基于改进经验小波变换多特征融合的航空交流串联电弧故障检测 被引量：23

1

作者 崔芮华 张振 +1 位作者 佟德栓 崔建平 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期3148-3161,共14页

针对时频域分析方法经验模态分解(EMD)在处理电弧信号上存在模态混叠现象,提出一种基于改进经验小波变换(IEWT)多特征融合与极限学习机(ELM)的电弧故障检测方法。该方法首先将电弧电流信号进行IEWT变换,自适应分解为5个经验模态分量(EMF... 针对时频域分析方法经验模态分解(EMD)在处理电弧信号上存在模态混叠现象,提出一种基于改进经验小波变换(IEWT)多特征融合与极限学习机(ELM)的电弧故障检测方法。该方法首先将电弧电流信号进行IEWT变换,自适应分解为5个经验模态分量(EMFs),提取EMFs的权重能量熵、EMF4的样本熵及EMF1的方均根值作为特征量。在进行数据标准化后,将3个电弧故障特征融合并形成多维特征矩阵,最后通过ELM进行故障识别。在分析中对IEWT和EMD分解进行比较,结果表明,IEWT方法要优于EMD对信号的处理,并且在多特征提取下也避免了单一特征造成的误判,再结合ELM可以准确识别出电弧故障,经试验验证平均准确率为97.85%。 展开更多

关键词 航空电弧故障 经验小波变换 多特征融合 极限学习机 经验模态分解 时频分析

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基于相空间重构和PCA的航空电弧故障检测 被引量：17

2

作者 崔芮华 李泽 佟德栓 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第14期5054-5065,共12页

由电弧故障引起的航空安全问题深受人们重视,由于飞机内部空间狭小,电弧故障特征不明显且极易受到航空飞行条件的干扰,导致检测困难。该文将采集到的电弧电流信号看作一维时间序列,从系统的混沌特征出发,利用相空间重构技术将电弧电流... 由电弧故障引起的航空安全问题深受人们重视,由于飞机内部空间狭小,电弧故障特征不明显且极易受到航空飞行条件的干扰,导致检测困难。该文将采集到的电弧电流信号看作一维时间序列,从系统的混沌特征出发,利用相空间重构技术将电弧电流信号引入高维空间,分析相平面吸引子的几何特征和属性特征,分别分析了中心距、矢径偏移、相关维数、K熵4种特征量在电弧故障发生前后的变化规律。利用主成分分析(principal component analysis,PCA)故障检测技术将特征矩阵降维处理,同时给出各试验负载下的PCA的监测统计量平方预测误差(squared prediction error,SPE)及其控制限,通过电弧故障发生前后的SPE值与其控制限的比较,实现航空交流电弧故障的检测。分析结果表明,4种特征量从不同的角度充分地反映了电弧故障发生前后系统变化的随机性和混沌性的差异,不需要人工设置阈值,可实现无监督在线判别电弧故障的发生。最后,利用主成分分析给出不同类型负载的分类方法,为在今后实现电弧故障检测的同时,实现负载的有效分类,能够更加有针对性地对电弧故障做出判断和应对。 展开更多

关键词 航空电弧故障 混沌特性 相空间重构 吸引子 PCA检测技术 负载分类

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基于三维熵距和熵空间的航空电弧故障检测与分类技术 被引量：14

3

作者 崔芮华 李泽 佟德栓 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期869-880,共12页

鉴于常用的时频域分析方法在航空电弧故障检测中的局限性,同时为避免单特征量的偶然性,该文提出利用三维熵距的方法实现三种信息熵的特征融合,为减少特征融合带来的噪声与冗余,利用主元分析(PCA)故障检测技术以实现特征矩阵的降维处理... 鉴于常用的时频域分析方法在航空电弧故障检测中的局限性,同时为避免单特征量的偶然性,该文提出利用三维熵距的方法实现三种信息熵的特征融合,为减少特征融合带来的噪声与冗余,利用主元分析(PCA)故障检测技术以实现特征矩阵的降维处理。分别分析小波能量熵、功率谱熵、样本熵以及三种信息熵的三维熵距在电弧故障发生前后的特征差异。利用PCA故障检测技术将特征矩阵降维处理,同时给出各试验负载下的PCA的监测统计量T^2和平方预测误差(SPE)及其各自的控制限,通过电弧故障发生前后的T^2和SPE值与各自的控制限的比较,实现航空交流电弧故障的检测。分析结果表明,该方法结合了各特征量的优势,不需要人工设置阈值,能够较为准确地判别电弧故障的发生。最后利用三维熵空间,给出几种典型的电弧故障类型的分类方法。在实现电弧故障检测的同时,给出电弧故障的类型,能够更加有效地对不同电弧故障的发生做出有针对性的应对。 展开更多

关键词 航空电弧故障三维熵距 特征融合 PCA检测技术 熵空间 故障分类

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基于小波重构信号奇异点的航空故障电弧检测 被引量：10

4

作者 崔芮华 胡文达 耿丽恺 《电气传动》 北大核心 2018年第6期69-72,共4页

通过航空交流串联故障电弧的模拟试验,对多种线性和非线性负载,在不同电流情况下的电弧电流数据进行系统采集。利用小波变换提取特征参量,并用K均值聚类算法实现智能化辨别故障电弧。试验结果证明这是一种可靠的串联电弧故障检测方法,... 通过航空交流串联故障电弧的模拟试验,对多种线性和非线性负载,在不同电流情况下的电弧电流数据进行系统采集。利用小波变换提取特征参量,并用K均值聚类算法实现智能化辨别故障电弧。试验结果证明这是一种可靠的串联电弧故障检测方法,可以检测在不同负载类型以及电流值不同的电路运行状态下,是否有电弧产生;而且区分效果好、运算量较小、易于嵌入式系统实现,为电弧检测在航空电气系统上的研究和设计提供了一种切实可行的新思路。 展开更多

关键词 航空故障电弧 电弧故障检测 小波分析 奇异信号 K均值聚类

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基于LabVIEW的航空故障电弧发生装置研制 被引量：7

5

作者 熊翔 王永兴 +1 位作者 毕泽宇 李岚松 《电测与仪表》 北大核心 2018年第16期132-136,共5页

针对航空故障电弧研究中电弧信号采集繁琐的问题,文中设计了一种基于Lab VIEW的航空故障电弧发生装置。该系统由Lab VIEW上位机、DSP控制系统、电弧发生装置三部分组成。首先,通过Lab VIEW虚拟按键控制电弧发生装置触头移动,引发电弧;其... 针对航空故障电弧研究中电弧信号采集繁琐的问题,文中设计了一种基于Lab VIEW的航空故障电弧发生装置。该系统由Lab VIEW上位机、DSP控制系统、电弧发生装置三部分组成。首先,通过Lab VIEW虚拟按键控制电弧发生装置触头移动,引发电弧;其次,利用串行通信将采集的数据传送至Lab VIEW上位机进行实时显示与存储。大量实验测试表明,新设计的实验平台能够实现故障电弧触发的自动控制与电弧特性的准确采集,同时简化了数据采集过程,具有良好的实用性与人性化设计。 展开更多

关键词 航空故障电弧 故障电弧发生器 LabVIEW虚拟机

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一种基于Daubechies小波的航空电弧故障检测方法研究 被引量：5

6

作者 崔芮华 胡文达 《电器与能效管理技术》 2017年第4期7-11,共5页

针对航空交流故障电弧的类型,进行点接触和铡刀两组模拟试验,得到了故障电弧电流数据。采用小波变换对数据进行分析并提取特征参量,提出一种基于Daubechies小波的航空电弧故障检测方法。试验证明,所提方法是一种可靠的电弧故障检测方法... 针对航空交流故障电弧的类型,进行点接触和铡刀两组模拟试验,得到了故障电弧电流数据。采用小波变换对数据进行分析并提取特征参量,提出一种基于Daubechies小波的航空电弧故障检测方法。试验证明,所提方法是一种可靠的电弧故障检测方法,可为航空电弧故障断路器的深入研究和设计提供参考。 展开更多

关键词 航空故障电弧 电弧故障检测 小波分析 模极大值

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航空线缆电弧故障引发电气火灾研究综述

7

作者 刘苏德 王子昕 +2 位作者 靖子洋 施大伟 吴淑群 《电气工程学报》 CSCD 2023年第3期18-34,共17页

在航空领域中,线缆电弧引发的电气火灾是一项严重的安全隐患。随着多电/全电飞机的发展,航空电气系统对电气设计、安装提出了更高的安全要求。本文对航空线缆电弧故障引发电气火灾的原因、机理、检测、预防和扑灭进行了综述。调查统计... 在航空领域中,线缆电弧引发的电气火灾是一项严重的安全隐患。随着多电/全电飞机的发展,航空电气系统对电气设计、安装提出了更高的安全要求。本文对航空线缆电弧故障引发电气火灾的原因、机理、检测、预防和扑灭进行了综述。调查统计了欧洲空中航行安全组织公开数据中由线缆电弧引发的飞机火灾事故并分析其原因,介绍了电弧引燃线缆机理研究的近况,然后结合目前国内外飞机实际情况,讨论了航空线缆电弧引发电气火灾的预警技术和灭火技术。针对航空线缆绝缘失效以及布线不当易引发电气火灾问题提出了预防建议,强调了发展高可靠性且能作用于飞机所有电气设备电弧探测技术、火灾预警技术和灭火系统的重要性,同时也提出探测电弧火源引发航空线缆的机理研究仍存在挑战。 展开更多

关键词 航空线缆 电气线路互联系统 线缆着火 火灾探测器 电弧故障检测

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基于多维特征量的航空串联故障电弧检测 被引量：4

8

作者 崔芮华 王绍敏 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第13期38-43,共6页

航空交流系统工作环境复杂、故障电弧检测可靠性要求较高,而单一特征的检测方法适应能力相对较差。开展了航空交流电源条件下串联型故障电弧模拟试验,分别对电源频率为360 Hz、400 Hz、450 Hz时的线性负载线路电流进行数据采集。根据电... 航空交流系统工作环境复杂、故障电弧检测可靠性要求较高,而单一特征的检测方法适应能力相对较差。开展了航空交流电源条件下串联型故障电弧模拟试验,分别对电源频率为360 Hz、400 Hz、450 Hz时的线性负载线路电流进行数据采集。根据电弧电流的特点,提出了一种融合波形畸变特征、间谐波特征和能量分布不确定性特征的多维特征量检测方法。引入支持向量机和粒子群优化算法进行参数寻优,用训练得到的分类模型对测试集进行分类预测。结果表明,该串联故障电弧分类模型最高分类准确率可达到98.83%。 展开更多

关键词 航空故障电弧 多维特征量 支持向量机 粒子群优化

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航空电弧故障的组合加权随机森林分类方法 被引量：1

9

作者 桑益芹 葛红娟 +2 位作者 李静 潘姝越 李煌 《航空计算技术》 2022年第2期77-81,共5页

针对现有电弧时频域分析适用范围存在局限性,以及电弧故障分类未考虑特征价值量的问题,提出以电弧能量为时域特征、以电弧电流为频域特征的组合加权随机森林电弧故障分类方法。通过离散分数阶傅里叶变换分析频域特征,以类散度作为评价... 针对现有电弧时频域分析适用范围存在局限性,以及电弧故障分类未考虑特征价值量的问题,提出以电弧能量为时域特征、以电弧电流为频域特征的组合加权随机森林电弧故障分类方法。通过离散分数阶傅里叶变换分析频域特征,以类散度作为评价指标得到时频域的特征价值量,结合由随机森林自检测功能得到的特征重要度,构建新的组合权重。在纯阻、阻感、阻容性条件下,以航空28 V、270 V直流串联和并联电弧为研究对象,比较所提方法和现有随机森林的故障分类效果。结果表明,采用的时域和频域特征能有效区分不同电压和负载条件下的电弧故障程度,提出的加权随机森林比现有随机森林的故障分类准确率提高了2.44%,诊断效果更好。 展开更多

关键词 航空电弧故障 故障分类 时频域特征 特征价值量 加权随机森林

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数学形态学在航空串联故障电弧检测中的应用研究 被引量：2

10

作者 崔芮华 李思思 +1 位作者 贾霄翔 胡文达 《电器与能效管理技术》 2017年第19期13-17,共5页

为提高航空串联故障电弧判别的可靠性以及实现对故障模式的准确分类,提出了一种数学形态学梯度和极端学习机相结合的航空交流故障电弧检测方法。通过数学形态学梯度提取线路中电流信号的相关故障特征参数,采用分形维数的思想对特征参数... 为提高航空串联故障电弧判别的可靠性以及实现对故障模式的准确分类,提出了一种数学形态学梯度和极端学习机相结合的航空交流故障电弧检测方法。通过数学形态学梯度提取线路中电流信号的相关故障特征参数,采用分形维数的思想对特征参数进行处理,引入极端学习机对故障进行分类识别,实现了最终的诊断。试验计算结果表明,串联故障电弧诊断率高达97.5%,所设计的诊断方法具有良好的泛化能力。 展开更多

关键词 航空故障 电弧故障检测 数学形态学梯度 极端学习机

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航空电弧故障仿真分析

11

作者 关磊 曲娜 +2 位作者 姚泽洋 王子天 庄睿晨 《信息与电脑》 2021年第22期47-49,共3页

航空安全一直是航空行业发展中的重要课题,降低航空电气系统的火灾危险性可以有效提高飞机的飞行可靠性。首先分析航空电路特点,其电源相比地面来说,电压大小为110 V,频率为400 Hz;其次用Matlab/Similunk仿真模块建立Cassie电弧故障模型... 航空安全一直是航空行业发展中的重要课题,降低航空电气系统的火灾危险性可以有效提高飞机的飞行可靠性。首先分析航空电路特点,其电源相比地面来说,电压大小为110 V,频率为400 Hz;其次用Matlab/Similunk仿真模块建立Cassie电弧故障模型,对纯阻性负载和阻感性负载进行串联电路仿真;最后得出时域电流、电压波形,并进行特征分析。 展开更多

关键词 航空电弧故障 负载条件 Similunk仿真 Cassie电弧模型

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基于小波包分解的航空故障电弧的识别 被引量：8

12

作者 董伟 张俊民 +1 位作者 桂美景 李晨光 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2018年第11期76-81,共6页

针对航空故障电弧持续时间短、电流强度小、检测极为困难等特点,提出在直流系统中基于小波包和BP神经网络的航空故障电弧识别方法。首先搭建串联和并联故障电弧实验平台,采集线路正常和产生电弧情况下的电流信号;对电流信号进行三层小... 针对航空故障电弧持续时间短、电流强度小、检测极为困难等特点,提出在直流系统中基于小波包和BP神经网络的航空故障电弧识别方法。首先搭建串联和并联故障电弧实验平台,采集线路正常和产生电弧情况下的电流信号;对电流信号进行三层小波包分解,根据求解到的总能量与总香农熵的比值,确定最佳的小波包基函数;利用每一频率段的能量与香农熵的比值确定航空故障电弧的特征频率段;然后提取特征频率段的香农熵作为故障电弧的特征量;最后利用LM算法优化的BP神经网络对故障电弧进行判别。结果表明,故障电弧的识别率达到95%以上。 展开更多

关键词 直流航空故障电弧 小波包分解 故障频率段 香农熵 BP神经网络

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VMD-ApEn在航空交流串联型电弧故障检测中的应用 被引量：6

13

作者 崔芮华 王传宇 王洋 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期141-149,共9页

针对经验模态分解应用于故障检测中存在的模态混叠问题,提出一种基于变分模态分解-近似熵与支持向量机结合的航空串联型电弧故障检测方法。以实验线路中不同负载类型的电流信号为研究对象,利用变分模态分解算法将其分解为4组固有模态分... 针对经验模态分解应用于故障检测中存在的模态混叠问题,提出一种基于变分模态分解-近似熵与支持向量机结合的航空串联型电弧故障检测方法。以实验线路中不同负载类型的电流信号为研究对象,利用变分模态分解算法将其分解为4组固有模态分量,分别计算前三组固有模态分量的近似熵值作为特征向量,输入支持向量机进行电弧故障识别。将所用特征提取方法与基于经验模态分解-近似熵的方法进行比较,实验结果表明,基于变分模态分解-近似熵的特征提取方法以其抑制模态混叠产生的性质弥补了经验模态分解算法在信号处理方面的不足,与支持向量机相结合可以准确可靠地识别电弧故障;在负载已知的情况下,其识别准确率高达98%以上,负载未知时,其识别准确率分布在93. 75%~97. 5%之间。 展开更多

关键词 航空串联型电弧故障 故障识别 模态混叠 经验模态分解 变分模态分解 支持向量机

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