基于振动信号 SVM分类的配变故障识别方法.pdf

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1、第３７卷第６期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ６２０１６年６月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＪｕｎ．２０１６基于振动信号ＳＶＭ分类的配变故障识别方法１１２１洪翠，杨华锋，卢国仪，杨耿杰（１．福州大学电气工程与自动化学院福州３５０１１６；２．福州市城市地铁有限责任公司福州３５０００１）摘要：配电变压器油箱表面的振动信号富含绕组和铁芯的各类状态信息，是绕组和铁芯工作状况的最直接体现。采用希尔伯特黄（ＨＨＴ）带通滤波提取配电变压器振动信号主成分，获得表征绕组状态的１００Ｈｚ分量及表征铁芯状态的１５０～１０００Ｈｚ分量；利用负载电流拟合法提取绕组振动信号的特征

2、量，通过测到的已知振动信号估计指定负载下的绕组１００Ｈｚ振动幅值，构成绕组振动的特征向量；利用具有良好泛化能力及鲁棒性的双谱分析结合奇异值分解的方法表征铁芯振动的特征。提取实验室试验测得的绕组松动、绕组变形、铁芯松动、铁芯两点接地以及铁芯接地不良等故障振动信号的特征向量，用基于信息融合的支持向量机（ＳＶＭ）实现绕组和铁芯状态的识别，结果验证了本文方法的有效性和准确性。关键词：配电变压器；振动信号；ＨＨＴ带通滤波；双谱分析与奇异值分解；ＳＶＭ分类；故障识别中图分类号：ＴＭ４１文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４７０４０５１Ｆａｕｌｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕ

3、ｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｂａｓｅｄｏｎＳＶＭｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ１１２１ＨｏｎｇＣｕｉ，ＹａｎｇＨｕａｆｅｎｇ，ＬｕＧｕｏｙｉ，ＹａｎｇＧｅｎｇｊｉｅ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０１１６，Ｃｈｉｎａ；２．ＦｕｚｈｏｕＭｅｔｒｏＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｆｕｚｈｏｕ３５０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｃｏｎｔａｉｎｓｒｉｃｈｓｔａ

4、ｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇａｎｄｉｒｏｎｃｏｒｅ，ｗｈｉｃｈｄｉｒｅｃｔｌｙｒｅｆｌｅｃｔｓｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇａｎｄｉｒｏｎｃｏｒｅ．ＴｈｅＨｉｌｂｅｒｔＨｕａｎｇＴｒａｎｓｆｏｒｍ（ＨＨＴ）ｂａｎｄｐａｓｓｆｉｌｔｅｒｉｎｇｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｅｘｔｒａｃｔｔｈｅｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ．Ｔｈｅ１００Ｈｚａｎｄ１５０～１０００Ｈｚｓｉｇｎａｌｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉ

5、ｏｎｓｏｆｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇａｎｄｉｒｏｎｃｏｒｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｌｏａｄｃｕｒｒｅｎｔｃｕｒｖｅｆｉｔｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｅｘｔｒａｃｔｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ，ｔｈｅ１００Ｈｚｖｉｂｒａｔｉｏｎａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇｕｎｄｅｒｓｐｅｃｉｆｉｅｄｌｏａｄｉｓｅｓｔｉｍａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ，ａｎｄｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｖｅｃｔｏｒｓｏｆｗｉｎｄｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎａｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅｂｉｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｓｉｓｃｏｍｂｉｎｅｄ

6、ｗｉｔｈＳｉｎｇｕｌａｒＶａｌｕｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＳＶＤ）ｔｈａｔｈａｓｇｏｏｄｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｙａｎｄｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｉｒｏｎｃｏｒｅ．Ｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｅａｔｕｒｅｖｅｃｔｏｒｓｗｅｒｅｅｘｔｒａｃｔｅｄｆｒｏｍｖａｒｉｏｕｓｆａｕｌｔｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｔｅｓｔｅｄｉｎｔｈｅｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ｓｕｃｈａｓｗｉｎｄｉｎｇｌｏｏｓｅｎｅｓｓ，ｗｉｎｄｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｃｏｒｅｌｏｏｓｅｎｅｓｓ，ｃｏｒｅｔｗｏｐｏｉｎｔ

7、ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ，ｐｏｏｒｃｏｒｅｇｒｏｕｎｄｉｎｇａｎｄｓｏｏｎ．ＴｈｅＳｕｐｐｏｒｔＶｅｃｔｏｒＭａｃｈｉｎｅ（ＳＶＭ）ｂａｓｅｄｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｕｓｉｏｎｗａｓｕｓｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｉｎｄｉｎｇａｎｄｃｏｒｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｐｒｏ