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基于Mel-GADF与ConvNeXt-T的变压器铁心松动故障诊断方法

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电力自动化设备 2024年第3期44卷 217-224页

作者：万可力马宏忠崔佳嘉王健河海大学能源与电气学院江苏南京211100

为解决传统梅尔(Mel)时频谱图对变压器铁心松动程度识别率较低的问题,提出一种基于梅尔-格拉姆角差场(Mel-GADF)时频谱图与ConvNeXt-T网络相结合的变压器铁心松动故障诊断模型。将变压器声纹信号生成Mel时频谱图,同时将原始声纹数据经... 详细信息

为解决传统梅尔(Mel)时频谱图对变压器铁心松动程度识别率较低的问题,提出一种基于梅尔-格拉姆角差场(Mel-GADF)时频谱图与ConvNeXt-T网络相结合的变压器铁心松动故障诊断模型。将变压器声纹信号生成Mel时频谱图,同时将原始声纹数据经过格拉姆角场(GAF)变换得到格拉姆角和场(GASF)与GADF这2种时频谱图;生成Mel-GASF与Mel-GADF这2种特征融合的时频谱图来弥补Mel时频谱图的低频缺失问题;将3种时频谱图放入ConvNeXt-T网络进行训练对比,选出效果最佳的诊断模型。以型号为S13-M-200/10的变压器为对象进行空载试验,对不同铁心松动程度下的声纹信号进行分析,分析结果表明,将Mel-GADF作为特征时频谱图结合ConvNeXt-T网络,可将测试集准确率从传统Mel时频谱图的98.273%提升至99.500%,提升了1.227个百分点。

关键词：变压器铁心松动 Mel时频谱图格拉姆角场卷积神经网络迁移学习

双馈风力发电机定子绕组匝间短路诊断与实验研究

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电力系统保护与控制 2010年第11期38卷 25-28页

作者：魏书荣符杨马宏忠上海电力学院电力与自动化工程学院上海200090 河海大学电气工程学院江苏南京210098

当双馈风力发电机定子绕组发生轻微匝间短路时,三相定子电流的时域波形变化比较微小,而三相电流Park’矢量轨迹随着故障变化明显。对双馈电机采用多回路理论进行仿真,并进行动模实验测试,得出了正常及匝间故障情况下的Park’矢量轨迹,... 详细信息

当双馈风力发电机定子绕组发生轻微匝间短路时,三相定子电流的时域波形变化比较微小,而三相电流Park’矢量轨迹随着故障变化明显。对双馈电机采用多回路理论进行仿真,并进行动模实验测试,得出了正常及匝间故障情况下的Park’矢量轨迹,通过对Park’矢量轨迹的形状和椭圆环的宽度比较来确定是否短路并估计匝间短路的严重程度。

关键词：双馈电机定子绕组匝间短路 Park’矢量轨迹实验研究

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磁悬浮承重装置中发热与温升分析计算

中国电机工程学报 2012年第30期32卷 126-132+20页

作者：马宏忠耿志慧王庆燕张志艳河海大学可再生能源发电技术教育部工程研究中心

准确的热分析是磁悬浮系统电磁装置优化设计、防止过热的前提。提出了基于等效热路模型的电磁装置发热及温升计算方法,并与基于"场"的仿真分析结果进行比较,验证其正确性。首先,利用ANSYS软件建立电磁装置的瞬态温度场模型,并将装置中... 详细信息

准确的热分析是磁悬浮系统电磁装置优化设计、防止过热的前提。提出了基于等效热路模型的电磁装置发热及温升计算方法,并与基于"场"的仿真分析结果进行比较,验证其正确性。首先,利用ANSYS软件建立电磁装置的瞬态温度场模型,并将装置中动铁心随大轴旋转时与空气产生的风摩擦损耗包含在模型中,通过仿真分析,得到电磁装置温度分布;然后,通过对散热路径的分析建立了电磁装置的等效热路模型,从"路"的角度计算出本电磁装置各位置的温升;最后,将基于"路"的计算结果与基于"场"的仿真结果进行了比较分析,各部分温升误差均在允许范围内,验证了等效热路模型计算电磁装置发热及温升方法的准确性和可行性。在基于"场"和"路"的两种分析中,均考虑了电阻率随温升的变化,散热分析中均计及了导热系数和对流散热系数随温度的变化。

关键词：磁悬浮电磁装置温升有限元分析等效热路模型

基于多物理场耦合的特高压并联电抗器振动噪声仿真分析与实验研究

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电力自动化设备 2020年第3期40卷 122-127页

作者：吴书煜马宏忠姜宁戴锋朱超谭风雷河海大学能源与电气学院江苏南京211100 国网江苏省电力有限公司检修分公司江苏南京211102

为全面研究特高压并联电抗器振动噪声特性及预测大小,考虑电抗器振动噪声产生机理,建立了基于多物理场耦合的电磁-结构-噪声全过程仿真电抗器模型。基于场-路耦合的电磁学理论,采用虚位移原理计算了电抗器电磁力;基于电磁-结构耦合的动... 详细信息

为全面研究特高压并联电抗器振动噪声特性及预测大小,考虑电抗器振动噪声产生机理,建立了基于多物理场耦合的电磁-结构-噪声全过程仿真电抗器模型。基于场-路耦合的电磁学理论,采用虚位移原理计算了电抗器电磁力;基于电磁-结构耦合的动力学理论,以电磁力为载荷,求取电抗器振动特性与振动速度;基于结构-噪声耦合的声学理论,以电抗器振动速度为载荷,分析了电抗器噪声分布;通过实验验证了模型的准确性。研究结果表明:油箱表面振动信号可反映电抗器内部运行状态,送电瞬间电抗器从暂态过渡到稳态需1.5个电流周期,电抗器振动以100 Hz为主振频率,噪声集中于100 Hz为中心频率的1/3倍频带,最大噪声为83.2 dB。分析研究结果为电抗器的减振降噪提供了理论支持。

关键词：特高压并联电抗器多物理场耦合振动噪声

基于多物理场耦合的高压电抗器温度场仿真与分析

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电力系统保护与控制 2019年第4期47卷 17-24页

作者：吴书煜马宏忠姜宁田涛陈轩谭风雷河海大学能源与电气学院江苏南京211100 国网江苏省电力有限公司检修分公司江苏南京211102

为研究干式空心电抗器整体及包封内部各层绕组温度分布特性,根据电磁热流多物理场耦合方法,建立了干式空心电抗器电磁-流体-温度三维温升计算模型。首先,基于场-路耦合的电磁学理论,采用有限元法求取电抗器各层电流,计算各层绕组损耗。... 详细信息

为研究干式空心电抗器整体及包封内部各层绕组温度分布特性,根据电磁热流多物理场耦合方法,建立了干式空心电抗器电磁-流体-温度三维温升计算模型。首先,基于场-路耦合的电磁学理论,采用有限元法求取电抗器各层电流,计算各层绕组损耗。然后,基于流体-温度耦合的传热理论,以各层绕组损耗为热源,采用有限体积法求解电抗器温度分布。最后,采用稳态热学分析法验证了结果的准确性。研究结果表明:电抗器温度分布呈现上区域大于下区域、中间包封大于两侧包封的变化趋势,各层绕组温升热点位于电抗器轴向高度约85%到90%。研究结果为电抗器结构优化、温度的在线监测提供了理论依据。

关键词：干式空心电抗器损耗计算多物理场耦合温度场

基于混沌理论与蝗虫优化K-means聚类算法的电抗器铁芯和绕组松动状态监测

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电力自动化设备 2020年第11期40卷 181-187页

作者：侯鹏飞马宏忠吴金利张俊杰河海大学能源与电气学院江苏南京211100 天威保变电气股份有限公司电工技术研究所河北保定071056

为了更加准确有效地监测高压并联电抗器铁芯和绕组机械状态,提出了基于混沌理论与蝗虫优化K-means聚类算法的电抗器铁芯和绕组松动状态监测方法。首先,对振动信号的混沌特性进行分析,采用C-C法选择最佳延迟时间和嵌入维数,对电抗器振动... 详细信息

为了更加准确有效地监测高压并联电抗器铁芯和绕组机械状态,提出了基于混沌理论与蝗虫优化K-means聚类算法的电抗器铁芯和绕组松动状态监测方法。首先,对振动信号的混沌特性进行分析,采用C-C法选择最佳延迟时间和嵌入维数,对电抗器振动信号进行相空间重构;然后,利用蝗虫算法优化传统K-means聚类算法,从而更加合理地选取初始簇中心,进而通过优化后的K-means聚类算法求出重构信号相轨迹的簇中心;最后,根据簇中心位移矢量和的模值变化对电抗器铁芯和绕组松动状态进行监测。研究结果表明:采用Wolf法求得的各测点最大Lyapunov指数均大于0,证明电抗器振动信号具有混沌特性。蝗虫优化K-means聚类算法有效提高了计算结果的准确性,振动信号相轨迹的簇中心位移矢量和的模值变化能够有效反映铁芯和绕组松动故障隐患,从而为电抗器铁芯和绕组松动状态检修提供了理论依据。

关键词：高压并联电抗器铁芯和绕组蝗虫优化K-means聚类算法混沌理论振动信号监测

基于ANSYS Workbench的变压器绕组松动分析及判定方法

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高电压技术 2016年第1期42卷 192-199页

作者：马宏忠弓杰伟李凯许洪华周宇河海大学能源与电气学院南京211100 江苏省电力公司南京供电公司南京210019

为了判断变压器绕组松动缺陷及进行缺陷定位,通过分析变压器不同位置处的振动信号变化情况,提出基于ANSYS Workbench的绕组松动缺陷诊断方法。将绘制的模型导入Workbench中进行模态分析,并与实验结果进行对比,验证模型的正确性。通过对... 详细信息

为了判断变压器绕组松动缺陷及进行缺陷定位,通过分析变压器不同位置处的振动信号变化情况,提出基于ANSYS Workbench的绕组松动缺陷诊断方法。将绘制的模型导入Workbench中进行模态分析,并与实验结果进行对比,验证模型的正确性。通过对模型施加正弦的加速度来进行谐响应分析,并根据绕组各相的顶部轴向和正面径向的振动信号变化设定松动阈值。对变压器进行绕组松动实验,利用基频分量占总分量的比例值相比于额定预紧力下的比例值的变化率来判断绕组松动相,可初步进行绕组松动缺陷定位。结果表明,试验变压器的C相绕组顶部的基频分量变化率大于顶部阈值0.78,且正面变化率大于正面阈值0.44,从而说明C相绕组出现严重松动。而正常相的顶部和正面的基频分量变化率都要小于各位置处的松动阈值,其中远离松动相的绕组的变化率小于0.03,因此该方法可以进行绕组松动缺陷定位。

关键词：绕组松动缺陷定位有限元模态分析谐响应分析振动信号松动阈值

基于HHT的双馈异步发电机电刷滑环烧伤故障诊断

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电力系统保护与控制 2018年第16期46卷 68-74页

作者：李思源马宏忠陈涛涛河海大学能源与电气学院江苏南京211100 江苏省电力公司检修分公司江苏宿迁223815

在实际工程应用中,双馈异步发电机电刷滑环故障发生较为频繁,对电机励磁稳定性影响也较大,严重时还会导致发电机组的解列。因此提出一种基于HHT的双馈异步发电机电刷滑环烧伤故障诊断方法。首先通过PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件模拟滑... 详细信息

在实际工程应用中,双馈异步发电机电刷滑环故障发生较为频繁,对电机励磁稳定性影响也较大,严重时还会导致发电机组的解列。因此提出一种基于HHT的双馈异步发电机电刷滑环烧伤故障诊断方法。首先通过PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件模拟滑环烧伤故障,得到故障前后流经电刷滑环的励磁电流。然后基于希尔伯特-黄变换理论提取故障特征量,并将仿真结果与实测励磁电流信号所得Hilbert谱图进行对比分析,验证了故障特征量诊断法的可行性。最后提出能量商的诊断特征值概念,计算不同故障等级下特征量的能量商值,并与红外测温探头测量滑环表面的温度值进行对比。分析二者变化趋势,发现高于100 Hz的周期性高频分量不但可以作为故障特征量,而且其能量商在诊断滑环发生轻微烧伤故障时具有更高的精度和灵敏度。该方法为实际工程研究提供了一定的指导意义。

关键词：双馈异步发电机电刷滑环希尔伯特-黄变换烧伤故障

Broyden秩1法对电网谐波源探测中临界阻抗的修正

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电力系统保护与控制 2013年第12期41卷 112-116页

作者：徐刚马宏忠陈勇河海大学能源与电气学院江苏南京210098 宜兴供电公司江苏宜兴214061

简要介绍了在主谐波源探测中临界阻抗法(CIM)的应用和原理,重点分析在两端源网络中临界阻抗法存在误差的原因,以及误差的存在对主谐波源探测的影响。针对临界阻抗法存在误差这个问题提出了用Broyden秩1法来修正临界阻抗,并分析了该方法... 详细信息

简要介绍了在主谐波源探测中临界阻抗法(CIM)的应用和原理,重点分析在两端源网络中临界阻抗法存在误差的原因,以及误差的存在对主谐波源探测的影响。针对临界阻抗法存在误差这个问题提出了用Broyden秩1法来修正临界阻抗,并分析了该方法比牛顿法有着运算量小,对初值依赖性小等优点。通过Matlab对两个算例的仿真,结果表明该方法用来修正临界阻抗后,能够准确地识别主谐波源,大大提高了临界阻抗法在谐波源探测中的准确性,提高了临界阻抗法在主谐波源识别中的实用价值。

关键词： Broyden秩1法谐波源探测临界阻抗法临界阻抗修正电网谐波