智能真空断路器振动信号的在线监测与故障诊断

发布时间：2017-04-12 17:05

  本文关键词：智能真空断路器振动信号的在线监测与故障诊断，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以ABB公司12kV iVD4智能真空断路器为研究对象,进行了智能真空断路器振动信号的在线监测与故障诊断研究。根据真空断路器振动信号的特点设计了智能真空断路器振动信号采集系统,使用Hilbert边际谱能量法对振动信号进行特征提取继而建立振动信号特征量知识库,并提出使用ELM(Extreme Learning Machine,ELM)极限学习机进行断路器故障诊断。利用VB.NET,MATLAB,SQL Server混合编程设计了振动信号采集与分析的振动信号在线监测与故障诊断上位机系统。首先,根据12kV iVD4智能真空断路器振动信号的特点对加速度传感器进行选型与安装,设计振动信号采集系统的硬件电路和采集软件,分析VD4真空断路器机械故障类型,为故障模拟奠定基础。其次,介绍了Hilbert变换及Hilbert边际谱的原理,通过Hilbert边际谱与FFT的仿真对比证明Hilbert边际谱更适于非平稳信号处理。根据分合闸振动信号频谱分析,提出基于Hilbert边际谱能量法的特征提取方法,并建立振动信号特征量知识库。此外,提出使用ELM极限学习机进行断路器故障诊断,对ELM网络参数进行设置,结合振动信号特征量知识库进行网络训练,分析不同隐含层神经元对诊断效果的影响。最后,介绍了振动信号在线监测与故障诊断上位机系统的编写平台和系统结构,利用VB.NET完成系统界面和信号采集部分软件设计,利用VB.NET和MATLAB混合编程完成振动信号数据处理和图像显示,利用Microsoft SQL Server创建数据库以保存振动信号数据,实现历史数据的显示、查询等功能。
【关键词】：iVD4智能真空断路器 振动信号 Hilbert边际谱 ELM极限学习机 故障诊断
【学位授予单位】：厦门理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM561.2
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 引言9-19
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 国内外发展概况10-13
• 1.3 ABB iVD4智能真空断路器发展情况13-17
• 1.3.1 iVD4智能真空断路器结构与特点13-16
• 1.3.2 iVD4智能真空断路器V1.0 版本16-17
• 1.3.3 iVD4智能真空断路器V2.0 版本17
• 1.4 本文的研究内容及章节安排17-19
• 第二章 振动信号的采集19-29
• 2.1 传感器的选择与安装19-23
• 2.1.1 传感器技术参数19-20
• 2.1.2 压电加速传感器原理20-21
• 2.1.3 传感器的安装方式21-22
• 2.1.4 传感器的安装位置22-23
• 2.2 振动信号采集系统硬件设计23-26
• 2.2.1 信号采集触发电路24
• 2.2.2 信号调理电路24-25
• 2.2.3 微控制器芯片25-26
• 2.2.4 通信模块26
• 2.3 振动信号采集系统软件设计26-28
• 2.4 VD4真空断路器机械故障类型28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 信号处理与特征量提取29-51
• 3.1 Hilbert变换及Hilbert边际谱29-33
• 3.1.1 EMD原理29-32
• 3.1.2 Hilbert变换与Hilbert边际谱32-33
• 3.2 Hilbert边际谱的仿真研究与特征提取33-35
• 3.2.1 Hilbert边际谱与FFT的仿真对比33-34
• 3.2.2 Hilbert边际谱能量法34-35
• 3.3 振动信号特征量提取35-40
• 3.3.1 分闸振动信号Hilbert边际谱分析35-37
• 3.3.2 合闸振动信号Hilbert边际谱分析37-39
• 3.3.3 振动信号特征量39-40
• 3.4 振动信号特征量知识库的建立40-50
• 3.4.1 分闸过程振动信号特征量知识库41-46
• 3.4.2 合闸过程振动信号特征量知识库46-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 ELM极限学习机及故障诊断分类51-65
• 4.1 ELM极限学习机原理51-54
• 4.1.1 与传统单隐含层前馈神经网络的比较51
• 4.1.2 极限学习机算法51-54
• 4.2 基于ELM的iVD4智能真空断路器故障诊断54-64
• 4.2.1 ELM网络结构参数的确定54-56
• 4.2.2 ELM网络训练与故障诊断56-58
• 4.2.3 分闸过程ELM网络训练与故障诊断58-61
• 4.2.4 合闸过程ELM网络训练与故障诊断61-64
• 4.3 本章小结64-65
• 第五章 在线监测与故障诊断系统软件设计65-72
• 5.1 软件开发平台介绍65
• 5.2 软件总体结构介绍65-66
• 5.3 数据采集模块66-68
• 5.4 数据处理模块与数据显示模块68-70
• 5.5 数据管理模块70-71
• 5.6 本章小结71-72
• 结论72-73
• 参考文献73-78
• 致谢78-79
• 个人简历及在学期间研究成果79-80

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