[发明专利]一种基于振动信号支持向量机的GIL故障在线监测系统

摘要

本发明公开了一种基于振动信号支持向量机的GIL故障在线监测系统，通过安装于GIL通道外表面的监测设备，记录检测实际的电路传输过程中管壁所产生的振动信号图谱，并通过横向和纵向对比的方式进行GIL故障诊断，如某几个三支柱绝缘子附近振动信号异常，则可判定该隔断内有疑似对应数据库中相似图谱的故障，鉴于GIL的结构特点，这种故障检测装置不需要GIL停电，也不需要解体GIL即可进行，是可实施性高、方便且有效的排查方式；同时能够实时监测GIL运行状态，并通过无线设备将信息发送至地面监测站，确保GIL的稳定运行。解决了GIL通道检测与故障分析时，带电作业风险高，断电作业过程复杂，影响能量传输等问题。 1

主权项

1.一种基于振动信号支持向量机的GIL故障在线监测系统，其特征在于：包括固定于被测GIL的支柱绝缘子处外壳上的振动传感器、与所述振动传感器的输出端连接的数据采集器，所述数据采集器通过无线方式连接无线网关，经由所述无线网关连接至终端计算机，所述终端计算机可通过基于支持向量机的故障识别模型来判断GIL是否存在故障，确定故障类型及进行故障定位，所述支持向量机对GIL故障进行诊断的主要步骤如下：

1)获取振动加速度信号：获取不同GIL状态下的振动加速度信号，以GIL的状态类型作为标签进行分类，相应的振动加速度信号数据作为对应的数据样本；

2)提取特征参数：提取振动加速度信号在时域、频域和时频域三个方面的特征参数；

3)建立并训练SVM故障诊断模型：对GIL不同状态下的振动加速度信号进行特征提取，借助LIBSVM工具箱进行SVM故障诊断模型的建立与训练，

所述故障诊断模型的数学表达式如下：

其中，σ为核宽度参数；

4)根据故障诊断模型诊断故障，确定故障类型及进行故障定位。

2.根据权利要求1所述的基于振动信号支持向量机的GIL故障在线监测系统，其特征在于：所述数据采集器包括依次连接的放大器、滤波器、模数转换器ADC、微控制器MCU、无线通讯模块，所述放大器连接于所述振动传感器的输出端，所述无线通讯模块通过无线电信号与所述无线网关连接。

3.根据权利要求1所述的基于振动信号支持向量机的GIL故障在线监测系统，其特征在于：所述振动传感器为加速度传感器，其+3dB频率覆盖50Hz～15kHz。

4.根据权利要求1所述的基于振动信号支持向量机的GIL故障在线监测系统，其特征在于：所述振动传感器贴设于绝缘子外壳上，其大小与曲度可根据绝缘子外壳尺寸而调整。

5.根据权利要求1所述的基于振动信号支持向量机的GIL故障在线监测系统，其特征在于：通过终端计算机发送含有时间信息的无线电信号，实现各个数据采集器与终端计算机的时间同步，具体步骤如下：

a)将终端计算机时间设为基准；

b)通过无线信号发射时间信号至数据采集装置；

c)各个数据采集器同时接收到时间信号，根据信号实现所有数据采集器的时间同步。

6.根据权利要求1所述的基于振动信号支持向量机的GIL故障在线监测系统，其特征在于：所述步骤2)中特征参数的提取，具体步骤为：

A、提取时域内的有量纲特征向量A＝[A₁、A₂、...、A₁₀]和无量纲特征向量B＝[B₁、B₂、...、B₆]；

B、提取频域特征向量E＝[E₁、E₂、...、E₅]；

C、提取时频域特征向量：

D、筛选出包含13个特征值的特征向量：

T＝[A₆,A₇,A₈,A₉,B₅,B₂,B₃,p₂,p₁,p₄,E₁,E₃,E₅]；

E、从上述13个特征值的特征向量中，根据90％的贡献度进行维数的改变，进而生成最终的维数较低的特征向量T＝[E₁、A₉、E₃、E₅、p₂]。