[發明專利]基于振動信號檢測的斷路器在線監測與故障診斷系統

有效

• 申請號: 201410069804.7
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103809115A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 武建文;孫一航;張路明;廉世軍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;珠海市可利電氣有限公司
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

技術領域

本發明涉及一種適用于斷路器的故障診斷系統，更特別地說，是指一種基于振動信號檢測的斷路器在線監測與故障診斷系統。

背景技術

斷路器是配電系統中非常關鍵的重要設備。隨著配電網自動化程度和可靠性要求的提高，對斷路器自身的可靠性要求也不斷增加。斷路器在動作過程中蘊含著很多重要的狀態信息，當有故障信息出現時提取故障信號的特征向量是對故障信號進行分析的關鍵。

目前關于基于振動信號的斷路器在線監測與故障診斷的分析方法主要有：小波變換和經驗模態分解的方法。小波變換的分析方法主要是針對平穩振動信號，目前國內對于非平穩振動信號應用較多的是經驗模態分解的方法（EMD），EMD方法具有自適應性、正交性和完備性及IMF分量的調制特性等突出特點。

發明內容

為了提高診斷的精度和故障分類的準確率，本發明采用基于振動信號采樣斷路器的故障診斷策略。該系統通過對斷路器合閘產生的振動信號進行EMD分解及對IMF能量總量進行分析，通過SVM進行故障狀態分類，并采用動態加速常數協同慣性權重系數的粒子群優化（WCPSO）方法優化支持向量機（SVM），從而得到優化的斷路器故障狀態類型分類。本發明在線監測與故障診斷系統提高了斷路器在狀態檢修方面的效率，節省了斷路器在狀態檢修中的人力、物力、財力。

本發明是一種基于振動信號檢測的斷路器在線監測與故障診斷系統，該系統包括有加速度傳感器（1）、電壓調理單元（2）、雙核處理器（3）和上位機計算處理模塊（4）；

其中，上位機計算處理模塊（4）包括有EMD分解單元（41）、IMF計算單元（42）、SVM分析單元（43）、WCPSO優化單元（44）和監測診斷結果顯示單元（45）；

加速度傳感器（1）一方面用于采集12KV彈簧機構高壓斷路器的合閘振動信號A_in，另一方面將所述合閘振動信號A_in轉換成電壓信號V_in輸出給電壓調理單元（2）；

電壓調理單元（2）一方面接收電壓信號V_in，另一方面對所述電壓信號V_in進行穩壓處理，得到穩定的濾波后電壓信號V₂₀；該穩定的濾波后電壓信號V₂₀輸出給雙核處理器（3）；

雙核處理器（3）一方面用于接收穩定的濾波后電壓信號V₂₀，另一方面將所述穩定的濾波后電壓信號V₂₀進行模數轉換，獲得數字量的電壓值點V₃₀；所述數字量的電壓值點V₃₀輸出給上位機計算處理模塊（4）中的EMD分解單元（41）；

EMD分解單元（41）一方面用于接收數字量的電壓信號V₃₀，另一方面將所述數字量的電壓值點V₃₀分解成內稟模態函數V_EMD，所述內稟模態函數V_EMD輸出給IMF計算單元（42）；

IMF計算單元（42）一方面接收內稟模態函數V_EMD，另一方面將所述內稟模態函數V_EMD的分量能量總量進行計算，得到內稟模態函數的分量能量總量V_IMF；

SVM分析單元（43）第一方面接收內稟模態函數的分量能量總量V_IMF，第二方面接收WCPSO優化單元（44）輸出的動態加速常數協同慣性權重系數粒子群優化支持向量機參數及核函數參數OP_PSO，第三方面采用支持向量機對V_IMF和OP_PSO進行處理，得到故障狀態分類信息S_SVM；

WCPSO優化單元（44）對斷路器中振動信號產生的能量信號，結合支持向量機從而產生動態加速常數協同慣性權重系數粒子群優化支持向量機參數及核函數參數OP_PSO；

監測診斷結果顯示單元（45）用于將接收到的故障狀態分類信息S_SVM進行界面可視化顯示；也可以將故障狀態分類信息S_SVM輸出給用戶。

本發明基于振動信號檢測的斷路器在線監測與故障診斷系統的優點在于：引入WCPSO先進的計算優化方法，縮短了分析計算的時間。提出應用SVM進行故障狀態的分類，提高了分類的準確率。采用EMD分解與IMF能量總量的結合分析，對斷路器實現了更為全面的數據檢測，為斷路器在線監測和故障診斷技術奠定了數據基礎。

附圖說明