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.     

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。     

光纤位移传感器在断路器在线监测系统中的应用

针对以往用于断路器在线监测位移传感器的不足,本文提出了使用光纤位移传感器测量断路器动触头行程,达到精度高、干扰少的目的。提出一种基于希尔伯特-黄变换的断路器刚合点分析方法,利用经验模态分解得到包含速度信号局部特性的本征模态函数分量,根据速度突变点的特征,利用方差贡献率选择本征模态函数分量,经过希尔伯特变换得到瞬时幅值,该曲线的特征点即断路器刚合点。实验证明,该方法能够有效提取断路器的刚合点,耗时少、结果准确,可为断路器故障诊断提供可靠依据。     

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MEEMD与HT的谐波检测方法

为解决采用希尔伯特-黄变换进行谐波分析对信号进行分解时出现的模态混叠、端点效应、抗噪能力弱及虚假分量等问题,提出一种基于改进型总体平均经验模态分解和改进的自适应波形匹配延拓结合希尔伯特变换的谐波检测新方法。首先,采用改进型总体平均经验模态分解算法和改进的自适应波形匹配延拓方法对谐波信号进行分解,获得一系列固有模态函数,再对各个固有模态函数进行希尔伯特变换,从而得到各次谐波的瞬时幅值和瞬时频率。采用经验模态分解、总体平均经验模态分解、完全经验模态分解算法和文中所提方法分别与希尔伯特变换结合进行谐波分析,仿真结果表明,所提方法能有效抑制模态混叠和端点效应,其受参数影响较小,自适应性较强,产生较少的虚假分量,且在强噪声下仍然具有很高的谐波检测精度。     

基于变分模态分解和希尔伯特变换的直流纹波检测

准确检测直流信号的纹波分量对于评估直流电源质量至关重要。本文提出了基于变分模态分解和希尔伯特变换的组合算法来检测和分析直流信号纹波分量的特征。首先,通过排列熵均值法确定变分模态分解算法的最佳模态数。通过使用变分模态分解算法,可以将直流信号准确地分解为一系列调幅-调频函数。然后,将希尔伯特变换算法应用于每个调幅-调频函数以获得相应的瞬时幅度和频率,并确定直流信号的特性。结果表明,与总体平均经验模态分解-希尔伯特变换算法相比,变分模态分解-希尔伯特变换算法对于复杂信号具有较高的分解精度,较强的噪声鲁棒性,且对采样频率不敏感,可用于直流纹波检测。     

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。     

基于EEMD和HHT的低压异步电动机故障诊断

针对船用电动机位置分散、安装环境各异,难以对全生命周期的全过程进行监测的特点,提出了一种利用电动机的振动信号、基于集合经验模态分解和希尔伯特-黄变换相结合的低压异步电动机故障诊断方法.采用集合经验模态分解方法将振动信号分解为各级本征模态函数分量,利用相关系数选取出和原振动信号有关的本征模态函数分量,再利用希尔伯特-黄变...     

基于电—振信号熵权特征的断路器储能机构故障诊断方法

弹簧势能的可靠储存是保障断路器后续分合闸操作正确的前提。通过分析控制回路、电机、传动部件和弹簧之间的能量转换和传递关系,提出一种电—振信号熵权特征联合的断路器储能机构故障类型辨识方法。首先利用希尔伯特变换(Hilbert transform)提取储能电机电流信号包络时域特征并计算峭度;然后由局部均值分解(LMD)处理断路器储能过程伴随的振动信号得到乘积函数分量(PF),并提取PF能量谱频域的盒维数特征;进而采用熵权法对电流和振动信号待分类样本进行剪辑,按照样本信息量和重要性赋予对应的权重;最后把熵权特征作为KNN算法的输入,辨识储能机构运行状态。实验结果表明:采用联合电—振信号的熵权特征量,KNN算法能更准确地诊断断路器储能机构发生的故障类型。