[发明专利]一种断路器操动机构振动特征提取方法

权利要求书

1.一种断路器操动机构振动特征提取方法，其特征在于包括以下步骤：

A、采集断路器操动过程的振动信号；

B、对振动信号进行分解得到不同频段的模态分量信号IMF，并求取各IMF的功率谱；

C、计算故障敏感因子λ_k，利用故障敏感因子λ_k对模态分量进行筛选，得到有效模态分量；

D、在极坐标下，根据极径尺度ω和极角尺度b，将极坐标以极点为中心、呈辐射状划分为若干等面积子区域；

E、将笛卡尔坐标下功率谱波形的频率和幅值(x，y)经发散因子δ在极坐标(r，θ)中发散；

F、以波形散布在子区域频数构建信息熵的概率函数，定义为极坐标下感知波形变异和功率主峰分布的谱形状熵特征。

2.根据权利要求1所述的断路器操动机构振动特征提取方法，其特征在于：步骤A中，用NI USB-4431采集卡和AD50S压电加速度传感器采集断路器振动信号，AD50S压电加速度传感器采用磁吸方式固定在断路器箱体，以线圈电流信号作为NI USB-4431采集卡的采集触发源。

3.根据权利要求1所述的断路器操动机构振动特征提取方法，其特征在于：步骤B中，计算模态分量信号IMF和IMF的功率谱包括以下步骤，

B1、设E_j(·)为EMD分解得到的第j个IMF分量，CEEMDAN分解得到的第k个模态分量记为IMF_k(t)，Vⁱ(t)表示第i次试验中添加具有标准正态分布的白噪声序列(i＝1，2，…I)，ε_j-1代表第j个模态分量信噪比系数；

B2、原始信号s(t)添加噪声分量构成s(t)+ε₀Vⁱ(t)进行I次试验，CEFEMDAN分解得到第一阶模态分量IMF₁(t)及第一阶段的残余信号r₁(t)为，

r₁(t)＝s(t)-IMF₁(t)：

B3、由EMD对信号r₁(t)+ε₁E₁(Vⁱ(t))进行i次试验，得到第二阶模态分量IMF₂(t)为，

B4、重复步骤B3，得第i个残余信号r_k(t)和第i+1阶模态分量IMF_k+1(t)为，

r_k(t)＝r_k-1(t)-IMF_k(t)

B5、重复步骤B4，直至残余信号极点个数不超过2个时停止分解，最终残余信号R(t)为，

对各阶模态分量求功率谱得到PIMF_k(f)，

其中，表示取复共轭，m_k表示第k阶分量的采样点数。

4.根据权利要求1所述的断路器操动机构振动特征提取方法，其特征在于：步骤C中，α_k为故障信号与其各IMF分量的相关系数，β_k为该故障IMF分量与同工况下正常信号的相关系数(k＝1，2，…，n)。

5.根据权利要求1所述的断路器操动机构振动特征提取方法，其特征在于：步骤D中，

N＝ω×b b∈Z

a为在极径方向划分子区域的基值，ω表示在极径方向划分的段数，a_ω为极径方向每段划分的长度，b为等分极角的段数，N为极坐标下划分子区域的个数。

6.根据权利要求5所述的断路器操动机构振动特征提取方法，其特征在于：步骤E中，

θ＝δ×arctan(y/x)

δ为4时原本只存在于0～90°极角范围的功率谱波形扩展到0～360°范围，极径维持不变，起到发散波形的功能。

7.根据权利要求6所述的断路器操动机构振动特征提取方法，其特征在于：步骤F中，概率函数的计算公式为，

其中，P_g为功率谱波形散布在第g个子区域的频数。