GIL机械故障诊断与预警技术研究

为了有效诊断气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的机械故障,搭建了110 kV GIL试验平台并设计了3种典型机械故障,通过互补集合经验模态分解(CEEMD)模糊熵值与鲸鱼优化极限学习机(WOA-ELM)模型联合方法对GIL机械故障模式进行识别与诊断。首先,利用CEEMD方法对振动信号进行分解,引入正负白噪声组对信号进行处理,得到含有故障信息的模态分量(IMF)。其次,利用模糊熵计算模态分量特征值,得到能表征故障特征的模糊熵值。最后,结合WOA-ELM模型对特征向量集进行模式识别,根据聚类结果与自适应阈值对GIL设备机械故障进行诊断和预警。结果表明,利用CEEMD与模糊熵对GIL振动信号特征进行分析,可以有效避免模态混叠和冗余噪声分量的干扰,得到能够表征故障特征的特征值;利用WOA-ELM模型可以有效实现GIL设备机械故障诊断与预警。     

基于卷积神经网络的直线同步电动机电枢绕组故障诊断

通过绕组函数理论对直线同步电动机进行分析,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的直线同步电动机故障诊断方法。从直线同步电动机的数学模型出发,基于绕组函数理论对电动机正常状态和匝间短路故障状态进行仿真,对电流波形图进行快速傅里叶变换(FFT)得到不同状态的数据集。利用CNN中的GoogLeNet网络结构,在保持网络空间维度的同时不增加故障诊断的计算量。将数据集输入到网络模型进行故障诊断,仿真结果表明GoogLeNet网络结构对直线同步电动机电枢绕组的短路故障识别率达到了96.5%以上。     

基于电流变化的环状直流配电网故障定位方法

针对现有故障测距方法无法同时对单极接地故障和极间故障进行定位,以及利用电容放电阶段进行故障定位时忽略了多端换流站都会对故障点注入电流等问题,提出一种利用故障线路上的全电流分量对多端柔性直流配电网进行故障定位的方法。通过联立与故障点相邻两网孔的电压方程,从算法上解决了过渡电阻对求解故障位置的影响。在simulink中搭建6端环状模型对所提方法进行仿真,结果验证所提方法可以在发生线路故障时能快速识别故障并进行可靠定位,满足直流配电网的故障测距要求。     

利用零序电流倍增特征的不接地系统故障选线

针对中性点不接地系统单相接地故障选线困难的问题,通过母线故障相接地故障转移与中性点接入小电阻的方式来增强故障信息从而选出故障线路。建立了故障转移阶段、并联电阻投入前后各个阶段的零序网络模型,分析了健全线路和故障线路各自的零序电流幅值的变化特征。在中性点小电阻投入、母线开关分闸前后各馈线零序电流幅值变化明显,健全线路零序电流在母线开关分闸后显著减小而故障线路零序电流增大。利用故障线路与健全线路的零序电流变化特征构建了不接地系统故障选线判据。大量的仿真计算验证了该方法对于不接地系统单相接地故障良好的适应性,有助于进一步提高故障选线准确率。     

基于高频暂态稀疏测量的复杂直流配电网故障定位

为了解决直流配电网中高速通信测量点不足、故障特征复杂等导致的故障定位精度差的问题,提出了一种适用于复杂直流配电网的新型直流极间短路故障定位算法。首先,根据高频瞬态电流环路,构建含有电平转换器和DC/DC转换器的高频阻抗等效模型为故障过程提供稳定的阻抗值。其次,利用BCS理论推导与稀疏测量点相对应的节点高频暂态电压方程。最后,结合节点高频瞬态电压方程和贝叶斯压缩感知理论,求解节点高频瞬态电流稀疏矢量实现故障定位。实验结果表明:所提算法对测量点的数量要求较低,不需要严格同步地测量数据,且不受转换器的控制策略和过渡电阻影响,具有较高的故障定位准确性。     

基于热电联产的汽轮机组油膜振荡故障诊断系统设计

常规振荡故障诊断系统,采集振荡信号噪声较大,导致诊断的故障类别信任度较低。针对这一问题,提出基于热电联产的汽轮机组油膜振荡故障诊断系统。耦合热电联产生产方式,循环汽轮机组多余排汽,通过排汽热量增加系统发电量完成硬件设计;采用小波包降噪算法,消除采集振荡信号噪声,分解信号各个时刻和频带,排序频带内时域子信号能量值,构成故障信号特征向量,输入神经网络,训练后输出振荡故障诊断模式完成软件设计。采集满负荷、最小负荷、噪声条件下的油膜振荡信号,设置对比实验,结果表明,所设计系统提高了故障诊断信任度,故障诊断结果更为准确可靠。     

基于MODWT和BP神经网络的微电网故障诊断方法

近年来,随着微电网技术的持续发展,电力用户对其供电可靠性的要求也不断提高,因此微电网故障诊断研究也变得越来越重要。提出了一种基于极大重叠离散小波变换(MODWT)和反向传播(BP)神经网络的微电网故障诊断新方法,并通过仿真与算例进行了验证。结果表明:该方法能快速、准确地识别出故障类型,且不受故障初始相位角和过渡电阻等因素的影响;与现有的基于离散小波变换和反向传播神经网络的诊断方法相比所提出的方法可以提供更好的故障分类精度。     

面向工业平稳/非平稳复杂系统的在线故障监测技术

针对复杂系统中关键性能指标（KPI）相关故障检测方法检测精度低的问题,提出基于双层改进潜结构投影（DL-IPLS）的KPI相关故障检测方法. 利用协整分析和主元分析建立底层模型,对非平稳和平稳变量进行特征提取. 将提取的信息进行融合,建立改进潜结构投影的上层模型,根据融合信息对KPI的贡献进行空间分解. 在2个正交子空间中设计统计量,实现KPI相关故障的在线监测. 田纳西-伊斯曼过程和青霉素发酵过程的仿真结果表明,在面向工业平稳和非平稳复杂工业系统检测时,所提方法有效提高了KPI相关故障的检测率,降低了KPI无关故障的误报率.     

断层破裂过程对减隔震桥梁地震反应的影响

为了研究断层破裂过程对减隔震桥梁地震反应的影响,提出利用相位特性模拟方向性效应的改进随机格林函数法. 以1994年美国北岭地震的断层条件为例,通过与实际地震记录对比验证模拟方法的有效性;应用改进的随机格林函数法模拟相同震中距离的4组地震动时程作为输入条件,比较断层破裂过程对相同震中距离、不同方位的减隔震桥梁地震反应影响. 结果表明,利用持时包络曲线与相位差分分布的相似性可以方便模拟随机格林函数的地震动加速度时程;在相同震中距离条件下,断层破裂方向的观测点地震动以及对应位置的桥梁结构地震反应明显大于非破裂方向位置的观测点;当破裂方向上地震动时程不具有脉冲特性时,断层周围的减隔震桥梁地震反应主要受地震动强度的影响,桥梁方位的影响不明显.     

计及护层环流的电缆温升分析与故障定位方法研究

由于传统IEC热路法无法计算复杂工况下环流变化后电缆温度,因此,采用有限元法并结合电磁场与传热学原理,针对不同接地方式与运行工况下的三相电缆,计算与分析不同常见护层故障下环流变化后的电缆温升情况,为电缆运行状况判断提供参考。结果表明:对于护层交叉互联接地电缆,交叉互联箱进水地或护层接头故障后,故障相电缆温升高达10℃,且故障相电缆在故障点前后出现5℃的温差;对于护层单端接地电缆,发生两相护层故障后,故障点前段电缆较正常运行温升高达13℃以上,故障点前后段电缆存在10℃的温差;三相电缆温升及各相之间温差情况可为电缆温度在线监测提供参考,并根据电缆前后温差出现点对电缆故障点进行定位,尽快检修处理,从而减少后续击穿烧毁事故的发生。