【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及断路器，具体为断路器操动机构机械状态故障诊断方法。
技术介绍
1、断路器是电网中的重要组成设备，其对地区供电有极大的影响力，如果其出现运行故障，则将可能导致大部分区域供电不足或是停电，更严重可能会对社会与经济带来极大的损失。
2、公开号为cn105930622b的中国专利公开了一种断路器弹簧操动机构运动状态判定方法，包括：1.确定分、合闸弹簧刚度、自由长度及初压长度这三个参数；2.在断路器合闸操作任意时刻，根据合闸弹簧刚度、自由长度及初压长度计算合闸弹簧的归算力与释放的操作功；3.根据分闸弹簧刚度、自由长度及初压长度计算分闸弹簧的归算力与消耗的功；4.利用fluent软件仿真获得缓冲器缓冲阻力，并计算其归算力与消耗的功；5.灭弧室运动阻力的归算与其消耗功的计算；6.根据步骤2～5得到归算处的合力与系统的剩余功；7.根据步骤6的计算结果判定弹簧操动机构所处的运动状态。该专利数学模型准确、有效地描述了弹簧操动机构在断路器合闸操作中的运动状态，克服了以往方法效率低、精度不高以及不能反映合闸过程动态变化的局限性，为探索弹簧操动机构的可靠运行提供了良好的理论依据。
3、上述专利在实际使用过程中仅能判断断路器操动机构的运动状态，而不能根据断路器操动机构的运行状态对故障进行诊断，导致不能根据断路器操动机构的故障情况进行相应的预警；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了断路器操动机构机械状态故障诊断方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供断路器操动机
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：断路器操动机构机械状态故障诊断方法，包括以下步骤：
3、步骤一：获取断路器操动机构的历史机械特性，对获取断路器操动机构的机械特性进行分析，得出断路器操动机构在正常工作状态下的历史机械性能参数；
4、步骤二：根据断路器操动机构在正常工作状态下的历史机械性能参数建立断路器操动机构健康模型；
5、步骤三：通过传感器实时采集断路器操动机构的运行数据，然后对采集到的数据进行预处理，预处理包括对采集到的数据进行清洗、变换和异常检测处理；
6、步骤四：从处理后的断路器操动机构运行数据中提取与断路器操动机构机械性能有关的特征参数，根据所提取的断路器操动机构机械性能有关特征参数建立特征提取算法；
7、步骤五：根据所建立的特征提取算法对机械特性进行量化分析，通过仿真模拟，得出断路器操动机构的实时机械性能参数；
8、步骤六：对断路器操动机构的实时机械性能参数的频谱和包络进行分析，提取断路器操动机构的实时特征参数，将提取的实时特征参数输入断路器操动机构健康模型，计算得出断路器操动机构的健康分值，根据断路器操动机构的健康分值，对断路器操动机构故障进行诊断。
9、优选的，所述根据断路器操动机构在正常工作状态下的历史机械性能参数建立断路器操动机构健康模型，具体包括：
10、获取断路器操动机构在正常工作状态下的历史机械性能参数，通过历史机械性能参数进行模型训练，在训练过程中，通过最小化损失函数，利用优化算法调整模型的权重和参数，其中，历史机械性能参数为断路器操动机构在正常工作状态下的传动比、传动效率、运动稳定性，并将历史机械性能参数划分为训练集和验证集，验证集用于评估模型的性能指标。
11、根据训练集上的损失函数，调整模型的权重和参数，使模型逐渐收敛并拟合历史数据；
12、在训练过程中，通过验证集上的性能指标评估模型的效果，并根据评估结果调整模型的超参数和参数；
13、重复进行参数调整和验证，直至找到最佳的参数设置，得到断路器操动机构健康模型。
14、优选的，所述重复进行参数调整和验证，直至找到最佳的参数设置，还包括根据验证集的表现调整模型的超参数和参数，通过试验不同的参数组合，使用网格搜索或随机搜索等方法找到最佳的参数设置。
15、优选的，所述对断路器操动机构的实时机械性能参数的频谱和包络进行分析，提取断路器操动机构的实时特征参数，具体包括：
16、获取断路器操动机构机械故障的历史类型，并获取故障下操动机构多维感知信号特征参量；
17、根据维感知信号特征参量建立不同故障类型对应的特征参量数据库，将实时采集的断路器操动机构的实时机械性能参数，与不同故障类型对应的特征参量数据库内的数据进行对比；
18、将与不同故障类型对应的特征参量数据库内数据相匹配的数据提取出，得到断路器操动机构的特征参数。
19、优选的，所述获取故障下操动机构多维感知信号特征参量，具体包括：
20、提取储能电流的数据，根据储能电流大小变化进行判别断路器操动机构的储能电机是否空转；
21、提取断路器操动机构的声音、振动信号的频谱幅值大小、频谱波形相似度或巨磁阻传感器监测信号中的速度，并根据断路器操动机构的声音、振动信号的频谱幅值大小、频谱波形相似度或巨磁阻传感器监测信号中的速度的变化曲线进行判别断路器操动机构是否分合闸不到位；
22、提取巨磁阻传感器监测信号中的速度的变化曲线或声音、振动信号的频谱波形持续时间，并根据巨磁阻传感器监测信号中的速度的变化曲线或声音、振动信号的频谱波形持续时间进行判别断路器操动机构分合闸速度是否过低过低；
23、提取巨磁阻传感器监测信号中的速度的变化曲线或声音、振动信号的频谱波形数据，根据巨磁阻传感器监测信号中的速度的变化曲线或声音、振动信号的频谱波形相似度进行判别在断路器操动机构的断路器传动机构是否卡涩、断路器弹簧储能不足或断路器操动机构异常机械磨损；
24、根据判别的结果得到故障下操动机构多维感知信号特征参量。
25、优选的，所述根据所提取的数据建立特征提取算法，具体包括：
26、对断路器操动机构运行数据中时间序列的频域特征提取，得到振动信号的能量熵、奇异熵、近似熵、样本熵、模糊熵等共6种信息熵作为特征熵；
27、提取断路器操动机构运行数据中时域的全局特征与频域特征共同组成特征矩阵，选定振动信号的全局特征为偏度系数、峭度系数、峰态系数；
28、利用特征熵降维进行归一化处理，将特征矩阵的每个特征都减去对应维度的平均值；
29、计算协方差矩阵，对角线和非对角元素分别代表自协方差系数和互协方差系数；
30、计算协方差矩阵的特征向量和特征值，并将其从大到小进行排序，将前n个最大的特征值对应的特征向量作为新的正交特征矩阵值。
31、优选的，所述传感器，具体包括：
32、霍尔传感器，用于提取出断路器操动机构的机械状态信息本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.断路器操动机构机械状态故障诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的断路器操动机构机械状态故障诊断方法，其特征在于：所述根据断路器操动机构在正常工作状态下的历史机械性能参数建立断路器操动机构健康模型，具体包括：
3.根据权利要求2所述的断路器操动机构机械状态故障诊断方法，其特征在于：所述重复进行参数调整和验证，直至找到最佳的参数设置，还包括:根据验证集的表现调整模型的超参数和参数，通过试验不同的参数组合，使用网格搜索或随机搜索找到最佳的参数设置。
4.根据权利要求1所述的断路器操动机构机械状态故障诊断方法，其特征在于：所述对断路器操动机构的实时机械性能参数的频谱和包络进行分析，提取断路器操动机构的实时特征参数，具体包括：
5.根据权利要求4所述的断路器操动机构机械状态故障诊断方法，其特征在于：所述获取故障下操动机构多维感知信号特征参量，具体包括：
6.根据权利要求1所述的断路器操动机构机械状态故障诊断方法，其特征在于：所述根据所提取的数据建立特征提取算法，具体包括：
7.根据权利要求1
8.根据权利要求7所述的断路器操动机构机械状态故障诊断方法，其特征在于：所述声纹和振动传感器的工作流程，具体包括：
9.根据权利要求7所述的断路器操动机构机械状态故障诊断方法，其特征在于：还包括：
10.根据权利要求7所述的断路器操动机构机械状态故障诊断方法，其特征在于：所述将提取的实时特征参数输入断路器操动机构健康模型，计算得出断路器操动机构的健康分值，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.断路器操动机构机械状态故障诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的断路器操动机构机械状态故障诊断方法，其特征在于：所述根据断路器操动机构在正常工作状态下的历史机械性能参数建立断路器操动机构健康模型，具体包括：
3.根据权利要求2所述的断路器操动机构机械状态故障诊断方法，其特征在于：所述重复进行参数调整和验证，直至找到最佳的参数设置，还包括:根据验证集的表现调整模型的超参数和参数，通过试验不同的参数组合，使用网格搜索或随机搜索找到最佳的参数设置。
4.根据权利要求1所述的断路器操动机构机械状态故障诊断方法，其特征在于：所述对断路器操动机构的实时机械性能参数的频谱和包络进行分析，提取断路器操动机构的实时特征参数，具体包括：
5.根据权利要求4所述的断路器操动机...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴绍武，王德全，戴欣，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司，
类型：发明
国别省市：
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