基于EMD和AR模型的水轮机尾水管动态特征信息提取

提出一种基于经验模态分解(EMD)和自回归(AR)模型的水轮机尾水管动态特征信息提取方法.对经过预处理的信号进行EMD分解,得到包含特征频率的本征模态函数(IMF),对每个IMF建立AR模型,取模型参数作为故障模式识别的特征矢量.以水轮机尾水管压力脉动信号为例,运用此方法进行了尾水管动态特征信息的提取.试验表明,基于EMD和AR模型的特征提取法是故障特征提取的有效方法.     

基于改进HHT方法提取水轮机动态特征信息研究

水轮机轴系信号是一种典型的时变非平稳信号,常规的Hilbert-Huang变换方法虽能良好地分析这类信号,但原始信号经EMD分解后,在低频区易产生虚假的IMF分量,直接影响特征信息的提取,导致误判。本文提出基于能量相关波动的改进HHT方法及其判别条件。通过仿真信号对该方法进行了有效性验证,并以原型水轮机非最优工况下动态信号为例,进行了应用检验。结果表明,与常规方法相比,该方法便捷有效、并具有良好的虚假分量识别能力,提取真实的水轮机特征参量,更加适合分析复杂而特殊的水轮机动态特征信息。     

改进希尔伯特–黄变换方法提取水轮机动态特征信息

常规的希尔伯特–黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)方法能较好地分析水轮机轴系信号,但经经验模态(empirical mode decomposition,EMD)分解后,在原始信号的低频区易产生虚假的内禀模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量,干扰特征信息的提取,引发误判。该文提出基于能量波动的改进HHT方法及其判别条件。该方法利用分量信号能量递减原则并设定判别阈值来跟踪筛选虚假分量。通过仿真信号对该方法进行了有效性验证,并以原型水轮机非最优工况下动态信号为例,进行了应用检验。结果表明,该方法具有良好的虚假分量识别能力,提取真实的水轮机特征参量,更加适合分析复杂而特殊的水轮机动态特征信息。     

基于EMD方法的高压断路器液压机构振动信号分析

针对高压断路器液压操动机构,分析了振动产生的原因,提出采用EMD(经验模态分解)方法对振动信号进行分解,利用包络谱分析方法提取信号的时域参量,作为反映液压机构操动特性的依据。实验分析表明,该方法能有效地提取液压操动机构运动过程的时域特征。     

分接开关振动信号EMD熵和小波熵的比较

针对变压器有载分接开关机械故障诊断,引入一种基于经验模态分解EMD(empirical mode decomposi-tion)能量熵的诊断方法,以提取变压器有载分接开关振动信号特征并进行故障诊断。首先进行小波消噪,然后对信号进行经验模态分解,对得出的各阶固有模态函数求能量,最终计算得到信号的能量熵值。运用EMD能量熵作为特征参量,分析了触头正常和烧毁两种情况下分接开关切换时产生的振动信号,并与小波能量熵比较,研究结果表明,分接开关振动信号基于EMD能量熵的方法比基于小波能量熵的方法有效。     

基于小波预处理的HHT方法在水轮机振动诊断中的应用

提出了基于小波去噪、降采样和HHT变换的方法。该方法先利用小波进行信号去噪,克服噪声对EMD分解的影响。其次,为获得正确的IMF分量和Hilbert谱,采用降采样方法对信号进行重采样,继而得到适当的采样率。最后,进行EMD分解提取具有明确物理意义的水轮机振动模式分量信号,再对各分量信号进行Hilbert谱分析,从而识别信号的异常频率和发生时间。并将该方法应用于某电站1号机组振动信号分析,结果表明,基于小波预处理的水轮机振动信号Hilbert-Huang变换方法能对机组性能做出良好评价,值得推广应用。     

基于增强VMD相关分析的水电机组摆度信号降噪

为有效提升强背景噪声与复杂电磁干扰下水电机组摆度信号的分析精度,研究提出了一种基于增强VMD相关分析的摆度信号降噪方法。首先对摆度信号构造Hankel矩阵并进行奇异值分解,进而基于均值滤波策略筛选有效奇异值,求得Hankel估计矩阵并反向重构信号,实现低频段信号增强;再利用变分模态分解将重构信号分解为系列模态分量,并分别进行自相关分析,求得归一化自相关函数及对应的能量集中度指标;最后基于能量集中度选择有效分量进行特征信号重构,最终得到降噪后的摆度信号。通过仿真分析与电站实测振摆信号降噪验证,证明了所提方法具有较好的降噪性能。     

基于小波的灰色预测理论应用于水电机组故障预测分析

基于神经网络"能量-故障"映射关系,提出将小波频带分析与灰色预测理论相结合进行水电机组故障预测.运用小波分解提取各频带能量,应用预测理论建立水电机组故障特征量的预测模型,预测各频率成分能量的变化,重构由预测各频带能量成分组成的特征向量,应用于水电机组故障预测分析.以水轮机主轴摆度信号为例,应用该方法进行了特征信息提取和预测,表明将小波能量提取与灰色预测理论相结合进行振动特征信息的预测比较有效,为故障预测提供了新思路.     

基于改进希尔伯特-黄变换算法的电力系统低频振荡分析

作为一种非线性时变信号处理方法,希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)已经被应用到电力系统低频振荡的分析中.分析经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)过程中存在的端点效应和模态混叠现象.针对EMD分解过程中的端点效应问题,通过4种端点延拓方法的比较,得出适合电力系统低频振荡信号分析的延拓方法.在介绍频率偏差法基本原理和适用范围的基础上,提出利用频率偏差法来解决EMD分解中存在的模态混叠现象,并建立基于极值点对称延拓和频率偏差原理的改进HHT算法.测试信号和仿真算例证明频率偏差法可有效地解决信号在EMD分解过程中的模态混叠现象,扩大了HHT在低频振荡信号分析中的应用范围.     

基于集合经验模态分解与Wigner-Ville分布的水轮机振动特征信号的分析研究

针对经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）存在模式混合问题和魏格纳-维利分布（Wigner-Ville Distribution,WVD）对于多分量非平稳信号存在固有交叉项干扰的缺陷,本文提出一种将集合经验模态分解（EEMD）方法与魏格纳-维利分布（WVD）分析方法相结合的方法,即抑制了WVD对于多分量非平稳信号却存在固有交叉项干扰的缺陷,又发挥了WVD描述信号的时变特征性能。通过仿真试验表明该方法能有效的抑制了交叉项干扰,并将其应用于水轮机振动信号特征信号的提取中,为后续进行机组故障诊断提供有效的分析工具。     

51—50—3型汽轮机功率限制器缺陷的消除

针对机组运行中油动机发生大幅度摆动的现象,分析了产生摆动的原因。根据油流扰动力的计算结果,对功率限制器结构进行改进,消除了摆动,保证了机组安全运行,在生产实践中得到验证。     

汽轮发电机功率测量环节参数测试方法研究

研究了汽轮发电机功率测量环节时间常数的试验方法,对汽轮发电机组甩负荷法和模拟信号输入功率变送器测试法进行了对比分析,指出了这两种试验方法的优缺点。通过仿真说明了试验后的数据处理过程。对电网稳定计算中所使用的模型参数测试与完善具有一定的借鉴作用。     

基于叶素理论的风力发电机组风轮建模

风力机风轮部分的建模对搭建风力发电整机运行仿真模型有重要意义。在风力机空气动力学特性分析的基础上,讨论了两种风轮建模的基本方法。通过对这两种方法的比较,选用基于叶素理论的方法建立了风轮模型。此风轮模型可适用于各种风力发电机,在已知风力发电机的固有参数的条件下,可以得到设定风速、风轮角速度以及调节桨距角下的风轮输出转矩值。由模型输出得到风力发电机的运行特性曲线,对分析风力发电机运行特性,制定相应的控制策略有着重要的指导作用。对模型施加实际风速信号,实现了对风力发电机组运行状态下输出转矩的模拟,并运用权系数来分隔桨叶的叶素,这不但进一步证明了所建模型的正确性,而且更加合理和精确地建立桨叶的气动模型。     

风力发电机传动系统故障诊断的机电仿真研究

为了研究风力发电机组传动系统齿轮故障在发电机电流信号中的响应过程,扩展电流信号诊断方法的应用范围。在考虑齿轮啮合刚度变化和模拟断齿故障变化特征的基础上,建立齿轮副动力学模型;以典型的双馈风力发电机为对象,建立双馈发电机及其控制系统模型。利用齿轮副和发电机的转速参数关联两个模型,构建机电联合仿真模型。在理论上研究齿轮正常或存在断齿时的电流故障特征,并与试验台模拟故障试验比较。仿真与试验结果表明,发电机定子电流可以准确反映齿轮的故障特征信息,且在离网状态下,主要会引起电流信号的频率调制特征。     

微型燃气轮机发电系统直流侧的建模方法

为更方便、经济地研究微型燃气轮机的电特性,可采用斩波器来模拟微型燃气轮机发电系统直流侧的电特性,通过对微型燃气轮机的模型进行近似线性化和降阶处理,得到了其传递函数。根据实测数据,采用时变系统最小二乘法对传递函数的参数进行辨识,并将上述模型的输出信号作为斩波器的输入参考信号。将采用该模型得到的仿真结果与实测数据进行对比,验证了该建模方法的正确性和可行性。     

基于Hartley变换的水轮机调速器参数辨识

在辨识水轮机调速器参数时,传统的辨识方法所需测量的信号可能不可测,或者辨识连续时间系统时需要先将系统离散化,从而引入各种误差.针对该系统参数辨识中存在的问题,提出了基于Hartley变换的调速器参数辨识方法.该方法利用Hartley调制函数的优越性质,运用Harfley变换测量系统输入输出的微分项,进而建立系统的最小二乘模型,最后用最小二乘法直接辨识系统物理参数.分析建立了调速器辨识模型,用本文提出的方法进行了调速器参数辨识,设计了两组对比试验,其中一组加入高斯白噪声.试验表明该方法不仅辨识精度较高,而且对噪声有较强的抑制能力,验证了本文提出的水轮机调速器参数辨识方法在工程应用中有较高的可行性与有效性.     

混流式水轮机功率异常波动成因分析

石门坎水电站混流式水轮机组在部分负荷下运行时,机组有功功率波动过大导致该电站无法并网发电。采用SST湍流模型对该电站水轮机在偏工况下的三维不稳定流动进行了仿真计算,重点分析了尾水内部压力脉动特性,研究发现:尾水管空腔涡带振动频率与发电机自振频率发生共振是引起机组有功功率摆动过大的主要原因。     

海上风机一体化电磁暂态模型与雷电暂态过电压研究

为了减小雷击海上风机引发暂态过电压的故障率,需要准确地分析海上风机暂态过电压的影响因素及响应规律。结合海洋接地环境及风机桨叶转动特性,利用电磁场数值计算的方法,建立了一种新型的海上风机一体化电磁暂态模型;利用ATP-EMTP对海上风机进行仿真分析,研究了海水深度、桨叶长度和塔筒高度、雷电流参数、雷击点和桨叶位置对机舱处雷电暂态过电压的影响,并利用波过程理论分析其原因。仿真结果表明,由于雷电流在风机上存在折反射现象,使得机舱处暂态电压存在明显振荡特性;所提影响因素会对暂态电压的峰值和振荡频率产生不同程度的影响。     

原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响

随着电网的发展、互联系统的形成和发展,电力系统动态稳定问题日渐突出。原动机调节系统作为电力系统中的一个重要部分,在维护系统稳定和提高电能质量等方面有重要的作用。为了更好地开展区域互联电网稳定性分析,研究原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响十分必要。该文从机理上研究原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响。从时域和频域2方面对机理分析结论进行了验证。建立了Dw-Dd坐标系,研究得出了原动机调节系统提供正阻尼或负阻尼的区间。在Phillips-Heffron模型中引入了原动机调节系统传递函数模型,对其进行了频率响应特性及阻尼特性分析,提出了分界频率的概念,并得出了一般性结论。在单机无穷大系统和多机系统中,研究了原动机调节系统主要参数对电力系统动态稳定的影响,通过频域小干扰计算和时域Prony分析,验证了机理分析结论的正确性。原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响,除了与调节系统本身参数有关外,还与系统振荡频率以及机组对某个振荡模式的相关程度有关。     

一种基于双馈风机锁相环动态响应的风-火协同调频策略

针对风电机组参与系统频率调整与传统同步机电源相互配合的问题,通过合理设置双馈风电机组锁相环控制参数使其具有与传统同步机电源相似的惯量响应能力,进而分析风电机组惯量响应与同步机一次调频之间的相互影响,在此基础上提出风电机组主导的风-火协同调频控制策略。本策略的优点在于能减弱风电机组惯量响应过程中对于同步发电机组一次调频出力的抑制作用,加快同步发电机调频响应速率,进一步优化系统频率。最后在EMTDC/PSCAD中搭建时域仿真系统,验证了所提出理论分析的正确性与控制策略的有效性。