基于分形理论的电力系统高频暂态波形特征识别

电力系统中的参数波形与电力系统的运行状态紧密相关，它反映和预示电力系统可能发生的某种状态或故障。利用混沌与分形理论，对电力系统的参数波形进行综合分析，提取状态特征值，建立标准特征参数库，对电力系统的运行性能进行综合分析与评判。针对电力系统波形特征，提出了一种新识别算法——分形维数和均值密度法，能有效地识别不同类型的高频暂态特征波形，分析结果可用于电力系统状态监测及故障诊断。     

汽轮机转子振动故障非线性诊断研究

针对汽轮机转子振动故障的特点,根据Bently实验台所采集的4种典型汽轮机转子振动故障数据,运用分形盒维数、ARMA自谱函数、ARMA模型的二维双隐层神经网络和小波包分析方法研究了振动故障的非线性特征,进行故障诊断。诊断结果表明:不同故障盒维数不同,采用盒维数能够较好的对故障类型进行判别;各种故障的自谱函数幅值分布在不同的频段,有较好地区分度;采用ARMA模型的二维双隐层神经网络进行故障诊断,可以得到各种故障检验样本与目标函数在欧氏空间的最小距离,有较高的故障辨识力;运用小波包分析方法,可以获得汽轮机转子振动的故障状况,根据不同故障发生时的频谱特征,识别出不同的故障。     

基于分形理论的输电线路故障检测和选相

应用分形几何理论分析了电力系统故障发生时相电压和相电流采样信号的波形特性。通过计算故障情况下相电压、相电流和模电流的分形数，提出了一种基于分形理论的故障检测和选相的新方法。经过EMTP仿真证明：这种方法能准确识别各种类型的故障并选出故障相，不受过渡电阻和电源参数的影响，能在弱馈侧正确选相。该方法原理简单、数据窗短，可以在故障发生后半个周期内正确选相，具有很高的灵敏性和可靠性。将选相算法应用于动模实测数据，选相结果正确。     

分形在直流系统故障检测中的应用

针对直流系统中环网对接地故障检测的影响，提出利用分形的思想，初探性研究分形对环网故障的识别。在以低频注入法为基础的直流系统故障检测中，利用分形维数和凹凸度参数惟一确定的二维平面上点的位置，来识别不同情况的接地故障。该方法弥补了用单一维数识别故障的不足。给出了该方法的具体步骤，通过大量的仿真证明其有效性。     

非线性动力系统长度分形维理论及工程应用研究

在Hausdorff维和分配维的基础上，将超立方体作为覆盖单元，根据非线性动力系统振动波形的前向性特点和拓扑映射技术，提出了长度分形维的概念和计算公式．对长度分形维的数学严密性进行证明并对其工程应用可靠性作出评价，说明其具有概念明晰、计算简单、对理论值逼近较快、适合于少样本点集等特点．工程应用实例表明。基于长度分形维能够对非线性动力系统进行状态空间检测，噪声免疫力强和缺陷识别精度较高是其突出特色；它对理论分形维的适度近似性使其可以作为非线性动力系统的有效特征量，依其进行模式辨识是可行和有效的。     

水泵机组振动问题分析研究

在水泵机组故障诊断过程中,经常接触并且影响最大的就是振动故障,剧烈的振动不仅会加剧设备损坏程度,严重时还会造成机组损坏导致停机,影响供水安全,因而振动异常是水泵机组运转中隐患和缺陷的综合反映,是故障发生的信号。通过对某水厂5#配水机组振动超标故障的频谱、幅值、相位和波形进行深入分析,从而区分出水泵机组振动故障类型,并提出了应对振动故障发生的建议措施。     

分形理论在海滩剖面演化规律研究中的应用初探

基于分形原理,通过波浪水槽试验,对波浪作用下的海滩剖面形态开展分形维数计算和分析,探究分形理论应用于海滩剖面演化规律研究的可能性。结果表明:海滩剖面分形维数可以用于描述海滩剖面形态的不规则程度和复杂性,分形维数越大,海滩剖面形态越复杂。同时,围绕波浪动力因素变化对海滩剖面分形维数的影响展开讨论,波浪类型、波高和水深的变化均会导致海滩剖面分形维数的改变,波浪类型和波高的变化对海滩剖面维数的影响更明显,而水深变化导致的波浪因素变化对海滩剖面分形维数的影响相对较小。研究发现随着波浪作用时间的增长,海滩剖面分形维数最终朝平衡方向发展。     

地貌形态特征分形信息维数与像元尺度关系研究

本文论述了用分形信息维数(兀D)表征流域地貌形态特征的原理和方法；建立了基于GIS平台流域地貌特征分形信息维数的计算模型；并利用Avenue语言开发了基于Arcview环境下流域地貌特征分形信息维数计算软件。以长江弹子溪小流域为例进行地貌分形信息维数的计算，依据计算数据就地貌形态特征分形信息维数与像元尺度关系进行了分析。结果表明：流域地貌分形信息维数可以较好地作为流域复杂地形地貌形态特征综合性、整体性和科学性的量化指标；像元尺度对地貌分形信息维数的无标度区间确定十分关键；跨流域地貌形态特征分形信息维数计算与评估应以统一像元尺度为前提。     

基于声发射监测的堤防管涌试验

为研究声发射实时监测堤防的管涌过程,开展了变水头作用下的砂槽模型试验。通过对管涌过程的渗流量、平均水力坡降与声发射特征参数对比分析,发现管涌过程的水力参数和声发射参数具有相同的分布规律。引入地震级数b值计算方法和关联维数G-P算法,计算管涌过程中AE信号的b值和AE信号波形的分形维数值D。结果表明:由b值和分形维数值D的大小和分布规律,可对管涌过程进行判别,及时对管涌危害进行预报,降低堤防管涌带来的危害。     

陕西合阳黄河湿地土壤颗粒体积分形特征研究

本研究通过粒径分析,采用分形理论,研究了陕西合阳黄河湿地4种不同类型土壤的分形特征.结果表明:(1)体积分形维数反映出从荒地、耕地到湿地,直至退化到盐碱化荒地,土壤质地具有变粗的趋势,可以更精细地反映出土壤质地的变化.(2)体积分形维数与粘粒、粉粒和砂粒含量表现出不同的相关性.(3)分形维数在不同类型土壤剖面上随深度的变化复杂多变.     

水文干旱的时间分形特征探讨

介绍了分形理论的基本概念及其分维计算方法．探讨了干旱要素在一定标度范围内的统计时间分形特征．通过实例分析表明：不同程度的干旱现象具有各自的时间演变规律，时间分形与干旱发生的周期存在反相关关系，即时间分维越小，干旱发生的周期越长，干旱现象越严重；而轻轻的干旱现象则以短周期为主，发生频繁，分维值较高．时间分维有可能对干旱规律的认识和预防有重要价值．     

基于虚拟仪器的水轮机组监测与诊断分析系统

随着水电机组在国家电力工业中的比重和水轮发电机组单机功率的增加,对水电机组的状态监测和故障诊断技术提出了更高的要求。本文采用虚拟仪器系统作为开发平台设计并组建水轮发电机组监测和故障诊断系统。该系统实现了水轮发电机组振动信号的数据采集、数据处理和分析,并进行故障诊断。。     

四川省普格县滑坡孕灾环境因子敏感性分析

四川西部是我国地质灾害高易发区。为了对滑坡孕灾环境因子的敏感性进行定量分析,以普格县境内分布的滑坡为例,基于变维分形理论、ArcGIS平台,借助累积和变换次数和分维值研究区内小、中、大型滑坡孕灾环境因子的敏感性,并引入分维值方差这一概念来度量分维值的离散程度。主要成果与结论为:①坡度、断裂和公路等因子对滑坡发育的影响较大,河流和起伏度等因子对滑坡发育的影响较小;②中型滑坡的孕灾环境因子分维值方差最大,小型滑坡次之,大型滑坡最小;③分维值为滑坡对孕灾环境因子的敏感性提供了定量的分析,而分维值方差为滑坡对各个孕灾环境因子敏感性程度的离散性进行了度量;④变维分形理论为滑坡灾害危险性评价中的孕灾环境因子权重提供了分形学依据。     

表面分形原理在研究泥沙吸附乳化油特性中的应用

本文应用表面分形原理，研究了泥沙表面的分形特性，得出了相应的分维数，并以此为基础，进一步对泥沙吸附乳化油的特性进行分析，最终导出了平衡吸附量与分维数、泥沙粒径、吸队质截面积等因素的关系。     

黄土高原重点流域河网分形特征研究

分形理论为流域地貌形态特征的定量描述开辟了新的思路。本文采用盒维数计算原理和方法,计算黄土高原20条重点流域的河网分维值,探讨其分维值与流域面积、径流模数、产沙模数的相关关系,结果表明:黄土高原地貌形态在其无标度区间内表现出很好的分形特征,根据计算出的各流域分维值发现,黄土高原大多数流域可能处于侵蚀发育的幼年期;流域干流长度与流域面积的幂函数关系式拟合较好,符合Hack提出的主河道长度与流域面积的关系;径流模数与河网分维存在很好的线性关系,其相关系数通过了显著性水平为0.01的检验;河网分维与流域面积、产沙模数都呈正相关性,但难以用某一种简单函数描述。最后通过多元回归分析,建立了产沙模数模型,验证结果表明,该模型具有较高精度,可以对流域产沙模数进行估算。     

颗粒材料破碎能耗分形理论研究

大理岩颗粒材料破碎具有分形特征,为了研究颗粒压缩破碎的分形特征,结合大量的单颗粒破碎试验,得出了颗粒破碎粒径分布图,将颗粒破碎的形态特征分为3类,指出破碎形态与颗粒形状的关系。同时根据试验结果,确立了颗粒破碎时的变形与粒径的关系,并以此为依据,首次建立了颗粒破碎能耗与分形维数的关系。基于压缩破碎的试验结果得出分形维数,试验选取的颗粒破碎的分形维数D为2.48。所有的结论都建立在试验的基础上,所用假设经过试验结果的验证,与试验结果十分吻合。     

融合改进符号动态熵和随机配置网络的水电机组轴系故障诊断方法

现有水电机组轴系故障诊断研究主要建立在单一传感器振动信号数据的基础上,存在故障信息缺失和传感器测点选择困难等问题。为此,提出了一种基于精细复合多元多尺度符号动态熵(RCMMSDE)和随机配置网络(SCN)相结合的水电机组轴系故障诊断方法。首先,将精细复合技术引入RCMMSDE模型中,改进了传统多元多尺度熵粗粒化不足的问题。然后,通过提取水电机组不同传感器振动信号的RCMMSDE值作为故障特征。最终,将故障特征输入SCN网络实现水电机组轴系故障的准确识别。仿真结果表明,RCMMSDE-SCN模型在两个不同数据集上分别取得了97.58%和99.17%的诊断率,验证了所提模型具有良好的诊断性能。同时,对比不同诊断模型在多元传感器信号和单一传感器信号两种不同情景下的诊断情况,表明融合多元振动信号可以有效改善水电机组轴系故障诊断模型的识别性能。本研究为融合水电机组多元传感器振动信号故障诊断提供了一种新的方法,具有良好的借鉴价值。     

颗粒级配对非饱和红土土-水特征曲线的影响

颗粒级配是影响土-水特征曲线的主要因素之一,探讨这个问题对研究非饱和土的渗流和强度特性具有重要价值。以江西红土为研究对象,人工配制5组颗粒级配不同的土样,基于分形理论研究其分形特征及其分维数,结合滤纸法试验测量土样的土-水特征曲线并求得其特征值,然后分析各特征值与分维数之间的关系。结果表明:对于不同颗粒级配的土-水特征曲线,同一体积含水率下细土颗粒含量越多的土样其基质吸力越大;粗细土颗粒含量不同的土样均具有较好的分形特征;颗粒级配定量指标均随分维数的增加呈现出先增后减的规律;且分维数随着细粒土含量的减少而降低,进气值和残余基质吸力值均随分维数的增大而提高。说明可运用分维数讨论颗粒级配对土-水特征曲线的影响。