高壓斷路器機械振動信號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行的同時大大降低因計劃檢修帶來的資源和資金浪費，具有極其重要的意義。針對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高壓斷路器的運行特點、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斷路器觸頭行程、斷路器振動信號、斷路器動作線圈電流及主回路電流進行監(jiān)測，并結(jié)合支持向量機理論進行故障類型識別。
　　通過斷路器振動信號分析發(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)律地在某個頻帶上呈現(xiàn)。針對這種情況，提出以統(tǒng)計概率判斷斷路器振動信號特征頻帶的方法，同時定義了能量狀態(tài)

3、圖，實現(xiàn)了特征頻帶的提??；通過多組試驗數(shù)據(jù)驗證得出特征頻帶范圍與理論分析相吻合，同時在能量狀態(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對斷路器振動信號進行分析，但通過實際數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，無論是直接法、間接法還是改進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模型基礎(chǔ)上，提出參數(shù)建模的功率譜估計方法，以包絡(luò)線方差回歸理論為評判依據(jù)，最終確定參數(shù)求解算法。
　　在支持向量機理論基礎(chǔ)上，通過

4、實際數(shù)據(jù)計算比較多種核函數(shù)的分類準確率，最終確定采用徑向基核函數(shù)支持向量機對高壓斷路器數(shù)據(jù)進行分析。論文在分析傳統(tǒng)Hold-Out Method方法的基礎(chǔ)上深入研究，提出改進型10級交叉（10-CV）驗證法，摒棄了傳統(tǒng)隨機的將原始數(shù)據(jù)分組方法，克服了驗證集的分類準確率高低與原始數(shù)據(jù)分組情況過度相關(guān)這一缺點，保證了分類準確率的客觀獨立性。同時提出支持向量機參數(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)費時及粒子群優(yōu)化算法尋優(yōu)無交叉思想的缺點，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)量時尤為明顯，接著以受試者操作曲線及分類準確率作為判據(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特征，跟傳統(tǒng)的方法相比，基于徑向基核函數(shù)改進型10-CV交叉驗證法支持向量機能更快速、準確的判斷高壓斷路器機械故障類型，并且具有良好的泛化性。
　　開展驗證試驗，以LW25-252/T4000-50型6SF