[發明專利]基于多維縮放統計分析的高壓斷路器機械故障診斷方法

有效

• 申請號: 201710774736.8
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107607302B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 楊景剛;王靜君;趙科;關永剛;高山;賈勇勇;楊元威;李洪濤;騰云;劉媛;劉通;李玉杰;宋思齊
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力公司電力科學研究院;國家電網公司;國網江蘇省電力公司;清華大學;江蘇省電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01R31/327
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;王丹

基于多維縮放統計分析的高壓斷路器機械故障診斷方法：步驟1、通過故障模擬試驗，利用IEPE加速度傳感器獲得某型號高壓斷路器在不同機械狀態下的振動信號波形，從而形成該型號高壓斷路器振動信號數據庫；步驟2、根據IEPE加速度傳感器的頻帶特性對采集的振動信號進行帶通濾波處理；步驟3、統計振動信號的幅值的分布情況；步驟4、使用多維縮放法將距離矩陣A從p維降到p'維；步驟5、利用支持向量機將高壓斷路器實時測得的振動信號的p'維坐標與基礎波形數據庫中的坐標進行對比分類，實現高壓斷路器的機械故障狀態診斷。計算簡單，能有效避免信號局部分散性帶來的影響，降低故障診斷的錯誤率。

技術領域

本發明涉及一種基于多維縮放統計分析的高壓斷路器機械故障診斷方法。

背景技術

工作電壓在3kV以上的斷路器統稱為高壓斷路器，其是高壓開關設備中最重要的電氣設備，在電網中起到控制和保護的作用，斷路器的主要故障有拒動故障、誤動故障、絕緣故障、載流故障、外力及其他故障，在上述故障的原因統計中，機械原因占60％以上，且機械故障中絕大多數是操動機構的問題，因此對斷路器運行狀態尤其是機械狀態進行監測和評估十分重要，對于提高和維護電力系統的安全穩定運行有重要意義。

現有技術中，利用信號進行高壓斷路器機械故障診斷是常用的方法，該方法的思路為：對信號經過預處理后，提取信號中包含的特征量(如振動信號中振動事件起始時刻、振動信號頻域/時頻特征)，再結合故障診斷算法(如神經網絡、支持向量機等)實現對高壓斷路器故障的診斷與識別。其存在下述缺點：

第一、現有研究大多是在實驗室進行少量故障模擬情況下的成果，方法的適用性較小，不利于高壓斷路器實際運行中復雜故障下的狀態診斷。

第二、該診斷方法受局部信號影響較大，由于高壓斷路器振動信號存在分散性，同一機械狀態下的測量信號局部形狀并不相同，現有的方法會導致特征量混疊，造成誤判。

第三、該診斷方法計算量過大，小波變換、經驗模態分解等時頻方法，特征提取的計算量很大，對處理器等硬件的要求過高，不適用于高壓斷路器在線監測。

發明內容

針對上述問題，本發明提供基于多維縮放統計分析的高壓斷路器機械故障診斷方法，計算簡單，能有效避免信號局部分散性帶來的影響，降低故障診斷的錯誤率。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

基于多維縮放統計分析的高壓斷路器機械故障診斷方法，包括如下步驟：

步驟1、通過故障模擬試驗，利用IEPE加速度傳感器獲得某型號高壓斷路器在不同機械狀態下的振動信號波形，從而形成該型號高壓斷路器振動信號數據庫；

步驟2、根據IEPE加速度傳感器的頻帶特性對采集的振動信號進行帶通濾波處理；

步驟3、統計振動信號的幅值的分布情況：

3.1、設采集了p次高壓斷路器的振動信號，分別為x₁,x₂,...,x_p，令D＝{x₁,x₂,...,x_p}；

3.2、統計數據集D中加速度幅值的分布區間：

設加速度幅值的范圍為0～y，將范圍0～y等分為q段，劃分為共q個區間，統計第i個信號x_i分別在q個區間內的點的個數x_i1、x_i2、...x_iq，構成q個特征量，記為x_i＝(x_i1；x_i2；...；x_iq)，x_i∈D；

3.3、p個信號總計p×q個特征量，對特征量進行歸一化處理；