一种基于双谱分析算法的断路器故障诊断的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双谱分析算法的断路器故障诊断的方法，包括步骤：振动信号检测、形态小波包滤波、希尔伯特变换和双谱分析。本发明专利技术可以提高对非高斯信号的处理能力。

A fault diagnosis method of circuit breaker based on bispectrum analysis

The invention discloses a circuit breaker fault diagnosis method based on bispectrum analysis algorithm, which comprises the steps of vibration signal detection, morphological wavelet packet filtering, Hilbert transform and bispectrum analysis. The invention can improve the processing ability of the non Gauss signal.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统监测领域，尤其涉及一种基于双谱分析法对断路器故障诊断的方法。
技术介绍
电力系统中，高压断路器数量众多、检修量大、费用高。有关统计表明，变电站维护费用的一半以上是用在高压断路器上，而其中60％又是用于断路器的小修和例行检修上。另外据统计，10％的断路器故障是由于不正确的检修所致，断路器的大修完全解体，既费时间，费用也很高，而且解体和重新装配有可能会引起很多新的缺陷。在目前相对保守的计划检修中，检修缺乏一定的针对性。对断路器的重要参数进行长期连续的在线监测，不仅可以准确、实时地反映设备现在的运行状态，而且还能分析各种重要参数的变化趋势，预测使用寿命，判断是否存在故障先兆，为检修决策提供依据，实现设备预知性维修，从而延长设备的维修保养周期，提高设备的利用率，减少维修保养费用，形成一套融故障检修、定期检修、状态检修和主动检修为一体的、优化的综合检修方式，以保证电力系统安全可靠运行，并可以大大减少盲目定期检修带来的资金浪费，降低电力成本。随着电网建设规模的扩大，电网对于一次设备的要求也越来越高。断路器是电力系统中最重要的控制与保护设备，它在电网中的作用至关重要，对其实施在线监测，提前发现故障征兆，必将是今后发展的趋势。双谱分析法是近年来发展较快的现代信号分析方法之一，主要揭示信号的非线性和非高斯性，与功率谱不同的是双谱分析法保留了信号的相位信息，可以定量地描述信号中与故障密切联系的非线性相位耦合。双谱分析法有很强的消噪能力，理论上可以抑制高斯噪声。在实际振动信号频谱图上常伴有调制边频以及其他与故障无关的信号的影响，给识别故障频率特征设置了严重的障碍，所以信号处理的双谱分析方法十分有用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于双谱分析法对断路器故障诊断的方法。实现上述目的的技术方案是：一种信号处理的双谱分析法，包括以下步骤：S1、振动信号检测：振动传感器获得振动信号，传递给分析处理单元；S2、形态小波包滤波：利用形态小波包对原始信号进行多层小波包分解，并进行阈值重构；S3、希尔伯特变换：首先对此信号进行零均值化处理，并实施Hilbert变换，得到信号的解析结果；S4、双谱分析：假设观测数据x(i)(i＝1，2，…，N)，数据的采样频率为fs，在双谱域内，ω1与ω2轴的频率采样点数为N，将观测数据x(i)分成K段，每段数据有M个点，即N＝KM，对每段数据进行零均值化处理，对第j段数据作DFT变换。根据DFT系数，分别求出每段数据的双谱估计，根据各段数据双谱估计的结果，进行统计平均得到观测数据x(i)的双谱估计。该专利技术可以提高对非高斯信号的处理能力。附图说明图1是本专利技术实施例提供的标准端点延拓措施IMF分量时域图；图2是本专利技术实施例提供的端点镜像延拓IMF分量时域图；图3是本专利技术实施例提供的标准端点延拓措施IMF分量频谱图；图4是本专利技术实施例提供的端点镜像延拓IMF分量频谱图；图5是本专利技术实施例提供的断路器处于未合闸状态，基频为2.7hz时使用EMD分解的IMF2分量进行分析的结果图；图6是本专利技术实施例提供的断路器处于合闸中间状态，基频为3.3hz时使用EMD分解的IMF2分量进行分析的结果图；图7是本专利技术实施例提供的断路器处于合紧状态，基频为3.4hz时使用EMD分解的IMF2分量进行分析的结果图。具体实施方式下面描述本专利技术的优选实施例，包括以下步骤：S1、振动信号检测：振动传感器获得振动信号，传递给分析处理单元；S2、形态小波包滤波：利用形态小波包对原始信号进行多层小波包分解，并进行阈值重构；S3、希尔伯特变换：首先对此信号进行零均值化处理，并实施Hilbert变换，得到信号的解析结果；S4、双谱分析：假设观测数据x(i)(i＝1，2，…，N)，数据的采样频率为fs，在双谱域内，ω1与ω2轴的频率采样点数为N，将观测数据x(i)分成K段，每段数据有M个点，即N＝KM，对每段数据进行零均值化处理，对第j段数据作DFT变换。根据DFT系数，分别求出每段数据的双谱估计，根据各段数据双谱估计的结果，进行统计平均得到观测数据x(i)的双谱估计。本专利技术的原理是：利用信号处理的双谱分析法来实现高压断路器振动信号的优化处理，提高对非高斯信号的处理能力。以上结合实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本专利技术做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本专利技术的限定，本专利技术将以所附权利要求书界定的范围作为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双谱分析算法的断路器故障诊断的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、振动信号检测：振动传感器获得振动信号，传递给分析处理单元；S2、形态小波包滤波：利用形态小波包对原始信号进行多层小波包分解，并进行阈值重构；S3、希尔伯特变换：首先对此信号进行零均值化处理，并实施Hilbert变换，得到信号的解析结果；S4、双谱分析：假设观测数据x(i)(i＝1，2，…，N)，数据的采样频率为fs，在双谱域内，ω1与ω2轴的频率采样点数为N，将观测数据x(i)分成K段，每段数据有M个点，即N＝KM，对每段数据进行零均值化处理，对第j段数据作DFT变换。根据DFT系数，分别求出每段数据的双谱估计，根据各段数据双谱估计的结果，进行统计平均得到观测数据x(i)的双谱估计。

【技术特征摘要】
1.一种基于双谱分析算法的断路器故障诊断的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、振动信号检测：振动传感器获得振动信号，传递给分析处理单元；S2、形态小波包滤波：利用形态小波包对原始信号进行多层小波包分解，并进行阈值重构；S3、希尔伯特变换：首先对此信号进行零均值化处理，并实施Hilbert变换，得到信号的解析结果；S4、双谱分析：假...

【专利技术属性】
技术研发人员：余晓东，谢俊虎，易永洪，唐远，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司眉山供电公司，南京优能特电力科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51