基于IEWT和噪能转移SR-MLS反演识别技术的低频振荡信号分析

电力系统低频振荡信号是典型的多分量混噪信号,特征提取较困难。为此,采用基于顺序统计滤波原理(order statistics filter,OSF)平顶上包络的改进经验小波变换算法(improved empirical wavelet transform,IEWT)和随机共振—移动最小二乘(resonance-moving least squares,SR-MLS)反演识别技术相结合的方法实现对振荡信号的特征分析。IEWT结合了小波分析的完备理论性和经验模态分解的自适应性,通过构造一系列正交小波滤波器组对信号进行分解。首先,根据OSF最大值滤波器原理得到频谱的有效平顶上包络,进而确定EWT的边界并对原始振荡信号进行抗噪主导模态分离,然后结合SR-MLS反演识别技术,在残余噪声的帮助下增强振荡特征并有效提取。最后,在自合成模拟信号仿真、IEEE 16机68节点系统仿真以及电网实测数据3个算例仿真下通过与经典Prony法、VMD-Hilbert法对比,表明了所提方法的可行性及有效性。     

异步电机断条故障诊断的细化包络方法

针对异步电机断条故障时电流细化频谱存在的故障频率成分较弱和幅值不对称问题,结合实调制细化算法与Hilbert变换算法,提出了一种新的细化包络算法。实调制细化算法基于移频调制原理实现了正负频段频谱的对称搬移,保证了细化谱与原始谱的一致,减少了计算量;经Hil-bert变换得到细化谱的包络谱,可以排除电网频率成分影响,提高包络谱的分辨率。仿真和实验结果表明,该方法使电机电流信号的故障特征频率更容易识别,克服了常规细化谱在电机断条故障诊断应用中的不足。     

行星齿轮箱故障诊断的幅值解调分析方法

齿轮故障的调幅调频效应以及振动传递路径的变化使得行星齿轮箱振动信号频谱具有复杂的边带结构.调幅部分包含齿轮故障信息.为了简化诊断分析,根据行星齿轮箱振动信号的调幅特点,提出了幅值解调分析方法.推导了包络谱的解析表达式,总结归纳了太阳轮、行星轮和齿圈故障振动信号包络谱的频率结构特点.通过行星齿轮箱故障实验信号分析验证了上述理论分析结果,基于包络谱诊断出了太阳轮、行星轮和齿圈的局部损伤故障.     

基于经验模态分解的风电轴承早期故障诊断研究

介绍了采用基于经验模态分解EMD包络谱的滚动轴承早期故障诊断方法。该方法先用EMD将原始时域信号分解为若干个平稳的固有模态函数IMF之和,然后求出包含主要故障信息的多个IMF分量的包络谱,通过包络谱频率来判断滚动轴承的故障类型。对滚动轴承内圈故障振动信号的分析结果表明,基于经验模态分解包络谱的故障诊断方法能够比传统的FFT频谱更加及时准确的提取滚动轴承的故障特征,利于提早发现故障隐患。     

电机振动监测故障分析

针对电机故障原因复杂情况，运用冲击脉冲值和振动加速度包络gE值综合监测来判断轴承故障状态，并结合频谱分析确定轴承故障部位。实际运用情况表明，电机振动监测可为电机故障诊断打开突破口。     

风扇振动路径分析及隔振研究

通过对抖动明显的落地扇进行结构剖析、振动频谱分析、零部件模态仿真分析,得出其振动传递路径,同时针对该路径进行相应的隔振设计。最后凭借对比分析、手板验证,确认风叶的低频隔振设计可以减小网罩15μm～200μm左右的振动幅值,使整机振动的最大幅值从300μm下降到80μm以下。结果表明:风叶隔振对于落地扇共振抖动具有明显减振效果,可以明显缓解落地扇的低频共振,使整机品质得到大大提升。     

共振解调与小波降噪在电机故障诊断中的应用

针对异步电机形成复合故障时电流频谱存在的故障频率成分难以准确分离的问题,结合小波降噪算法与共振解调技术,提出一种异步电机复合故障分离方法.依托小波优良的时频局部化特性,有效地区分信号中的突变部分和噪声,实现信号的降噪;利用软件方法实现共振解调,构造带通滤波器提取共振信息.利用Hilbert变换进行解调分析得到包含故障特征信息的低频包络信号,经过低通滤波、频谱分析后实现异步电机耦合故障分离和故障特征提取.实验结果表明,该方法使复合故障情况下的异步电机电流信号的故障特征频率更容易识别和分离.     

基于集成经验模态分解和峭度准则的滚动轴承故障特征提取方法

为实现滚动轴承故障的精确诊断,提出一种基于集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)与峭度准则的包络解调方法。该方法首先利用EEMD将振动信号分解,然后利用峭度最大准则选取EEMD分解后的本征模函数(intrinsic mode function,IMF),将该本征模函数进行包络解调从而获得滚动轴承的故障特征信息。该方法可以有效抑制经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)中的模态混叠问题,同时还避免了共振解调方法中中心频率及滤波频带的选取,具有良好的自适应性。利用该包络解调方法对实际滚动轴承发生内圈、外圈故障进行了分析,证明了该方法可以有效地提取滚动轴承故障特征信息,能够实现滚动轴承故障的精确诊断。     

基于声发射信号的行星轮轴承内圈故障包络分析方法

行星轴承因独特的行星运动,造成其振动信号传递路径具有时变性。同时,行星齿轮箱内多振源耦合,频率成分复杂,而行星轴承故障对应振动信号较弱,往往被较强的非轴承相关信号掩盖。目前,对于行星轴承进行故障特征提取大多基于振动信号进行分析,但由于振动信号频率范围不广,低频范围内受到干扰较多,得到的分析结果不理想。近来研究表明,相较于振动信号,声发射信号对故障更加敏感,频率信息清晰,能够更好的屏蔽噪声及其他低频干扰成分。基于以上优点,提出一种基于声发射信号的行星轮轴承内圈故障包络分析方法。首先,采集得到行星轴承内圈故障声发射信号,利用声发射信号频率高的特点,以快速谱峭度算法为基础,屏蔽可能混入干扰的相对较低频段,自适应选取声发射信号能覆盖的高频段共振带进行包络分析,实现对行星轴承的故障特征提取。通过试验对比振动信号与声发射信号的分析结果,验证了所提方法的有效性。     

一种改进阈值法小波去噪的信号包络分析方法研究

根据小波域阅值滤波的降噪特性,把改进的阈值函数方法和平移不变小波变换相结合,提出一种改进阈值法的小波去噪方法.所提方法和包络分析相结合,能够较好地解决由于随机噪声干扰而造成提取的包络信号轮廓信息粗糙的问题,改善包络提取精度.实现方法是先将改进阈值法的小波去噪方法作为包络分析的前置处理手段,再对信号进行包络提取和包络细化谱分析,获得突变特征频率.仿真结果表明,该方法可以有效的抑制噪声,能够较准确地提取信号包络和突变特征频率.     

Truncation filtering method for envelope analysis

Envelope analysis is an effective tool for bearing fault diagnosis. In most cases, the fault signal of the bearing that is located deeply inside the machine is always covered by the huge wide‐band noise. However, the common envelope analysis cannot effectively extract the fault feature from the frequency band containing huge wide‐band noise. Therefore, a modified envelope analysis that contains a new band‐pass filter based on resonance band and a new matched filtering computing method is proposed. The common envelope analysis is always concentrated on the selection of the filtering band and filter's other parameters, which can just control some parts of the filter. However, the whole shape of the filter has great effects on every element content of the filtered signal. Thus, according to the distribution characteristic of fault impact spectrum lines, the shape of the freedom damping vibration excited by single impact in frequency domain can be used as a filter for the truncation filtering to obtain the optimal envelope spectrum. Since the envelope shape of practical fault impact spectrum lines is not exactly like the shape of single impact in frequency domain, a scan filtering method is added to the band‐pass filtering, which is to use different central frequencies with the same interval and different bandwidths for filtering. A complicated structure test rig that is self‐innovate is used for experimental validation. The experimental result shows that fault feature extracted by the proposed method is better than the one extracted by the common envelope analysis.     

基于 COMSOL 的变压器铁心振动声场分布的 有限元仿真

为了研究变压器铁芯振动噪声的分布情况,本文基于COMSOL的多物理场耦合计算分析一台200 kVA油浸式变压器铁芯振动的声场分布。首先利用COMSOL有限元计算软件,构建了200 kVA油浸式变压器铁芯振动的电-磁-力多物理场模型,计算出变压器铁芯磁场分布情况及铁芯所受应力分布变化规律、位移分布规律,并对铁芯的典型位置的应力时域数据做频谱分析,得到铁芯所受应力集中在100、200、300 Hz.再将上述多物理场计算出的铁芯表面加速度经过FFT变换后的频域数据作为声场的激励源,作声场的谐响应分析计算出变压器铁芯振动的声场分布。最后,以一台200 kVA变压器空载实验数据验证仿真数据的正确性,经过比较发现有较好的吻合效果。仿真与实验得到的一致规律是：变压器铁芯振动噪声频率集中在500 Hz以下,且发现规律：变压器油箱的侧方声压>上方声压>正面声压;变压器油箱的侧方及上方的声压频率含量是100 Hz>200 Hz>300 Hz,而油箱的正面声压频率含量是100 Hz>300 Hz>200 Hz。     

基于机械振动信号的高压真空断路器故障诊断研究

提出一种基于小波-包络谱能量提取振动信号特征并进行故障诊断的新方法。首先应用小波分析对振动信号进行降噪处理,然后与希尔伯特变换相结合,提取振动信号的低频和高频包络,最后对包络信号进行谱分析及能量特征提取。实验结果表明,该方法对提取高压真空断路器机械振动信号的特征是有效的,可为故障诊断提供依据。     

高铁穿越风引起的输电线路振颤研究

跨高速铁路输电线路的断线事故是影响电力系统安全的重要因素之一。通过建立跨高铁区段输电线路有限元模型,分析了高铁穿越线路过程中的流场扰动,计算了线路风载荷与导(地)线的动力特性。采用数值模拟方法,建立了不同高度、档距的工况组合,研究时域内输电线路的振动响应特征,同时考虑了列车时速与车身长度的影响,并进行了现场测量验证。结果表明,高铁穿越引起的流场扰动将引起十余秒的线路振颤,且振动频率接近线路模态自振频率,易引发线路共振。升高线路高度、减小档距可减轻线路振颤现象。本文结果对跨高铁输电线路结构设计的理论研究有重要意义。     

基于MVMD和全矢包络谱的滚动轴承故障诊断方法

为全面、准确地诊断滚动轴承故障,提出一种基于多元变分模态分解(MVMD)和全矢包络谱的滚动轴承故障诊断方法.首先,采用正交采样技术获取滚动轴承同一支撑处互相垂直方向上的振动信号,将其组成一个二元调制振荡信号.然后,运用MVMD从二元调制振荡信号中提取一组最佳的二元调制振荡信号,其对应的带宽之和最小.由于MVMD运用统一数学模型对2个方向的信号建模,可确保故障特征被分解到同一层,便于后续的信息融合.最后,运用Hilbert变换对每个二元调制振荡信号解调得到相应的包络信号,利用全矢谱融合2个方向的包络信号信息以得到全矢包络谱,进而诊断滚动轴承故障.仿真和试验结果证明了所提方法的可行性和有效性.     

应用静止无功补偿器抑制次同步谐振的仿真研究

针对华北地区某大型坑口电厂（A电厂）串联补偿送出系统次同步谐振（subsynchronousresonance,SSR）引发发电机组轴系扭振的问题,采用基于电力系统计算机辅助设计和电磁暂态模拟程序软件（powersystemcom-puteraideddesignandelectricmagnetictransientinDCsystem,PSCAD／EMTDC）的时域仿真与频域仿真分析相结合的方法,通过大量的仿真计算,对静止无功补偿器（staticvarcompensator,SvC）抑制SSR的工作原理、控制策略及其影响因素等进行了系统的研究和验证。仿真结果与实际工程应用结果均表明,SVC能有效抑制SsR的发生。该方法可解决南方电网系统内交流串联补偿输电工程中的SSR问题。     

采用小波分解和同步检波的电压闪变信号检测新方法

本文提出了一种新型同步检波器,用子带滤波器取代了传统同步检波器中的低通滤波器。在此基础上,提出了采用小波多分辨率信号分解和同步检波的电压闪变信号检测新方法。该方法不仅能够对电压闪变信号进行不失真地包络检波,而且能够精确地检测电压闪变信号的时间和包络信号的发量及其幅度。仿真实验结果表明,该方法具有良好的检测和时频分析性能,适用于突变的、非平稳的电压波动与闪变信号的检测。     

直流偏磁引起的500kV电力变压器振动和噪声的现场测量与分析

设计了500 kV单相电力变压器振动与噪声在线同步监测方案,并通过振动与噪声传感器及相应的数据采集和分析系统实现了对广东惠州500 kV变电站单相电力变压器直流偏磁条件下的振动与噪声的实时监测。监测得到了500 kV电力变压器外壳上典型位置在直流偏磁前后的振动与噪声的时域波形数据,分析得到了500 kV单相变压器振动与噪声信号在直流偏磁前后的频率范围。试验结果表明:直流偏磁条件下电力变压器的振动与噪声幅值增加明显且频谱中出现了大量高次谐波,对于变压器的运行有着不利的影响。