[发明专利]采用HS变换和单类支持向量机的高压断路器机械状态监测方法

权利要求书

1.一种采用HS变换和单类支持向量机的高压断路器机械状态监测方法，它包括以下步骤：

1)高压断路器振动信号采集

通过压电式加速度传感器和数据采集系统采集高压断路器振动信号；

2)将振动信号利用Hyperbolic S变换进行处理，亦称HS变换进行处理

Hyperbolic S变换是S变换的扩展，其关键在于采用Hyperbolic窗函数代替传统S变换使用的高斯窗函数，具体计算方法如下：

离散HS变换公式为：

其中N为总采样点数；n＝0,1,...,N-1；m＝0,1,...,N-1；j＝0,1,...,N-1；G(m,n)为变换过程中所使用的Hyperbolic窗函数，可记做其中，

3)振动信号特征提取

通过统计实验分析发现，频率高于10kHz的振动信号成分振幅很小，因此，主要分析0-10kHz频段，将0-10kHz、0-150ms的时-频平面划分为300个频宽为1kHz、时宽为5ms的等大小时频块，通过分析振动信号在该部分的分布情况，分析断路器工作状态；

通过时-频能量熵描述断路器机械振动信号能量时-频分布特征；设整个时-频平面的总能量为E，时-频块S_ij的能量为E_ij,i＝1,…,10；j＝1,…,30，首先对E_ij做归一化处理如下：

那么对于10个频带中的每个频带，计算该频带中时-频块能量相对于时间的能量熵公式为：

其中H_i反映第i个频带上的能量随时间分布的均匀程度，

此外，由实验发现振动信号能量集中在收到触发信号后的前50ms内；因此，为了提高延时类故障的识别能力，计算前10个时宽对应的时-频块相对于频率的能量熵，其公式为：

由以上20个时-频能量熵构成信号的时-频能量熵向量X＝[H L]，其中H＝[H₁,…,H₁₀]，L＝[L₁,…,L₁₀]，向量X作为高压断路器机械状态监测的特征向量；

4)单类支持向量机判断断路器运行状态

每个训练样本通过3)中所介绍的特征提取方法可得到20维输入特征向量样本集，将该训练样本集作为单类支持向量机的输入变量，计算得到特定的决策超平面，完成单类支持向量机的训练过程；当需要判断断路器运行状态时，将采集到的需诊断的样本按3)中介绍的特征提取方法得到输入向量，计算该样本与决策超平面的关系，判断高压断路器机械状态是否正常。