基于OPGW的输电线路落雷检测与定位研究

利用OPGW(光纤复合架空地线)内光纤的法拉第磁光效应,研究了基于光纤的输电线路OPGW上雷击信号检测与定位的可行性,开发了相关设备,并进行了一系列实验。结果表明,通过检测OPGW中传输光信号的变化有可能实现OPGW上的落雷监测,并对雷击点进行定位,为输电线路的防雷设计和改造提供更多有用信息。     

非燃烧激励对缸盖燃烧激励振动影响模拟分析

模拟了活塞换向撞击、侧压力、曲轴主轴颈负荷单独作用及各激励和燃烧激励共同作用时引起的缸盖表面振动信号,并对各激励振动响应信号的时频特点进行了分析．结果表明,各激励引起的缸盖表面振动位移主要反映了2kHz以下的低频振动,振动速度和加速度能同时反映系统的低频及高频振动,在时域和频域上各激励振动响应存在耦合．但侧压力及曲轴主...     

局域波法在转子系统多故障监测中的应用研究

局域波法是基于信号局部特征,通过该方法可得到信号的瞬时频率和构成能量－时间－频率三维分布的Hilbert时频谱。用局域波法分析了转子系统出现裂纹和磁摩故障耦合时的振动特征,结果表明局域波特别适合分析非线性非平稳信号,能清晰地描述振动信号的时频特征,为工程实际中转子系统的故障监测和诊断提供依据。     

±500kV江城线雷击本体特征研究

目前已较全面统计分析了输电线路走廊落雷规律,但却缺少分析线路本体雷击特征规律。为此,基于线路走廊落雷参数统计方法提出线路本体雷击特征规律统计方法,并在雷击暂态监测装置数据的基础上对相关数据进行统计分析,获取输电线路不同区段的绕、反击分布特征规律,分析表明线路反击故障与反击雷数量分布并无明显相关性,绕击故障与绕击雷分布具有较强的关联性。接着针对具体区域分析了雷击与线路走廊地闪的关联性。最后,结合线路走廊雷电分布特征分析获取平原和山区线路击杆率实测参数,将山区进行细分,典型线路击杆率和反击率较为一致地呈现出"平原>山顶>山坡>山谷"的分布特征。研究成果对于保障输电线路安全意义重大。     

多重雷击导致变电站重合闸失败原因分析

多重雷击导致变电站重合闸失败对输电线路及站内设备影响较大。对此,通过分析南方电网某500kV输电线路雷击故障后变电站重合闸失败的案例,利用雷击监测系统,全面监测雷击闪络过程工频故障电流、雷击暂态行波电流,基于监测数据,实现了故障精确定位、原因辨识以及重合闸失败原因分析。结果表明,分闸到合闸期间连续多次雷击使得故障点绝缘无法恢复,最终导致了重合闸失败。研究成果可为类似线路故障分析提供参考。     

基于S变换的内燃机气缸盖振动特性研究

介绍了S变换的基本原理.设计了仿真试验,对比分析短时傅立叶变换,连续小波变换以及S变换的时频分析能力.结果表明,S变换是一种更加有效的非稳态信号时频分析方法.采用S变换对灭缸前后气缸盖侧面振动信号进行时频分析发现,信号能量主要集中于4～6.4 kHz的高频区域,在曲轴转角方向上,4～6.4 kHz的频带成分持续间断出现,其出现位置和间隔与振动信号各冲击响应相对应.研究表明,S变换具有较好的时频定位能力,可用于内燃机气缸盖振动特性研究.     

一种新型配电网雷击点定位装置的研制

通过对配电网雷击过程的分析,提出了一种基于罗氏线圈的雷电流监测与定位系统,系统利用罗氏线圈电流传感器通过对接地线的耦合实现对雷击闪络过程中流入接地线的雷电流的测量,然后利用4G网络将雷电流大小和监测装置编码上传到监控平台,监控平台利用所构建的雷电流监测装置的编码和杆塔的对应关系,实现对配电网雷击点的可靠定位。     

架空线路雷击跳闸情况分析

介绍了上海市金山地区架空线路实际运行中的雷害情况,并对该地区2019—2021年架空线路雷害进行了相应的故障分析,探索了线路雷击跳闸产生的原因。由此得到该地区雷击跳闸或雷击断线的主要原因,包括区域地闪情况严重、架空线路路径过长、绝缘匹配存在问题等。提出了结合金山地区地闪分布情况、设备状况和可靠性要求,采用装设架空避雷线、加装线路避雷器、使用避雷器脱离器、优化线路设计等措施来改进线路防雷。     

基于雷电记录与行波数据的雷击故障测距结果优化方法

针对雷击故障参考点定位不准确,导致测距结果可能与雷击故障发生的实际距离相差较大的问题,结合雷电记录与行波数据,从雷击故障参考点定位角度着手,进行雷击故障测距结果优化研究。首先获取相关雷电记录和行波数据,然后计算待分析故障特征点,并利用雷击故障历史数据、非雷击故障历史数据、雷电定位系统历史数据,构建（Δx,Δt,ΔP）三维坐标系,划分雷击故障识别域和非雷击故障识别域,判断待分析故障特征点是否落入雷击故障识别域当中,确定雷击故障参考点,最后利用行波测距方法得出雷击故障精确位置。结果表明,与基于雷电记录或基于行波数据的2种单一测距方法相比,该方法测距结果更接近实际值,由此可知,雷击故障测距结果得到优化,提高了测距精度。     

基于振动和声发射的滚动轴承故障诊断技术

针对舰船燃气轮机动力涡轮转子系统中滚动轴承故障频发的问题,搭建了滚动轴承故障模拟试验台,利用激光加工设备在前支承位置预制了3种滚动轴承故障（外圈、内圈和滚子）,分别结合4种滚动轴承状态,在800~3 000 r/min转速范围内开展了定转速试验并同步采集了振动信号和声发射信号,在此基础上先后利用阶次分析、小波包分解实现了信号预处理。研究结果表明：动力涡轮转子系统临界转速试验值与仿真值相对误差约为3.8%,同时该系统平衡精度等级较高,可支持开展后续故障试验;较低转速（800~1 000 r/min）下加速度信号中滚动轴承故障特征较为明显,可进行故障源定位,更高转速下可借助明显增大的变柔度振动特征进行故障监测;滚动轴承故障对应的声发射信号主要频率范围集中在0~375 kHz。     

可扩展式高压输电线路光纤点式传感网络技术研究

针对高压输电线路运行状态监控采用有源电信号传感器存在的问题,以高压输电线路准分布式全光监测网络的设计和架构为例,基于FBG光纤传感、波分复用光纤信号传输和光纤网络拓扑技术,架构了新一代可扩展式无源输电线路全光监测网络,实现了单根光纤通道监测一条输电线路上多基杆塔的导线温度、金具温度、导线微风振动、绝缘子状态、杆塔倾斜等状态量。对比传统光学检测技术,并通过现场挂网式运行结果表明,该技术可实现多基杆塔状态监测,可满足电力系统安全稳定运行需求。     

基于分布式光纤测温系统的坝前水温反馈分析

为研究特高拱坝坝前水温一维垂向分布规律,以溪洛渡工程为例,结合分布式光纤测温结果对坝前库水温度进行反馈分析。将光纤上游拐点处温度测值视为多频组合信号,利用小波多分辨率时频分析技术,对温度监测数据进行时频分解,分离提取坝前库水温度,并建立坝前水温一维垂向分布曲线。结果表明,溪洛渡工程坝前库水温度分布基本符合稳定分层型水库分布特点,并且跃温层具有迁移、变化特性。跃温层自库表产生,经历"出生"、"生长"到"逐步成熟"的有界增长过程,最终于库底消亡。     

基于经验模态分解方法的柴油机振动信号去噪声处理

针对柴油机振动信号的瞬时非线性特点,提出采用柴油机振动信号的本征模函数(IMF)分量进行特征频带识别的新方法。将柴油机振动信号经经验模态分解,并去掉主要干扰因素所对应的IMF分量,再将剩余IMF分量进行重构得到柴油机振动信号。实际测试结果表明,重构后的信号能反映柴油机机身振动的真实趋势。     

一种基于数字信号的叶片动频特性试验研究方法

为了满足长叶片动频特性试验研究的需要,解决传统动频试验中传输速度慢、数据量小、抗干扰能力弱和集成化程度低的问题,基于数字传输技术,建立了基于数字信号的叶片动频特性试验体系,并运用设计的试验体系对某型长叶片进行了动频试验研究,获得了该型叶片的动频、三重点、围带调频性能等振动特性。试验结果表明：系统中采用的多通道采集,大幅度提高了数据传输量及系统集成化和数字化;相比于传统的动频试验方法,基于数字信号的叶片动频试验方法具有更强的载波信号强度和抗干扰能力,载波信号频率增大至2.4 GHz,信号带宽最大拓展至500 kHz。动频试验体系性能的提升可以更清晰地展现激振力谐波、叶片的固有频率、三重点峰值等特性,提升了三重点外推计算的准确性。     

基于变分模态分解和交叉小波变换的柴油机失火故障诊断

针对强噪声干扰下柴油机失火故障难以诊断的问题,提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)与交叉小波变换(cross wavelet transform,XWT)的柴油机失火故障诊断方法。该方法首先通过VMD将缸盖振动信号进行分解、自适应消噪及信号重构,再利用XWT对任意两个连续工作循环信号进行时频相关分析,进一步消除振动信号中的干扰噪声以提取柴油机燃烧特征,最后通过计算时频空间各缸能量占比进行柴油机失火故障诊断。通过对仿真信号分析及柴油机失火故障诊断,结果表明:该方法可以消除强噪声干扰,提取柴油机燃烧周期瞬态振动冲击特征,有效地识别柴油机失火故障。     

Characterization of engine's combustion-vibration using diesel and biodiesel fuel blends by time-frequency methods: A case study

Engine knocking and faults usually cause lower efficiency, abrasion in parts, and noise pollution. Various methods have been developed to diagnose faults and detect engine knocking. This research was conducted to study combustion, vibration, and also knocking in diesel engines produced due to the fuels, such as D100, B20, B40, B60, B80, and B100 diesel-biodiesel fuel blends. Therefore, two time-frequency representations (TFR) are used to characterize the non-stationary and noisy vibration signals measured on engine body. For an ideal combustion, the acceleration peak values were found within the frequency range of 0–7 kHz in a TFR diagram. However, each fault in valves and injection units can cause high-frequency vibrations between 7 and 25 kHz for each cylinder in the TFR diagram. It was concluded that the maximum and minimum vibrations were obtained in B40, B20, and D100, B80 fuel blends respectively during full-load engine mode. Moreover, the maximum vibration shocks were obtained for B20 and B40 fuel blends and minimum values were obtained for D100 and B80. The result achieved for B40 fuels blend showed a large amount of combustion energy loss due to the uncontrolled vibrations. However, the smoothest engine performance was obtained for B40 fuel blend.     

谐波对变压器振动特性的影响

为研究谐波对变压器振动特性的影响,分析了变压器铁心在谐波环境下的磁致伸缩特性,含谐波电流的绕组在漏磁场中的受力特性,以及变压器结构件在谐波漏磁场中的振动特性;再结合试验,采用振动加速度传感器测试了变压器在不同谐波负载条件下的振动信号,研究了谐波注入对变压器振动的影响。结果表明,谐波注入后变压器振动时域峰值增大,频谱分布范围扩大。3、5、7、9次谐波注入,振动基频幅值减小,振动高频信号中300、500、700、900Hz分量幅值显著增加,可能与变压器高阶固有频率发生共振导致振动信号在高频位置处出现极大值。振动能量分布在谐波注入后,能量集中位置由低频段转移至高频段,将影响基于振动能量谱变化规律的变压器状态诊断技术的准确性。研究成果为改进基于变压器振动信号的状态检测技术提供了依据。     

小波神经理论在风力机齿轮箱故障诊断系统中的应用

风力机齿轮箱振动信号是一种时频特性复杂的非平稳信号,常规的时域和频域分析方法难以有效的分析齿轮箱故障及提取故障特征。提出一种基于小波分析和神经网络的风力机齿轮箱故障诊断方法,该方法采用小波时频分析技术对风力发电机故障振动信号进行消噪滤波,通过小波包分解系数求取频带能量,根据各个频带能量的变化提取故障特征,为实现智能诊断提供故障特征值。应用BP神经网络进行故障识别,并采用LabVIEW和matlab软件予以实现。结果表明,该方法能有效提高风力发电机组齿轮箱故障诊断的准确性。     

光纤传感技术在土木工程健康监测中的应用

针对传统结构的监测仪器存在的缺陷,光纤传感技术正逐步取代传统监测技术应用于土木工程结构健康监测,对单个物理量进行测试已取得可靠成果。但是,通过采用同一根光缆同时监测结构多种物理量来评价工程结构安全与健康,即联合监测在国内并不多见。介绍了分布式光纤传感技术的优势及测试原理,结合工程实例,研究了分布式光纤传感技术应用于土木工程结构健康监测的方式,并探讨了存在的主要问题及解决办法。研究结果表明,该技术应用于结构安全与健康监测是可行的。     

堤基管涌破坏过程中的声发射信号特性研究

通过自行设计砂槽模型,开展了堤基管涌连续破坏的室内试验,研究了堤基管涌连续破坏过程中的声发射信号特性。通过对比分析管涌连续破坏过程中测压管水头的变化与声发射特性参数,发现管涌连续破坏过程中有明显的破坏阶段性,可分为未发生管涌、管涌发生初期、管涌发生后期3个阶段。通过分析管涌连续破坏各个阶段声发射信号的波形,发现堤基管涌连续破坏过程的声发射信号多为突发型信号。利用二进离散小波包对声发射信号进行频谱分析,发现管涌连续破坏各个阶段的声发射信号主频主要集中在[0 62.5]kHz频带,管涌发生初期和管涌发生后期的声发射信号主频范围为20~30kHz,未发生管涌阶段则主频偏小为2~7kHz。