申请/专利权人：贵州乌江水电开发有限责任公司构皮滩发电厂;中国水利水电科学研究院

申请日：2024-02-01

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN118245773A

主分类号：G06F18/213

分类号：G06F18/213;G06F18/10

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.25#公开

摘要：本发明属于水轮机空化监测技术领域，具体涉及一种水轮机空化特征提取方法，包括：对不同运行工况下水轮机声发射响应信号作直接快速迭代滤波分解，得到用于构造水轮机的空化状态量的分量，基于直接快速迭代滤波和频率能量耦合的水轮机空化特征提取。本发明提出通过分析水轮机不同运行工况时特征向量变化，可实时获得水轮机的空化状态，有针对性地采取措施，可节约检修成本，提高机组效率，增强机组运行的安全稳定性，也可为指导检修提供重要的参考意义。

主权项：1.一种水轮机空化特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤：对不同运行工况下水轮机声发射响应信号作直接快速迭代滤波分解，得到用于构造水轮机的空化状态量的分量；步骤1、对于给定待分解信号ft，假定t∈[0,1]，定义L为滑移平均算子，wx为非负、对称且面积为1的福克-普朗克紧支撑性低通滤波器，则ft的均值曲线可由式1计算得出： 可由式2计算得出： 步骤2、假定f1t＝ft，FIF算法内循环第m次迭代结果可由式3计算得出：fm+1t＝fmt-Lfm3在离散形式下，式3可写为： 式4的矩阵形式可表示为：fm+1＝I-Wmfm5其中， 步骤3、式2中的滤波区间调整参数α一旦设定，便在该层内循环过程中为一固定值，故当m≥1时，lm＝l1＝l；Wm＝W1＝W；W为离散卷积算子，它可以是循环矩阵，即W可表示为其特征值可由式7给出： 其对应的特征向量可由式8给出： 步骤4、假定N0为FIF算法内循环中计算第一个IMF分量所需的迭代次数，根据预定义的停止准则可由式9给出： 步骤5、第一个IMF分量可由式10给出： 左乘矩阵U为的逆离散傅里叶变换，则IMF1可由式11进一步计算可由式11给出： 由式11可以发现，在FIF算法中，内循环迭代的目的是使对角矩阵I-D中不为零的特征值在迭代过程中逐渐向零逼近，并使I-D中原本为1的特征值保持不变，基于这一思想，在DFIF算法中，通过预设两个阈值参数τ和k，直接确定N0的大小，N0可通过式12计算得出，将式12代入式11中即可求出第一个IMF分量： 步骤6、将IMF1从ft中分离并令ft＝ft-IMFk，重复执行上述步骤，直至满足DFIF算法外循环迭代终止条件，至此，待分解信号ft被分解成若干个IMF分量和一个残余项之和，如式13： 步骤7、基于直接快速迭代滤波和频率能量耦合的水轮机空化特征提取；将原始声发射信号进行直接快速迭代滤波分解，取包含主要信息的前n个分量c1t,c2t,……,cnt，本文取前2个分量；步骤8、对各个分量进行波形能量计算，获得该分量的能量E，作为特征参数ei，i＝1，2；同时对各个分量进行频率能量计算，获得该分量的能量FE，作为特征参数fei，i＝1，2，构建特征值向量：H＝[e1,e2,fe1,fe2,]；信号波形能量定义如式14： 信号频率能量定义如式15： 步骤9、通过分析水轮机不同运行工况时特征向量变化，即可实时获得水轮机的空化状态以及水轮机空化特征提取。

全文数据：

权利要求：

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