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电厂开关柜局部放电振动信号降噪方法研究

电力系统保护与控制 2018年第19期46卷 109-116页

作者：黄涛黄烜城魏海增马宏忠江苏方天电力技术有限公司江苏南京211102 河海大学能源与电气学院江苏南京211100

针对电厂开关柜运行环境复杂,振动干扰较强,又需要保留振动干扰、分析振动干扰特征的问题,将基于相空间重构的ICA降噪方法应用到电厂开关柜局放振动信号中,进行信噪分离。首先依据相空间重构,在不破坏信号本身动力学特征的情况下构造高... 详细信息

针对电厂开关柜运行环境复杂,振动干扰较强,又需要保留振动干扰、分析振动干扰特征的问题,将基于相空间重构的ICA降噪方法应用到电厂开关柜局放振动信号中,进行信噪分离。首先依据相空间重构,在不破坏信号本身动力学特征的情况下构造高维相空间矩阵。然后利用独立分量分析方法进行信噪分离,提取有用振动信号。仿真信号和实际检测数据的应用表明,所提方法与小波法降噪能力相当,甚至更优;且不需要考虑最优小波基和最佳分解层数,自适应强,易于实现;且适用于电厂开关柜局放振动信号降噪。

关键词：开关柜局部放电相空间重构独立分量分析降噪

高压电抗器绕组和铁芯机械故障的混沌特性分析与特征识别

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电力自动化设备 2022年第5期42卷 204-211页

作者：马宏忠侯鹏飞严岩吴金利陈轩朱超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

首先,根据Kolmogorov熵判断高压并联电抗器振动信号的混沌特性,在证明其具有混沌特性的基础上重构振动信号,分析不同电压等级、不同故障类型和故障程度下振动信号相轨迹的变化规律。然后,将最大Lyapunov指数、Kolmogorov熵、关联维数作... 详细信息

首先,根据Kolmogorov熵判断高压并联电抗器振动信号的混沌特性,在证明其具有混沌特性的基础上重构振动信号,分析不同电压等级、不同故障类型和故障程度下振动信号相轨迹的变化规律。然后,将最大Lyapunov指数、Kolmogorov熵、关联维数作为一组混沌指标定量计算和表征高压并联电抗器绕组和铁芯发生机械故障前、后振动信号混沌特性。最后,利用多混沌指标构建特征空间进行故障识别,并与已有的高压并联电抗器故障识别方法进行对比验证多混沌特征空间识别故障的优越性。分析结果表明,多混沌特征空间能够准确实现无监督在线故障识别,其准确率比已有方法至少高5%。

关键词：电抗器绕组铁芯故障识别振动信号混沌分析特征空间

基于VMD形态梯度谱与BAS-RF的变压器绕组松动诊断

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振动．测试与诊断 2023年第5期43卷 953-959,1040页

作者：颜锦马宏忠朱昊张玉良许洪华河海大学能源与电气学院南京211100 国网江苏省电力公司南京供电公司南京210019

为有效提取变压器振动信号中的绕组状态信息,提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)、形态梯度谱的特征提取,采用天牛须搜索算法优化随机森林(beetle antennae search‑random forest,简称BAS‑RF)识别绕组... 详细信息

为有效提取变压器振动信号中的绕组状态信息,提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,简称VMD)、形态梯度谱的特征提取,采用天牛须搜索算法优化随机森林(beetle antennae search‑random forest,简称BAS‑RF)识别绕组松动状态的诊断方法。首先,将实测变压器振动信号经VMD分解得到若干个模态分量;其次,计算多个尺度的形态梯度谱以形成初始特征样本集,为防止维数灾难,使用主成分分析法对初始特征样本集进行降维处理;最后,利用天牛须搜索算法对随机森林中决策树的个数和树的深度进行寻优以构造分类器模型,实现对变压器绕组松动状态的识别。实验结果表明,该方法能有效提取变压器绕组松动故障特征信息,且具有优良的抗噪性能,构建的BAS‑RF模型具有较高的识别准确率和识别速度。

关键词：变压器绕组松动变分模态分解形态梯度谱随机森林

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基于多特征声纹图谱的变压器绕组松动在线故障诊断方法

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电机与控制学报 2023年第5期27卷 76-87页

作者：马宏忠李楠杨启帆段大卫朱昊何萍河海大学能源与电气学院江苏南京211100 国网南京供电公司江苏南京210008

绕组松动故障是变压器安全稳定运行中的巨大隐患,目前尚缺乏有效的在线诊断方法。变压器运行产生的声音信号蕴含着大量反映设备状态的有效信息,依据声音信号的特征图谱对松动故障实现在线诊断。首先,构建4种特征图谱,包括通过格拉米角... 详细信息

绕组松动故障是变压器安全稳定运行中的巨大隐患,目前尚缺乏有效的在线诊断方法。变压器运行产生的声音信号蕴含着大量反映设备状态的有效信息,依据声音信号的特征图谱对松动故障实现在线诊断。首先,构建4种特征图谱,包括通过格拉米角场构建时域特征图谱、通过傅里叶变化和马尔可夫变迁场构建频域特征图谱、通过小波变换构建时频域特征图谱、通过递归分析构建混沌特征图谱;然后,建立轻量化卷积神经网络模型,以4种特征图谱作为输入,通过卷积、池化等一系列操作提取有效故障特征;最后,利用分类器直接输出绕组松动的故障程度。实验结果表明,所提方法对25%、50%、75%及100%的松动程度均能实现可靠诊断,平均准确率为99.6%,对最为轻微的25%松动程度,准确率仍达98%。与仅采用单一特征的诊断相比,所提方法的准确率提升了9.9%;与采用AlexNet、MobileNetV2、GoogleNet、ShuffleNet、ResNet等经典神经网络的诊断相比,所提方法的准确率提升了18.1%,同时训练速度提高37%,占用内存减少20%。

关键词：电力变压器声纹卷积神经网络多特征融合绕组松动

基于主成分分析的串联电池组故障诊断实用方法

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电力自动化设备 2022年第12期42卷 210-216页

作者：杨启帆段大卫李楠张玉良马宏忠河海大学能源与电气学院江苏南京211100

为了保证电动汽车和储能系统的安全运行,电池组的故障诊断研究备受关注。针对目前面向电池组故障诊断方法相对匮乏且实用性不佳的问题,提出了一种基于主成分分析(PCA)的故障诊断实用方法,以准确地区分组内的电池单体故障和连接故障。首... 详细信息

为了保证电动汽车和储能系统的安全运行,电池组的故障诊断研究备受关注。针对目前面向电池组故障诊断方法相对匮乏且实用性不佳的问题,提出了一种基于主成分分析(PCA)的故障诊断实用方法,以准确地区分组内的电池单体故障和连接故障。首先,提出了非硬件冗余的交叉测量拓扑,分别用不同数量的传感器测量电池和连接板;然后,分析组内测量电压的变化特点,引入PCA对故障特征进行提取,为了保证PCA模型适配,提出了PCA实时建模与故障诊断一体化的思路,并基于此设计了完整的故障诊断方案;最后,利用实验对所提方法进行验证,结果表明所提方法能够可靠区分电池单体故障和连接故障,准确检测阈值法无法检测的电池单体故障,且强鲁棒于荷电状态、健康状态和温度差异的影响。现场运行数据也证实了所提方法能够有效避免发生虚警。

关键词：锂离子电池故障诊断电池组主成分分析交叉测量

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基于机电联合的GIL局部放电趋势预测研究

电子测量与仪器学报 2021年第10期35卷 98-106页

作者：王立宪马宏忠戴锋河海大学能源与电气学院南京211100 国网江苏省电力有限公司检修分公司南京211102

为研究气体绝缘输电线路(GIL)设备局部放电引发的GIL壳体异常振动机理与特征,并对GIL局部放电趋势进行预测。首先,以尖端放电为例建立了GIL设备尖端放电模型与实验平台;其次,通过测取不同电压等级下尖端放电的脉冲电流信号与异常振动信... 详细信息

为研究气体绝缘输电线路(GIL)设备局部放电引发的GIL壳体异常振动机理与特征,并对GIL局部放电趋势进行预测。首先,以尖端放电为例建立了GIL设备尖端放电模型与实验平台;其次,通过测取不同电压等级下尖端放电的脉冲电流信号与异常振动信号,联合机电信号研究GIL异常振动行为的特征与机理;最后,建立鲸鱼优化算法-极限学习机(WOA-ELM)模型对GIL局部放电趋势进行预测,并与ELM模型进行对比。结果表明,GIL尖端放电脉冲电流重复频率与异常振动信号频率一致,GIL局部放电与GIL壳体异常振动直接相关,且异常振动能量多集中在1 600~2 800 Hz且以20 Hz倍频分布为主;相较于传统ELM模型,WOA-ELM具有更为优越的预测能力,可以实现对GIL局部放电趋势的精确预测,为GIL局部放电趋势预测提供了新的方法。

关键词： GIL 局部放电振动信号鲸鱼优化算法极限学习机-

基于转子平均瞬时功率的双馈异步发电机定子绕组匝间短路故障诊断

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电力自动化设备 2018年第4期38卷 151-156页

作者：马宏忠张艳魏海增付明星黄春梅河海大学能源与电气学院江苏南京211100

由于双馈异步发电机转子参数的可测性,提出一种基于转子平均瞬时功率的定子绕组匝间短路故障诊断方法。首先推导出计及高次谐波的双馈异步发电机正常及发生定子绕组匝间短路故障时的转子平均瞬时功率的表达式,然后建立了双馈异步发电机... 详细信息

由于双馈异步发电机转子参数的可测性,提出一种基于转子平均瞬时功率的定子绕组匝间短路故障诊断方法。首先推导出计及高次谐波的双馈异步发电机正常及发生定子绕组匝间短路故障时的转子平均瞬时功率的表达式,然后建立了双馈异步发电机的多回路数学模型,并对其正常和不同程度匝间短路故障时的转子平均瞬时功率进行仿真计算。对仿真结果进行频谱分析,得到定子绕组匝间短路故障前后转子平均瞬时功率谐波分量的变化规律,并验证了理论分析的正确性。分析结果表明转子平均瞬时功率谱直观简洁,其2倍频分量不受转差率影响,高次谐波分量对定子绕组匝间短路故障有较强的灵敏性。

关键词：双馈异步发电机转子平均瞬时功率谱定子匝间短路多回路法频谱分析