基于声学特征信号识别的高速机械开关故障检测方法研究

• 作者: 田阳 郭媛媛 李亚美 邵明鑫 徐党国
• 来源期刊: 高压电器
• 关键词: 直流断路器 高速机械开关 声学信号 样本数据 故障识别
• 年，卷（期）: 2024,（8）
• 所属期刊栏目: 开关设备
• 页码范围: 186-195
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2023.08.022

摘要

世界首次研制的500 kV高压直流断路器已投入运行，高速机械开关是直流断路器重要部件，对高速机械开关运行过程中机械状态准确评估，是确保直流断路器全寿命周期内长时无故障运行的关键。文中结合张北柔直工程运维需求，分析了高速机械开关单元结构特点及工作原理，并结合运行经验，确定主驱动轴松动和储能电容不足两种典型故障类型。提出了声学信号采集关键技术指标，开发设计了声学信号采集和分析系统，开展高速机械开关声学信号采集和快速分闸特性关联测试试验，基本确定声学信号适用性。在声学传感器的15个预置位置分别采集高速机械开关单元正常状态分闸、主驱动轴松动和储能电容容量不足典型故障下分闸时的声学样本数据集，利用构建的EMD-GRU高速机械开关单元故障识别算法模型，对声学信号样本数据集进行训练和验证，获得传感器不同布置位置的准确率。对两种典型故障的声学信号进行了经验模态分解，分析出了两种典型故障声学特征信号窄时域时间点和峰值组数的关联差异。结果表明，文中提出的基于声学特征信号识别的高速机械开关故障检测方法可相对准确区分正常分闸、故障(主驱动轴松动、储能电容量不足)分闸状态下声学信号，识别准确率可达到93.3%，为后续工程化应用打下坚实基础。