高壓斷路器機(jī)械振動(dòng)信號(hào)分析及故障診斷技術(shù)的研究.pdf

1、高壓斷路器在電力系統(tǒng)中起到關(guān)斷控制作用，其可靠性直接關(guān)系到電網(wǎng)是否能夠安全運(yùn)行；其由傳統(tǒng)的故障檢修到目前研究的狀態(tài)監(jiān)測能夠在保證高壓斷路器的可靠運(yùn)行的同時(shí)大大降低因計(jì)劃檢修帶來的資源和資金浪費(fèi)，具有極其重要的意義。針對(duì)目前高壓斷路器狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(shù)成本高、故障識(shí)別精度差、多信息之間缺少數(shù)據(jù)融合等問題，本課題組與河北省電力勘測設(shè)計(jì)研究院“高壓斷路器信息融合故障診斷系統(tǒng)”的合作研發(fā)，根據(jù)SF6高壓斷路器的運(yùn)行特點(diǎn)、表征物理量類別及檢測

2、方法，選擇合適的傳感器類型及安裝方式對(duì)斷路器觸頭行程、斷路器振動(dòng)信號(hào)、斷路器動(dòng)作線圈電流及主回路電流進(jìn)行監(jiān)測，并結(jié)合支持向量機(jī)理論進(jìn)行故障類型識(shí)別。
　　通過斷路器振動(dòng)信號(hào)分析發(fā)現(xiàn)，小波包頻帶能量法與快速傅里葉算法（FFT）頻譜分析結(jié)果一致，斷路器機(jī)械狀態(tài)變化最為激烈的頻帶集中于高頻部分，但是小波包頻帶能量分析的頻帶分布發(fā)散，無規(guī)律地在某個(gè)頻帶上呈現(xiàn)。針對(duì)這種情況，提出以統(tǒng)計(jì)概率判斷斷路器振動(dòng)信號(hào)特征頻帶的方法，同時(shí)定義了能量狀態(tài)

3、圖，實(shí)現(xiàn)了特征頻帶的提??；通過多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證得出特征頻帶范圍與理論分析相吻合，同時(shí)在能量狀態(tài)圖中呈多區(qū)域狀穩(wěn)態(tài)分布，具有良好的重復(fù)性。
　　傳統(tǒng)方法采用功率譜估計(jì)對(duì)斷路器振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，但通過實(shí)際數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，無論是直接法、間接法還是改進(jìn)周期圖法都不具有全面的分析優(yōu)勢。論文在分析幾種功率譜估計(jì)模型基礎(chǔ)上，提出參數(shù)建模的功率譜估計(jì)方法，以包絡(luò)線方差回歸理論為評(píng)判依據(jù)，最終確定參數(shù)求解算法。
　　在支持向量機(jī)理論基礎(chǔ)上，通過

4、實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算比較多種核函數(shù)的分類準(zhǔn)確率，最終確定采用徑向基核函數(shù)支持向量機(jī)對(duì)高壓斷路器數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。論文在分析傳統(tǒng)Hold-Out Method方法的基礎(chǔ)上深入研究，提出改進(jìn)型10級(jí)交叉（10-CV）驗(yàn)證法，摒棄了傳統(tǒng)隨機(jī)的將原始數(shù)據(jù)分組方法，克服了驗(yàn)證集的分類準(zhǔn)確率高低與原始數(shù)據(jù)分組情況過度相關(guān)這一缺點(diǎn)，保證了分類準(zhǔn)確率的客觀獨(dú)立性。同時(shí)提出支持向量機(jī)參數(shù)分步尋優(yōu)方法，以粗略參數(shù)尋優(yōu)入手，逐步轉(zhuǎn)向精細(xì)參數(shù)尋優(yōu)，最終確定最優(yōu)參數(shù)。該方法

5、摒棄了網(wǎng)格尋優(yōu)費(fèi)時(shí)及粒子群優(yōu)化算法尋優(yōu)無交叉思想的缺點(diǎn)，可以大大加快參數(shù)尋優(yōu)的速度，在處理高維或龐大數(shù)據(jù)量時(shí)尤為明顯，接著以受試者操作曲線及分類準(zhǔn)確率作為判據(jù)，取得了良好的診斷效果。分析結(jié)果表明，該特征提取方法能有效提取故障信號(hào)特征，跟傳統(tǒng)的方法相比，基于徑向基核函數(shù)改進(jìn)型10-CV交叉驗(yàn)證法支持向量機(jī)能更快速、準(zhǔn)確的判斷高壓斷路器機(jī)械故障類型，并且具有良好的泛化性。
　　開展驗(yàn)證試驗(yàn)，以LW25-252/T4000-50型6SF