[發(fā)明專利]一種含噪背景下的斷路器機械故障診斷方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110459940.7
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113252322B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆帥;高峻;葛健;戴明明;李強;李朋宇;王高潔;王康;馮豆;譚勇;荊林遠;劉邦;楊光輝;羅林根
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)安徽省電力有限公司亳州供電公司;國家電網(wǎng)有限公司;上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01R31/327
• 代理公司: 合肥興東知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34148
• 代理人: 朱波

1.一種含噪背景下的斷路器機械故障診斷方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1、選用M個聲音傳感器采集具有N個聲源的聲音信號的混合聲音信號；

S2、對上述混合聲音信號進行處理，以分離得到各聲源的聲音信號；

S3、對各聲源的聲音信號進行信號分解，然后分別提取經(jīng)過分解的各聲音信號的能量熵、奇異譜熵以及峭度熵，以組成各聲音信號的特征向量T；

S4、采用含負樣本支持向量描述方法對作為訓(xùn)練樣本的斷路器各種機械故障合閘時的聲音信號的特征向量進行訓(xùn)練以得到含負樣本支持向量描述方法的超球體；所述步驟S4中采用SVDD的改進算法含負樣本支持向量描述方法對斷路器各種機械狀態(tài)合閘時的聲音信號特征向量進行訓(xùn)練，其將非目標(biāo)類別的聲音特征向量考慮到超球體的形成過程中，以正常狀態(tài)下斷路器合閘聲音信號對應(yīng)超球體的形成為參考，其目標(biāo)函數(shù)可以如下述公式所示：

在上述公式(13)中，a表示為超球體中心；R表示為其半徑；F(R，a，ξ_i，ξ_l)為目標(biāo)函數(shù)；C1、C2表示為正負樣本懲罰因子；ξ_i、ξ_l為正負樣本松弛系數(shù)，T_i為正樣本特征向量；T_l為負樣本特征向量；s.t為數(shù)學(xué)用語，其表示后續(xù)是限制條件；

通過利用拉格朗日乘子散發(fā)消除約束，引入拉格朗日乘子α_i≥0，α_l≥0，γ_i≥0，γ_l≥0，則上述公式(13)可以等效為：

對于R，a，ξ_i，ξ_l求偏微分并另偏微分函數(shù)等于0，則可得公式(15)：

將上述公式(15)代入至公式(14)中，同時為了應(yīng)對特征向量的非線性問題，引入高斯核函數(shù)取代特征向量的內(nèi)積運算，改進后的目標(biāo)函數(shù)如下述公式所示：

在上述公式(16)中，式中i、j對應(yīng)正樣本下標(biāo)，l、m對應(yīng)負樣本下標(biāo)，α_i、α_j對應(yīng)正樣本拉格朗日乘子，α_l、α_m對應(yīng)負樣本拉格朗日乘子，T_i、T_j為正樣本特征向量，T_l、T_m為負樣本特征向量；K(T_i，T_j)為特征向量T_i、T_j對應(yīng)的高斯核函數(shù)值；對該式進行優(yōu)化可得α_i、α_l，由可得圓心a，結(jié)合F(R，a，ξ_i，ξ_l)求解出超球體半徑R，當(dāng)獲得超球體的半徑R和中心a后，求取作為待識別樣本的聲音信號的特征向量T_p與中心a的歐式距離D(T_p)：

通過上述公式(17)可以求得D(T_p)，若該歐式距離D(T_p)≤半徑R，則可以判斷其屬于目標(biāo)聲音類別所表征的斷路器機械故障類型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含噪背景下的斷路器機械故障診斷方法，其特征在于，所述步驟S2包括根據(jù)盲源分離算法完成對各聲源的聲音信號的估計：

上述公式(1)中，W表示解混矩陣，s(t)＝[s₁(t)，s₂(t)，...，s_N(t)]，其表示N個聲源的聲音信號；表示s(t)的估計；x(t)＝[x₁(t)，x₂(t)，...，x_M(t)]，其表示M個聲音傳感器采集到的混合聲音信號；N表示聲源的數(shù)量，M表示聲音傳感器的數(shù)量，M≥N。