电力系统突变信号检测的一种实时小波算法

在积分小波变换的基础上,以选择的复值小波为例,分析了一种实时递推小波算法,详细推导了算法的实现过程,该算法大大减少了现有双向递推算法的计算量,可用于电力系统各领域故障的这时检测,并能推广实现其他小波函数的快速递推算法,基于复值小波变换相位信息对奇异性的敏感,提出了利用复值小波快速递推算法的相位信息辅助幅值进行电力系统故障突变信号实时监测的方法,并通过算例论证了这种复值小波和其实时递推算法检测故障的     

无线传感器网络中一种高效的距离差估计方法

RIPS系统通过测量干涉信号的相位提供了一种精度高、设备简单的无线传感器网络定位方法.但利用相位进行测距和定位的方法不可避免地存在相位模糊问题,RIPS系统采取的方式是在多个频率下对某一距离差进行相位测量,根据各相位测量值来搜索实际距离差.为了避免RIPS系统中这种繁复的搜索过程,文中提出了一种高效的距离差估计方法.该方法基于中国余数定理(CRT)通过闭式一次直接计算得出距离估计值,从而避免了搜索过程,极大地降低了节点运算能耗并且提高了定位系统的实时性.同时,为了克服传统CRT算法对噪声敏感的缺点,利用算法中加权系数具有的一些性质来减小噪声对估计结果的影响,提高了算法的鲁棒性.仿真结果表明该方法鲁棒性好,估计精度高,在无线传感器网络中具有良好的可行性.     

基于单传感器的旋转叶片振动测量与参数辨识方法

叶尖定时技术作为一种非接触式叶片振动测量方法,是叶片状态监测的有效手段.针对叶尖定时采样数据存在的高度欠采样特点,目前已提出多种叶片振动测量与参数辨识方法.然而,现有方法大多需要在机匣上安装多支传感器,并对传感器的位置分布具有较为严格的要求,在工程实践中可能难以实现.针对这一不足,本文提出一种基于单传感器的旋转叶片振动测量与参数辨识方法.根据叶尖振动与传感器输出脉冲信号的关系,分析了利用单传感器的叶片振动测量和叶片振动参数辨识原理,使用仿真模型对该方法进行了验证,并分析了不同噪声水平对叶片振动参数辨识结果的影响;进一步利用旋转叶片试验台开展试验研究,通过与叶片动应变测试结果对比,验证了方法的有效性.     

太阳射电观测系统多通道变频电路一致性补偿方法与实现

地基太阳射电观测系统观测信号频带较宽,覆盖十米至毫米波段.限于ADC采样率和输入带宽,通常需要通过变频电路将射电信号分段变频后再进行模数转换.由于模拟器件的差异性,多通道变频电路存在幅相不一致的情况,造成通道间幅相误差,影响接收机测量精度,对极化测量影响尤为严重.本文通过测量太阳射电观测系统中变频电路各通道之间的幅频和相频偏差,计算出每个频点的补偿系数,存入太阳射电观测系统数字接收机的FPGA中.观测时,在FPGA中将ADC输入的数据进行FFT处理,每个通道各频点数据乘以相应补偿系数,削弱通道间不一致性,提升数据质量.选取山东大学槎山太阳射电观测站150～500 MHz太阳射电观测系统进行实验验证,经补偿后通道间幅度差降低至0.5 dBm以下,一些频点差值为0 dBm,相位一致性得到显著提升.实际应用表明,本方法为提升宽频带变频电路一致性提供了解决方案,为低频对周天线阵数字波束合成、同频段多天线相干测量的多通道一致性校正提供了有效参考.     

不确定性气动弹性系统辨识及鲁棒极限环分析

模型的不确定性直接影响鲁棒颤振和极限环分析的准确性．从基于数据的角度提出考虑非线性环节和模型不确定性的鲁棒极限环分析框架．采用时域方法辨识包含非线性环节的Block—oriented结构的气动弹性系统模型集合的不确定度大小．以在线弹性结构的极点构造正交基底，将不确定性模型集合辨识问题转化为不确定性参数上下界估计的优化问题，通过求解非线性优化得到不确定性模型集合．将辨识后的无记忆非线性算子用正弦输入描述函数表示，利用线性分式变换技术对辨识后的不确定性模型进行重新建模，最后采用结构奇异值（μ）理论对系统集合进行鲁棒极限环分析．采用某二元翼段气动弹性算例验证该辨识和分析框架的准确性．结果表明辨识的不确定性的模型集合能够刻画气动弹性动力学特性．在相同速度下，考虑不确定性的模型集合的鲁棒极限环幅值比标称系统极限环幅值要小．该方法可以应用于鲁棒颤振和极限环预测．     

多机电力系统广域非线性鲁棒电压控制策略

本文针对多机电力系统提出一种广域非线性鲁棒电压控制策略.针对COI（center of inertia）坐标系下的系统数学模型,提出一种简单而巧妙的模型变换方法,将其转换为一个引入了发电机的机端电压偏差为新的状态变量的不确定线性系统,进而应用基于线性矩阵不等式（linear matrix inequality,LMI）的鲁棒控制理论设计出控制器.所提出的广域非线性鲁棒电压控制器不依赖于系统某个特定运行点,可适应系统网络参数以及运行方式的变化,保证机端电压调节精度.控制器不需要测量发电机转子角及任何变量的微分,仅需要测量发电机的机端电压、角速度、有功及无功功率.此外,控制器考虑了广域反馈信号的时滞以及部分机组未装设相量测量装置（phase measurement unit,PMU）的影响.应用PSCAD/EMTDC对某三机和四机系统进行了详细测试,仿真结果验证了控制器的良好性能.     

基于改进随机子空间法和稳定图技术的电力系统低频机电振荡特征识别

基于由WAMS量测得到的类噪声信号来识别系统的低频机电振荡模式及其对应模态在电力系统分析和控制中具有很好的应用前景.本文以随机子空间方法为基础,引入参考通道技术,在不影响识别准确度的情况下极大地提升了计算效率,形成了一种改进的随机子空间方法,能够方便快速地得到系统的模式及其对应模态.本文还引入稳定图的思路,通过设计了巧妙的稳定图自动识别算法,快速有效地辨别了系统的真伪模式.在IEEE-118节点测试系统上进行的算例分析表明本文提出的方法具有较高的识别准确性和计算效率,能够满足在线应用的需要.     

基于半桥型电感测头的微位移检测技术研究

针对半桥型电感测头,设计了幅值稳定的正弦波激励信号产生单元和相应的输出信号处理电路;分析了影响测量精度的主要原因,设计了基于反馈原理的激励信号稳幅模块;通过标定实验,采用分段线性插值法进行数据处理,该电感测头在±1 mm的测量范围内,最大误差为1.2μm,线性度为0.06%,满足测量系统的要求。     

主轴电流信号中铣削力成分的时频分析及提取方法研究

通过电流信号间接监测切削力波动的方法在刀具状态检测中得到了广泛的应用. 但由于实测电流信号具有时变非平稳特性, 使得从电流信号中提取有用力信号表征成分存在一定的困难. 本文针对电流信号的非平稳时变特性, 基于切削力信号的频域分析, 应用小波分析方法来重构电流信号中的切削力表征信号量. 切削力测量试验结果表明文中所提出的重构方法能成功地应用于主轴电流信号, 完成加工切削力波动的监测.     

基于AFM偏转信号的下压效应补偿及样品表面特性测量方法

原子力显微镜（atomic force microscope,AFM）作为微纳米研究中的重要工具,被广泛地应用于微纳米尺度上样品表面高度的测量.但是,AFM扫描时针尖对样品存在下压效应,即扫描得到的样品表面高度由于针尖施加的压力而小于其真实值.而至今为止,还没有一种快速、有效的补偿下压效应所带来的高度测量误差的方法.本文通过对AFM工作原理及其下压效应机理的详细分析,充分利用AFM偏转测量和高度测量的信息冗余性及互补性,提出了一种利用数据融合和参数辨识来自动补偿AFM下压效应的方法。首先,通过力曲线概念分析了下压效应的产生机理;然后,从力曲线出发,提出一种基于信息融合和参数辨识的AFM下压效应的补偿方法.值得指出的是,由于力曲线斜率是样品表面弹性特征的一种有效表示方式,本文算法在提高AFM高度测量精度的同时,还能够自动（在线）地获取样品的表面弹性特征,从而进一步扩展了AFM的应用。最后,通过扫描滴在硅基底上的多壁碳纳米管以及云母基底上的石墨烯进行了试验研究,以验证该方法的正确性和有效性。     

一种最优抗扰自适应控制

针对含未知干扰系统研究了具有最优抗扰性能的自适应控制问题.利用对象参数的先验知识和量测数据构成可实时更新的非空模型集合,以系统的整体性能指标为辨识准则,在模型集内优化选取最优标称模型,完成对象模型的在线最优辨识.然后根据-1优化设计方法以闭环系统整体性能为指标,在线设计最优闭环控制器.上述两方面结合起来给出了一种最优自适应控制策略.由于辨识准则与控制目标是一致的,文中的方法能够有效地解决自适应系统的性能优化问题和辨识与控制的相互配合等问题,且能给出可验算的性能指标.     

基于VLBI站接收的火星探测器信号研究行星际闪烁

利用VLBI单站对欧洲火星快车探测器(MEX)的太阳掩星过程进行观测,记录了太阳偏距(太阳中心到信号传播路径的垂直距离)在11 R⊙~160 R⊙范围内的MEX发射的X波段主载波信号,并通过VLBI宽带记录终端,提取了太阳风湍动导致的相位闪烁信息及相位闪烁功率谱,通过谱分析,测量了太阳风空间折射谱指数、折射结构常数与相位闪烁指数,探讨了利用相位闪烁指数反演沿视线方向的总电子含量(TEC)的可行性,分析表明,近太阳区域的相位闪烁显著强于远太阳区域;在3 mHz~0.3 Hz范围内,相位闪烁功率谱呈幂律分布,太阳风空间折射谱指数为-3.3±0.25,与Kolmogorov理论一致,且谱指数与太阳偏距无相关;表明在11 R⊙~160R⊙范围内,Kolmogorov理论可用于解释太阳风湍动及结构,太阳风折射结构常数与R近似满足~R~(-1.98±0.27)的关系,表明近太阳区域湍动强于远太阳区,利用相位闪烁指数获得的TEC与太阳活跃与平静期间模型计算值的变化趋势一致,试验表明,基于VLBI测站的多普勒测量及行星际闪烁研究可用于我国未来火星探测器的太阳掩星观测.     

基于像素偏振片阵列的实时动态相位测量技术

基于像素偏振片阵列的实时相移干涉计量技术可以实现实时相位测量,并降低干涉计量实验中的防振要求.本文采用电子束曝光技术制备了单元间距为7.4?m,像素数为320×240的基于铝纳米光栅的像素偏振片阵列.铝纳米光栅周期为140 nm,每相邻2×2单元的透偏振方向分别为0°,45°,90°,和135°.将像素偏振片阵列集成到感光元件上,并将其应用于实时相移干涉计量.采用线性插值的方法由采集的单帧图像获得4幅不同相移量时的干涉条纹图,从而解得物光波的位相信息.采用上述装置成功测量了由温度变化引起的相位动态变化,证实了该方法在实时动态相位测量应用的可行性.     

基于恒模特性的单通道时频重叠信号盲分离算法

针对单通道同调制方式、同调制参数时频重叠信号的盲分离问题,基于MSK信号的恒模特性,及对MSK混合信号分量幅度的准确估计,构建了单通道信号盲分离欠定方程组.为解决该方程组的解模糊问题,根据MSK信号相位连续特性,提出了相位方差最小模糊解消除准则.但相位对噪声较为敏感,该准则可能会产生严重的误判现象,又提出了一种基于最小斜率的补充准则.基于以上两种模糊解消除准则,可对单通道信号盲分离欠定方程组的模糊解进行合理选择,有效地实现了MSK时频重叠信号的单通道盲分离.仿真结果表明:在信噪比大于5 dB的条件下,该算法对混合信号具有较好的分离效果.并且该算法具有复杂度低、计算量小的优点.     

一种基于星载SAR编码有源定标器的电离层TEC测量方法

针对电离层对星载SAR线性调频信号影响与频率有关的特点,结合正负调频率的线性调频信号受电离层影响会出现脉冲信号的压缩和展宽现象,提出了一种基于星载SAR编码有源定标器的电离层TEC测量方法.利用编码有源定标器可以实现调频率反向的功能,通过分析调频率反向和不反向两种信号的相位差以及脉压后的位移差实现电离层TEC的精确测量,该方法不依赖于SAR与有源定标器之间的距离以及SAR发射信号的相位,减小了电离层TEC测量的误差因素,提高了电离层TEC的测量精度.针对BIOMASS,TerraSAR-L以及HJ1C三部不同频段的SAR系统进行了仿真分析,仿真分析结果与理论计算一致,证明了该方法的有效性.     

基于光载无线的大型构件形变监测技术

提出了一种利用光载无线技术针对大型构件的形变进行监测的新方法,对系统的工作原理进行了阐述及分析.与传统的反射测距及转发测距方案不同,新方法将远程天线单元作为信标安装在被测大型构件上,通过先纤将射频信号送到远程天线单元,实现收发共本振,消除频率漂移带来的相位误差.根据相位测距原理,通过监测收发中频信号相位差的变化信息获得大型构件的形变量.对系统的误差进行仿真分析并对鉴相器进行测试.结果表明:系统能精确的对信标所在位置发生的形变进行监测.通过合理设计,其精度可达毫米级.     

基于GSM的施工升降机超载保护远程监测系统设计

设计了一种施工升降机中超载保护的远程监测系统。该系统由重量传感器采集重量信号，经过加速度传感器修正采集值后输入单片机处理，以实现自动在线无线监测、报警和断电保护。并利用GSM模块进行远程监测报警。通过现场试验，得出该超载保护系统能有效避免动载荷误报警的问题，具有稳定性好、管理方便等特点。     

基于压缩感知的土壤呼吸监测传感网动态采样调度策略

土壤呼吸监测传感网通常部署在野外,无法直接访问电力,并且土壤呼吸测量过程比较复杂、能耗较高,因此在满足重建准确度要求的前提下,希望以尽量少的采样次数来进行测量.利用土壤呼吸真实物理过程中时间序列的相关性,可以采用压缩感知理论来实现采样调度.本文提出了一种基于压缩感知的分段动态采样调度策略:利用前期测量数据进行分析得到的先验知识,对测量时间区间的数据序列进行分段线性拟合,依据分段数据子序列的线性程度度量指标,动态确定各段的采样率.土壤呼吸测量仪在进行监测时,按照分段动态变化的采样率构造压缩感知采样和重建所需的测量矩阵.实验结果表明,相比平均采样率相同的固定采样策略,本文提出的分段动态采样策略能够得到更好的重建质量,即如果以确定的重建误差阈值作为需求,则本文的动态采样策略具有更小的采样率.虽然计算动态采样率会带来一定的计算开销,但减少的采样次数可以节省更多的能量.本文提出的基于压缩感知的分段动态采样策略,虽然在土壤呼吸监测传感网的应用场景中进行了实验和分析,但其思想对于其他类似应用的采样调度和节能问题也具有借鉴价值和潜在的可应用性.     

多电厂频繁低幅次同步振荡的现象模拟及抑制措施研究

频繁超过发电机轴系疲劳累积阈值的低幅次同步振荡会大幅降低机组轴系的服役年限,是近年来出现的次同步振荡新问题.以呼盟系统为研究对象,根据实际录波分析了多电厂机组出现频繁超标低幅次同步振荡的根本原因.计算了电气阻尼对次同步扭振相互作用环节中主要电气参量的敏感度,基于此提出了在触发角上施加扰动激励模态振荡的仿真方法.基于呼盟系统电磁暂态仿真模型,对宽带通和窄带通SSDC抑制该类型次同步振荡问题的局限性进行了分析.从响应时间和阻尼转矩提供能力两方面对比了SEDC与机端并联型FACTS装置的差异.分析表明,二者的响应时间较为接近,而FACTS装置提供阻尼转矩的能力却远强于SEDC.采用时域仿真法对比了SEDC,SVC以及STATCOM的抑制效果.综合考虑抑制效果和占地面积等因素,推荐STATCOM为优选的抑制方案.提出了适用于实际工程应用的级联型STATCOM的控制策略,对其抑制容量和输出特性进行了分析.结果表明,采用所提出的控制策略的STATCOM在较小容量下具有较好的抑制效果和输出特性.     

基于广域瞬时量测信息的复杂受端电网动态频率量化评估与预警方法研究

在深入研究电力系统动态频率响应过程的基础上,提出了一种基于广域瞬时量测信息的复杂受端电网动态频率量化评估与安全预警方法.基于电力系统简化频率响应模型（SFR）的基本特征,定义了一种仅依赖于扰动初始时刻量测信息的量化评估指标,该指标物理意义清晰,指标数值能够客观的反映系统动态频率的安全状态.本文提出的量化评估指标具有单调性和平滑性较好,计算简单且易于实现等优点.多机系统算例仿真计算与分析结果论证了指标的可行性和有效性.