基于振动信号的断路器机械零部件故障程度识别

如何有效识别高压断路器机械零部件故障严重程度是目前还未解决的问题,针对该问题,提出一种基于振动信号混沌吸引子形态特性的断路器零部件故障程度识别方法.为了更好地提取零部件早期故障的微弱故障特征,首先将振动信号按照断路器动作时序进行分时分割处理;然后提出一种参数自适应的信号分解方法,将分时振动信号各模态分量自适应地分离出来;最后重构模态分量混沌吸引子,利用混沌吸引子形态特性判断断路器零部件故障严重程度.两种不同型号断路器的试验结果表明,振动信号的模态分量混沌吸引子对故障程度具有较高的敏感度,正常与故障状态下的吸引子形态差异明显、吸引子形态随故障程度的加剧表现出一定的变化规律.该方法可为识别高压断路器机械零部件故障严重程度提供一条新思路.     

基于混沌吸引子的真空断路器永磁斥力机构机械故障识别方法

针对真空断路器斥力机构故障时振动信号瞬态、非线性且难以进行故障定量评估与识别的问题,该文提出一种基于吸引子形态的混沌吸引子矩特征量和粒子群优化支持向量机的斥力机构故障评估与识别方法。以斥力机构分合闸过程中典型故障,特别是分闸油压缓冲器不同过调故障程度的振动信号为分析对象,首先采用混沌理论相空间重构方法和Wolf算法,得到最大Lyapunov指数,表明斥力机构振动信号具有明显的混沌特性,通过三维相图定性分析振动信号混沌吸引子演变规律;然后引入混沌吸引子矩理论,提取四种二维吸引子矩,利用最小二乘法线性回归计算第一区域曲线斜率为吸引子形态特征量,同时提取时域信号共同组成特征向量库;最后比对分析支持向量机算法与粒子群优化-支持向量机组合算法的准确率。实验结果表明,文中所用方法可精准识别斥力机构故障类型。     

高压电抗器绕组和铁芯机械故障的混沌特性分析与特征识别

首先,根据Kolmogorov熵判断高压并联电抗器振动信号的混沌特性,在证明其具有混沌特性的基础上重构振动信号,分析不同电压等级、不同故障类型和故障程度下振动信号相轨迹的变化规律.然后,将最大Lyapunov指数、Kolmogorov熵、关联维数作为一组混沌指标定量计算和表征高压并联电抗器绕组和铁芯发生机械故障前、后振...     

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。     

高压断路器机械故障振动诊断综述

针对高压断路器的机械故障诊断问题,笔者评述了近十年来国内外高压断路器机械故障振动诊断的方法.从振动信号的特征提取、故障识别的角度,对其进行了具体的分析.展望了高压断路器机械故障振动诊断的发展趋势,为后续的深入研究打下基础.     

基于能量轨迹熵的高压断路器操动机构状态特征提取方法

断路器操动过程伴生的振动信号在能量释放促使动静触头强烈冲击下呈现非平稳的震荡衰减过程。提出一种基于能量轨迹熵的高压断路器操动机构状态特征提取方法。首先,利用谱形态变分模态分解联合快速奇异值分解方法对振动信号降噪处理,并进行小波分解与重构。然后,将重构信号的“簇状”瞬时、瞬频能量波形由旋转因子在极坐标子网格区域进行发散处理,定义能量轨迹熵用于挖掘断路器操动过程能量释放过程的细微变化。通过瞬时、瞬频能量轨迹熵特征,精准捕捉振动信号的瞬态能量特性。最后,通过采用不同识别模型的对比分析,试验表明基于能量轨迹熵特征的支持向量机模型具有较高的识别准确率,达到98.33%,为断路器操动机构状态特征提取提供了一种新方法。     

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S变换和极限学习机的高压断路器机械故障诊断

机械故障是高压断路器最常见的故障,研究高压断路器机械故障诊断方法对于提高电力系统可靠性具有重要意义。为提高高压断路器机械故障诊断的效率,文中提出一种基于S变换和极限学习机(ELM)的高压断路器机械故障诊断新方法。首先,对高压断路器动作期间产生的振动信号进行S变换处理,获得相应的时—频矩阵;然后,对S变换模值矩阵进行时域和频域划分,计算振动信号在不同时段和频段的局部奇异值,并选择各子矩阵的最大奇异值作为故障诊断的特征向量;最后,采用ELM对高压断路器机械状态进行分类。对高压断路器在正常和故障状态下进行诊断实例测试,实验结果表明,该方法能够快速准确地识别断路器机械状态,具有较高的诊断效率。     

基于声学指纹分析的高压断路器机械故障诊断方法

断路器分合闸过程产生的声音信号中含有丰富的信息,文中提出一种基于声学指纹的高压断路器机械故障诊断方法。搭建了声学指纹故障模拟试验实验平台,对某252 kV高压断路器分合闸试验采集声音信号;然后分别基于短时能量、总能量、信息熵和小波包分解等方法分析声学指纹信号并提取特征量,克服了单一类型特征值难以区分故障的问题。结果表明:多种特征量联合分析可实现对高压断路器不同工况的有效辨识,得到了基于声学指纹的高压断路器不同工况机械故障相互区分判据表,并提供了分析示例;对相同工况下不同严重程度故障的特征量及趋势进行分析,发现匝间短路电阻90%的小波包分解的能量系数分别呈现正常与匝间短路特征。     

高压断路器机械故障诊断专家系统设计

针对高压断路器的操动机构故障信息能反映在线圈电流、机械振动和辅助触点位置信号中的特点,在分析各信号特征提取和利用专家系统实现故障诊断的优点的基础之上,提出一种多参数规则推理的故障诊断专家系统.首先阐述高压断路器的操作过程,并根据其操作特性提取隐含在线圈电流和机械振动信号的有效信息,找出特征参数与断路器状态的对应关系,接...     

变压器绕组松动故障的混沌特征分析方法

为了更加有效地对变压器绕组松动故障进行监测与识别,提出了一种变压器绕组松动故障的混沌特征分析方法。首先,针对振动信号的混沌动力学特性,采用互信息量法和G-P算法分别确定延迟时间和嵌入维数,对变压器振动信号进行相空间重构;其次,通过判断最大Lyapunov指数是否为正,进而证明变压器振动信号的混沌特性,在此基础上分析不同程度的绕组松动故障对相空间轨迹变化的影响;最后,将关联维数、Kolmogorov熵和最大Lyapunov指数作为一组混沌特征用以量化变压器绕组发生松动故障前后振动信号的混沌特性。结果表明：变压器振动信号的最大Lyapunov指数均大于0,证实了其具有混沌特性,所得到的混沌特征能够有效反映变压器绕组松动故障。研究结果为变压器绕组松动状态监测提供了一种理论依据。     

基于相空间重构的高压断路器振动信号特征分析

在高压断路器运行和操作过程中,其振动信号包含了最丰富的关于操纵机构、机械连接和灭弧室内的触头动作信息,有效的信号处理方法和特征提取手段能够将这些信息反映出来,作为诊断及检修的判据。以提取诊断及检修判据为目的,将相空间重构的方法应用于高压断路器的振动信号处理,从一个新的角度对信号进行了分析,提取信号特征并加以整理。通过对相空间重构获得的相空间图直观定性分析,并进一步利用求解振动信号的关联维数的方法定量判断,提出了一种分辨断路器机械机构运行状态的方法。通过对几种工况下高压断路器的振动信号的处理,结合对各种条件下获得的振动信号的关联维数变化规律的分析,证明了该方法提取的关联维数判据能够有效分辨断路器操动机构的正常与异常状态。这表明该判据可以充当分辨断路器操动机构的工作状态是否异常的重要依据,通过与其他故障诊断方法相结合,具有一定的应用前景。     

OLTC振动信号特征提取的动力学分析方法

机械故障是变压器有载调压分接开关(On-Load Tap Changer,OLTC)的主要故障类型,因此监测其机械运行性能对保障电力系统安全、稳定与可靠运行具有重要意义.区别于传统的时、频域分析方法,本文提出了一种基于多维坐标空间提取相轨图几何特征的方法,通过定义相点空间分布系数以定量描述开关操作时不同振动模式的特征变化,从混沌动力学角度为机械状态监测与故障诊断提供了一项新的科学依据.对现场监测数据的分析表明,文中提出的特征提取方法是可行的.     

OLTC振动信号的多维空间相轨图几何特征

机械故障是变压器有载调压分接开关(OLTC)的主要故障类型,监测其机械性能对保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。为了给OLTC故障诊断提供更丰富的信息源,提出了一种基于多维坐标空间提取相轨图几何特征的方法,它区别于传统时、频域分析法,通过定义相点空间分布系数以定量描述开关操作时不同振动模式的特征变化,从混沌动力学角度为机械状态监测与故障诊断提供一项新的科学依据。现场监测数据分析表明,提出的特征提取方法可行。     

基于随机共振和多维度排列熵的水电机组振动故障诊断

针对强噪声背景下难以提取水电机组振动故障特征的问题,提出了一种基于随机共振(SR)去噪和多维度排列熵(MPE)提取振动信号特征向量的故障诊断方法。首先,采用随机共振对振动信号进行去噪,增强信号的信噪比;继而利用多维度排列熵提取去噪信号的特征向量,最后将其输入所建立的改进粒子群算法优化支持向量机(PSO-SVM)模型,实现故障的识别与诊断。仿真结果表明,该方法具有较高的诊断精度。     

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。     

旋转机械状态非线性特征提取及状态分类

为提取淹没于环境和结构噪声下风力机轴承故障信号,基于能量追踪法,提出改进变分模态分解法(improved variational mode decomposition, IVMD),并采用粒子群算法求解最优约束因子,获取准确模态分量;摒弃传统对故障特征频分量的提取,基于非线性分形理论提出多重分形谱特征因子(multi-fractal spectrum,MFC)以选取最具非线性特征的模态分量,以不同故障程度及状态的轴承加速度信号为对象,采用优化递归变分模态分解获取多分量,通过多重分形谱特征因子最大值选取有效信息分量,通过支持向量机进行故障分类。结果表明优化递归变分模态分解可准确分解振动信号至不同频段,以便故障信息提取;多重分形谱特征因子与信噪比呈正相关,以其最大值选取的分量具备更多有效信息;对IVMD-MFC所选取非线性分量,通过8种非线性特征值构建特征矩阵,通过BP神经网络实现故障分类,诊断准确度达97.5%。表明所提出方法可对不同故障程度的轴承状态进行区分。     

基于改进冗余提升方案的汽轮机组振动故障特征提取

故障特征提取是大型机械设备状态监测和故障诊断领域的核心问题。传统的振动故障特征提取方法主要是基于频谱分析的方法,小波变换的出现则为该领域提供了新的工具。文中提出并构造了一种改进的冗余提升小波变换算法来提取振动信号的时域特征。算法以第2代小波为基础,设计了冗余提升小波变换的算法,不进行分裂,直接利用构造的算子进行预测和更新,各层分量和原始信号的数据长度相同,从而保留了更多的时域信息。研究了提升小波和冗余提升小波算法中存在的频率混叠问题,阐述了产生频率混叠的原因。通过对冗余提升小波分解得到的近似信号和细节信号采用傅里叶变换的方法消除了与其对应频带无关的频率成分,以突出相应频带信号的时域特征。对仿真信号和实际汽轮发电机组振动故障信号进行了分析,结果表明,改进的冗余提升小波变换算法能够较理想地提取出故障特征,有效地解决了提升小波算法中存在的频率混叠问题。