[发明专利]基于振动信号检测的断路器在线监测与故障诊断系统

摘要

本发明公开了一种基于振动信号检测的断路器在线监测与故障诊断系统，该系统中的加速度传感器用于采集断路器合闸振动信号，并将振动信号转换成电压信号输出；所述电压信号顺次经电压调理单元、双核处理器、EMD单元、IMF单元后进入SVM单元；依据WCPSO单元输出的优化信息在SVM分析单元中进行SVM性能优化，最后通过监测诊断结果显示单元进行结果输出。本发明系统通过合闸振动信号进行故障状态判断，实现了故障状态分类的功能，能完成故障类型提前预警，提高了断路器的检修效率及配电系统的供电可靠性。

主权项

一种基于振动信号检测的断路器在线监测与故障诊断系统，该系统包括有双核处理器（3）和上位机计算处理模块（4）；其特征在于：还包括有加速度传感器（1）和电压调理单元（2）； 其中，上位机计算处理模块（4）包括有EMD分解单元（41）、IMF计算单元（42）、SVM分析单元（43）、WCPSO优化单元（44）和监测诊断结果显示单元（45）； 加速度传感器（1）一方面用于采集12KV弹簧机构高压断路器的合闸振动信号A_in，另一方面将所述合闸振动信号A_in转换成电压信号V_in输出给电压调理单元（2）； 电压调理单元（2）一方面接收电压信号V_in，另一方面对所述电压信号V_in进行稳压处理，得到稳定的滤波后电压信号V₂₀；该稳定的滤波后电压信号V₂₀输出给双核处理器（3）； 双核处理器（3）一方面用于接收稳定的滤波后电压信号V₂₀，另一方面将所述稳定的滤波后电压信号V₂₀进行模数转换，获得数字量的电压值点V₃₀；所述数字量的电压值点V₃₀输出给上位机计算处理模块（4）中的EMD分解单元（41）； EMD分解单元（41）一方面用于接收数字量的电压信号V₃₀，另一方面将所述数字量的电压值点V₃₀分解成内禀模态函数V_EMD，所述内禀模态函数V_EMD输出给IMF计算单元（42）； IMF计算单元（42）一方面接收内禀模态函数V_EMD，另一方面将所述内禀模态函数V_EMD的分量能量总量进行计算，得到内禀模态函数的分量能量总量V_IMF； SVM分析单元（43）第一方面接收内禀模态函数的分量能量总量V_IMF，第二方面接收WCPSO优化单元（44）输出的动态加速常数协同惯性权重系数粒子群优化支持向量机参数及核函数参数OP_PSO，第三方面采用支持向量机对V_IMF和OP_PSO进行处理，得到故障状态分类信息S_SVM； WCPSO优化单元（44）对断路器中振动信号产生的能量信号，结合支持向量机从而产生动态加速常数协同惯性权重系数粒子群优化支持向量机参数及核函数参数OP_PSO； 监测诊断结果显示单元（45）用于将接收到的故障状态分类信息S_SVM进行界面可视化显示；也可以将故障状态分类信息S_SVM输出给用户。