[發(fā)明專利]采用HS變換和單類支持向量機(jī)的高壓斷路器機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510599527.5
• 申請(qǐng)日: 2015-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN105241643B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃南天;張書鑫;蔡國(guó)偉;陳懷金;方立華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00;G01H11/08
• 代理公司: 吉林市達(dá)利專利事務(wù)所22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種采用HS變換和單類支持向量機(jī)的高壓斷路器機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，它包括以下步驟：

1)高壓斷路器振動(dòng)信號(hào)采集

通過壓電式加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集高壓斷路器振動(dòng)信號(hào)；

2)將振動(dòng)信號(hào)利用Hyperbolic S變換進(jìn)行處理，亦稱HS變換進(jìn)行處理

Hyperbolic S變換是S變換的擴(kuò)展，其關(guān)鍵在于采用Hyperbolic窗函數(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)S變換使用的高斯窗函數(shù)，具體計(jì)算方法如下：

離散HS變換公式為：

其中N為總采樣點(diǎn)數(shù)；n＝0,1,...,N-1；m＝0,1,...,N-1；j＝0,1,...,N-1；G(m,n)為變換過程中所使用的Hyperbolic窗函數(shù)，可記做其中，

3)振動(dòng)信號(hào)特征提取

通過統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，頻率高于10kHz的振動(dòng)信號(hào)成分振幅很小，因此，主要分析0-10kHz頻段，將0-10kHz、0-150ms的時(shí)-頻平面劃分為300個(gè)頻寬為1kHz、時(shí)寬為5ms的等大小時(shí)頻塊，通過分析振動(dòng)信號(hào)在該部分的分布情況，分析斷路器工作狀態(tài)；

通過時(shí)-頻能量熵描述斷路器機(jī)械振動(dòng)信號(hào)能量時(shí)-頻分布特征；設(shè)整個(gè)時(shí)-頻平面的總能量為E，時(shí)-頻塊S_ij的能量為E_ij,i＝1,…,10；j＝1,…,30，首先對(duì)E_ij做歸一化處理如下：

那么對(duì)于10個(gè)頻帶中的每個(gè)頻帶，計(jì)算該頻帶中時(shí)-頻塊能量相對(duì)于時(shí)間的能量熵公式為：

其中H_i反映第i個(gè)頻帶上的能量隨時(shí)間分布的均勻程度，

此外，由實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)能量集中在收到觸發(fā)信號(hào)后的前50ms內(nèi)；因此，為了提高延時(shí)類故障的識(shí)別能力，計(jì)算前10個(gè)時(shí)寬對(duì)應(yīng)的時(shí)-頻塊相對(duì)于頻率的能量熵，其公式為：

由以上20個(gè)時(shí)-頻能量熵構(gòu)成信號(hào)的時(shí)-頻能量熵向量X＝[H L]，其中H＝[H₁,…,H₁₀]，L＝[L₁,…,L₁₀]，向量X作為高壓斷路器機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)的特征向量；

4)單類支持向量機(jī)判斷斷路器運(yùn)行狀態(tài)

每個(gè)訓(xùn)練樣本通過3)中所介紹的特征提取方法可得到20維輸入特征向量樣本集，將該訓(xùn)練樣本集作為單類支持向量機(jī)的輸入變量，計(jì)算得到特定的決策超平面，完成單類支持向量機(jī)的訓(xùn)練過程；當(dāng)需要判斷斷路器運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，將采集到的需診斷的樣本按3)中介紹的特征提取方法得到輸入向量，計(jì)算該樣本與決策超平面的關(guān)系，判斷高壓斷路器機(jī)械狀態(tài)是否正常。