一种数据库查询的多标签电能质量混合扰动识别与分类新方法

该文针对电能质量混合扰动的复杂性及当前分类识别的准确率不够高等问题,提出一种数据库查询的多标签电能质量混合扰动分类与识别方法,该方法能够更加科学准确地识别混合扰动,可为电能质量治理、扰动事件责任追究等提供有力决策辅助。首先,该方法基于可调Q因子小波变换(tunable Q-factor wavelet transform,TQWT)和时变均方根(rootmeansquare,RMS)的特征提取方法有效提取扰动信号基频时域特征量,较好地克服了当前基频幅值特征提取准确率不够高的难点问题;其次,提出频域特征曲线分割新方法,高效地提取扰动信号的高频特征曲线;然后,建立基频幅值特征数据库和高频特征曲线数据库;最后,利用快速动态时间规整(dynamictimewarping,DTW)结合多标签的分类思想进行混合电能质量扰动的多标签分类。仿真实验结果表明,新方法具有如下优势:几乎不受限值范围内基频偏移的影响,抗噪性较强,对单一扰动及包含双重、三重、四重扰动在内的27种扰动具有较高的分类准确率。电网实测扰动数据的分析,进一步验证了该方法的扰动识别有效性。

基于点吸收式波能装置风浪联合获能系统动力特性研究

基于风和波浪的伴生关系及波浪能与风能同时获取的可行性,提出一种基于半潜式风力机与点吸收式波能装置的新型风浪联合获能系统。建立考虑等效(PTO)的全过程风-浪-多体耦合时域分析模型,并研究波能装置设计参数对波浪能输出功率的影响规律,重点研究风浪联合运行海况下新型风浪联合获能系统的结构动力响应特征与获能特性。结果表明,波能装置的安装对平台纵荡运动和系泊系统产生不利影响,对风力涡轮机的影响较小,此外垂荡和纵摇响应均随波能装置的加入得到抑制,纵摇角平均值减小25%,垂荡位移标准差减小42%,与漂浮式风力机相比,联合获能系统的平均输出功率增加17%。

基于数据关联性分析的工业用户电能质量特征识别

随着电力电子型用电设备的大量使用,电网公共连接点上干扰源用户的类型和数量越发增多,使得其电能质量扰动指标特征和时空特征更为复杂。针对目前电能质量监测装置难以对每条馈线上各终端用户均实现专门监测,且无法识别馈线上多个用户各自电能质量特征等问题,提出一种基于多源数据关联分析的工业用户电能质量特征识别方法。首先,以指标限值和累积分布图拐点为依据,提取监测点电能质量时间序列的超标和波动的数值及其时段,得到谐波关键指标、电压偏差、负序电压不平衡度等指标的扰动时序数据;其次,提出一种基于导数动态时间弯曲的时序距离计算方法,分析扰动时段下监测指标与工业用户用电数据的相关性,依据不同指标关联度识别用户的电能质量特征;最后,基于多类型干扰源仿真和实测算例,验证所提方法的可行性,可实现不同工业用户的电能质量特征识别。

三峡水库1990—2021年洪峰沙峰异步特性分析

泥沙淤积问题是水库能否长期运行的关键,根据洪峰沙峰异步特性进行沙峰排沙调度是减少水库淤积、保持水库库容的有效手段,研究水库洪峰沙峰异步特性具有重要意义。针对现有分析异步特性的方法存在不能反映整体水沙过程异步情况、异步类型分类不明确等局限性,本文基于动态时间规整(DTW)算法,将洪峰沙峰过程图形特征数值化,进而计算异步时长并判断异步类型,以三峡水库1990—2021年的洪水过程为研究对象分析其洪峰沙峰异步特性。研究结果表明:三峡水库与金沙江下游梯级水库修建后,三峡水库坝前沿程各站的沙峰滞后比例增加,且距坝里程越近异步时长减小越多;与传统方法相比,DTW算法考虑了完整的场次洪水水沙变化过程,能有效处理复杂洪水过程,适用性良好,在水库运行管理与排沙调度方面具有应用潜力与发展前景。

基于电压曲线形态特征聚类的低压台区相位辨识

针对电压曲线分布集中导致低压台区用户相位难以准确辨识的问题,提出基于电压曲线形态特征聚类的低压台区相位辨识方法。首先,采用分段聚合近似(PAA)对配电变压器低压侧三相以及低压用户的电压曲线进行分段,提取反映整体分布的主要特征信息,减少冗余噪声的干扰。引入一阶导数与动态时间弯曲(DTW)增加对每个分段序列局部趋势变化的分析,并将其集成到PAA距离度量中,既弥补了均值特征缺乏对电压曲线趋势变化信息的考量,又能降低DTW的时间复杂度。然后,通过该距离度量综合判定电压特征序列的相似度,并以此改进传统k-means聚类的相似性度量,构建低压台区相位辨识模型。最后,通过实际台区算例分析验证了所提方法的有效性。

基于散射理论与动态时间规整的时移地震波动方程差异反演

时移地震勘探作为储层动态监测的有效手段,对获取地下介质的弹性或物性参数变化起到了至关重要的作用.由于多期地震勘探之间介质的传播速度存在差异,同时环境条件、采集方式及处理手段等方面的不同,都会使地震记录产生走时差异.而这种走时差异对时移地震反演存在着严重的影响,尤其是基于波动方程的反演方法.为了消除时移差异,我们引入动态时间规整(DTW)方法实现角道集优化匹配,以获取地震记录的有效变化信息.此外,本文提出根据散射理论,通过弹性波动方程进行时移地震差异反演,得到地层的差异弹性参数,实现储层差异定量表征.该方法采用WKBJ近似模拟非均匀背景,具有更高的反演精度,尤其是在复杂地质构造条件下优势更加明显.本文对所提出的方法进行了数值模拟实验与实际数据应用,证明该方法得到的反演结果优于传统方法,可以实现对地层时移差异的准确刻画.

基于重心平均动态时间规整算法的有载分接开关机械故障诊断

有载分接开关(on-load tap changer,OLTC)是电力变压器中故障频率较高的部件之一,为了实现有载分接开关的故障诊断,提出了一种基于重心平均动态时间规整算法的故障诊断方法。针对OLTC振动信号的非线性与强时变性,提出自适应变分模态分解算法,计算OLTC振动信号的时频特征矩阵。进一步地,引入重心平均动态时间规整算法,自适应地计算OLTC振动信号时频特征矩阵之间的差异度,从而实现OLTC的故障诊断。研究结果表明,利用重心平均动态时间规整算法能够通过计算多组信号的重心平均序列提高故障诊断的鲁棒性。同时,基于所计算的差异度,不仅能够实现OLTC故障的有效诊断,还能在一定程度上定量表征故障的严重程度。该研究能够为OLTC的故障诊断提供新的思路。

不依赖双侧时钟同步的输电线双端行波测距

针对传统双端行波测距因严格依赖对端数据和双侧时钟同步而难以跨厂家进行协同测距的不足,本文提出不依赖双侧同步的双端行波协同测距方法。首先分析了输电线路故障行波的波到时序特征,根据同时刻母线上各回出线电流群体比幅比相剔除母线相邻各健全线路末端反射波后,后续行波到达时序依故障的强弱呈现两类模态:强故障模态下,故障行波在故障点与两侧母线构成的两区间独立传播,同侧相邻波头等间隔且两侧对应波到时差之和恒定;弱故障模态下,存在可被观测点检测的故障点透射波,两侧对应波到时序保持恒定。两种模态可根据初始行波到达后短时内两侧后续行波到达时序的配对关系予以辨识,进而分别提出相应的不依赖双侧时钟同步的双端数据驱动式协同分析测距方法。数字仿真与现场实测数据均表明所提方法可靠、有效。

多元时间序列的相似性匹配

常用多元时间序列相似性匹配方法难以在高效刻画局部形态特征的同时考虑各变量间的相关信息.针对此问题,提出一种动态窗口内多维拟合分段方法.基于序列的局部形态特征抽象出各变量维度上拟合线段的倾斜角及持续时间,组成模式表示矩阵,并借助一种多元模式距离实现序列的相似性模式匹配.与主成分分析法、基于点分布特征的匹配法对不同数据规模的数据集进行对比,验证了该方法的有效性,特别对于多变量、不等时间跨度的中等规模多元时间序列相似性匹配具有较好的效果.

基于布莱克曼窗S变换与数据库查询的电能质量扰动识别与分类新方法

针对基于特征值方法电能质量扰动识别中存在庞大而复杂的特征值选取问题,提出以特征曲线为特征的布莱克曼窗S变换与数据库查询新方法。提出布莱克曼窗S变换采用布莱克曼窗宽函数并通过窗宽比控制窗宽,相较于多分辨率广义S变换具有更好的时频分辨率。通过布莱克曼窗S变换得到扰动信号的时频模矩阵,在模矩阵上提取时频特征曲线,然后通过波动能量密度与快速傅立叶变换进行特征曲线分割,排除噪声的干扰,降低特征曲线长度,最后建立树状结构的时频数据库,采用动态时间规整距离查询分类方法,根据隶属度的关系进行快速分类,提高识别的正确率。通过仿真数据分析表明高时频精度的布莱克曼窗S变换提高了算法的识别正确率并且特征曲线分割提高了算法的抗噪声干扰能力,现场数据验证了该算法的有效性。

基于DTW距离的伪周期数据流异常检测

伪周期数据流是一类常见的数据流,广泛出现于各种监测应用中.在这类数据流中出现的异常可能蕴涵了感兴趣的领域知识,因此有必要检测异常的发生以作为进一步深入分析的基础.DTW距离较之欧氏距离具有更好的鲁棒性,采用DTW距离作为伪周期数据流不同波段间相似性的度量可以有效检测出有较少历史相似波段的异常波段,继而在此基础上提出了一种基于聚类索引的快速近似异常波段检测方法用以加速检测过程,在真实数据集上的实验表明了所提方法的有效性.

基于自适应最优核时频分布的鸟类识别

针对鸟鸣声信号的非稳态特性,提出了一种基于自适应最优核时频分布(Adaptive optimal kernel,AOK)的鸟类识别方法。首先对采集的鸟鸣声信号进行预处理,通过AOK时频分析方法得到时频谱图,分析不同鸟类声音信号在不同时间和不同频率下的能量分布。然后,将时频谱图转化成灰度图像,求取灰度共生矩阵,提取基于灰度共生矩阵不同角度的图像特征参数作为鸟类识别的特征值。最后选取已知鸟种的图像纹理特征训练生成训练模板,将待识别的鸟种的图像纹理特征参数生成测试模板,利用动态规整(Dynamic time warping,DTW)算法进行模板的匹配,将匹配值进行大小比较,找到最小匹配值对应的模板,从而实现鸟类的识别。通过对40种常见鸟类的实验表明,总体识别率达到96%。

800kV GIS高压开关设备抗震性能分析

笔者以800 kV GIS(gas insulated switchgear)高压开关设备的抗震性能为研究对象,采用模态分析理论对设备进行动力特性分析,得到了结构自振频率和振型。分别利用反应谱理论和时程分析理论对结构进行地震动特性分析。通过反应谱分析和输入天津波、EI-Centro波、taft波的动力时程分析,讨论了这两种分析方法结果上的一致性与局限性。并根据几种不同地震波对高压开关设备的不同影响,得出相对于taft波振幅和持时较小的天津波对设备产生破坏作用最大;经过对频率调整,具有相同幅值的两种EI-Centro波形,由于特征频率存在差异,EI-Centro2对于结构所产生的影响显著超过EI-Centro1。

基于能量谱相似度自适应聚类的配电网接地故障区段定位方法

分析谐振接地系统发生单相接地故障时各区段故障暂态零序电流的相似性特征,提出基于故障暂态零序电流Hilbert瞬时能量谱相似性自适应仿射传播聚类(adAP)的故障区段定位方法。所提方法对故障后首半个工频周期的故障线路各区段的故障暂态零序电流进行局部特征尺度分解(LCD),对得到的各频带波形进行Hilbert变换得到Hilbert瞬时能量谱。计算Hilbert瞬时能量谱两两间的动态时间弯曲距离,对动态时间弯曲距离构成的相似度矩阵进行adAP,根据Silhouette指标最高的聚类情况定位故障区段。在电弧故障、存在分布式消弧线圈系统、不同消弧线圈补偿度系统、噪声干扰、两点接地、采样不同步的场景下的仿真结果和现场数据验证结果表明,所提方法能克服工程应用中可能存在的影响,鲁棒性好、准确度高。

某钢框架结构的抗震加固及动力时程分析

为了改善某未按图施工的平面不规则钢框架结构房屋的抗震性能,采用局部增设钢支撑对其进行抗震加固.利用SAP2000软件建立空间模型,对该钢框架结构按现状及加固后两种工况进行动力时程分析,探究其在各种地震工况作用下的抗震性能,研究结构的顶层位移反应、层间位移分布和基底剪力分布的影响.分析表明,优化后的加固方案使结构体系抗震变形得到控制,扭转效应明显减少,为类似工程的抗震加固提供了参考.

码头-缆绳-动力定位船舶耦合系统的时频特性分析

为研究系泊状态下动力定位船舶与码头及缆绳间的耦合作用,采取凝集质量法计算系泊缆索有效张力,设置弹簧阻尼单元用以计算码头碰垫间的非线性反力,应用比例-积分-微分控制系统(PID)进行推力控制。在系泊状态下,以动力定位船舶和无动力定位船舶为研究对象,分析了耦合系统中侧推器对消除因一阶波浪载荷而引起的船舶运动影响的作用;针对动力定位船舶,讨论了码头-缆绳及目标位置两个因素对动力定位船舶的定位能力及侧推器性能的影响。结果表明,在选取合理目标位置的情况下,耦合系统中的侧推器性能及动力定位船舶的定位能力均得到了有效提高。

基于改进DTW的行波波形相似性的高压直流输电线路保护方案

直流输电线路单端量保护不能实现绝对选择性,对于纵联保护,需要考虑故障暂态时的电容电流和两侧采样数据的同步性。区外故障时直流输电线路满足行波特征不变性,线路两侧波形的相似度高,区内故障破坏了行波特征不变性,线路两侧波形的相似度低,由此提出一种基于改进动态时间弯曲(dynamic time warping,DTW)的行波波形相似性的高压直流输电线路保护方案。DTW算法通过对时间轴的伸缩,实现2个序列的动态匹配,具有良好的耐同步特性。基于改进DTW的保护方案,在启动判据启动后,计算线路两侧故障行波波形之间的改进动态时间弯曲距离,建立识别直流线路区内外故障的判据。仿真结果表明,该算法能够准确识别区内外故障,不存在保护死区,具有较好的耐同步性,耐受过渡电阻能力强,具有一定的抗噪声和抗异常数据的能力。

客运专线高架轨道结构振动特性实测研究

针对轨道不平顺条件下高速客运专线桥上CRTSII型板式轨道的振动特性进行现场实测,对轮轨力、轨道 结构的振动响应进行时域和频域的对比分析。结果表明:在轨道不平顺等影响因素作用下,上、下行方向列车以相近的 速度运行时对轨道结构产生的冲击作用也相近。钢轨的振动主要由于轮轨表面不平顺激励所产生。在轮轨相互作用 下产生的高频振动主要集中在钢轨上,而由于扣件系统的弹性减振作用,轨面不平顺引起的高频振动在轨道板和桥面 板上体现不明显,由离散支撑导致的中频振动占据主要成分。列车荷载作用下,振动在轨道结构纵向传递主要在钢轨 内部实现的。

某异型钢管混凝土拱桥地震反应分析

本文以某异型钢管混凝土拱桥为研究对象,通过ANSYS建立了结构的空间有限元模型,计算和分析了该桥的动力特性。同时,通过MATLAB程序生成拟合规范反应谱的人工地震波,并运用时程分析法计算了该桥在一维和多维输入下的地震反应,分析了该桥的地震反应规律,为钢管混凝土拱桥的抗震性能分析提供了一定的依据。

用不同外周动脉波形重建主动脉波形的对比研究

采用盲系统辨识技术可以通过两路外周动脉压力波形重建主动脉波形,但如何选择外周动脉需要进行研究.本文使用基于子空间方法的盲系统辨识算法,同步采集人体左右两侧的桡动脉压力波形和足背动脉压力波形,按照4种不同组合进行主动脉压力波形重建,使用动态时间规整方法评判重建效果,确定外周动脉波形辨识的最优组合.结果表明,足背动脉与桡动脉组合对主动脉压力波形重建无显著性影响(P>0.5),而仅使用桡动脉或足背动脉无法有效重建.