[发明专利]一种断路器机械状态检测方法

权利要求书

1.一种断路器机械状态检测方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1、利用振动传感器采集一段正常工况下断路器分闸振动信号x(t)，采样频率为f，截取信号从振动开始至结束，共N个采样点；

步骤2、使用粒子群优化的变分模式分解算法将所述振动信号分解为若干个固有模式函数分量；

步骤3、使用Hilbert变换计算获得所述振动信号的三维时频图；

步骤4、对振动信号三维时频图进行分析，得到归一化特征向量Vol₁；

步骤41、将三维时频谱进行频带划分，每个频带带宽为1kHz，共得到12个时频块；

步骤42、用数值积分方法计算每一个时频块与时频面所围成的体积；

步骤43、将12个时频块体积组成一个向量，并归一化处理，形成振动信号的特征向量；

步骤5、对待检断路器相同位置处安装振动传感器，采集其分闸振动信号，采样频率仍为f，截取信号长度仍为N；重复步骤2-步骤4，获得待检断路器的振动信号的特征向量Vol₂；

步骤6、计算所述特征向量Vol₁与Vol₂之间的相似度d：

步骤7、将所述相似度d与一预定阈值进行比较，确定所述待检断路器的机械状态是否正常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2具体包括如下步骤：

步骤21、初始化粒子群算法参数，设定惯性权重W、学习因子c1，c2、粒子群大小M、终止条件；

步骤22、初始化粒子群每一个粒子为一个解决方案，包含变分模式分解所需的参数K和α，分别对应模式分量数和惩罚因子；

步骤23、对每一个粒子所含的K和α参数，使用变分模式分解算法对振动信号x(t)处理，具体步骤如下：

步骤23a、初始化变分模式分解参数：

式中，u_k为固有模式函数分量，ω_k为中心频率，λ为拉格朗日乘子；

步骤23b、使n＝n+1；

步骤23c、对于k＝1:K，更新模式分量u_k，为

步骤23d、对于k＝1:K，更新中心频率ω_k，为

步骤23e、更新拉格朗日乘子λ，为

式中，τ为更新因子；

步骤23f、判断是否满足收敛条件：

式中，ε 为收敛阈值，若收敛条件满足，则算法结束，否则返回步骤3b；

经过上述步骤，将最初的振动信号x(t)分解为若干个固有模式函数分量之和，其表达式为

3.如权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤7中，若所述相似度d大于或等于预定阈值，则判定所述待检断路器的机械状态为正常；若所述相似度d小于预定阈值，则判定所述待检断路器的机械状态为异常；所述预定阈值为0.9。