[发明专利]一种基于振动信号的换流变压器运行状态识别方法

权利要求书

1.一种基于振动信号的换流变压器运行状态识别方法，其特征在于，采用如下步骤实现：

采集换流变压器的振动加速度信号；

将所述振动加速度信号划分为训练样本集和测试样本集；其中，所述训练样本集用于寻求最佳的模态函数的集合数量以及惩罚因子；

根据变分模态分解算法，利用最佳的所述模态函数的集合数量以及所述惩罚因子，建立有约束条件的变分模型；

对所述有约束条件的变分模型进行能量特征提取，获得振动样本信号特征集以及测试样本信号特征集，对所述振动样本信号特征集通过深度极限学习机训练，获得经过训练的模型；

将所述测试样本信号特征集输入所述经过训练的模型，获得振动加速度信号的分类结果，根据所述分类结果识别换流变压器的运行状态。

2.根据权利要求1所述的基于振动信号的换流变压器运行状态识别方法，其特征在于，利用训练样本集寻求最佳的模态函数的集合数量以及惩罚因子的方法如下：

建立目标函数模型；

初始化参数空间中的寻优起始位置；

将参数空间的位置转化为预设的模态函数的集合数量以及惩罚因子；

使用预设的模态函数的集合数量以及惩罚因子，根据变分模态分解算法进行处理；

求取所有训练样本集的目标函数值；

判断目标函数值是否达到最大；若是，则将预设的模态函数的集合数量以及惩罚因子作为最佳的模态函数的集合数量以及惩罚因子，若否，则使用天牛须搜索算法更新下一个参数空间的位置，将更新的参数空间的位置转化为预设的模态函数的集合数量以及惩罚因子，重复进行上述步骤，直至获得最佳的模态函数的集合数量以及惩罚因子。

3.根据权利要求1所述的基于振动信号的换流变压器运行状态识别方法，其特征在于，所述采集换流变压器的振动加速度信号，具体通过以下方法进行：

将多通道振动传感器安装在换流变压器箱体表面；换流变压器箱体表面输出的振动加速度信号经集成测量装置传输到计算机中,在计算机中对采集振动加速度信号进行状态识别。

4.根据权利要求2所述的基于振动信号的换流变压器运行状态识别方法，其特征在于，所述变分模态分解算法包括如下步骤：

将各子信号定义为一个模态函数U_i(t)，原始信号可表示为：

其中，K表示的是模态数量，A_i(t)表示的是瞬时幅值，表示的是相位，瞬时频率

有着约束条件的变分模型：

其中：[U_i]表示的是K个模态函数的集合，[ω_i]表示的是相应的中心频率的集合，表示的是梯度运算，R(t)表示的是模态函数的实部；

为了求得模型的最优解，针对约束变分问题采用拉格朗日乘法算子λ以及惩罚因子α，将其变为非约束情况并建立增广拉格朗日函数：

通过交替方向乘数法求取上式的鞍点，利用傅里叶变换将时域信号转化为频域信号可获得频域中模态分量和中心频率的表达式；

在运算过程中迭代更新ω_i以及即可求解得到最优的解，具体流程如下：

1)初始化和λ¹＝n＝0；

2)基于式(4)迭代更新和ω_i；

3)式(6)基础上更新拉格朗日乘法算子其中τ表示的是拉格朗日乘法算子的更新参数；

4)将式(7)作为运算停止的约束条件，重复(1)和(3)步骤直到其成立，式中ε表示的是迭代的精度，当迭代结束后所求的结果即为变分模态分解的模态分量和中心频率。