低压断路器振动特性分析与合闸同期性研究

针对低压断路器的机械特性,采用小波分解法对其振动信号进行分析。根据电动操作机构及低压断路器合闸动作的时序关系,以驱动电机电流信号作为时间标识,有效地提取了合闸振动信号。提出小波包能量谱分析低压断路器合闸同期性研究,在小波包对振动合闸信号细节分解基础上,采用小波包重构提取合闸振动主频带信号特征,由此构造合闸同期性状态特征矢量,并应用BP神经网络建立三相合闸不同期故障的识别模型。在断路器基座横梁安装单个加速度传感器,实验模拟了DW15—1600低压断路器的四种同期性状态振动信号,仿真结果表明,本文提出的振动信号小波包能量谱与神经网络相结合的方法,可有效地分析低压断路器合闸同期性。     

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。     

基于振动信号小波包提取和短时能量分析的高压断路器合闸同期性的研究

该文提出了一种分析高压断路器合闸同期性的新方法将小波包提取算法和短时能量分析方法相结合，利用小波包分解与重构原理将断路器合闸振动信号分解到不同频段中，并对代表高频冲击信号的分解系数进行重构，然后运用短时能量分析方法对重构后的信号进行分析，辨识出合闸变位点。通过对三相合闸过程的分析，得出三相同期性。通过MATLAB仿真分析和实验结果验证了该方法的有效性。     

小波包-能量谱在高压断路器机械故障诊断中的应用

文章提出了一种利用小波包变换对高压断路器振动信号进行处理的新方法,应用小波包-能量谱分析得到各尺度上的能量百分比作为特征参量对高压断路器进行故障诊断.小波包变换能将已知信号按任意时频分辨率分解到更加精细频带,且提高了信号处理的频率分辨率,小波包正交分解后的信号具有各频带信号独立、能量守衡的特点.仿真结果表明,小波包-能量谱用于高压断路器机械故障诊断中是行之有效的.     

小波包–能量谱在高压断路器机械故障诊断中的应用

文章提出了一种利用小波包变换对高压断路器振动信号进行处理的新方法,应用小波包–能量谱分析得到各尺度上的能量百分比作为特征参量对高压断路器进行故障诊断。小波包变换能将已知信号按任意时频分辨率分解到更加精细频带,且提高了信号处理的频率分辨率,小波包正交分解后的信号具有各频带信号独立、能量守衡的特点。仿真结果表明,小波包–能量谱用于高压断路器机械故障诊断中是行之有效的。     

断路器操作三维振动信号差异特征的研究

针对单轴传感器在断路器中应用的缺陷与不足,为了获取更多断路器分合闸时的状态信息,利用三维振动传感器同步采集断路器操作时振动信号,在时域、频域方面以及时频联合对X、Y、Z 3个方向的信号进行分析对比。在时域方面,运用X、Y、Z3个方向振动信号各个特征和能量的分布;在频域方面,运用快速傅立叶算法得出频谱分布图和功率谱图;在时频联合方面,运用小波包分解将三维传感器信号进行分解,并求出能量在各节点的分布和Wigner-Ville分布,说明三轴传感器放置方向对断路器测量信号故障诊断正确率的影响。实验分析结果表明,三维振动传感器采集的断路器振动信号时频特征均有显著差异,可更全面反映断路器分合闸时的状态信息。     

基于小波包能量谱的铁塔螺栓完全松动检测方法

螺栓连接松动故障严重影响铁塔的正常运行，对铁塔螺栓连接松动故障进行检测十分必要。本文提出了基于小波包能量谱的铁塔螺栓完全松动检测方法，首先利用脉冲激振法实测了铁塔螺栓完全松动前后振动信号，分别得到了激振点所在塔材的振动信号，以及通过螺栓相连接的塔材振动信号。然后采用小波包对原始信号进行小波包分解，利用能量特征提取的方法找出分解后各个频段的能量谱图，通过比较相连接的2段塔材在螺栓松动后小波包能量谱的变化规律，确立了基于小波包能量谱的铁塔螺栓完全松动检测依据。     

基于用最小二乘法改进的EMD与能量熵融合的断路器机械故障诊断方法

笔者针对经验模态分解(EMD)分解结果的准确性对实验结果的影响,利用最小二乘法对EMD进行改进,有效地缓解了EMD固有的端点效应对实验结果的影响。分别对断路器操动机构的正常振动信号和连接臂松动信号进行EMD和小波变换分解,并将能量熵分别应用到改进EMD与小波变换中。通过能量熵值计算分析表明,改进的EMD能量熵值明显大于小波能量熵,因此改进的EMD与能量熵融合法为断路器机械状态识别提供了有益的帮助。     

振动信号小波包特征熵的时变与频变特性分析

为了更好的反应高压断路器的机械振动状态,介绍了一种基于小波包分解的断路器振动信号特征提取新方法。将正常状态标准信号3层小波包分解后提取第3层各节点重构信号的包络,利用能量均等的原则将各包络分成15段并提取各分段时间点并利用正常状态标准信号所得包络的分段时间点分段测试信号的对应节点包络,再利用熵原理计算各节点熵,组合后形成小波包特征熵向量用于断路器故障诊断。利用实际信号分别模拟时变和频变信号测试所得向量变化特性的仿真结果表明:无论在时变还是频变情况下,该方法所提取的振动信号特征向量都可以以不同的变化特性直观、明显地反映信号的变化。     

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。     

基于小波包能谱熵与自组织RBF神经网络的低压断路器机械故障诊断

利用小波包分解技术分析断路器故障时的振动信号,提取小波包的能谱熵,将其作为断路器故障模式的特征向量。然后,建立基于K-均值聚类方法的自组织径向基神经网络,对断路器的几种模拟故障进行识别分析,证明了算法的收敛性,给出收敛速度计算公式。通过仿真实验,验证了该方法的有效性,且较之传统BP神经网络有更快的收敛速度和更高的准确度。     

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.     

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。     

断路器机械振动信号特征值提取方法分类性能研究

以ZW45-12型单稳态永磁机构断路器为研究对象,通过搭建数据采集平台得到断路器正常合闸状态、分闸弹簧单根脱落和机构卡涩3种不同运行状态信号数据,利用模糊C聚类分析算法比较短时傅里叶变换、小波包能量熵和希尔伯特—黄变换3种特征提取方法的性能。通过对比研究,得出采用小波包变换方法得到的时频熵向量具有最佳的类可分性能。     

牵引变电站直流断路器机械状态监测与故障诊断研究

直流断路器作为电力系统控制和保护的最重要的开关设备之一,其可靠运行关系着电力系统的安全稳定性。直流断路器在分合闸时的振动信号能直接反映断路器的机械状态,因此选取直流断路器的机械振动信号作为研究对象。首先研究了振动传感器选型对振动信号采集的影响并确定了传感器型号,接着研究了振动信号预处理和提取振动信号特征量的方法,最后模拟了几种常见故障并用Elman神经网络对模拟故障进行诊断。处理结果表明,用小波包分解和Elman神经网络实现了直流断路器机械状态监测和诊断。     

基于多特征融合与改进QPSO-RVM的万能式断路器故障振声诊断方法

为可靠地进行万能式断路器机械故障诊断,在基于振动信号故障诊断的基础上,提出了一种多特征融合与改进量子粒子群(QPSO)优化的相关向量机(RVM)相结合的万能式断路器分合闸故障振声诊断方法。首先,对振声信号进行小波包软硬阈值结合去噪预处理,并利用互补总体经验模态分解算法对处理后的振声信号进行分解,提取固有模态函数能量系数、样本熵、功率谱熵,并组成多特征参数;然后,通过组合核函数核主元分析对多特征参数降维,并将其特征融合组成特征向量作为RVM的输入,解决单一特征识别断路器分合闸故障的低准确率和低稳定性;最后,利用改进QPSO优化分类模型参数,建立基于RVM的次序二叉树模型对断路器故障进行辨识。实验结果表明,该方法能有效提升不同故障状态下诊断结果的可靠性。     

基于小波能量与神经网络的断路器振动信号识别方法

高压断路器出现机械故障不仅会引起振动冲击事件的时间漂移,还会引起时域波形中一些波峰幅值的变化。依据同一类型断路器振动信号相似的特点,在对高压断路器故障振动信号进行特征分析的基础上,提出了一种识别高压断路器振动信号的新方法:将小波包提取算法和径向基神经网络模式识别功能相结合,利用小波包分解与重构原理将断路器合闸振动信号分解到不同频段中,提取每个频带能量作为断路器状态监测的特征向量,作为径向基神经网络的输入向量;基于径向基神经网络的故障诊断方法在系统参数未知的情况下自动建立动态模型,对于线性系统和非线性系统都有很好的跟踪能力,通过实验室断路器典型合闸振动信号的监测及识别分析验证了该方法的有效性。     

基于振动信号的变压器分接开关触头故障诊断

针对分接开关切换触头闭合时的振动信号,应用小波包总能量和小波包特征熵的方法,分析切换开关切换过程触头闭合期间振动信号的小波包总能量值以及特征熵值,发现了明显的故障特征信号。在理论分析的基础上,对江苏省电力公司最有代表性的分接开关进行试验,验证了该诊断方法的可行性。若配合FFT频谱分析,可进一步判断触头故障类型。     

粒子群优化神经网络在高压断路器机械故障诊断中的应用

提出了一种以振动信号小波包特征熵为特征向量的高压断路器机械故障诊断的智能算法,该算法利用小波包分解原理将高压断路器振动信号分解到不同的频段中,计算各频段的能量熵值,并将其作为神经网络的输入向量,同时利用粒子群算法对神经网络进行优化,以提高故障诊断的精度。试验结果表明：该方法不仅能够取得良好的分类效果,而且诊断速度与精度均高于传统神经网络算法,适用于高压断路器机械故障诊断