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基于自适应多尺度形态学梯度乘积运算的发电机振动信号特征增强检测

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中国电机工程学报 2024年

作者：王晓龙石海超熊江涛金韩微张博文陆志鹏何玉灵华北电力大学机械工程系

针对发电机发生定子匝间短路故障时振动信号特征微弱的问题，提出一种基于自适应多尺度形态学梯度乘积运算的发电机振动信号特征增强检测方法。首先根据发电机定子的振动特征设计了一种新颖的星形结构元素，并构建了多尺度形态学梯度乘... 详细信息

针对发电机发生定子匝间短路故障时振动信号特征微弱的问题，提出一种基于自适应多尺度形态学梯度乘积运算的发电机振动信号特征增强检测方法。首先根据发电机定子的振动特征设计了一种新颖的星形结构元素，并构建了多尺度形态学梯度乘积运算方式；其次利用白鲨优化策略对星形结构元素的幅值及尺度进行寻优，并将自适应多尺度形态学梯度乘积运算应用在发电机定子振动信号特征增强检测中；最后对比发电机定子匝间短路理论故障特征频率与处理信号频谱中幅值突出的频率，判断发电机的运行状态。实验证明，所提方法可有效增强发电机定子振动信号特征，提高发电机定子匝间短路故障检出率，具有一定工程参考借鉴价值。

关键词：发电机振动信号数学形态学星形结构元素

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位姿传感器在冻雨区输电线路监测中的研究

电子学报 2024年

作者：陈庆昊刘天宇王璋奇华北电力大学(保定)机械工程系

冻雨作为一种常见的灾害性天气，常导致高压输电线路积冰，当积冰达到一定的厚度后，覆冰的脱落会引发导地线间的闪络，进而导致城市电力供应大面积中断.在冻雨频发区域，故障线路相较于正常线路而言，呈现出导线位移和张力变化较大的... 详细信息

冻雨作为一种常见的灾害性天气，常导致高压输电线路积冰，当积冰达到一定的厚度后，覆冰的脱落会引发导地线间的闪络，进而导致城市电力供应大面积中断.在冻雨频发区域，故障线路相较于正常线路而言，呈现出导线位移和张力变化较大的显著特征.这些新的特征对现有监测方案提出了更高的要求，为此，本文提出一种基于无线位姿传感器的冻雨区输电线路监测方法 .首先分析了无线位姿传感器的优势，开发对应的上位机，设计了一种将传感器安装在直线塔悬垂绝缘子串上，利用测量的倾角结合串长计算实时档距的方案；其次，算法解决实时线长难以测量的问题，并结合实时档距和实时线长得到导线动态张力提出一种基于导线弹性变形的输电线路监测算法，依据相似准则搭建四塔三线输电线路缩比实验平台，验证模型的有效性.结果表明：该方法可以有效利用位姿传感器的实时数据实现对线路张力和位移进行实时精准监测，为电力系统的安全稳定运行提供了有力的技术支撑.

关键词：位姿传感器冻雨输电线路解析解实时档距弹性变形

考虑数据不足和基于合作博弈模型融合的风电机组轴承故障诊断方法

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太阳能学报 2024年第1期45卷 234-241页

作者：李俊卿胡晓东王罗马亚鹏何玉灵华北电力大学电力工程系保定071003 中国长江三峡集团有限公司武汉430010 华北电力大学机械工程系保定071003

针对风电机组轴承疲劳实验成本高导致故障数据不足的问题,提出基于粒子群算法(PSO)优化的辅助分类器生成对抗网络(ACGAN),利用PSO对ACGAN的参数进行寻优,进而利用ACGAN生成与原始样本高度相似的新样本;针对单一模型对风电机组轴承故障... 详细信息

针对风电机组轴承疲劳实验成本高导致故障数据不足的问题,提出基于粒子群算法(PSO)优化的辅助分类器生成对抗网络(ACGAN),利用PSO对ACGAN的参数进行寻优,进而利用ACGAN生成与原始样本高度相似的新样本;针对单一模型对风电机组轴承故障诊断的准确率较低的缺点,引进合作博弈理论对多个子模型的诊断结果进行融合,将各个子模型的诊断概率矩阵由合作博弈理论进行融合并输出最终的诊断结果。实验证明,优化后的ACGAN模型和基于合作博弈的模型融合能有效提高轴承故障诊断的准确率。

关键词：风电机组轴承生成式对抗网络故障诊断模型融合合作博弈

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风电机组多级行星齿轮系统动力学特性分析

太阳能学报 2024年

作者：刘随贤彭悦向玲胡爱军华北电力大学机械工程系

建立风电机组两级行星齿轮加一级平行轴齿轮传动系统的动力学模型，该模型综合考虑内外部激励的影响及多种非线性因素。深入研究激励频率和齿侧间隙对系统动力学特性的影响机制。研究结果表明，随着激励频率的变化，系统主要表现为周期... 详细信息

建立风电机组两级行星齿轮加一级平行轴齿轮传动系统的动力学模型，该模型综合考虑内外部激励的影响及多种非线性因素。深入研究激励频率和齿侧间隙对系统动力学特性的影响机制。研究结果表明，随着激励频率的变化，系统主要表现为周期运动，当激励频率接近固有频率时系统进入混沌，激变和倍周期分岔是系统通向混沌的主要道路。增加齿侧间隙会导致系统经历从周期运动到混沌，再到周期运动的复杂演化过程，期间存在吸引子共存和跳跃不连续现象。可以发现，通过优化和调节齿侧间隙，可有效避免混沌运动，提高多级行星齿轮系统的稳定性和可靠性。

关键词：风力发电机齿轮传动动力学响应混沌振动分析

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输电线路脱冰动态数字孪生系统

计算机应用 2024年

作者：陈庆昊刘天宇王璋奇华北电力大学机械工程系

冰灾作为输电线路常见灾害，严重影响了电力系统的安全运行。针对实际线路脱冰振荡精准映射、实时通讯和可视化呈现的需求，设计并实现了架空输电线路脱冰数字孪生系统。文中引入物理信息实时映射的思想，依托unity3D平台搭建线路脱冰... 详细信息

冰灾作为输电线路常见灾害，严重影响了电力系统的安全运行。针对实际线路脱冰振荡精准映射、实时通讯和可视化呈现的需求，设计并实现了架空输电线路脱冰数字孪生系统。文中引入物理信息实时映射的思想，依托unity3D平台搭建线路脱冰数字孪生系统整体框架；建立并求解基于解析解的任意时间段内迭代模型，将迭代模型与测量得到的时变参数结合进行分段迭代修正，完成孪生数字模型建模，并将计算出的孪生数据在线路脱冰振荡孪生交互平台上展示，最后将系统应用在连续三档导线脱冰模拟线路上，验证模型的有效性。实验结果表明：通过孪生模型计算的结果和真实测量值吻合度较高，孪生模型系统误差在0.5%以内，该方法可以建立准确反映线路运行状态的模型，为数字孪生技术真正在输电线路系统落地应用提供了理论依据和技术参考。

关键词：输电线路脱冰数字孪生模型时间序列分段解析解连续三档线路仿真分析

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特高压钢管塔微风振动稳态幅值估计方法研究

建筑钢结构进展 2024年

作者：冯立言王彤霍仕康江文强华北电力大学机械工程系

钢管塔在我国特高压输电线路中应用广泛。在微风作用下圆形截面构件会形成稳定的卡门涡旋，从而导致构件发生微风振动，极易诱发螺栓松动、连接疲劳等问题，危及特高压钢管塔结构安全。针对特高压钢管塔，建立了斜材的力学模型，得到了... 详细信息

钢管塔在我国特高压输电线路中应用广泛。在微风作用下圆形截面构件会形成稳定的卡门涡旋，从而导致构件发生微风振动，极易诱发螺栓松动、连接疲劳等问题，危及特高压钢管塔结构安全。针对特高压钢管塔，建立了斜材的力学模型，得到了斜材微风振动的弯曲振动微分方程，给出了其固有频率计算方法，研究了轴力大小和连接刚度对斜材横向弯曲振动频率的影响。运用能量平衡法，考虑风输入能量和螺栓滑移耗能，给出了斜材稳态振幅计算方法。针对SJ3021型特高压钢管塔斜材，研究了风速和连接刚度对斜材振动稳态幅值的影响，提出了减少斜材微风振动影响的建议，为保障特高压输电线路安全提供理论基础。研究有利于特高压钢管塔斜材微风振动防控工作，对增强输电杆塔的安全可靠性具有重要意义。

关键词：特高压钢管塔微风振动斜材振动频率振动幅值

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考虑透平背压影响的燃气轮机动态特性研究

中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3155-3164,I0018页

作者：何怡冲李永毅林育超张国强杨泽雨张磊华北电力大学能源动力与机械工程学院北京市昌平区102206 华北电力大学动力工程系河北省保定市071003

燃气透平的背压是决定燃气轮机性能的重要参数之一,对燃气轮机运行效率以及安全性都具有不可忽略的影响。该文采用模块化建模方法,结合燃气轮机的控制策略,基于仿真平台建立某重型燃气轮机的动态仿真模型,研究透平背压调控过程及负荷波... 详细信息

燃气透平的背压是决定燃气轮机性能的重要参数之一,对燃气轮机运行效率以及安全性都具有不可忽略的影响。该文采用模块化建模方法,结合燃气轮机的控制策略,基于仿真平台建立某重型燃气轮机的动态仿真模型,研究透平背压调控过程及负荷波动过程机组的动态特性。结果表明,建立的动态模型可以较为准确地模拟重型燃气轮机的动态特性。对不同输入信号的仿真结果进行对比分析,探究透平背压的不同变化趋势对燃气轮机动态特性的影响,包括背压降低时不同控制策略下燃气轮机透平进出口温度变化对机组的影响及不同控制策略面对扰动时各参数动态响应的差异。验证了透平背压调控对燃气轮机动态响应特性和变几何性能的优化作用,包括低背压下燃气轮机具有更快的响应速度及更高的级效率,透平背压调控能够确保机组在更大的负荷范围内透平进出口温度维持在目标值附近,可保证机组高效、稳定运行。

关键词：燃气轮机模块化建模动态模型透平背压响应特性

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改进融合指标的新型盲解卷积算法在轴承故障诊断中的应用

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噪声与振动控制 2024年第1期44卷 162-167页

作者：田甜唐贵基田寅初王晓龙华北电力大学机械工程系河北保定071000

为解决现有盲解卷积算法易受随机脉冲影响的问题,综合时域特征和频域特征,提出一个新的故障敏感指标,即包络谱峭度-包络基尼系数融合指标(Envelope Spectral Kurtosis-envelope Gini Index,ESKEG)。该指标对周期性脉冲更敏感,不易受随... 详细信息

为解决现有盲解卷积算法易受随机脉冲影响的问题,综合时域特征和频域特征,提出一个新的故障敏感指标,即包络谱峭度-包络基尼系数融合指标(Envelope Spectral Kurtosis-envelope Gini Index,ESKEG)。该指标对周期性脉冲更敏感,不易受随机脉冲的影响。基于该指标,提出一个新的解卷积算法,即基于最大ESKEG的盲解卷积,并采用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)求解滤波器系数。通过仿真振动信号和实验仿真信号进行验证,结果表明相比于其他盲解卷积算法,所提出的PSO-ESKEG算法在故障先验知识未知的情况下,能更有效避免受到随机脉冲信号的影响。

关键词：故障诊断盲解卷积包络谱峭度-包络基尼系数粒子群优化随机脉冲

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质子交换膜电解水用非贵金属基析氧反应催化剂的研究进展

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材料导报 2024年第13期38卷 11-26页

作者：狄大程李明哲李羿龙凌子昱吕玉珍陈克丕华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

质子交换膜(PEM)电解水制氢技术是可再生能源存储与转化的重要技术手段。目前,国内外研究者在非贵金属析氧反应(OER)催化剂方面开展了大量的工作。但是,在PEM电解水阳极的强酸性条件下,催化剂仍难以兼顾催化活性和稳定性。为此,本文对PE... 详细信息

质子交换膜(PEM)电解水制氢技术是可再生能源存储与转化的重要技术手段。目前,国内外研究者在非贵金属析氧反应(OER)催化剂方面开展了大量的工作。但是,在PEM电解水阳极的强酸性条件下,催化剂仍难以兼顾催化活性和稳定性。为此,本文对PEM电解水用非贵金属酸性介质OER催化剂的研究进行了系统总结和分析。首先,基于PEM装置的工作特点提出了PEM电解水用OER催化剂的性能指标;第二,阐述了OER催化过程的基本原理;第三,系统介绍了碳基材料、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、过渡金属磷化物和多金属氧酸盐等非贵金属OER催化剂的研究进展,重点分析了其催化活性和稳定性的改进策略;最后,从PEM电解水需求和材料改性两方面对OER催化剂的设计进行了展望。

关键词： PEM电解水析氧反应酸性介质非贵金属

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