[发明专利]一种基于振动信号的断路器状态辨识方法

权利要求书

1.一种断路器振动信号特征提取方法，其特征在于，基于对断路器部件运行机理的分析，进行具有物理意义的分段处理，利用Bootstrap自采样算法挖掘数据分布特性，解决了难以获取大量样本数据问题。以阈值区间的综合判据进行断路器状态的判定，避免了复杂计算占用的时间开销，是一种具有重要实际应用价值的断路器状态辨识方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：将压电加速度传感器以磁吸方式固定在断路器箱体采集断路器不同运行状态下的振动信号；

步骤2：基于对断路器合闸过程运行机理的分析，将合闸振动信号依据本发明定义的“电磁铁运止时刻”、“广义合(分)闸时刻”、“合(分)闸衰减时刻”划分为非等间隔的4段子信号；

步骤3：利用Bootstrap自采样算法对步骤2得到的4段子信号分别进行重采样，得到一定数量的伪样本；

步骤4：求取所有伪样本的功率谱；

步骤5：依据伪样本功率谱波形，求取本发明定义的“混乱度”特征；

步骤6：绘制“混乱度”特征的概率分布直方图；

步骤7：根据样本分布的区间确定的阈值区间，作为判定断路器运行状态准则；

步骤8：以不同状态下断路器的子信号混乱度阈值区间构建特征经验知识库，依据经验知识库，利用振动信号的4个子信号混乱度特征依次判定其所属状态，取4个判定结果的最大交集作为最终的判定结果。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤2中提出一种基于断路器部件运行机理的振动信号分段方法，定义了电磁铁运止时刻、广义合闸时刻、合闸衰减时刻，三个时间截点：

电磁铁运止时刻t_d：是线圈铁芯撞击脱扣装置时刻，在合闸过程振动信号中对应次峰值出现的时刻；

广义合闸时刻t_h：是合闸缓冲器缓冲行程压缩至最短所对应的时刻，在合闸过程振动信号中对应最大峰值出现的时刻；

合闸衰减时刻t_s：是在合闸缓冲器的作用下，动、静触头弹跳振动幅值衰减为最大峰值的4％对应的时刻，表明合闸过程的主要动作已经完成；

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤3中，利用Bootstrap自采样算法挖掘数据分布特性，解决了断路器现场积累的测试数据十分匮乏，难以获取大量样本数据问题。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤5中，定义了可反映各子信号所包含频率成分的复杂度的特征——混乱度CL，计算如下：

其中a为原信号划分为子信号的个数。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤8中，提出了一种基于阈值区间的状态辨识方法：利用多个阈值依次对所属状态进行判定，取判定结果的最大交集作为最终的结果。若判定结果不存在交集，考虑该信号为新生故障或复合故障状态，无法根据先验阈值区间进行判定；对该状态的信号进行阈值分析后，添加至经验知识库。