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溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析辨识方法

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admin 发表于 2024-12-14 02:50 | 查看全部 阅读模式

文档名:溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析辨识方法
摘要:从锁止机构脱扣引起储能弹簧释能,经部件带动动触头运动再到静止的每个动作具有严格阶段特征,伴随断路器动作的机械振动展现了能量传递及设备健康状态.该文提出一种溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析方法,首先由高速相机捕捉断路器操动时储能弹簧的动作图像,通过计算机视觉跟踪动态提取反映弹簧形变特征帧,再依据特征帧时序划分操动过程;然后将不同阶段振动信号映射至高维相空间,经递归分析得到体现动力系统变化特征的递归图,并递归量化分析其纹理结构特征;最后利用支持向量机模型对正常及故障状态下的断路器振动特征样本进行分析辨识,对比结果证明,由弹簧释能时序细化振动信号特征分析有效提高了分类识别准确率.该文方法在断路器操动机构状态辨识中具有广阔的应用前景.

Abstract:High-voltagecircuitbreakersarekeyelectricalequipmentforpowergridcontrolandprotection.Asthestructurecomplexityandautomationoftransmissionanddistributionnetworkscontinuetoincrease,therequirementsforreliableoperationarealsoincreasing.Eachmovementhasstrictstagecharacteristicsforhigh-voltagecircuitbreakerswiththespring-operatedmechanism,fromenergystoragespringreleasecausedbythetrippingofthelockingmechanismtothemovingcontactdrivenbycomponentsandthentotherest.Themechanicalvibrationaccompanyingtheactionofthecircuitbreakerindicatestheenergytransmissionandhealthstatusoftheequipment.Thispaperproposesamethodfortherecursivequantitativeanalysisofvibrationsignalsinhigh-voltagecircuitbreakers,focusingontraceabilitytothespringdeformationprocess.First,ahigh-speedcameracapturestheactionimageoftheenergystoragespringduringcircuitbreakeroperation.Aspecifictargetinthehigh-speedimagesequenceisdynamicallyextractedthroughacomputervisiontrackingalgorithm(normalizedcross-correlationgraphicpyramidmatchingalgorithm)toformaspringmovementanddisplacementtimecurve.Fourcharacteristicframesaredefinedforspringdeformation:deformationstart,maximumvelocity,maximumdeformation,andoscillationend.Secondly,accordingtothecharacteristicframetimingoftheimagesequence,theoperationprocessisaccuratelydividedintofourstages:tripping,energystoragerelease,closingbuffer,andoscillationbraking.Eachstagehighlightsthechangingcharacteristicsofsignals,reflectingthecorrelationbetweenthesignalandtheactualphysicalenergytransferstate.Finally,vibrationsignalsofdifferentstagesaremappedtoahigh-dimensionalphasespace.Therecurrenceplot(RP)reflectingthechangingcharacteristicsofthedynamicsystemisobtainedthroughrecursiveanalysis.Inaddition,theRQAfeaturesequenceisobtainedthroughrecursivequantitativeanalysis(RQA),allowingforanaccuratedepictionoftherelationshipamongspringdischarge,vibrationevents,andcomponentmotion.TakingaZN65-12high-voltagecircuitbreakerastheresearchobject,afaultsimulationexperimentplatformisbuilt,andthesupportvectormachinemodelisusedtoanalyzeandidentifyvibrationcharacteristicsamplesundernormalandfaultconditions.Theexperimentalresultsshowthatthetimingofspringenergyreleaserefinesvibrationsignals.Featureanalysiseffectivelyimprovestheaccuracyofcircuitbreakerstatusidentification.High-speedimageandvibrationsignalcapturearebothnon-invasivemeasurementmethods.Withaccumulatingexperimentaldataandfurtheralgorithmimprovement,itisexpectedtofindapplicationsincircuitbreakerfaultmonitoringandlivetesting.

作者:刘会兰   常庚垚   赵书涛   付磊   刘教民 Author:LiuHuilan   ChangGengyao   ZhaoShutao   FuLei   LiuJiaomin
作者单位:华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室保定071003河北大学电子信息工程学院保定071002
刊名:电工技术学报
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(8)
分类号:TM561
关键词:高压断路器  动作阶段  振动信号  递归量化分析  状态辨识  
Keywords:Highvoltagecircuitbreaker  actionperiod  vibrationsignal  recursivequantitativeanalysis  statusidentification  
机标分类号:TP391.41TP277TM732
在线出版日期:2024年4月29日
基金项目:河北省自然科学基金,输变电设备基建、运检三维数字资源多源融合技术与共享服务应用研究资助项目溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析辨识方法[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(8)刘会兰  常庚垚  赵书涛  付磊  刘教民从锁止机构脱扣引起储能弹簧释能,经部件带动动触头运动再到静止的每个动作具有严格阶段特征,伴随断路器动作的机械振动展现了能量传递及设备健康状态.该文提出一种溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析方法,首...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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溯源弹簧形变过程的断路器振动信号递归量化分析辨识方法.pdf
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