[发明专利]一种水轮机尾水管动态特征的提取方法

摘要

本发明涉及一种水轮机尾水管动态特征的提取方法，其包括以下步骤通过对水电机组进行现场试验，采集水轮机尾水管在无涡带、有涡带和涡带严重三种状态时的压力脉动信号；对采集的水轮机尾水管三种状态时的压力脉动信号进行重新采样，去除压力脉动信号中的高频干扰；采用固有时间尺度分解方法对重新采样后的三种状态下的压力脉动信号进行分解，对应三种状态下的压力脉动信号，均得到一个单调的基线向量和若干个固有旋转分量；通过分别计算得到的水轮机尾水管在三种状态下的固有旋转分量的近似熵，对水轮机尾水管的动态特征进行提取。本发明具有高效、实时性强等优点，可以广泛应用于水电机组运行保障领域。

主权项

一种水轮机尾水管动态特征的提取方法，其包括以下步骤：1)通过对水电机组进行现场试验，采集水轮机尾水管在无涡带、有涡带和涡带严重三种状态时的压力脉动信号；2)对步骤1)中采集的水轮机尾水管三种状态时的压力脉动信号进行重新采样，去除压力脉动信号中的高频干扰；3)采用固有时间尺度分解方法对重新采样后的三种状态下的压力脉动信号进行分解，对应三种状态下的压力脉动信号，均得到一个单调的基线向量和若干个固有旋转分量；4)通过分别计算由步骤3)得到的水轮机尾水管在三种状态下的固有旋转分量的近似熵，完成对水轮机尾水管动态特征的提取；提取水轮机尾水管的动态特征，其包括以下步骤：①在水轮机尾水管第i种状态下的若干个固有旋转分量Ht,1(i),Ht,2(i),…,Ht,n(i)中选取包含明显状态信息的前6个固有旋转分量Ht,j(i)，并分别计算这6个固有旋转分量Ht,j(i)的近似熵Ai,j；i表示水轮机尾水管无涡带、有涡带和涡带严重三种状态i＝1,2,3；j表示包含主要状态信息的固有旋转分量的个数，j＝1,2,…,6；计算固有旋转分量Ht,j(i)的近似熵Ai,j，其包括以下步骤：Ⅰ、根据压力脉动信号Xt的N个固有旋转分量H1,j(i),H2,j(i),…,HN,j(i)，构造一m维向量XX(p)：XX(p)＝[Hp,j(i),Hp+1,j(i),…,Hp+m‑1,j(i)]，式中，p＝1,2,…,N‑m+1，维数m取m＝2；Ⅱ、对每一个p值，计算向量XX(p)与向量XX(q)之间的距离d[XX(p),XX(q)]，q＝1,2,…,N‑m+1，且q≠p；Ⅲ、给定一大于零的阈值r，计算向量XX(p)与向量XX(q)之间的距离d[XX(p),XX(q)]小于r的向量XX(q)的个数，并计算向量XX(q)的个数与总向量个数N‑m+1的比值即：式中，阈值r为r＝(0.1～0.2)SDx，SDx是固有旋转分量Ht,j(i)的标准差；Ⅳ、先将取对数，再求其对所有p的平均值Φm(r)，即：Φm(r)=1N-m+1Σp=1N-m+1lnCpm(r);]]>Ⅴ、增加向量XX(p)的维数，得到m+1维向量，重复步骤Ⅰ～步骤Ⅳ的计算过程，计算得到平均值Φm+1(r)；Ⅵ、根据步骤Ⅳ得到的平均值Φm(r)和步骤Ⅴ得到的平均值Φm+1(r)，计算得到固有旋转分量Ht,j(i)的近似熵为Ai,j：Ai,j＝Φm(r)‑Φm+1(r)；②各近似熵构成一个特征向量Ti＝[Ai,1,Ai,2,Ai,3,Ai,4,Ai,5,Ai,6]，特征向量Ti即为水轮机尾水管的动态特征，用于识别水轮机尾水管的运行状态。