铁路浪涌保护器中压敏电阻剩余寿命模型研究
发布时间：2021-07-18 20:32
随着铁路系统智能运维的推进,对浪涌保护器进行在线状态监测以及剩余寿命预测的需求已日益迫切。铁路浪涌保护器是一种应用数量巨大的雷电防护设备,在铁路雷电防护场所承担着吸收浪涌、保护设备的作用。压敏电阻是铁路浪涌保护器的核心器件,在浪涌防护的过程中伴随着自身劣化。铁路浪涌保护器寿命预测研究的关键点是压敏电阻劣化过程的描述研究,对压敏电阻开展剩余寿命模型研究十分必要。首先,本文执行了压敏电阻的劣化探究实验。在实验室采用8/20μs的浪涌冲击压敏电阻,直至其完全损坏。采集了压敏电阻在整个寿命周期中的14种电参数、残压波形和表面温度,并将这些参数的变化趋势进行了分析。分析结果表明,14种电参数能够表征压敏电阻的劣化,但是参数之间不独立、可合并,在使用时需要对其进行筛选。然后,根据劣化探究实验的结果,筛选了5种劣化敏感参数。以5种参数为输入,采用机器学习中的k最近邻和线性回归算法,构建了压敏电阻的剩余寿命模型。k最近邻算法用于判别压敏电阻损坏与否,线性回归算法输出压敏电阻的剩余寿命值。接着,采用实验数据对模型进行了测试。测试结果表明,该模型对压敏电阻的劣化过程刻画良好,但是机器学习的方法对数据具有严...
【文章来源】：中国铁道科学研究院北京市
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景及意义
1.1.1 铁路浪涌
1.1.2 铁路浪涌保护器
1.1.3 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 剩余寿命预测研究的国内外现状
1.2.2 压敏电阻寿命研究的国内外现状
1.3 研究目的和内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
2 压敏电阻劣化探究
2.1 探究实验介绍
2.1.1 实验场景
2.1.2 实验浪涌
2.1.3 实验试样
2.1.4 实验过程
2.2 探究实验结果
2.2.1 电参数实验结果
2.2.2 残压波形实验结果
2.2.3 表面温度实验结果
2.3 本章小结
3 基于机器学习的剩余寿命模型
3.1 机器学习方法介绍
3.2 电参数的筛选
3.3 剩余寿命模型构建
3.3.1 模型输入的数据预处理
3.3.2 模型输出的划分和标定
3.3.3 模型的构建方法
3.4 kNN模型的训练与验证
3.5 线性回归模型的训练与验证
3.6 剩余寿命值表示
3.7 模型应用方法
3.8 本章小结
4 基于随机过程的剩余寿命模型
4.1 劣化敏感参数的拓展及综合表示
4.1.1 劣化敏感向量
4.1.2 劣化核
4.2 劣化核中浪涌能量的计算方法
4.2.1 8/20μs波形的计算方法
4.2.2 现场采集波形的计算方法
4.3 模型构建的几点设定和说明
4.4 基于马尔科夫链的剩余寿命模型
4.4.1 模型构建
4.4.2 状态空间的选取
4.4.3 转移矩阵的构建
4.4.4 马尔科夫链模型的构建方法及其说明
4.4.5 马尔科夫链模型关键参数分析
4.5 基于伽马过程的剩余寿命模型
4.5.1 模型构建
4.5.2 伽马过程模型的构建方法及其说明
4.5.3 伽马过程模型关键参数分析
4.6 模型对比
4.6.1 模拟浪涌冲击对比
4.6.2 对比结果总结
4.7 模型应用方法
4.8 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
附录
作者简历及攻读学位期间取得的科研成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多块信息提取的PCA故障诊断方法[J]. 顾炳斌,熊伟丽. 化工学报. 2019(02)
[2]数字孪生技术综述与展望[J]. 刘大同,郭凯,王本宽,彭宇. 仪器仪表学报. 2018(11)
[3]基于Gamma过程的交流接触器剩余电寿命仿真预测[J]. 李奎,李正广,段宇,郑淑梅,刘政君,高志成. 电测与仪表. 2018(16)
[4]基于Gamma过程的机车车轮镟修里程预测方法[J]. 张义民,林禄样,吕昊. 东北大学学报(自然科学版). 2018(04)
[5]氧化锌压敏电阻劣化过程中变温率的研究及应用[J]. 张过有. 电瓷避雷器. 2017(02)
[6]基于Gamma过程的碳化钨涂层磨损剩余寿命[J]. 朱贝蓓,蔡景,陈康. 南京航空航天大学学报. 2016(06)
[7]高可靠性产品退化建模研究综述[J]. 潘尔顺,陈震. 工业工程与管理. 2015(06)
[8]氧化锌压敏电阻劣化前后动态特性研究[J]. 徐乐,杨仲江,游志远,徐敏,王成芳. 电瓷避雷器. 2014(04)
[9]压敏电阻冲击老化过程中残压比变化的分析[J]. 陈璞阳,杨仲江,李祥超,王成芳,赵军. 电瓷避雷器. 2014(02)
[10]MOV压敏电阻静态参数变化的特征分析[J]. 师正,谭涌波,柴健,张枨. 电瓷避雷器. 2012(05)
硕士论文
[1]非平稳退化过程的剩余寿命预测方法研究[D]. 柯晓杰.浙江大学 2017
本文编号：3290311
【文章来源】：中国铁道科学研究院北京市
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景及意义
1.1.1 铁路浪涌
1.1.2 铁路浪涌保护器
1.1.3 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 剩余寿命预测研究的国内外现状
1.2.2 压敏电阻寿命研究的国内外现状
1.3 研究目的和内容
1.3.1 研究目的
1.3.2 研究内容
2 压敏电阻劣化探究
2.1 探究实验介绍
2.1.1 实验场景
2.1.2 实验浪涌
2.1.3 实验试样
2.1.4 实验过程
2.2 探究实验结果
2.2.1 电参数实验结果
2.2.2 残压波形实验结果
2.2.3 表面温度实验结果
2.3 本章小结
3 基于机器学习的剩余寿命模型
3.1 机器学习方法介绍
3.2 电参数的筛选
3.3 剩余寿命模型构建
3.3.1 模型输入的数据预处理
3.3.2 模型输出的划分和标定
3.3.3 模型的构建方法
3.4 kNN模型的训练与验证
3.5 线性回归模型的训练与验证
3.6 剩余寿命值表示
3.7 模型应用方法
3.8 本章小结
4 基于随机过程的剩余寿命模型
4.1 劣化敏感参数的拓展及综合表示
4.1.1 劣化敏感向量
4.1.2 劣化核
4.2 劣化核中浪涌能量的计算方法
4.2.1 8/20μs波形的计算方法
4.2.2 现场采集波形的计算方法
4.3 模型构建的几点设定和说明
4.4 基于马尔科夫链的剩余寿命模型
4.4.1 模型构建
4.4.2 状态空间的选取
4.4.3 转移矩阵的构建
4.4.4 马尔科夫链模型的构建方法及其说明
4.4.5 马尔科夫链模型关键参数分析
4.5 基于伽马过程的剩余寿命模型
4.5.1 模型构建
4.5.2 伽马过程模型的构建方法及其说明
4.5.3 伽马过程模型关键参数分析
4.6 模型对比
4.6.1 模拟浪涌冲击对比
4.6.2 对比结果总结
4.7 模型应用方法
4.8 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
附录
作者简历及攻读学位期间取得的科研成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多块信息提取的PCA故障诊断方法[J]. 顾炳斌,熊伟丽. 化工学报. 2019(02)
[2]数字孪生技术综述与展望[J]. 刘大同,郭凯,王本宽,彭宇. 仪器仪表学报. 2018(11)
[3]基于Gamma过程的交流接触器剩余电寿命仿真预测[J]. 李奎,李正广,段宇,郑淑梅,刘政君,高志成. 电测与仪表. 2018(16)
[4]基于Gamma过程的机车车轮镟修里程预测方法[J]. 张义民,林禄样,吕昊. 东北大学学报(自然科学版). 2018(04)
[5]氧化锌压敏电阻劣化过程中变温率的研究及应用[J]. 张过有. 电瓷避雷器. 2017(02)
[6]基于Gamma过程的碳化钨涂层磨损剩余寿命[J]. 朱贝蓓,蔡景,陈康. 南京航空航天大学学报. 2016(06)
[7]高可靠性产品退化建模研究综述[J]. 潘尔顺,陈震. 工业工程与管理. 2015(06)
[8]氧化锌压敏电阻劣化前后动态特性研究[J]. 徐乐,杨仲江,游志远,徐敏,王成芳. 电瓷避雷器. 2014(04)
[9]压敏电阻冲击老化过程中残压比变化的分析[J]. 陈璞阳,杨仲江,李祥超,王成芳,赵军. 电瓷避雷器. 2014(02)
[10]MOV压敏电阻静态参数变化的特征分析[J]. 师正,谭涌波,柴健,张枨. 电瓷避雷器. 2012(05)
硕士论文
[1]非平稳退化过程的剩余寿命预测方法研究[D]. 柯晓杰.浙江大学 2017
本文编号：3290311
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3290311.html
