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CEEMDAN与样本熵的高压断路器机械故障诊断

依据高压断路器振动信号特性,提出一种自适应白噪声完整经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)与样本熵相结合的高压断路器故障特征提取方法。首先利用CEEMDAN将分闸振动信号分解成一系列内禀模态函数(intrinsic mode function,IMF),然后利用相关系数法与归一化能量筛选包含信号主要特征信息的前7阶IMF分量,求取其样本熵作为特征量,最后采用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化支持向量机(support vector machine,SVM)分类器,对断路器不同故障类型进行分类识别。实验结果表明该特征提取方法能准确提取振动信号特征量,输入PSO-SVM诊断高压断路器故障能取得良好的效果。     

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。     

采用HHT振动分析的低压断路器合闸同期辨识

利用振动信号辨识三相合闸不同期故障,应解决有效的振动信号消噪及其故障特征提取方法.提出一种希尔伯特-黄变换(HHT)的低压断路器振动信号分析方法,采用经验模态分解(EMD)有效地提取反映振动信号局部特性的本征模态函数(IMF)分量,以前5阶IMF分量表征振动信号特性且起到信号消噪作用.通过时域特征分析,得出振动信号的峭度和均方值可作为判别机械特性的辅助特征指标.提出前5阶IMF分量能量比及峭度、均方值为特征向量,建立粒子群优化径向基(PSO-RBF)神经网络的低压断路器合闸不同期故障识别模型.实验与仿真结果表明,基于单个传感器振动特性,综合采用时域分析、EMD分解、粒子群优化神经网络等人工智能的合闸同期性故障识别效果良好,为断路器故障尤其是三相合闸同期性振动分析提供了一种新的诊断方法.     

结合经验模态分解能量总量法的断路器振动信号特征向量提取

为了检测出断路器的机械结构故障类型,本文分析了断路器机械振动信号的特性,提出基于经验模态分解(EMD)能量总量法与支持向量机(SVM)理论相结合的中压断路器振动信号的特征向量提取和故障分类的分析方法。首先将断路器的振动信号进行经验模态分解,得到所需要的内禀模态函数(IMF),通过离散采样点求能量总量的方法求出包含主要故障特征信息的各个内禀模态函数分量的能量总量。利用IMF分量能量总量作为特征向量,并以此作为支持向量机输入,将测试样本信号的故障特征向量输入训练好的SVM,并对SVM及核函数参数进行遗传算法优化,采用"二叉树分类"支持向量机分类机制进行故障分类。经实验分析该方法能很好地识别出振动信号的差别及故障类型。     

基于空载合闸振动信号的变压器绕组松动故障诊断研究

提出了一种基于空载合闸暂态振动信号的变压器绕组松动故障诊断方法,利用变分模态分解分解后模态分量的频谱峰值和振动信号的样本熵值实现对故障程度的判断,并通过试验验证了该方法的正确性。     

基于集合经验模态分解样本熵和LIBSVM的离心风机故障诊断方法

针对离心风机故障信号非平稳、非线性的特征以及应用过程样本少等特点,提出基于集合经验模态分解(EEMD)样本熵和LIBSVM的离心风机故障诊断的新方法。首先采用总体平均经验模态将传感器信号分解成若干个平稳的本征模态函数(IMF)分量;其次通过相关系数准则对IMF分量进行选择去除虚假模式分量,对于筛选出的IMF分量分别计算样本熵并将其作为特征向量;最后将特征向量输入LIBSVM和BP神经网络进行模式识别。实验验证了该方法的可行性、有效性和优越性。     

基于散布熵和余弦欧氏距离的滚动轴承性能退化评估方法

针对传统特征指标评估轴承性能退化状态时可靠性、敏感性低的问题,提出一种基于散布熵和余弦欧氏距离的滚动轴承性能退化评估方法。首先,将待测滚动轴承振动信号分为健康数据和测试数据,分别对其进行集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition, EEMD),得到若干本征模态分量(intrinsic mode function, IMF),计算各IMF分量与原信号的相关系数,并根据相关系数准则选择IMF分量重构信号;然后,计算重构信号的散布熵,通过结合欧氏距离和余弦距离得到健康数据和测试数据散布熵之间的余弦欧氏距离作为退化指标;最后,利用切比雪夫不等式计算余弦欧氏距离健康阈值,评估轴承性能退化状态。实验结果表明,利用散布熵之间的余弦欧氏距离可以有效、及时地判断轴承性能退化状态,并且与其他指标相比,其敏感性、鲁棒性更高,能够更好地刻画滚动轴承性能退化趋势,为滚动轴承性能退化评估提供新的解决方法。     

基于VMD模糊熵和SVM的高压断路器故障诊断

为了有效提取高压断路器振动信号的特征,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)模糊熵和支持向量机(Support Vector Machine, SVM)的特征向量提取方法,并采用SVM分类器对断路器的故障类型进行识别。首先,使用VMD对断路器的振动信号进行分解,得到若干个模态分量;然后,计算每一个模态分量的模糊熵,将其组成特征向量;最后,将上述特征向量导入到SVM分类器中进行训练,得到训练好的SVM模型,使用该模型对断路器4种运行状态下的样本数据进行故障识别。结果表明,基于VMD模糊熵的特征向量提取方法所提取出的特征向量相对基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)样本熵的特征向量提取方法所提取出的特征向量可分性较好;在小样本的模式识别中,SVM相比于BP神经网络,具有更高的识别精度,能够有效识别断路器的故障。     

基于改进CEEMD和RF的低压串联故障电弧识别方法

了解决完整集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition, CEEMD)得到的固有模态函数分量数目及其频段不固定,以及故障电弧特征难以准确提取导致故障识别准确率低的不足,引入T检验和方差贡献率形成了一种改进CEEMD方法,进一步提出一种基于改进CEEMD和随机森林(random forest, RF)的串联故障电弧识别方法。首先,依托串联电弧故障试验平台,采集不同负载的电流信号。然后,采用改进CEEMD对信号进行分析并提取故障特征量,以TreeBagger函数进行特征降维,形成特征向量样本集。最后,结合RF构建故障电弧诊断模型,对样本集进行分类识别。结果表明：改进CEEMD能有效地提取不同负载电流的故障特征,所提故障电弧识别方法的识别准确率达到97.50%。通过进行不同特征提取方法和不同分类模型对诊断结果影响的消融实验,进一步证明了所提方法的可行性。     

基于经验小波变换和相关向量机的断路器机械故障诊断

为了更准确的提取断路器故障特性,得到更可靠的故障诊断结果,在振动信号的基础上,提出了一种基于经验小波变换(Empirical Wavelet Transform,EWT)和相关向量机(Relevance Vector Machine,RVM)的断路器机械故障诊断方式。首先提取不同故障振动信号,设置阈值来初始化信号傅里叶频域分解区间,利用EWT分解得到有限带宽的多个模态。然后计算样本熵参数,计算并作为特征向量。最后,将特征向量输入相关向量机(RVM),建立不同故障的模型,对测试样本进行诊断。通过与其他方法实验对比,文中方法具有更高的故障诊断识别率,更快的识别速度。     

基于DS证据理论的SVM分类模糊域数据修正

在介绍支持向量机(SVM)和DS证据理论的基础上,提出了一种利用DS证据理论对SVM分类模糊域数据进行分类修正的方法。该方法首先利用SVM对测试样本进行分类,对SVM分类输出模糊域的样本使用隶属度函数将SVM的输出距离转换成样本对各状态的隶属度;其次利用DS证据理论融合其他传感器信息,对各状态下的隶属度进行适度修正,从而实现该区域数据的重新合理排布;最后将该方法应用于高压断路器故障诊断,以验证其诊断性能。大量的实验结果表明,该方法可以利用断路器操作线圈电流数据,合理修正振动数据分类结果,实现断路器机械故障的准确检测。     

基于EEMD排列组合熵的SVM转子振动故障诊断研究

对汽轮机转子故障状态进行准确判别一直是工程领域研究的重点。在使用支持向量机作为模式识别方法进行故障诊断的过程中,提取能明显区别不同故障的信号特征参数,构建高质量的样本可以较大提高支持向量机（support vector machine,SVM）模型的分类正确率。针对此问题,提出一种总体平均经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition, EEMD)、排列组合熵和SVM相结合的汽轮机转子振动多故障诊断方法。方法首先引入有向无环图建立了多故障诊断模型,利用EEMD将振动信号分解成单一无混叠的内禀模态函数（intrinsic mode function,IMF）分量,然后计算对振动信号变化非常敏感的IMF排列组合熵作为特征向量,并应用到有向无环图SVM进行多故障状态识别。实验结果表明,该方法实现了汽轮机转子的振动多故障诊断,同时与基于EEMD能量法提取的特征向量进行对比,通过实验证明,该方法具有更加准确的识别率。     

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SO-PAA-GAF和AdaBoost集成学习的高压断路器故障诊断

针对在小样本和复杂工况下高压断路器故障诊断识别精度不高的问题,提出一种基于振动信号处理和AdaBoost集成学习的高压断路器故障诊断方法。首先,搭建高压断路器实验平台并采集8种工况下的分闸振动信号。其次,对振动信号进行绝对值处理后,使用分段聚合近似(piecewise aggregate approximation, PAA)进行分段平均,将输出的新序列采用格拉姆角场(Gramian angular field, GAF)转换成图片,并使用Relief F方法对提取的高维图片特征进行重要度排序。最后,将保留的重要特征输入到AdaBoost集成学习模型进行故障诊断,并用蛇优化算法确定最优PAA分段步长和输入分类器特征数量,以进一步提高故障诊断精度。通过分析多种信号处理方式及分类模型可知,图片信号和AdaBoost集成学习模型能够有效处理振动信号并准确判断故障类型,为准确、可靠地诊断高压断路器故障提供了新途径。     

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。