高壓斷路器振動監(jiān)測與故障診斷的研究.pdf

1、電力生產(chǎn)中，高壓斷路器機械故障時有發(fā)生，不但造成經(jīng)濟損失，而且影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。高壓斷路器振動信號蘊含豐富的機械狀態(tài)信息且利于非侵入式測量，利用振動信號對斷路器機械狀態(tài)進行監(jiān)測和診斷，可提前發(fā)現(xiàn)和預防故障，是判斷機械狀態(tài)的有效手段。國內(nèi)外學者對此進行了大量研究，但一直未有重大突破，至今仍是一個尚待深入研究的前沿課題，其主要難點在于特征的有效提取和故障的正確診斷。
　　為此，本文通過實驗獲得了高壓斷路器振動數(shù)據(jù)，對振動信號的時頻分

2、析方法及降噪方法進行了研究，分析了斷路器振動信號的時頻分布特性，進一步提出了基于時頻特性的特征量提取方法，最后采用支持向量機方法對特征量進行識別、驗證了該特征量用于故障診斷的有效性。論文的主要工作和成果如下:
　　1、構(gòu)建了基于虛擬儀器技術(shù)的高壓斷路器振動實驗系統(tǒng)，并對12kV真空斷路器和126kV氣體絕緣組合電器進行了相關(guān)實驗，獲得了大量振動信號樣本。
　　2、通過仿真分析比較了小波包分解、聚合經(jīng)驗模態(tài)分解等方法的時頻分辨

3、性能，選定了小波包分解與希爾伯特變換結(jié)合的振動信號時頻特性分析方案，可精確獲得瞬時非平穩(wěn)信號的瞬時幅值和瞬時頻率;同時，提出了一種基于噪聲先驗知識、將小波包軟閾值與硬閾值相結(jié)合的降噪方法，能有效去除噪聲且一定程度保留信號的突變信息。
　　3、考察了高壓斷路器不同位置及不同類型斷路器的振動信號時頻分布，并討論了動作部件與振動信號時間區(qū)域的關(guān)系，提出了一種依據(jù)振動信號邊際譜和瞬時能量密度的時頻子區(qū)域劃分方法，作為量化時頻特性的基礎(chǔ)，可

4、兼顧不同斷路器振動信號的頻帶特性和整體能量特點。
　　4、基于對時頻平面的劃分，利用小波包分解與希爾伯特變換方法獲取了各時頻子區(qū)域的幅值包絡(luò)，由此構(gòu)造振動信號的信息熵向量，將高維時頻特性量化為低維特征向量，構(gòu)成了一種小波包時頻熵方法;為解決小波包時頻熵方法計算量大的問題，引入零相位數(shù)字濾波器替代其小波包分解過程，構(gòu)成了零相位濾波時頻熵方法;同時，提出了一種改善零相位數(shù)字濾波器過渡過程的分段零相位數(shù)字濾波方法。提取斷路器正常狀態(tài)、電

5、磁鐵卡澀、軟連接松動、絕緣拉桿松動、銷軸松脫等模式振動信號的兩種時頻熵，對比分析表明相同狀態(tài)的時頻熵具有較好的重復性、不同狀態(tài)的時頻熵則存在明顯區(qū)別。
　　5、將兩種時頻熵分別作為樣本，引入支持向量機進行故障診斷。針對可獲得多種故障模式樣本的情況，對多種支持向量機多分類器進行實驗，確定了合適的支持向量機類型、核函數(shù)、分類策略等，采用零相位濾波時頻熵時獲得了84％以上的正確識別率，驗證了該方案的可行性;針對故障模式樣本難以獲得的情況