[发明专利]基于频段能量分析与随机森林的GIS诊断系统及方法

权利要求书

1.一种基于频段能量分析与随机森林的GIS诊断系统，包括GIS壳体和连接法兰盘，其特征在于：在GIS壳体外壁上设置径向振动加速度传感器，在连接法兰盘上设置轴向振动加速度传感器，径向振动加速度传感器和轴向振动加速度传感器的输出端连接控制单元。

2.根据权利要求1所述的一种基于频段能量分析与随机森林的GIS诊断系统，其特征在于：所述控制单元包括动态信号测试分析仪和计算机，径向振动加速度传感器和轴向振动加速度传感器的输出端连接动态信号测试分析仪的端口，动态信号测试分析仪连接计算机。

3.根据权利要求1所述的一种基于频段能量分析与随机森林的GIS诊断系统，其特征在于：所述诊断系统的工作过程是：首先定时采集径向振动加速度传感器和轴向振动加速度传感器的输出信号；其次以整数倍的周期截取所述输出信号的时域数据；再次对截取处理后的信号进行小波去噪；然后对去噪后的信号进行小波变换的信号多层次重构；然后计算重构信号的各频段能量占总能量的比值并得到多个计算结果；然后以所述计算结果为特征并将其作为随机森林的抽样对象来建立决策树；然后决策树进行投票分类并形成不同的聚类结果；然后根据聚类结果判断GIS的运行状态。

4.根据权利要求3所述的一种基于频段能量分析与随机森林的GIS诊断系统，其特征在于：所述运行状态包括GIS正常运行、GIS壳体绝缘子松动、GIS绝缘子沿面放电和GIS壳体尖端放电。

5.根据权利要求1所述的一种基于频段能量分析与随机森林的GIS诊断系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：

⑴根据GIS的工作状况，设定所需的采样频率和采样时间；

⑵在GIS不同的运行状态下，采集GIS稳定运行时的径向、轴向的振动加速度信号；

⑶以整数倍的周期截取所述输出信号的时域数据；

⑷对截取处理后的信号进行小波去噪；

⑸对去噪后的信号进行小波变换的信号多层次重构；

⑹计算重构信号的各频段能量占总能量的比值并得到多个计算结果；

频段划分为：4000～8000Hz频段能量占比定义为特征一，2000～4000Hz频段能量占比定义为特征二，1000～2000Hz频段能量占比定义为特征三，500～1000Hz频段能量占比定义为特征四，250～500Hz频段能量占比定义为特征五，125～250Hz频段能量占比定义为特征六，62.5～125Hz频段能量占比定义为特征七，0～62.5Hz频段能量占比定义为特征八；

⑺将不同工况下GIS振动信号的八个特征作为随机森林的抽样对象建立决策树；

⑻决策树进行投票分类，当样本属于同一类无剩余属性，则转入步骤⑼，否则转入步骤⑺；

⑼决策树投票得出聚类的结果，判断GIS运行状态，并进行结果输出。