一种换流变有载分接开关机械故障诊断方法、装置和设备与流程

本发明涉及电力设备，具体涉及一种换流变有载分接开关机械故障诊断方法、装置和设备。

背景技术：

1、有载分接开关作为变压器内部关键部件，能够在变压器负载或励磁的条件下改变变压器绕组中分接头的有效匝数比，实现在不间断工作的条件下调节输出电压。有载分接开关应用广泛，尤其是在特高压直流输电工程的换流变压器中，对系统的电压变化进行补偿，优化变频器控制角。

2、有载分接开关需要频繁切换抽头位置以来达到调压需求，切换过程中内置部件常有磨损。据统计，有载分接开关引发故障占变压器故障的20％以上，且故障率逐年呈上升趋势，其中机械故障作为有载分接开关的主要故障类型，占有载分接开关故障的60％以上。有载分接开关是变压器中唯一具有机械动作的部件，其操作过程中复杂的碰撞、摩擦使得振动信号表现为非线性、非平稳性。因此，对有载分接开关振动信号进行特征提取以及故障诊断，是分接开关研究的热点之一。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种换流变有载分接开关机械故障诊断方法、装置和设备，以实现有载分接开关的故障诊断。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、一种换流变有载分接开关机械故障诊断方法，包括：

4、获取不同工作状态下的分接开关的顶部振动信号；

5、对获取到的不同工作状态下的分接开关的顶部振动信号进行奇异值提取；

6、将所述奇异值输入至集成svm模型，所述集成svm模型的输入为奇异值，输出为故障类型；

7、基于所述集成svm模型的输出结果判断所述分接开关是否存在故障，如果存在故障，输出与故障类型相匹配的提示信号。

8、可选的，上述换流变有载分接开关机械故障诊断方法中，对获取到的不同工作状态下的分接开关的顶部振动信号进行奇异值提取，包括：

9、对采集到的顶部振动信号进行小波包降噪；

10、通过ceemdan算法对小波包降噪后的顶部振动信号进行分解，得到imf函数，对所述imf函数进行奇异值提取。

11、可选的，上述换流变有载分接开关机械故障诊断方法中，对采集到的顶部振动信号进行小波包降噪，包括：

12、对所述顶部振动信号进行小波分解，得到所述顶部振动信号中的高频信号；

13、对所述高频信号进行阈值处理；

14、对阈值处理后的所述高频信号进行信号重构，将重构后的高频信号作为对所述顶部振动信号进行小波包降噪的降噪结果。

15、可选的，上述换流变有载分接开关机械故障诊断方法中，所述集成svm模型为将svm作为基学习器且集成有adaboost算法的分类模型。

16、可选的，上述换流变有载分接开关机械故障诊断方法中，通过ceemdan算法对小波包降噪后的顶部振动信号进行分解，得到imf函数，对所述imf函数进行奇异值提取，包括：

17、对小波包降噪后的顶部振动信号添加k次均值为0的高斯白噪声，k为大于1的正整数；

18、基于公式xi(t)＝x(t)+εδi(t)对xi(t)进行分解；

19、所述xi(t)为添加高斯白噪声后的顶部振动信号；x(t)为未添加高斯白噪声的顶部振动信号，ε为高斯白噪声权值系数；di(t)为第i次处理时产生的高斯白噪声；

20、对分别对所述xi(t)进行emd分解，得到k个本征模态分量imf；

21、计算k个本征模态分量imf的平均值作为ceemdan第一次分解后得到的imf值；

22、对计算得到的第j-1次分解后得到的imf值进行emd分解得到第j个imf函数；

23、判断所述第j个imf函数是否满足预设的emd停止条件；

24、当满足emd停止条件时，对分解后的imf函数进行奇异值提取。

25、一种换流变有载分接开关机械故障诊断装置，包括：

26、信号采集单元，用于获取不同工作状态下的分接开关的顶部振动信号；

27、奇异值提取单元，用于对获取到的不同工作状态下的分接开关的顶部振动信号进行奇异值提取；

28、故障分析单元，用于将所述奇异值输入至集成svm模型，所述集成svm模型的输入为奇异值，输出为故障类型；

29、输出单元，用于基于所述集成svm模型的输出结果判断所述分接开关是否存在故障，如果存在故障，输出与故障类型相匹配的提示信号。

30、可选的，上述换流变有载分接开关机械故障诊断装置中，所述奇异值提取单元在对获取到的不同工作状态下的分接开关的顶部振动信号进行奇异值提取时，具体用于：

31、对采集到的顶部振动信号进行小波包降噪；

32、通过ceemdan算法对小波包降噪后的顶部振动信号进行分解，得到imf函数，对所述imf函数进行奇异值提取。

33、可选的，上述换流变有载分接开关机械故障诊断装置中，所述奇异值提取单元在对采集到的顶部振动信号进行小波包降噪时，具体用于：

34、对所述顶部振动信号进行小波分解，得到所述顶部振动信号中的高频信号；

35、对所述高频信号进行阈值处理；

36、对阈值处理后的所述高频信号进行信号重构，将重构后的高频信号作为对所述顶部振动信号进行小波包降噪的降噪结果。

37、可选的，上述换流变有载分接开关机械故障诊断装置中，所述集成svm模型为将svm作为基学习器且集成有adaboost算法的分类模型。

38、一种换流变有载分接开关机械故障诊断设备，包括：

39、存储器和处理器；

40、所述存储器，用于存储程序；

41、所述处理器，用于执行所述程序，实现上述任一项所述的换流变有载分接开关机械故障诊断方法的各个步骤。

42、基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案中，本申请上述实施例公开的换流变有载分接开关机械故障诊断方法，通过获取不同工作状态下的分接开关的顶部振动信号，对所述顶部振动信号进行奇异值提取，将提取到的奇异值输入至集成svm模型，所述集成svm模型的输入为奇异值，输出为故障类型；基于所述集成svm模型的输出结果判断所述分接开关是否存在故障，如果存在故障，输出与故障类型相匹配的提示信号，实现了有载分接开关机的故障类型的精准诊断。

技术特征：

1.一种换流变有载分接开关机械故障诊断方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的换流变有载分接开关机械故障诊断方法，其特征在于，对获取到的不同工作状态下的分接开关的顶部振动信号进行奇异值提取，包括：

3.根据权利要求2所述的换流变有载分接开关机械故障诊断方法，其特征在于，对采集到的顶部振动信号进行小波包降噪，包括：

4.根据权利要求1所述的换流变有载分接开关机械故障诊断方法，其特征在于，所述集成svm模型为将svm作为基学习器且集成有adaboost算法的分类模型。

5.根据权利要求2所述的换流变有载分接开关机械故障诊断方法，其特征在于，通过ceemdan算法对小波包降噪后的顶部振动信号进行分解，得到imf函数，对所述imf函数进行奇异值提取，包括：

6.一种换流变有载分接开关机械故障诊断装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的换流变有载分接开关机械故障诊断装置，其特征在于，所述奇异值提取单元在对获取到的不同工作状态下的分接开关的顶部振动信号进行奇异值提取时，具体用于：

8.根据权利要求7所述的换流变有载分接开关机械故障诊断装置，其特征在于，所述奇异值提取单元在对采集到的顶部振动信号进行小波包降噪时，具体用于：

9.根据权利要求1所述的换流变有载分接开关机械故障诊断装置，其特征在于，所述集成svm模型为将svm作为基学习器且集成有adaboost算法的分类模型。

10.一种换流变有载分接开关机械故障诊断设备，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种换流变有载分接开关机械故障诊断方法、装置和设备，方案通过获取不同工作状态下的分接开关的顶部振动信号，对所述顶部振动信号进行奇异值提取，将提取到的奇异值输入至集成SVM模型，所述集成SVM模型的输入为奇异值，输出为故障类型；基于所述集成SVM模型的输出结果判断所述分接开关是否存在故障，如果存在故障，输出与故障类型相匹配的提示信号，实现了有载分接开关机的故障类型的精准诊断。

技术研发人员：马章顺,梁栋,惠智明,张翠,王潇逸
受保护的技术使用者：西安西变组件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11