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基于改进双耦合duffing振子的微弱信号检测方法

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仪表技术与传感器 2021年第11期 121-125页

作者：李景贵靳伍银兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

针对传统的混沌振子检测强噪声背景下弱信号时存在抗噪性差、易出现相位变化不稳定等问题,结合集合经验模态分解(EEMD)提出一种改进型双耦合duffing振子系统对强噪声背景下的微弱信号进行检测的算法,并用该检测系统对强噪声背景下微弱... 详细信息

针对传统的混沌振子检测强噪声背景下弱信号时存在抗噪性差、易出现相位变化不稳定等问题,结合集合经验模态分解(EEMD)提出一种改进型双耦合duffing振子系统对强噪声背景下的微弱信号进行检测的算法,并用该检测系统对强噪声背景下微弱正弦信号进行分解并检测。结果表明该检测系统解决了检测多个周期分量的含噪声信号时的模态混叠问题;得出改进型双耦合duffing振子系统能准确、快速地检测强噪声背景下的弱信号;该方法检测精度高、适应性强,为检测任意频率的弱信号提供了一种新方法。

关键词：双耦合duffing振子微弱信号检测集合经验模态分解模态混叠

基于耦合duffing振子的微弱故障信号检测

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噪声与振动控制 2016年第3期36卷 174-178,209页

作者：王晓东赵志宏杨绍普石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 河北省交通安全与控制重点实验室石家庄050043

针对传统信号处理方法在低信噪比条件下对微弱信号检测的不足,提出一种对双duffing振子进行阻尼项耦合的方法,通过对此系统进行动力学分析,比单个duffing振子具有更加复杂的动力学行为。阐述了基于相平面变化的微弱信号检测原理,对时间... 详细信息

针对传统信号处理方法在低信噪比条件下对微弱信号检测的不足,提出一种对双duffing振子进行阻尼项耦合的方法,通过对此系统进行动力学分析,比单个duffing振子具有更加复杂的动力学行为。阐述了基于相平面变化的微弱信号检测原理,对时间进行尺度的变换,实现了未知频率信号的检测,最后对微弱脉冲信号进行检测以及真实的故障轴承的早期诊断,取得了较好的效果,该方法在无线通信、雷达系统、旋转机械早期故障诊断等领域具有广阔的前景。

关键词：振动与波双耦合duffing振子混沌周期信号故障诊断

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电缆局部放电的混沌检测方法研究

电缆局部放电的混沌检测方法研究

作者：周涛长沙理工大学

学位级别：硕士

交联聚乙烯（XLPE）电缆已广泛用于电力系统。XLPE电缆长期运行过程中，因各种应力作用和环境因素的影响，不可避免地出现一些绝缘缺陷，绝缘故障时有发生。目前XLPE电缆水树及电树放电现象客观存在，加速电缆绝缘老化，电力生产部门急... 详细信息

交联聚乙烯（XLPE）电缆已广泛用于电力系统。XLPE电缆长期运行过程中，因各种应力作用和环境因素的影响，不可避免地出现一些绝缘缺陷，绝缘故障时有发生。目前XLPE电缆水树及电树放电现象客观存在，加速电缆绝缘老化，电力生产部门急需有效的方法检测电缆绝缘缺陷、判断绝缘老化状态并评价绝缘寿命，近年的研究表明，电缆局部放电检测是有效的检测方法，但因电缆结构的特殊性，局部放电脉冲在电缆中传播有高频衰减、波形畸变等问题，加之电磁干扰的影响，放电脉冲信号到达检测传感器处可能很微弱，需提高检测灵敏度才能有效检测到放电脉冲信号;此外，局放脉冲波形沿电缆传播严重衰减畸变，影响反映绝缘老化状态的局放特征量，进而影响电缆绝缘老化状态诊断。论文针对上述两个问题展开研究。为提高局放检测灵敏度，利用双耦合duffing振子系统瞬态同步突变现象对脉冲激励十分敏感，对白噪声有免疫力的特点，将这一现象应用于电缆局放脉冲检测中。根据电缆局放脉冲的时频域特征，构建适用于电缆局放脉冲检测的双耦合duffing混沌振子检测模型，确定振子耦合系数、周期策动力的周期和幅值、振子系统的初始值;通过计算双耦合振子的最大横向Lyapunov指数来判断振子间的同步状态，以振子的同步误差检测微弱局放脉冲信号。仿真实验结果表明，基于双耦合duffing振子系统瞬态同步突变的方法能抑制白噪，检测幅值很微弱的局放脉冲，提高了局放脉冲信号的检测灵敏度。在现有研究的基础上，研究了XLPE电缆高频损耗对局放特征参量的影响，在Matlab-Simulink仿真平台上，建立了XLPE电缆分布参数仿真模型，采用尖-板电极放电模拟电缆局放，以实际的尖-板电极放电信号作为电缆输入信号，仿真研究了不同传播距离的局放检测信号的混沌特征参量的变化情况。得到了传播距离较短的情况下，局放混沌特征参量随传播距离变化的规律，认为随传播距离增大，检测信号时间序列的最大Lyapnove指数稍有增大，而关联维、K熵则减小。当传播距离较大时，在传播200米左右，计算得到的重构相空间的最佳时延和嵌入维发生跃变，同时最大Lyapnove指数、关联维基本不变、而K熵的变化规律不明显。采用10kVXLPE电缆进行了放电信号传输实验，实验结果证实了传播距离较短时混沌特征参量变化规律。研究结果可用于XLPE电缆的局放监测及绝缘老化诊断。

关键词： XLPE电缆局部放电双耦合duffing振子混沌特征参量

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直流电缆局部放电信号提取方法的研究

直流电缆局部放电信号提取方法的研究

作者：刘桃长沙理工大学

学位级别：硕士

直流电缆工程空前发展,但是直流电缆带电检测、状态评估等运维及信号处理技术研究相对滞后。如何有效检测直流电缆绝缘缺陷,正确预警直流电缆绝缘故障,对电力系统安全经济运行具有重要意义。直流电缆局部放电在线监测目前尚存在局放信... 详细信息

直流电缆工程空前发展,但是直流电缆带电检测、状态评估等运维及信号处理技术研究相对滞后。如何有效检测直流电缆绝缘缺陷,正确预警直流电缆绝缘故障,对电力系统安全经济运行具有重要意义。直流电缆局部放电在线监测目前尚存在局放信号微弱、湮灭在干扰中难以检测,以及各类绝缘缺陷的局放特征提取与识别问题。本文首先分析了直流局部放电信号检测过程中干扰源,局部放电信号检测中最主要的干扰是白噪声,通过小波模极大值方法对局部放电的白噪声进行抑制,并作了试验与仿真,结果表明采用小波模极大值方法可有效抑制白噪声,该方法可以有效提取局部放电脉冲信号。然后本文对直流局放信号微弱、随机性较强、难以检测等问题展开研究。利用双耦合duffing振子系统的瞬态同步突变现象对脉冲激励敏感,而对白噪声具有免疫力这一现象,根据直流电缆局放脉冲的时域及频域特征,构建电缆局放脉冲信号双耦合duffing混沌振子检测模型,确定了耦合系数、周期策动力的周期和幅值、振子系统的初值设置;通过计算双耦合振子的最大横向李氏指数来判断振子间的同步状态,以两振子的同步误差检测微弱局放脉冲信号。利用仿真及实验证明检测的信噪比可提高30dB以上,能有效检测到幅值十分微弱的局放脉冲,提高局放脉冲信号的检测灵敏度。最后本文将压缩感知理论(Compressive Sensing)引入到直流电缆局部放电检测中来,使用放电重复率图谱作为分类样本,将训练样本集合为过完备字典,利用测试样本在其上投影的稀疏性,通过l1范数最小进行稀疏展现从而实现故障分类,作为直流电缆故障在线监测系统故障判别和分类的理论基础。通过试验和仿真,证明压缩感知稀疏表示分类计算复杂度低、速度快,在稀疏度未知的情况下,使用更少的采样值精确重构原始信号。根据直流局放的特点,压缩感知更加适合直流局放模式识别。

关键词：直流电缆局部放电双耦合duffing振子压缩感知理论

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基于耦合混沌的局部放电信号检测

广东电力 2015年第3期28卷 66-69页

作者：徐艳春陈国训三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌433002

为了有效地检测局部放电脉冲信号,利用双耦合duffing混沌振子瞬态同步突变现象对脉冲信号的敏感性和对白噪声的免疫能力,将双耦合duffing振子应用于电机局部放电脉冲信号的检测中。根据局部放电脉冲信号的时频特性,构建适于局部放电检... 详细信息

为了有效地检测局部放电脉冲信号,利用双耦合duffing混沌振子瞬态同步突变现象对脉冲信号的敏感性和对白噪声的免疫能力,将双耦合duffing振子应用于电机局部放电脉冲信号的检测中。根据局部放电脉冲信号的时频特性,构建适于局部放电检测的双耦合duffing振子系统,设置双耦合duffing振子的初始值、耦合因数、外部策动力的周期和幅值,以振子间的同步误差来检测微弱的局部放电信号。仿真测试结果表明,利用该方法检测局部放电脉冲信号,在低信噪比的条件下能取得良好的检测效果。

关键词：局部放电脉冲检测双耦合duffing振子瞬态同步突变白噪声