電力電子化直流系統電弧智能故障檢測技術

王莉，教授，博導。2008年起任南京航空航天大學自動化學院電氣工程系教授，所在團隊為“多電飛機電氣系統 重點實驗室”，主要開展航空、航天和車輛供配電系統研究，包括電源系統故障診斷及健康管理技術、航空航天分布式供配電系統的智能優化設計和系統控制，高功率密度智能固態配電、電氣系統建模及仿真技術、虛擬仿真及數字孿生技術、電能變換技術等方面的理論基礎和應用研究。主持 自然科學基金、航空航天基金、裝備預研領域基金、大型飛機科技攻關、 虛擬仿真實驗 教學實驗建設等多項研究課題

電力電子新技術系列圖書序言
前言
第1章 緒論1
　1.1 背景與意義1
　1.2 電弧建模方法研究現狀2
　1.3 電弧故障檢測方法研究現狀4
　　1.3.1 基於物理現象的電弧故障檢測方法4
　　1.3.2 基於電流信號的電弧故障檢測方法4
　1.4 本書主要內容10
第2章 直流電弧的物理特性及模擬方法11
　2.1 電弧故障產生過程11
　2.2 電弧故障類型15
　2.3 電弧故障高頻信號產生原理17
　2.4 直流電弧故障機理分析19
　　2.4.1 直流電弧溫度場分布19
　　2.4.2 直流電弧電場分布22
　2.5 電弧故障模擬方法25
　　2.5.1 標準分析25
　　2.5.2 電弧發生裝置30
　　2.5.3 電弧故障研究平臺35
　2.6 電弧故障模擬及檢測研究實驗平臺方案38
　　2.6.1 串行電弧與並行電弧電路38
　　2.6.2 不同負載下的電弧實驗電路38
　2.7 本章小結41
第3章 直流電弧故障特征分析42
　3.1 引言42
　3.2 實驗條件42
　3.3 直流電弧電流特征分析44
　　3.3.1 直流電弧電流時域特征45
　　3.3.2 直流電弧電流頻域特征48
　　3.3.3 直流電弧電流隨機性特征分析53
　3.4 不同類型特征的計算覆雜度57
　3.5 光伏系統電弧特征分析58
　　3.5.1 逆變器結構58
　　3.5.2 影響因素分析59
　　3.5.3 逆變器噪聲對故障電弧的影響分析66
　3.6 直流電弧故障高頻特性與傳輸線之間的相互影響分析69
　　3.6.1 直流電弧故障高頻特性對傳輸線電氣參數的影響分析69
　　3.6.2 傳輸線線長對直流電弧故障高頻特性的影響分析72
　3.7 本章小結77
第4章 直流電弧故障模型及其參數辨識方法79
　4.1 引言79
　4.2 直流電弧靜態特性與噪聲特性80
　　4.2.1 直流電弧靜態特性80
　　4.2.2 直流電弧噪聲特性81
　4.3 直流電弧靜態模型與噪聲模型82
　　4.3.1 直流電弧靜態模型82
　　4.3.2 直流電弧噪聲模型82
　　4.3.3 用於電弧模型參數辨識的適應度函數83
　　4.3.4 模型參數範圍84
　4.4 混沌量子布谷鳥優化算法85
　　4.4.1 量子布谷鳥優化算法85
　　4.4.2 混沌機制86
　4.5 基於混沌量子布谷鳥優化算法的直流電弧模型參數辨識88
　　4.5.1 Hook靜態模型參數辨識結果89
　　4.5.2 不同靜態模型的性能對比91
　　4.5.3 分段噪聲模型參數辨識結果92
　　4.5.4 不同噪聲模型的性能對比94
　　4.5.5 模型輸出數據與實驗數據的故障特征對比分析95
　4.6 本章小結97
第5章 適應多種工作環境的直流串聯電弧故障檢測方法99
　5.1 引言99
　5.2 變分模態分解100
　5.3 時頻馬爾可夫排列轉移場101
　　5.3.1 傳統馬爾可夫轉移場101
　　5.3.2 時頻馬爾可夫排列轉移場基本原理102
　5.4 奇異值分解104
　5.5 核極限學習機105
　5.6 實驗平臺和數據收集107
　5.7 實驗結果分析109
　　5.7.1 所提方法在離線環境下的檢測結果109
　　5.7.2 離線環境下不同特征提取方法的性能比較112
　　5.7.3 不同分類方法在離線環境中的性能比較114
　　5.7.4 在線實驗結果分析124
　5.8 本章小結127
第6章 網絡級直流串聯電弧故障檢測方法128
　6.1 引言128
　6.2 實驗平臺的搭建與數據分析129
　　6.2.1 實驗平臺129
　　6.2.2 配電網中電弧噪聲的傳播規律130
　6.3 多支路電流信號多尺度高維特征提取方法132
　　6.3.1 多尺度分析算法132
　　6.3.2 高維特征向量提取133
　　6.3.3 構造多支路電流信號的高維特征向量134
　6.4 隨機森林基本原理136
　　6.4.1 基於隨機森林的分類方法136
　　6.4.2 基於隨機森林的特征重要性分析方法138
　6.5 基於離線實驗的網絡級電弧故障檢測算法性能分析139
　　6.5.1 特征選擇方法139
　　6.5.2 基於多尺度特征與RF的直流電弧故障檢測方法的檢測結果141
　　6.5.3 不同方法的檢測性能對比142
　6.6 基於在線實驗的網絡級電弧故障檢測算法性能分析144
　6.7 本章小結147
參考文獻148