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
发布时间：2021-08-10 07:35
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。
【文章来源】：电力自动化设备. 2020,40(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
HVSR振动信号相空间重构图
矺-means聚类方法得到的簇中心位移矢量和的模值Table2ModulevaluesofcentraldisplacementvectorsumobtainedbytraditionalK-meansclusteringmethod状态正常铁芯和绕组松动60%铁芯和绕组松动100%绕组松动100%簇中心位移矢量和的模值测点11.9164.77023.0382.592测点25.8341.1722.7601.622测点32.5483.8048.6672.423测点41.2492.54915.2523.086测点50.4442.05326.2753.931图4J(C)随K值的变化曲线Fig.4CurveofJ(C)vs.valueofK图5利用不同方法得到的4种状态下聚类簇中心在相空间的位置Fig.5Positionofclusteringcentersinphasespaceunderfourstatesobtainedbydifferentmethods
apunov指数，本文利用Wolf算法求解额定电压下，HVSR的铁芯和绕组处于4种状态时，振动信号的最大Lyapunov指数，结果如表1所示。由表1可知，4种铁芯和绕组松动状态下，HVSR振动信号的最大Lyapunov指数均大于0，证明额定电压下HVSR振动信号具有混沌特性，能够运用相空间重构分析。4.2HVSR振动信号相空间重构结果根据相空间重构理论重构图2中的HVSR振动信号，得到信号的空间相轨迹见图3。图中，4种状态下振动信号的嵌入维数均为3，正常状态、铁芯和图2100%UN电压等级下，不同状态的HVSR表面振动信号Fig.2VibrationsignalonHVSRsurfaceofdifferentstatusundervoltagelevelof100%UN表1最大Lyapunov指数计算结果Table1CalculatingresultsoflargestLyapunovexponent测点12345最大Lyapunov指数正常状态0.00160.00130.00250.00090.0011铁芯和绕组松动60%状态0.00210.00330.00180.00760.0047铁芯和绕组松动100%状态0.00840.00960.00140.00980.0026绕组松动100%状态0.00590.00500.00280.00600.0036图3HVSR振动信号相空间重构图Fig.3PhasespacereconstructionofvibrationsignalofHVSR
【参考文献】：
期刊论文
[1]高海拔地区750 kV并联电抗器现场局部放电试验方法[J]. 何家欣,康钧,李江涛,王生杰,于鑫龙,王理丽. 高电压技术. 2019(09)
[2]基于改进K-means算法的电网运行断面相似性匹配研究[J]. 梁海平,田潮,王铁强,曹欣,杨晓东,刘英培. 电力自动化设备. 2019(07)
[3]高压电抗器匝间短路三维模型计算与分析[J]. 吴书煜,马宏忠,魏旭,陈轩,许洪华,刘宝稳,宋开胜. 电力自动化设备. 2019(04)
[4]基于改进Hilbert-Huang变换和支持向量机的高压断路器触头超程状态识别[J]. 杨秋玉,阮江军,黄道春,庄志坚. 电力自动化设备. 2019(01)
[5]并联电抗器振动特性及声功率级计算[J]. 周兵,王延召,胡静竹,倪园,万保权,刘震寰. 高电压技术. 2019(11)
[6]基于经验小波变换的特高压并联电抗器振动信号分析[J]. 赵若妤,马宏忠,魏旭,姜宁,田涛,谭风雷. 电工电能新技术. 2019(01)
[7]特高压并联电抗器高性能隔声装置研制[J]. 徐征宇,李金忠,葛栋,王晓宁,张书琦,张晨光. 高电压技术. 2018(07)
[8]基于相空间重构的变压器油色谱数据最优长度选择方法[J]. 齐波,张鹏,荣智海,李成榕,杨祎,陈玉峰. 中国电机工程学报. 2018(08)
[9]考虑铁心磁致伸缩与绕组受力的高压并联电抗器振动研究[J]. 张鹏宁,李琳,聂京凯,樊超,程志光. 电工技术学报. 2018(13)
[10]基于脉冲耦合注入的高压并联电抗器绕组故障带电检测[J]. 王建,张广洲,赵晓震,张陵,梁乃峰,姚陈果. 高电压技术. 2017(03)
硕士论文
[1]基于混沌时间序列的复杂机械系统故障特征提取与状态预报[D]. 李稳安.东南大学 2004
本文编号：3333762
【文章来源】：电力自动化设备. 2020,40(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
HVSR振动信号相空间重构图
矺-means聚类方法得到的簇中心位移矢量和的模值Table2ModulevaluesofcentraldisplacementvectorsumobtainedbytraditionalK-meansclusteringmethod状态正常铁芯和绕组松动60%铁芯和绕组松动100%绕组松动100%簇中心位移矢量和的模值测点11.9164.77023.0382.592测点25.8341.1722.7601.622测点32.5483.8048.6672.423测点41.2492.54915.2523.086测点50.4442.05326.2753.931图4J(C)随K值的变化曲线Fig.4CurveofJ(C)vs.valueofK图5利用不同方法得到的4种状态下聚类簇中心在相空间的位置Fig.5Positionofclusteringcentersinphasespaceunderfourstatesobtainedbydifferentmethods
apunov指数，本文利用Wolf算法求解额定电压下，HVSR的铁芯和绕组处于4种状态时，振动信号的最大Lyapunov指数，结果如表1所示。由表1可知，4种铁芯和绕组松动状态下，HVSR振动信号的最大Lyapunov指数均大于0，证明额定电压下HVSR振动信号具有混沌特性，能够运用相空间重构分析。4.2HVSR振动信号相空间重构结果根据相空间重构理论重构图2中的HVSR振动信号，得到信号的空间相轨迹见图3。图中，4种状态下振动信号的嵌入维数均为3，正常状态、铁芯和图2100%UN电压等级下，不同状态的HVSR表面振动信号Fig.2VibrationsignalonHVSRsurfaceofdifferentstatusundervoltagelevelof100%UN表1最大Lyapunov指数计算结果Table1CalculatingresultsoflargestLyapunovexponent测点12345最大Lyapunov指数正常状态0.00160.00130.00250.00090.0011铁芯和绕组松动60%状态0.00210.00330.00180.00760.0047铁芯和绕组松动100%状态0.00840.00960.00140.00980.0026绕组松动100%状态0.00590.00500.00280.00600.0036图3HVSR振动信号相空间重构图Fig.3PhasespacereconstructionofvibrationsignalofHVSR
【参考文献】：
期刊论文
[1]高海拔地区750 kV并联电抗器现场局部放电试验方法[J]. 何家欣,康钧,李江涛,王生杰,于鑫龙,王理丽. 高电压技术. 2019(09)
[2]基于改进K-means算法的电网运行断面相似性匹配研究[J]. 梁海平,田潮,王铁强,曹欣,杨晓东,刘英培. 电力自动化设备. 2019(07)
[3]高压电抗器匝间短路三维模型计算与分析[J]. 吴书煜,马宏忠,魏旭,陈轩,许洪华,刘宝稳,宋开胜. 电力自动化设备. 2019(04)
[4]基于改进Hilbert-Huang变换和支持向量机的高压断路器触头超程状态识别[J]. 杨秋玉,阮江军,黄道春,庄志坚. 电力自动化设备. 2019(01)
[5]并联电抗器振动特性及声功率级计算[J]. 周兵,王延召,胡静竹,倪园,万保权,刘震寰. 高电压技术. 2019(11)
[6]基于经验小波变换的特高压并联电抗器振动信号分析[J]. 赵若妤,马宏忠,魏旭,姜宁,田涛,谭风雷. 电工电能新技术. 2019(01)
[7]特高压并联电抗器高性能隔声装置研制[J]. 徐征宇,李金忠,葛栋,王晓宁,张书琦,张晨光. 高电压技术. 2018(07)
[8]基于相空间重构的变压器油色谱数据最优长度选择方法[J]. 齐波,张鹏,荣智海,李成榕,杨祎,陈玉峰. 中国电机工程学报. 2018(08)
[9]考虑铁心磁致伸缩与绕组受力的高压并联电抗器振动研究[J]. 张鹏宁,李琳,聂京凯,樊超,程志光. 电工技术学报. 2018(13)
[10]基于脉冲耦合注入的高压并联电抗器绕组故障带电检测[J]. 王建,张广洲,赵晓震,张陵,梁乃峰,姚陈果. 高电压技术. 2017(03)
硕士论文
[1]基于混沌时间序列的复杂机械系统故障特征提取与状态预报[D]. 李稳安.东南大学 2004
本文编号：3333762
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3333762.html
