[发明专利]一种配电开关机械故障诊断方法

权利要求书

1.基于振动信号二维特征向量聚类的配电开关机械故障诊断新方法，其特征在于：其内容包括如下步骤： 

S01:采用压电式加速度传感器获取配电开关在不同状态下的分合闸振动信号； 

S02:对获取的振动信号经过有效波形截取后，做EMD分解，得到若干个IMF分量和残余分量； 

S03:对该些IMF分量和残余分量做Hilbert变换，获得三维Hilbert时频谱； 

S04:对该三维Hilbert时频谱的瞬时频率按一定的频带宽度进行等间隔区间划分成M个频率区间，对每个频率区间都将该频率区间外的IMF分量瞬时幅值置为零而保留该频率区间内所有的IMF分量瞬时幅值，对保留的各点进行波形重构，则可得到信号在每个频段上的重构分量，称为一次HHT带通滤波； 

S05:对每个信号的一次HHT带通滤波得到的M个重构分量进行二次HHT带通滤波得到m个二次重构波形，通过这m个二次重构波形可求取一个能量值和重心频率二维特征量，则每个振动信号可得到M个能量值和M个重心频率，分别作归一化处理后形成能量矩阵E_l和重心频率矩阵F_g，按照信号1能量、信号1重心频率、信号2能量、信号2重心频率…依此顺序排列，重新组合成一个新矩阵EG作为配电开关机械状态二维特征量矩阵； 

S06:将新矩阵EG作为模糊K均值聚类（FKM）的输入，可识别配电开关不同机械状态。 

2.根据权利要求1所述的基于振动信号二维特征向量聚类的配电开关机械故障诊断新方法，其特征在于：所述步骤S04重构每个振动信号作一次HHT带通滤波得M个重构波形的具体做法为： 

对各振动信号经EMD后得到的各阶IMF分量进行Hilbert变换，得到三维Hilbert灰度时频谱图，各IMF分量的每一个瞬时幅值都对应着Hilbert谱图中一个灰度点； 

按要求的频带宽度及频带数量划分三维Hilbert时频谱的频率轴，可得到多个一定频带宽度的分块三维Hilbert时频谱，定义第l块三维Hilbert时频谱的瞬时幅值的集合为Hl； 

将集合H_l外所有分块三维Hilbert时频谱的瞬时幅值置为零，则整个三维Hilbert时频谱表示为一个新的集合H′_l，若集合H′_l中与某个IMF分量相对应的点的瞬时幅值为零，则把该IMF分量中对应点的值置为零，若集合H′_l中与某个IMF分量相对应的点的瞬时幅值不为零，则该IMF分量中对应的点的瞬时值不变； 

将处理后的各IMF分量进行重构，可得到原始信号在某个频带内的分量，同理可得到原始信号在其他l-1个频带内的分量； 

每个振动信号可得M个一次HHT带通滤波重构波形。 

3.根据权利要求1所述的基于振动信号二维特征向量聚类的配电开关机械故障诊断新方法，其特征在于：所述步骤S05对每个信号的一次HHT带通滤波得到的M个重构分量进行二次HHT带通滤波得到m个二次重构波形，其具体方法为： 

对各振动信号M个一次HHT带通滤波重构波形分别做EMD后得到的各阶IMF分量进行Hilbert变换，得到三维Hilbert灰度时频谱图，各IMF分量的每一个瞬时幅值都对应着Hilbert谱图中一个灰度点； 

按要求的频带宽度及频带数量划分三维Hilbert时频谱的频率轴，可得到多个一定频带宽度的分块三维Hilbert时频谱，定义第l块三维Hilbert时频谱的瞬时幅值的集合为H_l； 

将集合H_l外所有分块三维Hilbert时频谱的瞬时幅值置为零，则整个三维Hilbert时频谱表示为一个新的集合H′_l，若集合H′_l中与某个IMF分量相对应的点的瞬时幅值为零，则把该IMF分量中对应点的值置为零，若集合H′_l中与某个IMF分量相对应的点的瞬时幅值不为零，则该IMF分量中对应的点的瞬时值不变； 

将处理后的各IMF分量进行重构，可得到原始信号在某个频带内的分量，同理可得到原始信号在其他l-1个频带内的分量； 

每个一次HHT带通滤波重构波形可得m个二次HHT带通滤波重构波形。