记录数据进行分析。其次应用电力系统仿真软件对几种典型的故障进行仿真分析,为功率负荷不平衡保护的转速闭锁定值提供整定依据。最后针对不投入功率负荷不平衡保护的三种模式系统故障下,对于发电机功率、汽轮机功率以及发电机转速进行仿真模拟,得到仿真曲线。分别对三种仿真结果进行对比分析。分析结果表明:采用3 030 r/min作为功率负荷不平衡保护的转速,闭锁定值可以躲过系统的典型故障,同时对于甩负荷时机组超速控制影响也不大。