采用小波包处理振动信号的隔离开关缺陷诊断方法技术

本发明专利技术涉及缺陷检测技术领域，尤其涉及采用小波包处理振动信号的隔离开关缺陷诊断方法，包括如下步骤：对GIS隔离开关进行结构建模；进行电磁

【技术实现步骤摘要】
采用小波包处理振动信号的隔离开关缺陷诊断方法


[0001]本专利技术涉及缺陷检测
，尤其涉及采用小波包处理振动信号的隔离开关缺陷诊断方法。

技术介绍

[0002]隔离开关用量大、机械缺陷频发，但仍主要依靠人工经验判断机械状态，缺乏可成熟应用的量化参考依据，无法在有限时间内快速准确地判断隔离开关机械状态，难以满足电力系统安全稳定的发展要求。
[0003]现有技术中对于GIS隔离开关机械监测主要分为两类第一类是状态直接检测，采用压力传感器检测、姿态传感器检测、微动开关/行程开关检测。直接检测的方式因隔离开关结处在高压大电流环境运行。在高电位引入传感器，信号线难以引出，信号受强电磁环境干扰，破坏原有结构，且易带来绝缘隐患等原因，不适用于这一对象的检测。
[0004]第二类是状态感知方法，主要包括电机电流检测、振动信号检测。对于电机电流检测方法无法反映电压与电流的相位变化关系，且不同电机型号的电机电流具有一定程度的分散性，导致电流特征表现不明显。
[0005]现有的基于振动信号的检测方法的原理是经过解析分析之后认为在GIS隔离开关合闸、通流状态下，腔体受到电磁力的作用，将产生一个工频二倍频的振动信号，当开关触头接触状态发生改变时，会出现振动信号中非二倍频含量增多的趋势。但是存在以下缺点：
[0006]一，其理论基础是建立在简化后的解析分析或定性分析的基础上，简化后的解析方式不能反应GIS隔离开关复杂结构的真实振动频率，定性分析的方式难以对状态进行量化。
[0007]二，隔离开关实际运行时振动状态受到多因素的影响，采用一般的频率分解算法难以对隔离开关的振动信号进行有效分析。
[0008]三，没有对加速度传感器的点位选择进行说明。
[0009]为了解决上述问题，我们提出一种采用小波包处理振动信号的隔离开关缺陷诊断方法。

技术实现思路

[0010]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了采用小波包处理振动信号的隔离开关缺陷诊断方法，采用小波包算法对实测的振动信号进行处理，并与仿真所获得的基准频谱进行比对，最终获得GIS隔离开关触头接触状态的量化诊断，可以解决实际运行的GIS隔离开关振动信号复杂，难以用常规信号处理手段进行频谱分析的问题。
[0011]本专利技术提供如下技术方案：采用小波包处理振动信号的隔离开关缺陷诊断方法，包括如下步骤：
[0012]S1、建模，对GIS隔离开关进行结构建模；
[0013]S2、仿真，进行电磁
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力多物理场仿真；
[0014]S3、点位优化，仿真获得GIS隔离开关电磁
‑
力多物理振动云图,设定传感器布置点，完成传感器点位优化；
[0015]S4、设置不同缺陷形式重复S2
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S3步骤，对不同缺陷下的振动信号进行频谱分析，提取主要频率；
[0016]S5、对GIS隔离开关振动信号采用小波包分层的形式进行频率分解；
[0017]S6、小波包每进行一次分层就对分解后的信号的高频部分与低频部分进行频率分析，看是否对应步骤S4所设置的多种缺陷中的一种，如果是，则输出故障类型，如果不是，则进一步分层，重复上述对比过程。
[0018]优选的，所述步骤S2中对GIS隔离开关在通流状态下的振动信号进行电磁
‑
力多物理仿真。
[0019]优选的，所述步骤S3中，仿真获得GIS隔离开关电磁
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力多物理振动云图,云图所包含的内容是在现有电流大小以及现有缺陷设置条件下，腔体表面各点的振幅大小，找到不同缺陷状态下腔体最大振幅点位的位置坐标，将不同缺陷状态下的上述坐标中重复出现数量最多的坐标点，定为传感器布置点，完成传感器点位优化。
[0020]优选的，所述步骤S5中是对实验或者实测运行中的GIS隔离开关振动信号采用小波包分层的形式进行频率分解。
[0021]优选的，所述步骤S6中振动信号通过了一个传递函数为有限冲激带通滤波器选择不同的层值，把不同频带的信号分离开来，同时对高频和低频频带做二进划分，最后整个频带被划分成均匀的频带。
[0022]本专利技术提供了采用小波包处理振动信号的隔离开关缺陷诊断方法，通过有限元仿真的方式，对GIS隔离开关在通流状态下的振动信号进行电磁
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力多物理仿真，仿真过程中设置多种状态的触头缺陷，在多种缺陷状态下获得腔体振动信号振幅明显处，进行振动信号传感器点位优化。进而获得优化后的传感器点位的振动信号数据，获得优化后传感器布置点位在各种缺陷下的振动主频变化趋势，进一步，利用小波包的分析方式将工业现场实测信号进行分层分析，直至得到与仿真主频最接近的分层结构后，通过对比主频含量，将各种缺陷下的主频变化数据与缺陷类型形成信息对实现GIS隔离开关合闸状态的感知。
附图说明
[0023]图1为本专利技术方法流程图；
[0024]图2为本专利技术GIS隔离开关结构建模示意图；
[0025]图3为本专利技术小波包的分解原理图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]如图1所示，本专利技术提供一种技术方案：采用小波包处理振动信号的隔离开关缺陷诊断方法，包括如下步骤：
[0028]步骤一：GIS隔离开关结构建模：使用商用动力学仿真软件对GIS隔离开关进行结构建模，建模结果如图2所示，此步骤也可以采用其他商用建模软件进行，并不影响本专利技术的结果，建模步骤因软件不同而不同，属于现有技术，不是本专利技术的主要内容，因此不做详细介绍。
[0029]步骤二：电磁
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力多物理场仿真，本专利技术是采用了商用有限元仿真软件，此步骤也可以采用其他商用有限元仿真软件进行，并不影响本专利技术的结果，仿真步骤因软件不同而不同，属于现有技术，不是本专利技术的主要内容，因此不做详细介绍。
[0030]步骤三：仿真数据提取：仿真获得GIS隔离开关电磁
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力多物理振动云图，云图所包含的内容是在现有电流大小以及现有缺陷设置条件下，腔体表面各点的振幅大小，找到不同缺陷状态下腔体最大振幅点位的位置坐标。将不同缺陷状态下的上述坐标中重复出现数量最多的坐标点，定为传感器布置点。完成传感器点位优化。
[0031]步骤四：设置不同缺陷形式重复步骤二和步骤三，对不同缺陷下的振动信号进行频谱分析，提取主要频率。
[0032]步骤五：实验或者实测运行中的GIS隔离开关振动信号。
[0033]采用小波包分层的形式进行频率分解。
[0034]如图3所示，小波包的分解原理：信号S通过了一个传递函数为有限冲激带通滤波器选择不同的层值，相当于信号通过了不同的带通滤波器，这样就可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采用小波包处理振动信号的隔离开关缺陷诊断方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、建模，对GIS隔离开关进行结构建模；S2、仿真，进行电磁
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力多物理场仿真；S3、点位优化，仿真获得GIS隔离开关电磁
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力多物理振动云图,设定传感器布置点，完成传感器点位优化；S4、设置不同缺陷形式重复S2
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S3步骤，对不同缺陷下的振动信号进行频谱分析，提取主要频率；S5、对GIS隔离开关振动信号采用小波包分层的形式进行频率分解；S6、小波包每进行一次分层就对分解后的信号的高频部分与低频部分进行频率分析，看是否对应步骤S4所设置的多种缺陷中的一种，如果是，则输出故障类型，如果不是，则进一步分层，重复上述对比过程。2.根据权利要求1所述的采用小波包处理振动信号的隔离开关缺陷诊断方法，其特征在于：所述步骤S2中对GIS隔离开关在通流状态下的振动信号进行电磁
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【专利技术属性】
技术研发人员：阮江军，何松，
申请(专利权)人：武汉黉门电工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：