基于改进变分模态分解的低频振荡模式辨别

针对现有信号处理方法无法有效解决电力系统低频振荡信号中的非线性及混叠问题的现状,将一种变分模态分解(VMD)方法引入到低频振荡的模式辨识中,并利用样本熵与快速傅里叶变换(FFT)对VMD无法自适应分解的情况进行了改进。原始信号由改进变分模态分解(IVMD)方法分解为若干模态分量,然后利用Teager-Kaiser能量算子(TKEO)对各分量分别拟合即可获得幅值、频率和阻尼等参数。在构造的测试信号下,令提出方法与VMD、经验模态分解(EMD)、总体最小二乘旋转矢量不变技术(TLS-ESPRIT)和Prony等方法进行模式参数辨识性能对比,结果表明,IVMD方法有效克服了EMD、TLS-ESPRIT和Prony在处理模态混叠、含噪声序列和非平稳信号等方面的不足。最后,通过对IEEE 4机2区域系统和新英格兰39节点系统仿真信号的辨识,验证了该方法在提取电力系统低频振荡模式参数中的有效性。     

基于可调Q因子小波变换与稀疏时域法的电力系统低频振荡模态辨识

对于目前电力系统低频振荡模式识别和参数提取中的噪声干扰等问题,提出一种新的提取低频振荡关键模态参数的方法,将可调Q因子小波变换(Tunable Q factor Wavelet Transform, TQWT)和稀疏时域法(Sparse Time Domain method, STD)进行联合。首先运用TQWT技术对含有噪声的电力系统低频振荡广域测量信号进行预处理,达到降噪的目的。而后将处理后的信号作为新的输入信号,利用稀疏时域法进行振荡模态及其参数的辨识,其输入信号的采集既可单点测量也可多点测量。通过对测试信号和EPRI-36机系统仿真验证了所提方法的优越性,能够在信噪比较低的环境下对噪声进行有效抑制而准确地辨识出系统的振荡模态参数。与传统方法相比具有更好的抗噪能力,所提方法辨识过程中所需时间更短且辨识出的参数也更为准确。     

光流点匹配跟踪的薄壁件振动模态测试方法

针对传统模态测试方法存在获取信息有限和附加质量、已有非接触模态测试方法需进行复杂图像处理等问题,提出了光流点匹配跟踪的薄壁件振动模态测试方法,避免了需逐帧进行特征分割、提取等复杂的图像处理。首先,建立了面内振动视觉测量的成像模型,通过相机标定获取工业相机的内、外参数并进行了误差分析。研究了基于光流视觉测振的原理与方法,该方法通过单目相机采集带特征点的结构振动序列图像,运用金字塔的Lucas-Kanada算法进行光流点匹配跟踪,进而获得亚像素级特征点的振动信息,在此基础上进行模态参数辨识获得模态参数。基于提出的方法搭建了薄壁件振动模态测试系统,对薄壁梁进行了振动模态测试实验,并与激振器扫频测试结果和有限元仿真结果进行了对比分析。实验结果表明,固有频率误差在5%以内,模态振型一致,从而验证了提出方法的正确性,为薄壁件的振动模态测试提供了新方法。     

电机整机结构振动模态试验与参数识别研究

为提高电机运行的稳定性,降低振动噪声对其使用性能和寿命的影响,利用随机子空间模态识别方法对某型号电动机整机进行了模态分析。详细阐述了随机子空间模态识别法的数学原理,采用锤击法完成电机整机的模态测试,进一步识别出电机的四阶模态参数,固有频率、阻尼比及振型,根据分析结果找出电机的风扇罩和定子外壳中间位置为结构的薄弱环节,进而提出了相应的改进设计方法与减振措施。分析结果表明随机子空间法可用于电机整机结构的模态参数识别,分析结果为电机的结构动力修改与优化设计提供了参考数据     

客车车身的模态分析

以某客车企业开发的城市客车车身骨架为研究对象,利用试验模态分析理论研究客车车身振动,采用锤击法对其进行模态测试,获得结构的模态频率、阻尼、振型等模态参数,为改进该客车的车身结构设计提供试验依据和改进思路。     

基于HHT变换和独立分量技术的模态参数识别

HHT方法在识别环境激励下的模态参数时已经有比较高的精确度,并且在工程实际运用中得到了很好的体现。但是,HHT法长期以来都有着许多不足之处:在经验模态分解过程中会出现模态混叠,尖端效应以及虚假模态问题。所以,如何在模态参数识别时减小甚至避免这类问题是至关重要的。主要研究如何减小模态混叠对参数识别的影响。首先加入白噪声对原始信号进行预处理,得到1组新的信号;接着进行EMD分解过程,得到若干个模式函数(IMF),根据IMFs判据来判定其是否是真正的IMFs;然后运用希尔伯特变换及独立分量技术识别出结构的模态参数;最后应用所提方法识别了一个实测飞机模型的模态参数并和实验数据进行对比。结果表明该方法成功解决了HHT方法中的模态混叠现象,并能更加准确地提取信号的各阶模态参数。     

大型风力机叶片模态测试与分析

利用建成的大型风力机叶片的振动特性分析装置,用测力法和不测力法对风力机叶片进行模态试验及分析,测试了风力机叶片的模态参数（固有频率、阻尼和振型）,得到了叶片的振动特性。采用共振法将偏心电机和变频器连成一体作为激励源测试了叶片的固有频率,实验验证了单叶片的危险运行频率。对大型风力机叶片模态试验及分析提供了可靠的实验装置和试验方法,对风力机叶片动力学特性分析提供有力工具。     

基于参数优化变分模态分解的间谐波检测

变分模态分解(VMD)已在谐波检测领域得到应用,但人为设定分解参数K,导致误差较大。为提升VMD在间谐波检测中的准确性,首先,采用施密特正交化理论对VMD预分解得到的各分量进行正交化处理,以避免模态混叠。然后求得不同K值对应的残差能量,利用残差能量值最小化法优化参数K,进而提取间谐波信号。最后采用对称差分能量算子,获得间谐波信号幅值与频率等特征信息。仿真实验表明：所提出的方法能有效优化参数K,降低VMD分解误差。同经验模态分解(EMD)、集合经验模态分解(EEMD)以及近年新提出的同步挤压小波变换(SST)相比,参数优化变分模态分解在间谐波检测上效果显著提升,具有更高的检测精度。     

EMD密集模态识别研究及在电站厂房中的应用

针对传统经验模态分解(EMD)密集模态分解能力不足的问题,提出信号调频预处理和优化模态筛选准则相结合的改进方法。研究了模态筛选准则、迭代次数、信号调频与EMD模态分解能力的关系,并给出了信号调频的具体过程;提出基于窗函数、信号调频和改进EMD模态筛选准则的密集模态识别方法,并分别通过仿真信号和电站厂房实测振动信号的模态参数识别进行验证。试验成果表明,改进方法能够有效识别密集模态参数,为EMD应用于电站厂房等密集模态结构参数识别奠定了基础。     

基于约束EKF的低频振荡模态参数辨识

低频振荡已成为限制电力系统区域间功率传输能力的突出问题,严重影响了电力系统的安全稳定运行。为了准确有效地提取低频振荡信号所包含的特征信息,分析低频振荡信号模态构成的特点,在扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法的基础上,结合信号自身的物理约束,提出一种低频振荡模态参数辨识方法,实现了约束条件下的低频振荡模态参数实时在线辨识。所提方法能有效避免运用EKF算法进行低频振荡模态参数辨识时收敛性差和参数越界的问题,提高低频振荡模态参数辨识的精度。最后,对不同的低频振荡信号进行仿真测试分析,结果表明该约束EKF方法不但能够实现低频振荡模态参数的约束辨识,而且较EKF算法具有更好的收敛性和更高的辨识精度。     

大截面高压电缆金具电磁-结构瞬态耦合分析

电缆金具对电缆起着固定和支撑作用,电网短路时,电缆金具将承受巨大的电动力,其机械性能劣化,会对电网的稳定运行构成严重威胁.采用载荷传递的顺序耦合方法,建立电缆金具系统的电磁-结构有限元模型,以虚位移法和麦克斯韦电磁理论为基础,对电缆金具系统进行瞬态电磁场分析,得到其短路电动力和磁场分布情况,将电动力作为激励源对电缆金具...     

堆叠自动编码器与S变换相结合的电缆早期故障识别方法

将深度学习概念应用到电缆早期故障识别中,提出结合S变换与堆叠自动编码器(SAE)的电缆早期故障识别方法。通过对故障相电流进行S变换,将获得的S变换模时频矩阵分为低、中和高频段。求取对应频段的能量熵和奇异熵等特征量,并组成特征向量后,将时频域特征向量作为SAE网络的输入,经过预训练和参数微调,得到最优训练参数。利用构建好的网络从输入数据中挖掘有用信息,从大量扰动中识别电缆早期故障。仿真结果表明,与传统模式识别方法相比,所提方法的精度更高。     

直流电缆上交流分量的计算及其屏蔽

交直流电缆并行敷设时,交流电缆会在直流电缆上产生感应电动势,进而产生工频电流分量.为此,针对上海柔性直流输电工程中可能的几种敷设方式下,对交流电缆在直流电缆上的感应电动势进行了计算,并且实测了不同接地方式下直流电缆金属屏蔽层对交流分量的屏蔽系数.计算结果表明,不同的敷设方式下交流电缆在直流电缆上产生的纵向感应电动势不同,三相交流电缆对直流电缆电磁耦合距离的不同是产生纵向感应电动势的根本原因;计算结果还发现在三相交流电缆与直流电缆耦合距离越远,所产生的纵向感应电动势越小;在4种敷设方式下,耦合距离超过2m后纵向感应电动势趋近于0.最后,还给出了实际工程中考虑屏蔽效应的直流电缆上感应电动势的计算方法,并且提出了屏蔽直流电缆上交流分量的方法.     

地下电缆载流量评估影响因素数值分析

利用有限元法对影响地下电缆温度场分布的地表空气温度、电缆埋地深度、土壤热阻系数、有无回填土、电缆排列方式、电缆接地方式等因素进行了分析,利用弦截法计算地下电缆群载流量,给出电缆载流量随各项参数变化的关系,为根据实际环境和敷设条件选择合适的电缆载流量提供依据。     

海底电缆谐波频段电气参数计算

随着海上风电的大规模开发,由海上风电接入电网引起的谐波问题越来越突出,迫切需要进行建模和分析,而在谐波频段对海底电缆进行建模是其中的一项重要工作.研究了海底电缆谐波频段电气参数的计算方法,为海底电缆建模提供了依据.首先给出了电缆电气参数的定义,然后总结了海底电缆电气参数的计算流程和计算公式,并对计算公式的适用性进行了论证,最后对3种典型海底电缆的电气参数进行了计算.结果表明,无论是电缆的正序参数还是零序参数,都会随频率有较大幅度的变化,在进行谐波分析时必须考虑电缆电气参数随频率变化的特性.     

500 kV高压单芯电缆并联运行关键技术研究

随着线路负荷的不断上升,越来越多的单芯电缆线路采用同相多根并联的运行方式,而并联回路电流如何均匀分配始终是制约电缆同相并联运行的关键问题.通过对同相并联电缆等效电路的建模,推导了高压单芯电缆并联运行方式下各并联回路序阻抗的关系方程,并通过理论推导得出"镜像"布置方案可实现同相并联电缆间互阻抗相等,从而使同相并联电缆获得...     

长电缆耐压试验中电抗器串并联组合的优选方法

为解决长电缆耐压试验中电抗器组合方案的问题,提出了一种长电缆耐压试验设备参数优选方法。改进串联谐振并联补偿接线方式,考虑了设备约束条件,建立以电抗器组合数量最少的目标函数,得到满足设备约束条件下的品质因数区间,继而从中选择出电抗器最少的组合方式作为最优的试验接线方案,同时得到该方案对应的谐振频率,电抗器电流,变压器高压侧电流,变压器输出电压等优选参数。以两条不同长度的某220 kV电缆耐压试验为案例,通过优选方法得到最佳电抗器组合方案,不仅提高了方案选择效率而且实现了兼具试验成本和品质因数的最佳试验效果,为长电缆耐压试验提供了一种新的设备参数优选方法。     

OPGW光缆生产中的光纤特性变化

光纤截止波长、模场直径、色散、数值孔径等参数取决于光纤折射率分布和几何尺寸,在光缆生产过程中这些参数基本保持不变.但由于光纤受力后会产生光弹性效应,导致折射率变化,所以理论上光纤性能不是恒定不变.如果光纤衰减、强度以及老化等问题与光缆生产工艺及光缆材料有关,在光缆生产过程中,会有残余应力存留于光纤中,在高温、高湿、低温...     

基于Carson理论和EMTP的220 kV多回电缆线路电气参数及不平衡度分析

为分析珠澳电网220 kV电缆线路电磁不平衡问题,应用理论计算(Carson理论)与仿真(EMTP)相结合的方法。首先,对"导线—大地"回路与Carson线路理论得到的线路阻抗矩阵与EMTP仿真得到的线路阻抗矩阵进行对比。然后,利用EMTP搭建的完整实际线路模型,分析了不同因素对线路电气参数的影响程度。最后根据电磁不平衡度理论计算了相间距离、护套交联方式及相序排列3个因素对电缆线路的影响。结果表明:Carson线路模型在分析线路阻抗时误差很小与EMTP基本吻合;电缆金属护套交联和接地电阻对电缆序阻抗有一定影响;相间距离和金属护套交联影响线路负序不平衡度;在研究的这条珠澳电缆线路里,当采取ABC/CBA相序排布时线路的电磁不平衡度可以达到最低。     

基于多尺度小波判据和时频特征关联的电缆早期故障 检测和识别方法

电力电缆早期故障主要为单相短路接地故障,为避免其发展成永久性故障,需要对电缆早期故障进行检测和识别。通过对比不同扰动源引起电缆过流的各相电流特性,利用多尺度小波变换提取电缆早期故障电流的特征量,以故障电流的高频细节系数、低频近似系数和模极大值组成复合判据,检测电缆过流的暂态过程。构建电缆早期故障的时频特征向量,利用灰色关联分析得到待测故障电流与标准电缆早期故障电流的关联度,以识别电缆早期故障。最后,利用PSCAD/EMTDC构建电缆线路模型,通过仿真分析验证了该方法的正确性。