[發(fā)明專利]基于混沌布谷鳥算法的GIS機械故障診斷方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810414184.4
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108663202A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 莊燕飛;黃銳;袁海燕;馮迎春;呂俊濤
• 申請（專利權）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發(fā)明公開了一種基于混沌布谷鳥算法的GIS機械故障診斷方法及系統(tǒng)，針對螺絲松動和金屬微粒振動兩種常見的GIS機械故障，首先運用混沌布谷鳥算法優(yōu)化VMD參數(shù)，然后對GIS正常振動信號和故障信號進行VMD分解，提取不同故障類型信號的特征向量，最后通過線性遞減權重PSO優(yōu)化的K?means聚類算法對訓練樣本特征向量集進行聚類，得到不同的聚類中心，再利用最小歐氏距離原則對測試樣本特征向量集進行識別，實現(xiàn)GIS機械故障的診斷。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于混沌布谷鳥算法的GIS機械故障診斷方法及系統(tǒng)。

背景技術

近年來，伴隨著電壓等級的不斷提高，對電能質量的可靠性提出了更高的 要求。國民用電在進一步提高的同時，電網(wǎng)事故頻發(fā)，而GIS作為重要環(huán)節(jié)， 一旦出現(xiàn)故障就可能造成大規(guī)模的停電事故，因此保證GIS的安全運行利國利 民。

目前，電力系統(tǒng)內GIS雖然穩(wěn)定系數(shù)高，但是依舊存在設備運行一段時間 或者在啟運時便出現(xiàn)事故的先例。此外，在運行過程中，由于電壓等級非常高， GIS內部存在很強的磁場，容易使設備存在的微小缺陷逐步蔓延，以致?lián)p壞設備， 帶來巨大經(jīng)濟損失。

因此，對GIS的機械性能進行在線監(jiān)測，通過監(jiān)測振動信號預知其故障可 能性并判別其故障類型，對電力系統(tǒng)安全運行意義重大，并具有良好的應用前 景和推廣價值。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于混沌布谷鳥算法的GIS機械故 障診斷方法及系統(tǒng)。

首先，本發(fā)明提供了一種基于混沌布谷鳥算法的GIS機械故障診斷方法。 本方法運用混沌布谷鳥算法，對GIS異常振動信號進行模態(tài)分解，以發(fā)現(xiàn)并判 斷GIS設備的故障，避免發(fā)生較為嚴重的機械故障。

其次，本發(fā)明提供了一種基于混沌布谷鳥算法的GIS機械故障診斷系統(tǒng)， 本系統(tǒng)針對當前GIS機械狀態(tài)帶電檢測與故障診斷技術的研究現(xiàn)狀以及存在的 問題，基于振動信號處理進行GIS機械故障檢測。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于混沌布谷鳥算法的GIS機械故障診斷方法，具體包括以下步驟：

根據(jù)典型故障模擬GIS電氣故障和機械故障，獲取GIS正常振動信號和故 障信號；

運用混沌布谷鳥算法優(yōu)化變分模態(tài)分解參數(shù)，采用混沌映射提高布谷鳥種 群的種群數(shù)；

對GIS正常振動信號和故障信號分別進行變分模態(tài)分解(VMD)，提取不同 故障類型信號的特征向量；

通過聚類算法對訓練樣本特征向量集進行聚類，得到不同的聚類中心；

利用最小歐氏距離原則對測試樣本特征向量集進行識別，實現(xiàn)GIS機械故 障的診斷。

進一步的，收集歷史數(shù)據(jù)中典型故障模擬GIS電氣故障和機械故障數(shù)據(jù)， 形成GIS正常振動信號集合和故障信號集合。

優(yōu)選的，搭建GIS仿真測試平臺，模擬GIS自由微粒振動和螺絲松動兩類 常見的機械故障，以提取兩類故障的特征信息。

進一步的，運用混沌布谷鳥算法優(yōu)化變分模態(tài)分解參數(shù)，采用混沌映射提 高布谷鳥種群的種群數(shù)的具體過程包括在布谷鳥算法變更鳥巢位置后，進行混 沌優(yōu)化搜索，使用混沌映射得到混沌序列，根據(jù)適應度函數(shù)改變鳥巢位置。

具體的，包括以下步驟：

1)初始化CCS算法各參數(shù)并確定適應度函數(shù)；

2)初始化概率參數(shù)，隨機產(chǎn)生n個鳥巢，以影響參數(shù)中的預知模態(tài)數(shù)K和 二次懲罰項α的組合[K,α]作為鳥巢位置，隨機產(chǎn)生一定數(shù)量的影響參數(shù)組合 作為鳥巢的初始位置；