[发明专利]基于振动信号的高压断路器分闸特性参数在线检测方法

权利要求书

1.基于振动信号的高压断路器分闸特性参数在线检测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)信号采集

设置采集时间，采样频率；加速度传感器分别安装在弹簧操作机构和断路器横梁上，加速度传感器采集两路振动信号，以获取断路器弹簧操作机构和动静触头的振动响应；通过高压开关动特性测试仪测量断路器的三相同期性和行程曲线两个参数；

2)采集信号波形分析

根据断路器弹簧操作机构工作原理，对比试验获得的断路器各项参数；由于同一个冲击在两路传感器位置引起的振动具有较强的一致性和时序性，通过对比振动大小辅助判断冲击发生的位置，确定断路器重要特性参数，包括：动触头开始运动时间t1；分闸时间t2；拉杆撞击油缓冲器时间t3；触头反弹幅值最大时间t4；

t1时刻：电磁铁铁芯撞击脱扣装置，在弹簧操作机构上产生一个较小的振动信号，进而传递到机架的过程中，由于能量损耗，所以在横梁处产生微弱的振动；与此同时，分闸弹簧驱动传动机构和动触头开始运动，此时刻为t1，为动触头开始运动时间；

t2时刻：分闸过程中，缓冲弹簧从挤压状态到完全释放，横梁处传感器先感应到较大的冲击振动；然后动触头继续运动，到t2时刻，动静触头分离，惯性冲击导致横梁产生一个较小的振动；

t3时刻：拉杆撞击油缓冲器，巨大的惯性力在弹簧操作机构上引起较大的振动，紧接着缓冲弹簧被彻底压缩，在横梁上引起较大的振动；

t4时刻：由于油缓冲器、缓冲弹簧和分闸弹簧的共同作用，动触头运动到最低位置后会出现振荡，缓慢恢复到平衡位置；振荡能量通过连杆传递到弹簧操作机构上，产生较小的振动，此时为t4时刻，为触头反弹幅值最大的点；

3)振动信号去噪处理

利用变分模态分解方法对信号进行分解，得到一系列有限带宽的模态分量IMFs；提取与原始信号波形变化匹配方差小的信号分量进行重构，实现去噪；

4)振动事件特征提取

采用短时能熵比进行时域分析，提取振动事件特征，通过计算重构信号的短时能熵比，增强振动事件的冲击特征；

5)时间参数检测结果

利用双门限法检测变位点，通过预先设定阈值，与信号的短时能熵比函数值相比较，当信号的短时能熵比函数值超过设定阈值时，则判断此时刻为变位点；获得断路器时间参数。

2.根据权利要求1所述的基于振动信号的高压断路器分闸特性参数在线检测方法，其特征在于：在步骤1)中，设置采集时间为250ms，采样频率设置为100K。

3.根据权利要求2所述的基于振动信号的高压断路器分闸特性参数在线检测方法，其特征在于：在步骤4)振动事件特征提取中，对横梁振动信号处理时，先对重构信号进行加窗分帧处理，分成若干个相等的帧，窗函数采用汉明窗，窗长为90个点。

4.根据权利要求1所述的基于振动信号的高压断路器分闸特性参数在线检测方法，其特征在于：在步骤5)中，提取弹簧操作机构振动信号的3个变位点与横梁振动信号的1个变位点，利用弹簧操作机构振动信号和横梁振动信号的四个变位点换算成对应的时间，完成断路器分闸过程中的特性参数检测。

5.根据权利要求1所述的基于振动信号的高压断路器分闸特性参数在线检测方法，其特征在于：还包括：步骤5)将检测出的时间参数与传统的基于动触头行程曲线提取的时间参数进行对比，判断相对误差是否大于设定值，若是，则认为前序操作准确。