[发明专利]一种基于振动信号的配电变压器故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于振动信号的配电变压器故障诊断方法，其特征在于，包括：

步骤S1、采集配电变压器振动信号，并使用自适应噪声完备集合经验模态分解与希尔伯特变换相结合对配电变压器振动信号进行处理，分别求取不同频带的边际谱构造特征向量；

步骤S2、对特征向量矩阵构造高斯函数加权的无向完全图，求取邻接矩阵，并搭建多通道多连通的图卷积神经网络模型用于挖掘深层特征与故障分类；

步骤S3、在图卷积神经网络模型中，使用带正弦函数的扰动因子改进灰狼优化算法对高斯核带宽寻优，获得最优诊断模型；

步骤S4、通过得到的最优诊断模型对待识别对象进行故障识别。

2.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的配电变压器故障诊断方法，其特征在于，采集配电变压器箱体表面的振动信号，并采用自适应噪声完备集合经验模态分解与希尔伯特变换相结合对配电变压器振动信号进行处理，包括以下步骤：

步骤S11、使用振动信号采集装置获取配电变压器箱体表面的振动信号；

步骤S12、采用自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)对配电变压器振动信号进行处理，具体过程如下：

定义操作符E_j表示通过EMD获取j阶IMF分量；n_i表示均值为0、方差为1的高斯白噪声；M(.)表示局部均值算子；std(.)表示标准差；x为原信号；ε₀为用于控制辅助噪声与原始信号信噪比的系数，且在计算第k个模态分量时产生自适应系数β_k-1，控制向上一次余量添加噪声的大小；当k＝1时，β₀＝ε₀std(x)/std(E₁(n_i))，当k≥2时,β_k-1＝ε₀std(r_k)；

通过计算x_i＝x+β₀E₁(n_i)的局部均值，得到第一余量r₁：

式中，i＝1,2,...,N,N为噪声添加次数；

在第1阶段，即k＝1，计算第1个模态分量：

IMF₁＝x-r₁ (2)

第2个IMF₂表示为：

对第1阶段的余量添加自适应噪声信号r₁+β₁E₂(n_i)；

同理，求第k个IMF_k，其中k＝3,4,...,m，m为IMF分量的总数：

IMF_k＝r_k-1-r_k (4)

重复以上步骤，直至余量r满足残差分量终止条件；最终，原始信号x被分解为：

步骤S13、对配电变压器振动信号CEEMDAN分解得到的m阶IMF分量使用希尔伯特变换求取边际谱信息，其计算过程如式(6)-式(11)所示：

式中，a_k(t)表示第k个模态分量的瞬时幅值函数；φ_k(t)表示对应的瞬时相位函数；ω_k(t)表示对应的瞬时频率；H(ω,t)表示Hilbert谱；B(ω)表示Hilbert边际谱，其表征信号在每个瞬时频率上的幅值分布情况；

步骤S14、将不同频带的Hilbert边际谱构成一个特征向量。