基于VMD模糊熵和SVM的高压断路器故障诊断

为了有效提取高压断路器振动信号的特征,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)模糊熵和支持向量机(Support Vector Machine, SVM)的特征向量提取方法,并采用SVM分类器对断路器的故障类型进行识别。首先,使用VMD对断路器的振动信号进行分解,得到若干个模态分量;然后,计算每一个模态分量的模糊熵,将其组成特征向量;最后,将上述特征向量导入到SVM分类器中进行训练,得到训练好的SVM模型,使用该模型对断路器4种运行状态下的样本数据进行故障识别。结果表明,基于VMD模糊熵的特征向量提取方法所提取出的特征向量相对基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)样本熵的特征向量提取方法所提取出的特征向量可分性较好;在小样本的模式识别中,SVM相比于BP神经网络,具有更高的识别精度,能够有效识别断路器的故障。     

结合经验模态分解能量总量法的断路器振动信号特征向量提取

为了检测出断路器的机械结构故障类型,本文分析了断路器机械振动信号的特性,提出基于经验模态分解(EMD)能量总量法与支持向量机(SVM)理论相结合的中压断路器振动信号的特征向量提取和故障分类的分析方法。首先将断路器的振动信号进行经验模态分解,得到所需要的内禀模态函数(IMF),通过离散采样点求能量总量的方法求出包含主要故障特征信息的各个内禀模态函数分量的能量总量。利用IMF分量能量总量作为特征向量,并以此作为支持向量机输入,将测试样本信号的故障特征向量输入训练好的SVM,并对SVM及核函数参数进行遗传算法优化,采用"二叉树分类"支持向量机分类机制进行故障分类。经实验分析该方法能很好地识别出振动信号的差别及故障类型。     

基于VMD-Hilbert边际谱能量熵和SVM的高压断路器机械故障诊断

针对高压断路器分、合闸动作过程中产生的振动信号持续时间短暂及强烈的非线性非平稳性,导致的特征提取困难问题,提出一种变分模态分解(VMD)-希尔伯特(Hilbert)边际谱能量熵,及支持向量机(SVM)的高压断路器振动信号组合特征提取和机械故障诊断方法。采用VMD对高压断路器振动信号进行分解,得到一系列反映振动信号局部特性的本征模态函数(IMF);对IMF进行Hilbert变换,并求取对高压断路器机械状态变化敏感的Hilbert边际谱能量熵作为特征向量;将特征向量输入到SVM分类器,实现高压断路器机械故障的智能诊断。试验结果表明:该方法能够准确识别高压断路器的常见机械故障类型,具有一定的工程应用价值。     

基于 SVD-VMD 和 SVM 滚动轴承故障诊断方法

针对故障滚动轴承振动信号中含有干扰信号,难以准确提取出故障信息,提出了一种基于奇异值分解(SVD)、变分模态分解(VMD)、和支持向量机(SVM)的滚动轴承故障诊断方法。首先利用奇异值分解对信号进行处理,根据奇异值峰度差分谱来确定分解后重构矩阵的有效阶数,然后根据该有效阶数重构信号,对重构后的信号进行VMD分解,根据上述有效阶数确定分解的本征模态函数(IMF)分量的个数,从分解后的IMF分量中提取故障特征参数,将其作为支持向量机的输入参数进行故障诊断。最后采用合肥工业大学轴承试验机进行验证,并与直接进VMD分解及基于带通滤波器信号去噪的故障诊断方法进行对比,结果表明该方法能有效识别滚动轴承的故障类型,可用于滚动轴承故障诊断。     

基于VMD和WOA-SVM的变压器绕组松动故障诊断

为了更加准确有效地诊断变压器绕组松动故障,提出了一种基于变分模态分解(VMD)和鲸鱼优化支持向量机(WOA-SVM)的变压器绕组松动故障诊断方法。首先,对某10 kV变压器进行模拟故障试验,测量其振动信号;随后,采用VMD将非平稳的振动信号分解成多个本征模态函数(IMF),并计算各层IMF的能量熵,构成特征向量;最后,将特征向量输入鲸鱼算法(WOA)优化的支持向量机(SVM)中训练出分类模型,实现变压器绕组松动故障诊断。结果表明,所提方法适用于变压器绕组松动故障诊断,并且相较于传统的改进SVM分类模型,所提方法的故障识别准确率更高。     

基于经验模态分解的高压断路器机械故障诊断方法

分析高压断路器机械振动信号的特性,提出一种以改进的经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)能量熵和支持向量机(support vector machine,SVM)相结合的诊断高压断路器机械故障的方法,并给出了可行的诊断步骤和分析.首先利用经验模态分解方法将高压断路器的振动信号分解成一些相互独立的内禀模态函数"(intrinsic mode function,IMF),然后利用正常状态标准信号所得各固有内禀模态函数包络信号的等能量分段方式,实现对待测状态信号各IMF包络的时间轴分段,计算各待测信号IMF包络的能量熵向量,以此构造的经验模态分解能量熵向量作为支持向量机的输入向量.采用"次序二叉树"向量机分类,利用梯度法和交叉检验优化支持向量机模型参数.实验结果表明,该方法诊断高压断路器机械故障能取得良好的效果.     

VMD 及 PSO 优化 SVM 的行星齿轮箱故障诊断

以故障高发的行星齿轮传动系统为对象,提出基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)及粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)优化支持向量机(support vector machine, SVM)的故障诊断方法。首先,对信号进行VMD分解,采用改进小波降噪的方法处理分解后的本征模态分量(IMF),并对处理后的分量进行重构,凸显信号蕴含的信息;然后,对处理后的振动信号进行特征提取,分别提取信号的样本熵和均方根误差,并组成输入矩阵;最后,引入PSO优化SVM的关键参数,将提取的特征向量输入PSO-SVM进行训练和识别。将该方法应用于行星传动试验平台获取的行星轮裂纹故障、太阳轮轮齿故障及行星轮轴承故障信号,通过多维比较,验证了该方法的有效性。     

基于VMD与优化SVM的变压器绕组松动缺陷振动信号诊断方法

随着电力系统中变压器容量的不断增加，变压器绕组松动缺陷引起的影响也愈发严重，故需进行故障诊断。针对利用振动信号进行变压器绕组松动缺陷诊断问题，提出基于变分模态分解（VMD）排列熵（PE）的变压器振动信号特征提取方法与天牛须搜索（BAS）优化支持向量机（SVM）的变压器绕组松动缺陷诊断方法。首先对一台实际110 kV变压器设置不同松动状态，采集绕组正常与不同松动程度状态下振动信号；其次，采用变分模态分解结合排列熵进行变压器绕组松动缺陷特征提取；再次，采用天牛须搜索优化支持向量机算法进行绕组松动状态模式识别。最后将该方法与传统方法进行对比，结果表明，VMD分解效果优于当前主要采用的经验模态分解，排列熵量化故障特征效果优于多尺度排列熵、近似熵等时间序列复杂度计算指标，BAS-SVM运算时间及诊断正确率优于网格搜索优化SVM、遗传算法优化SVM等优化算法；所提方法在所进行的60%～110%额定电流状态试验下变压器绕组松动故障诊断准确率达到98.7%以上。     

基于VMD去噪及多尺度模糊熵的管道小泄漏研究

针对天然气管道微小泄漏信号的特征在单一尺度上难以全面提取的问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)与多尺度模糊熵(MFE)结合的管道小泄漏信号识别方法.首先使用VMD算法对管道负压波信号进行降噪处理,通过欧氏距离(ED)法评估确定VMD分解的有效模态并对其进行重构,以重构信号信噪比最高原则确定VMD分解的模态个数;将多尺度模糊熵作为故障特征值向量,最后用支持向量机对特征值向量进行分类识别.实验结果表明:该方法对管道信号状态整体识别率达99.33％,证明了该方法总体识别效果较好,可实现对管道小泄漏信号的准确识别.     

基于智能理论的高压断路器机械故障诊断

文中对高压断路器机械故障诊断方法进行了研究,通过监测高压断路器合闸操作振动信号,提出了一种基于小波分解和支持向量机(SVM)的机械故障智能诊断方法。首先利用小波分解对振动信号进行分解,然后提取出振动信号的低频和高频重构信号的能量并将其作为特征量,最后利用SVM实现高压断路器机械故障的分类。为了验证提出的方法,搭建了高压断路器机械故障诊断软硬件平台,并对现场的高压断路器进行了实验研究。实验结果表明,该方法能有效地完成高压断路器机械故障的诊断。     

基于改进EEMD的高压断路器振声联合故障诊断方法

高压断路器是电力系统中关键的控制和保护设备,针对其故障诊断方法的不足之处,将振声数据级融合和特征级融合应用于高压断路器故障诊断方法。振声特征级融合诊断方法首先将采集到的声波信号通过快速核独立分量分析(Fast KICA)实现盲源分离处理,其次利用改进集合经验模式分解(EEMD)提取振动信号和声波信号的特征向量。振声数据级融合诊断方法首先构建振声联合图像,其次利用改进的BEEMD提取特征向量。最后将两种方法提取的特征向量输入支持向量机模型(SVM)进行故障诊断,实验结果表明,所提方法诊断高压断路器故障能取得良好的效果。     

Method of Mechanical Fault Intelligent Diagnosis Based on Vibration Signal of High Voltage Circuit Breaker

Based on vibration signal of high voltage circuit breaker,a new method of intelligent fault diagnosis that wavelet packet extracts energy entropy which are used as characteristic vector of the support vector machine(SVM)to construct classifier for fault diagnosis is presented.The acceleration sensors are applied to collecting the vibration data of different states of high voltage circuit breakers based on self-made experimental platform in this method.The wavelet packet are fully applied to analyze the vibration signal and decompose vibration signal into three layers,and wavelet packet energy entropy of each frequency band are as the characteristic vector of circuit breaker failure mode.Then the intelligent diagnosis network is established on the basis of the support vector machine theory.It is verified that the method has a better capability of classification and a higher accuracy compared with the traditional neural network diagnosis method through distinguishing the three fault modes which are tripping device stuck,the vacuum arcing chamber fixed bolt looseness and too much friction force of the transmission mechanism of circuit breaker in this paper.     

基于相空间重构与改进GSA-SVM的高压断路器机械故障诊断

断路器机械部件传动、撞击产生的振动信号具有混沌特性,运用常规的信号处理方法很难分析其特性。首先采用互信息法和Cao算法将振动信号重构至高维空间后,计算其排列熵作为特征向量,输入支持向量机对断路器机械故障类型进行诊断,最后用粒子群算法（PSO）改进的万有引力搜索算法（GSA）混合算法优化支持向量机参数,利用断路器实测振动信号进行验证。结果表明：相空间重构与排列熵结合能够准确提取断路器振动信号的特征,采用PSO-GSA改进的支持向量机能快速有效分辨断路器故障类型,解决了现有诊断方法的路径扭曲、能量泄露和模态混叠等问题。     

基于CEEMDAN与样本熵的高压断路器机械故障诊断

依据高压断路器振动信号特性,提出一种自适应白噪声完整经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)与样本熵相结合的高压断路器故障特征提取方法。首先利用CEEMDAN将分闸振动信号分解成一系列内禀模态函数(intrinsic mode function,IMF),然后利用相关系数法与归一化能量筛选包含信号主要特征信息的前7阶IMF分量,求取其样本熵作为特征量,最后采用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化支持向量机(support vector machine,SVM)分类器,对断路器不同故障类型进行分类识别。实验结果表明该特征提取方法能准确提取振动信号特征量,输入PSO-SVM诊断高压断路器故障能取得良好的效果。     

基于优化VMD的高压断路器机械状态检测

为有效检测高压断路器的机械状态,提高其运行可靠性,基于优化变分模式分解(VMD)法对高压断路器分合闸过程中的振动信号进行了分析。首先利用粒子群优化算法基于整体正交系数得到了最优的VMD结果,然后对振动信号Hilbert变换的时频谱进行了合理划分,据此定义了振动信号的特征向量及相似度指标。对某40.5 kV断路器正常与典型故障下振动信号的分析结果表明,所提出的优化VMD算法的分解结果更为准确,所定义的相似度指标能有效识别断路器的典型故障。当相似度大于0.9时,断路器机械状态正常;当相似度在0.7～0.9之间,可能发生缓冲机构故障;当相似度小于0.7时,可能发生传动机构故障。     

基于多分辨率奇异谱熵和支持向量机的断路器机械故障诊断方法研究

根据高压断路器机械振动信号的特点,提出一种基于多分辨率奇异谱熵的信号特征提取方法,并以此特征向量作为支持向量机的输入对断路器机械状态进行识别。多分辨率奇异谱熵是在信息熵模型的基础上,将多分辨率分析和奇异谱分析有效结合的一种信息处理方法,用信号的奇异谱熵作为特征向量更能体现断路器在不同机械状态下的不同特征。利用交叉检验和粒子群优化方法来对支持向量机模型中的参数进行寻优。通过对断路器实际振动信号分析表明,该方法能对断路器故障进行准确诊断分类。     

基于VMD的永磁同步电机初期匝间短路故障检测方法

在初期匝间短路故障检测中,故障特征频率的幅值很小,且易受到噪声信号的干扰,导致无法检测出故障信号。针对以上问题,提出了一种基于变分模态分解（VMD）与双对数频谱分析的永磁同步电机（PMSM）初期匝间短路故障检测方法。该方法利用VMD去除零序电压分量（ZSVC）中的噪声和相关谐波分量以突出故障特征分量。然后利用双对数频谱分析法对得到的信号进行频谱分析,通过检测频谱图中是否含有故障特征频率来判断电机匝间短路故障。通过仿真和实物试验验证了该故障检测方法的有效性。