基于CEEMDAN样本熵与FWA-SVM的高压断路器机械故障诊断

针对振动信号判别断路器机械故障过程受干扰影响的特征提取问题,提出一种自适应白噪声完整集合经验模态分解(CEEMDAN)与样本熵相结合的故障特征提取方法。通过CEEMDAN提取若干反映断路器操动过程机械状态信息的本征模态函数(IMF)分量,依据各IMF相关系数与能量分布,将前7阶IMF分量进行小波包软阈值去噪,计算其样本熵作为特征量,最后采用基于免疫浓度思想的烟花算法(FWA)优化支持向量机(SVM)分类器,对断路器不同运行状态进行分类识别。实验结果表明:基于CEEMDAN样本熵特征对于信号干扰不敏感,FWA-SVM诊断方法对于高压断路器分闸操动过程故障辨识效果良好。     

基于经验模态分解的高压断路器机械故障诊断方法

分析高压断路器机械振动信号的特性,提出一种以改进的经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)能量熵和支持向量机(support vector machine,SVM)相结合的诊断高压断路器机械故障的方法,并给出了可行的诊断步骤和分析.首先利用经验模态分解方法将高压断路器的振动信号分解成一些相互独立的内禀模态函数"(intrinsic mode function,IMF),然后利用正常状态标准信号所得各固有内禀模态函数包络信号的等能量分段方式,实现对待测状态信号各IMF包络的时间轴分段,计算各待测信号IMF包络的能量熵向量,以此构造的经验模态分解能量熵向量作为支持向量机的输入向量.采用"次序二叉树"向量机分类,利用梯度法和交叉检验优化支持向量机模型参数.实验结果表明,该方法诊断高压断路器机械故障能取得良好的效果.     

基于改进Hilbert-Huang变换和支持向量机的高压断路器触头超程状态识别

引入集合经验模态分解(EEMD)对Hilbert-Huang变换(HHT)方法进行改进,并将改进的HHT方法结合支持向量机(SVM)应用于高压断路器振动信号特征提取和触头超程状态识别中。采用EEMD提取反映振动信号局部特性的本征模态函数(IMF)分量,并计算IMF分量的Hilbert边际谱能量值,由此构造高压断路器触头超程状态特征量,利用得到的特征向量对SVM进行训练,实现高压断路器触头超程状态的自动识别。试验提取了高压断路器在不同触头超程下的振动信号并进行分析,结果表明所提方法能够有效识别高压断路器触头超程状态。     

基于VMD-Hilbert边际谱能量熵和SVM的高压断路器机械故障诊断

针对高压断路器分、合闸动作过程中产生的振动信号持续时间短暂及强烈的非线性非平稳性,导致的特征提取困难问题,提出一种变分模态分解(VMD)-希尔伯特(Hilbert)边际谱能量熵,及支持向量机(SVM)的高压断路器振动信号组合特征提取和机械故障诊断方法。采用VMD对高压断路器振动信号进行分解,得到一系列反映振动信号局部特性的本征模态函数(IMF);对IMF进行Hilbert变换,并求取对高压断路器机械状态变化敏感的Hilbert边际谱能量熵作为特征向量;将特征向量输入到SVM分类器,实现高压断路器机械故障的智能诊断。试验结果表明:该方法能够准确识别高压断路器的常见机械故障类型,具有一定的工程应用价值。     

基于振动信号的高压断路器触头超程状态识别

提出了一种利用振动信号识别高压断路器触头超程状态的新方法。高压断路器分/合闸动作过程中产生的振动信号包含有触头超程状态信息,合适的信号处理方法及特征提取技术可以将该信息提取出来。试验获取高压断路器不同触头超程下的振动信号,采用经验模态分解(EMD)对振动信号进行分解,计算分解得到的本征模态函数(IMF) Hilbert边际谱能量,作为触头超程状态特征量,并详细分析该特征量与触头超程之间的变化规律。结果表明,所提方法能够有效提取高压断路器的触头超程状态信息,能够实现触头超程状态的准确识别,为高压断路器触头超程状态在线监测与诊断提供一种新方法。     

基于振动信号经验模态分解及能量熵的高压断路器故障识别

为了准确地检测出高压断路器的故障类型,笔者首次将经验模态分解(EMD)方法引入高压断路器的振动信号分析当中,并提出将EMD分解得到的固有模态函数(IMF)能量熵值作为表征断路器故障类型的新特征向量。为了证实该分析方法的有效性,笔者在实验室的110 kV SF6断路器上进行了模拟实验,提取了正常和故障状态下振动信号的IMF能量熵值特征向量,并以此作为径向基神经网络的输入向量。最后,引入置信度的概念,对径向基神经网络的输出结果进行评价。该方法基于实验室研究取得了较好的识别效果,并为基于振动信号的断路器故障识别提供了一条新的思路。     

基于EEMD和CICA的风电机组轴承故障特征提取

针对风电机组轴承故障振动信号具有高噪声、非线性、非平稳的特性,提出一种集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和约束独立分量分析(constrained independent component analysis,CICA)的故障特征提取方法(EEMD-CICA)。首先对采集的轴承振动信号进行预处理,消除噪声信号的影响,并利用EEMD进行分解,得到一系列本征模态函数(intrinsic mode function,IMF);然后利用邻近奇异值插值法估计源信号个数,并根据互信息准则选取IMF分量作为参考信号;最后根据选取的参考信号,利用CICA方法提取轴承故障中包含的信号特征,并进行包络解调得到包络谱。算例分析表明,此方法能有效提取轴承故障特征。     

基于改进经验模态分解和谱峭度法的变压器振动故障特征提取

针对变压器振动故障信号易被强背景噪声掩盖的特点,提出基于改进经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)与谱峭度法的变压器振动故障特征提取方法。首先利用EMD方法分解原振动故障信号得到一系列本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量后,采用能量矩占比和方差贡献率相结合的方法对采样信号进行EMD降噪处理,消除EMD中的虚假分量;然后利用重构算法提取真实IMF分量,运用谱峭度法提取振动故障特征频率;最后以模拟工程实际信号为例,采用MATLAB仿真验证了该变压器振动故障特征提取方法的有效性。     

基于CEEMDAN的配电变压器放电故障噪声诊断方法

研究配电变压器本体和放电故障噪声的声学特征以及识别方法,是实现配电变压器放电故障可靠识别和诊断的关键。为此,提出了基于自适应白噪声完备集成经验模态分解(CEEMDAN)的配电变压器放电故障诊断方法。该方法首先采用CEEMDAN对所采集的声信号进行分解,得到若干个本征模态函数(IMF),求取各IMF的峭度值,并选取合适的IMF分量进行信号重构,从中提取放电故障声信号;其次对放电故障声信号进行CEEMDAN分解,获取其边际谱熵、重心频率、频带能量熵及奇异谱熵这4个特征量,并构成特征向量;最后利用支持向量描述(SVDD)对典型放电故障进行分类与识别。实验结果表明:所提方法在考虑配电变压器本体噪声的条件下,放电故障的识别率达到90%以上,可用于配电变压器放电故障的识别和诊断。     

基于振动信号样本熵和相关向量机的万能式断路器分合闸故障诊断

为实现对万能式断路器分合闸故障的非侵入式监测和诊断,以分合闸过程中所产生的包含丰富机械特性信息的振动作为信号来源,提出一种基于振动信号互补总体平均经验模态分解(CEEMD)-样本熵和相关向量机(RVM)相结合的万能式断路器故障诊断方法。该方法首先将振动信号通过改进的小波包阈值去噪算法处理;其次采用CEEMD提取若干个反映断路器状态信息的固有模态函数(IMF)分量,依据各IMF分量的能量分布特点,选择其中前7阶进行处理,计算其样本熵形成有效的特征样本;最后通过计算不同故障类型的样本间欧氏距离来定量评价类间样本平均距离,建立基于RVM的二叉树多分类器,诊断得出万能式断路器故障类型。基于所设计的分合闸典型故障模型进行实验。与其他方法的对比实验表明,所提方法可利用相对较少的故障数据样本实现对万能式断路器故障类型的识别并具有较高的识别率;同时实验表明,辅以同一故障类型的样本间欧氏距离,可实现对分合闸故障中三相不同期故障严重程度的初步评估。     

基于多分辨率奇异谱熵和支持向量机的断路器机械故障诊断方法研究

根据高压断路器机械振动信号的特点,提出一种基于多分辨率奇异谱熵的信号特征提取方法,并以此特征向量作为支持向量机的输入对断路器机械状态进行识别。多分辨率奇异谱熵是在信息熵模型的基础上,将多分辨率分析和奇异谱分析有效结合的一种信息处理方法,用信号的奇异谱熵作为特征向量更能体现断路器在不同机械状态下的不同特征。利用交叉检验和粒子群优化方法来对支持向量机模型中的参数进行寻优。通过对断路器实际振动信号分析表明,该方法能对断路器故障进行准确诊断分类。     

能谱熵向量法及粒子群优化的RBF神经网络在高压断路器机械故障诊断中的应用

高压真空断路器是电力系统开关设备中极其重要的一种高压电器,而高压断路器故障中80%是由于机械特性不良造成,为此通过小波包变换对高压断路器机械振动信号进行了分析,以信号的能谱熵作为特征输入向量,建立了粒子群优化(PSO)径向基函数(RBF)神经网络的高压断路器故障识别系统模型,最后对实际高压断路器振动信号进行获取分析并得到结果。实验结果表明,高压断路器正常信号能谱熵向量各元素分布比较均匀;而故障信号所得能谱熵向量各元素变化较大且有一定变化规律;粒子群优化后的RBF网络模型在正确率、精度等方面高于传统神经网络模型。实验结果表明该方法用于高压断路器的故障诊断是可行的,并且可以为断路器的故障诊断提供更好的理论依据。     

基于改进EEMD的高压断路器振声联合故障诊断方法

高压断路器是电力系统中关键的控制和保护设备,针对其故障诊断方法的不足之处,将振声数据级融合和特征级融合应用于高压断路器故障诊断方法。振声特征级融合诊断方法首先将采集到的声波信号通过快速核独立分量分析(Fast KICA)实现盲源分离处理,其次利用改进集合经验模式分解(EEMD)提取振动信号和声波信号的特征向量。振声数据级融合诊断方法首先构建振声联合图像,其次利用改进的BEEMD提取特征向量。最后将两种方法提取的特征向量输入支持向量机模型(SVM)进行故障诊断,实验结果表明,所提方法诊断高压断路器故障能取得良好的效果。     

Method of Mechanical Fault Intelligent Diagnosis Based on Vibration Signal of High Voltage Circuit Breaker

Based on vibration signal of high voltage circuit breaker,a new method of intelligent fault diagnosis that wavelet packet extracts energy entropy which are used as characteristic vector of the support vector machine(SVM)to construct classifier for fault diagnosis is presented.The acceleration sensors are applied to collecting the vibration data of different states of high voltage circuit breakers based on self-made experimental platform in this method.The wavelet packet are fully applied to analyze the vibration signal and decompose vibration signal into three layers,and wavelet packet energy entropy of each frequency band are as the characteristic vector of circuit breaker failure mode.Then the intelligent diagnosis network is established on the basis of the support vector machine theory.It is verified that the method has a better capability of classification and a higher accuracy compared with the traditional neural network diagnosis method through distinguishing the three fault modes which are tripping device stuck,the vacuum arcing chamber fixed bolt looseness and too much friction force of the transmission mechanism of circuit breaker in this paper.     

基于改进CEEMDAN分解与时空特征的低压供电线路 串联故障电弧检测

针对低压线路中的串联故障电弧检测难题,提出基于改进CEEMDAN分解与时空特征的串联故障电弧检测方法。首先,采用CEEMDAN算法实现电流信号的完备分解,并以各IMF分量的峭度指标、裕度指标、能量特征和能量熵特征为判定依据,实现高频段信号粗选。然后,提出空间尺度和时间尺度相融合的特征构建方法,捕获各粗选高频IMF分量的局部特征,增强电流特征对比度和判别力。最后,采用子空间变换算法实现电流时空特征集合的二次降维,并基于SVM实现串联故障电弧检测。实际试验证明,所提算法的平均故障电弧检测准确率达88.33%,能够实现高效的串联故障电弧检测。     

低压断路器振动特性分析及其故障诊断研究

以低压断路器三相不同期故障为对象,首先,利用经验模态分解(EMD)方法,将振动信号分解为若干本征模态函数(IMF),经频谱分析确定前四阶IMF分量作为振动信号特性,并起到振动信号消噪作用;其次,利用分形理论对前四阶IMF分量求取关联维数,以表征低压断路器三相合闸不同期的故障特征;最后,引入极端学习机(ELM)建立三相合闸不同期故障识别模型。试验与仿真结果表明,基于EMD及分形理论的ELM模型可有效区分三相不同期故障。根据上述故障诊断原理,该方法对低压断路器其他故障类型的诊断具有适用性。     

基于相空间重构与改进GSA-SVM的高压断路器机械故障诊断

断路器机械部件传动、撞击产生的振动信号具有混沌特性,运用常规的信号处理方法很难分析其特性。首先采用互信息法和Cao算法将振动信号重构至高维空间后,计算其排列熵作为特征向量,输入支持向量机对断路器机械故障类型进行诊断,最后用粒子群算法（PSO）改进的万有引力搜索算法（GSA）混合算法优化支持向量机参数,利用断路器实测振动信号进行验证。结果表明：相空间重构与排列熵结合能够准确提取断路器振动信号的特征,采用PSO-GSA改进的支持向量机能快速有效分辨断路器故障类型,解决了现有诊断方法的路径扭曲、能量泄露和模态混叠等问题。