基于振動(dòng)時(shí)頻信號(hào)灰度共生矩陣的有載分接開關(guān)觸頭狀態(tài)檢測方法研究

高樹國，王麗麗，田 源，何瑞東，趙海濤，伊?xí)杂睿钚∮?，左浩明，?凡

(1.國網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學(xué)研究院，河北 石家莊 050000；2.國網(wǎng)河北省電力有限公司，河北 石家莊 050000；3.河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050000；4.西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，陜西 西安 710049)

1 引言

變壓器有載分接開關(guān)(On-Load Tap Changer，OLTC)與調(diào)壓線圈相連，在變壓器處于負(fù)載狀態(tài)下動(dòng)態(tài)切換線圈匝數(shù)，實(shí)現(xiàn)了變壓器電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)[1]。作為電力變壓器中唯一的運(yùn)動(dòng)部件，分接開關(guān)在工作過程中承受顯著的機(jī)、電、熱應(yīng)力，具有較高的故障率。國際大電網(wǎng)會(huì)議統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：30%的變壓器故障來自于分接開關(guān)[2]。我國2005年變壓器事故統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：分接開關(guān)引起的變壓器故障比例約為27.8%[3]。因此對(duì)有載分接開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)檢測具有重要意義。

有載分接開關(guān)的故障類型主要有：零部件的變形或過度磨損、緊固件的松脫、運(yùn)動(dòng)的卡滯、超越終端位置、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和二次回路故障。研究人員相應(yīng)地提出了轉(zhuǎn)動(dòng)力矩、電機(jī)電流、觸頭動(dòng)作順序監(jiān)測等。由于有載分接開關(guān)在切換時(shí)，電機(jī)、連桿、齒輪箱、快速機(jī)構(gòu)、觸頭等零部件會(huì)進(jìn)行一系列的機(jī)械運(yùn)動(dòng)并引起振動(dòng)。而這些振動(dòng)與聲音信號(hào)中包含上述部件的機(jī)械和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因而被廣泛用于分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測[4-6]。P.Kang采用連續(xù)小波變換計(jì)算奇異指數(shù)的方法，確定有載分接開關(guān)的振動(dòng)信號(hào)躍變點(diǎn)[7]；他還利用所提取的小波特征量和自我迭代的方法計(jì)算連續(xù)小波變換的系數(shù)[8]；E.Rivas建立了母小波與分接開關(guān)振動(dòng)信號(hào)的匹配機(jī)制，利用量化出的參數(shù)確定契合度最高的母小波，從而提高了利用小波變換處理有載分接開關(guān)振動(dòng)信號(hào)的精準(zhǔn)度[9,10]。不同于小波變換，希爾伯特變換能夠繪制信號(hào)的包絡(luò)線，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維。汲勝昌等人利用了希爾伯特變換提取有載分接開關(guān)振動(dòng)信號(hào)的包絡(luò)，并利用奇異指數(shù)提取包絡(luò)峰值[11]。段若晨等人提出在算法中添加掩模系數(shù)、利用窄帶噪聲對(duì)希爾伯特-黃變換進(jìn)行了改進(jìn)，克服了模態(tài)混疊的缺點(diǎn)[12,13]。此外，樊家昊等人提出了利用遞歸法分析分接開關(guān)切換過程中的振動(dòng)信號(hào)[14]；潘志城等人提出了時(shí)頻域振動(dòng)特征的真空有載分接開關(guān)狀態(tài)檢測方法[15]；馬宏忠等人提出一種基于改進(jìn)排列熵和K-means的分接開關(guān)機(jī)械故障診斷方法，并對(duì)觸頭松動(dòng)、彈簧性能下降等缺陷進(jìn)行了研究[16]；宋東東提出了燃弧損耗模型及在線監(jiān)測方法[17]；趙壽生利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)算法對(duì)有載分接開關(guān)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行去噪[18]；張杰等人采用獨(dú)立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)對(duì)混合信號(hào)進(jìn)行了分離，并以分接開關(guān)各機(jī)械狀態(tài)下的相空間分布系數(shù)為基礎(chǔ)，建立正態(tài)型隸屬度函數(shù)，對(duì)觸頭松動(dòng)、掉落、磨損等機(jī)械狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別[19]；楊森等人利用變分模態(tài)分解對(duì)有載分接開關(guān)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行去噪分析[20]。

從上述研究現(xiàn)狀可知，目前對(duì)緊固件松動(dòng)的故障機(jī)理和識(shí)別方法已經(jīng)較為成熟，但還缺少對(duì)觸頭缺陷故障的模擬實(shí)驗(yàn)和診斷。在長期使用中，分接開關(guān)觸頭長期承受電弧和碰撞容易出現(xiàn)磨損和燒蝕，因而對(duì)上述兩種故障類型的診斷具有非常重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。本文搭建了M型分接開關(guān)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)切換過程中的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了小波時(shí)頻分析，構(gòu)建時(shí)頻信號(hào)的灰度共生矩陣，計(jì)算灰度共生矩陣的能量標(biāo)準(zhǔn)差；最后對(duì)有載分接開關(guān)靜觸頭磨損、燒蝕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，獲得不同缺陷程度下能量標(biāo)準(zhǔn)差的變化規(guī)律。本文的研究內(nèi)容可為基于振動(dòng)信號(hào)的分接開關(guān)機(jī)械狀態(tài)檢測技術(shù)提供基礎(chǔ)。

2 分接開關(guān)工作原理及油室桶固有振動(dòng)特性

2.1 M型分接工作原理

M型有載分接開關(guān)，因其切換芯子一個(gè)扇區(qū)內(nèi)的動(dòng)靜觸頭在圓周方向呈現(xiàn)M型而得名，普遍應(yīng)用于電壓等級(jí)220 kV以下、容量150 MV·A以下的主變壓器。它由切換開關(guān)、切換開關(guān)油室和分接選擇器(帶極性轉(zhuǎn)換開關(guān))組成，如圖1所示。分接選擇器選擇變壓器調(diào)壓繞組抽頭，切換開關(guān)完成對(duì)分接位置的切換。分接選擇器以及切換開關(guān)通過機(jī)械連軸配合進(jìn)行切換。切換開關(guān)內(nèi)部各個(gè)觸頭結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 M型有載分接開關(guān)結(jié)構(gòu)

圖2 切換開關(guān)內(nèi)部的觸頭結(jié)構(gòu)

其中MCa和MCb為主觸頭，MSCa和MSCb為主通斷觸頭，TCa1和TCb1為過渡觸頭。正常工作時(shí)，MC和MSC觸頭均接入回路，由于MSC回路電阻大于MC，此時(shí)電流主要流經(jīng)主觸頭MC。快速機(jī)構(gòu)過死點(diǎn)釋放后，主觸頭、主通斷觸頭和過渡觸頭依次斷開與閉合。觸頭間碰撞產(chǎn)生一系列振動(dòng)沖擊信號(hào)，經(jīng)固體連接和變壓器油傳遞至油箱表面。因此，可以利用振動(dòng)信號(hào)對(duì)分接開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行診斷。

2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

利用貴州長征公司1987年生產(chǎn)的一臺(tái)M型分接開關(guān)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，分接開關(guān)參數(shù)見表1。將開關(guān)及其電動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在支撐架上簡易模擬有載分接開關(guān)在變壓器中的安裝狀態(tài)，如圖3所示。

表1 分接開關(guān)參數(shù)

圖3 M型有載分接開關(guān)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

選用壓電式振動(dòng)加速度傳感器PCB 603C01、24位同步數(shù)據(jù)采集卡組建分接開關(guān)振動(dòng)信號(hào)采集裝置，傳感器參數(shù)見表2。振動(dòng)加速度傳感器安裝在環(huán)氧樹脂筒表面，距觸頭較近的位置處。

表2 振動(dòng)加速度傳感器參數(shù)

2.3 分接開關(guān)固有振動(dòng)特性

切換開關(guān)內(nèi)部動(dòng)靜觸頭閉合時(shí)產(chǎn)生的碰撞可視為對(duì)分接開關(guān)整體的一系列沖擊激勵(lì)，因而觸頭表面狀態(tài)的變化會(huì)改變系統(tǒng)的固有振動(dòng)特性，最終引起振動(dòng)信號(hào)的改變。采用力錘激勵(lì)、加速度傳感器拾振的方式同步采集激勵(lì)和響應(yīng)信號(hào)，從而獲得分接開關(guān)的沖擊振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)。實(shí)驗(yàn)獲得切換開關(guān)內(nèi)部充油和不充油條件下分接開關(guān)整體的振動(dòng)幅頻響應(yīng)特性如圖4所示。

圖4 切換開關(guān)油室充油前后的振動(dòng)響應(yīng)

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，油室充油后，振動(dòng)響應(yīng)的幅值降低，諧振峰的數(shù)量減少，曲線低頻部分變得更為光滑。上述現(xiàn)象可以解釋為：油室浸油后，變壓器油的質(zhì)量阻尼效應(yīng)加載在切換開關(guān)筒壁上，使得系統(tǒng)的固有頻率降低，阻尼比增大，因而曲線諧振峰向低頻移動(dòng)，曲線變得光滑。此外，充油后的分接開關(guān)在2 500～3 500 Hz的振動(dòng)響應(yīng)具有較高幅值，說明該頻段內(nèi)的信號(hào)具有較高的信噪比，適宜利用該頻段內(nèi)振動(dòng)特征的變化提取特征值。

3 基于時(shí)頻信號(hào)灰度共生矩陣的故障診斷方法

3.1 傳動(dòng)裝置和開關(guān)振動(dòng)信號(hào)分離方法

有載調(diào)壓開關(guān)切換時(shí)，異步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并通過軸和齒傳動(dòng)，因此采集到的振動(dòng)信號(hào)同時(shí)包含了開關(guān)本身以及傳動(dòng)裝置的振動(dòng)。齒輪磨損的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)信號(hào)中存在高頻振動(dòng)信號(hào)，容易與分接選擇器和切換開關(guān)的振動(dòng)信號(hào)混疊，因此需要從混合振動(dòng)信號(hào)中分離獲得分接開關(guān)的振動(dòng)。

假設(shè)混合信號(hào)滿足線性疊加條件，且電動(dòng)機(jī)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)具有一定的時(shí)序特點(diǎn)，可以表示為：

X(t)=AS(t)

(1)

Y(t)=WX(t)

(2)

式中，S(t)為混合前的原始信號(hào)；X(t)為測得的混合信號(hào)；Y(t)為由分離算法獲得的原始信號(hào)；A、W分別為信號(hào)混合矩陣與分離矩陣。

利用二階盲辨識(shí)算法(Second Order Blind Identification, SOBI)對(duì)混合信號(hào)進(jìn)行分離。該算法的具體步驟如下：

(1)針對(duì)采集到的混合信號(hào)利用白化矩陣V進(jìn)行白化的預(yù)處理，使Z(t)的協(xié)方差矩陣為單位陣，獲得白化后的矩陣為：

Z(t)=VX(t)

(3)

(2)計(jì)算混合后信號(hào)協(xié)方差矩陣為：

RX(0)=E[X(t)XT(t)]=ARS(0)AT

(4)

(3)計(jì)算混合信號(hào)的延時(shí)相關(guān)矩陣為：

RX(τ)=E[X(t)XT(t+τ)]

(5)

令一系列互不相等的值τ1,τ2,τ3,…,τp為延時(shí)值，代入式(5)中可分別計(jì)算出一組延時(shí)相關(guān)矩陣RS(τi)。將其白化后進(jìn)一步計(jì)算獲得：

RZ(τi)=URS(τi)UT

(6)

式中，U=VA。

由于Z(t)能夠保證各個(gè)向量元素是正交歸一的，由此推論出矩陣U也必定能夠滿足正交歸一條件，即能夠?qū)⑹?6)改寫成：

RZ(τi)=UTRS(τi)U

(7)

(4)獲得信號(hào)的解混矩陣W為：

W=UTV

(8)

分接開關(guān)正常工作時(shí)傳動(dòng)裝置和開關(guān)本體的混合振動(dòng)加速度信號(hào)如圖5(a)所示。由圖5(a)可知，從驅(qū)動(dòng)電機(jī)起動(dòng)至切換完成共持續(xù)約5 s。電機(jī)起動(dòng)后，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)幅值小于0.5g(g為重力加速度，1g=9.8 m/s2)，約1.5 s后出現(xiàn)第一個(gè)較大幅值的振動(dòng)脈沖信號(hào)，對(duì)應(yīng)分接選擇器的分合，3～4 s之間存在若干個(gè)高幅值的脈沖信號(hào)，最大幅值約20g，來自快速機(jī)構(gòu)的釋放和切換開關(guān)中各個(gè)動(dòng)靜觸頭之間的碰撞。

利用上述SOBI分離算法針對(duì)有載分接開關(guān)中不同位置加速度傳感器采集到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分離，分離的傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)信號(hào)如圖5(b)所示。由圖5(b)可知，混合信號(hào)分離后傳動(dòng)系統(tǒng)的幅值與分離前傳動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)振動(dòng)幅值相近，在0.5g以內(nèi)。原始信號(hào)中分接選擇器和切換開關(guān)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)信號(hào)的峰值顯著減低。從分離前后的信號(hào)來看，該算法能夠成功實(shí)現(xiàn)有載分接開關(guān)本體以及電動(dòng)機(jī)構(gòu)振動(dòng)信號(hào)的分離。

圖5 混合振動(dòng)信號(hào)與分離后傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)信號(hào)

3.2 灰度共生矩陣能量值的時(shí)頻特征提取方法

分接開關(guān)切換時(shí)的振動(dòng)信號(hào)屬于典型的時(shí)變非平穩(wěn)信號(hào)，因此適宜采用信號(hào)的小波時(shí)頻分析方法。小波變換利用小波作為基底，通過伸縮以及平移的累積來實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的時(shí)頻分析。設(shè)小波母函數(shù)為ψ(t)，則其在函數(shù)空間L2(R*)中滿足式：

(9)

(10)

(11)

式中，函數(shù)ψ(a,b)(x)為由小波母函數(shù)ψ(t)生成的依賴于參數(shù)對(duì)(a,b)的連續(xù)小波函數(shù)；a為伸縮的比例；b為位移參數(shù)。

選擇Harr小波對(duì)分接選擇器閉合至切換開關(guān)結(jié)束切換時(shí)共3 s內(nèi)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，結(jié)果如圖6所示。由圖6可知，切換開關(guān)引起的振動(dòng)信號(hào)最為強(qiáng)烈，能量集中在0～4 000 Hz。

圖6 分接開關(guān)振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻分析

灰度共生矩陣(Gray Level Co-occurrence Matrix, GLCM)能夠反映時(shí)頻信號(hào)的紋理特征，結(jié)合特征值可以用于分接開關(guān)狀態(tài)的判斷。按照以下步驟計(jì)算共生矩陣及特征值：

(1)將時(shí)頻分析的幅值灰度化(即幅值變換到0～252范圍內(nèi))。

(2)計(jì)算時(shí)頻矩陣的灰度共生矩陣，該矩陣主要表示某一個(gè)點(diǎn)Δm和Δn位置灰度值為i和j的概率分布：

(12)

m2=m1+Δm

(13)

n2=n1+Δn

(14)

式中，i,j=1,2,…,L；〈〉代表矩陣中某個(gè)元素對(duì)(i,j)元素處產(chǎn)生的共生值；Δm和Δn分別為該元素到元素(i,j)需要左右以及上下移動(dòng)的位移；f(x,y)為一幅二維數(shù)字圖像的灰度，其大小為Lm×Ln，Lm以及Ln為像素空間位置，Lm=1,2,…,Nm,Ln=1,2,…,Nn；(m1,n1)為圖像中一點(diǎn)的坐標(biāo)；(m2,n2)為另一點(diǎn)坐標(biāo)。

共生矩陣實(shí)際上是兩個(gè)像素點(diǎn)的聯(lián)合直方圖，對(duì)于圖像中細(xì)而規(guī)則的紋理，成對(duì)像素點(diǎn)的二維直方圖傾向于均勻分布；對(duì)于粗而規(guī)則的紋理，則傾向于最對(duì)角分布。

(3)在計(jì)算I(i,j)的共生矩陣之后，還需要對(duì)其進(jìn)行歸一化處理。將共生矩陣的各個(gè)數(shù)值除以矩陣中的最大元素。

(4)計(jì)算不同檔位切換過程中振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻域矩陣的GLCM，再根據(jù)頻帶計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)的能量值。能量值的定義為：

(15)

能量變換反映了圖像灰度分布均勻程度和紋理粗細(xì)度。若灰度共生矩陣的元素值相近，則能量較小，表示紋理細(xì)致；若其中一些元素值大，而其他值小，則能量值較大。能量值大表明一種較均勻的紋理模式。

(5)求得不同檔位對(duì)應(yīng)的能量值后，再計(jì)算切換過程不同檔位對(duì)應(yīng)的各個(gè)頻帶能量標(biāo)準(zhǔn)差平均值。

分接開關(guān)觸頭磨損和燒蝕故障后，觸頭質(zhì)量和碰撞時(shí)的接觸剛度發(fā)生變化，引起振動(dòng)信號(hào)和GLCM能量值的改變，因此可以根據(jù)能量變化對(duì)分接開關(guān)故障進(jìn)行診斷。

4 觸頭磨損和燒蝕缺陷對(duì)分接開關(guān)振動(dòng)特性的影響

原切換開關(guān)的靜觸頭及安裝面板如圖7所示，靜觸頭表面進(jìn)行了凹凸處理，從而減少動(dòng)、靜觸頭的接觸電阻。為了獲得觸頭磨損與燒蝕缺陷對(duì)應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)，制作了多個(gè)表面平整、無凹凸的靜觸頭。

圖7 切換開關(guān)靜觸頭

更換分接開關(guān)的觸頭后，進(jìn)行1～19檔和19～1檔連續(xù)切換，采集各個(gè)檔位切換過程中的振動(dòng)信號(hào)。然后利用第3節(jié)中的SOBI算法從分接開關(guān)混疊振動(dòng)信號(hào)分離獲得分接選擇器和切換開關(guān)的振動(dòng)信號(hào)，再進(jìn)行小波時(shí)頻變換，提取切換過程的不同檔位對(duì)應(yīng)的各GLCM能量標(biāo)準(zhǔn)差的平均值。

4.1 觸頭磨損

原觸頭的厚度為8 mm，磨損故障為觸頭厚度的減少，因此分別加工了厚度為6 mm和4 mm的靜觸頭。該分接開關(guān)為雙斷口結(jié)構(gòu)，因此每套觸頭包括2對(duì)主通斷觸頭，2對(duì)過渡觸頭，共計(jì)8個(gè)觸頭。不同厚度的靜觸頭如圖8所示，從左至右厚度分別為8 mm(原觸頭)，6 mm以及4 mm。

圖8 不同厚度的靜觸頭

實(shí)驗(yàn)獲得觸頭不同磨損程度振動(dòng)信號(hào)時(shí)頻分析結(jié)果及GLCM能量標(biāo)準(zhǔn)差如圖9所示。由圖9可知，不同觸頭厚度對(duì)應(yīng)的時(shí)頻信號(hào)整體分布相似，但最大幅值存在明顯差異。隨著觸頭厚度的減小，時(shí)頻圖中的最大幅值逐漸減小。從GLCM能量標(biāo)準(zhǔn)差來看，低頻段1～2 000 Hz能量沒有明顯的區(qū)別，但是2 000 Hz以上高頻能量隨厚度減小而增大。該現(xiàn)象可以解釋為：靜觸頭厚度減小，質(zhì)量降低，觸頭碰撞系統(tǒng)的固有頻率升高，因而2 000 Hz以上振動(dòng)響應(yīng)的能量明顯增大。8 mm、6 mm和4 mm觸頭對(duì)應(yīng)的能量標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.037、0.04和0.042。

圖9 觸頭不同厚度的時(shí)頻振動(dòng)信號(hào)及GLCM能量標(biāo)準(zhǔn)差

4.2 觸頭燒蝕

采用高溫電弧的電焊工具，對(duì)觸頭表面進(jìn)行燒蝕，從而獲得不同燒蝕程度的靜觸頭，如圖10所示。由圖10可知，燒蝕后的觸頭表面呈現(xiàn)黑褐色，出現(xiàn)多個(gè)電弧高溫?zé)g的黑斑點(diǎn)，且能夠觀察到一部分表面出現(xiàn)了綠色的物質(zhì)，即在電弧的作用下銅金屬表面產(chǎn)生了一定的氧化物質(zhì)。利用砂紙對(duì)除了與動(dòng)觸頭接觸的表面進(jìn)行打磨，再將觸頭安裝到固定板上。

圖10 不同燒蝕程度的靜觸頭

實(shí)驗(yàn)獲得觸頭不同燒蝕程度振動(dòng)信號(hào)時(shí)頻分析結(jié)果及GLCM能量標(biāo)準(zhǔn)差如圖11所示。由圖11可知，不同觸頭厚度對(duì)應(yīng)的時(shí)頻信號(hào)整體分布相似，但最大幅值存在一定差異。由于電弧在觸頭表面產(chǎn)生多個(gè)凹凸不平的燒蝕坑，減小了靜觸頭的剛度，動(dòng)靜觸頭碰撞過程中產(chǎn)生的高頻信號(hào)能量降低。結(jié)合磨損和燒蝕對(duì)觸頭的影響可知，磨損引起觸頭質(zhì)量降低，使得觸頭系統(tǒng)的固有頻率升高，因而高頻振動(dòng)信號(hào)的能量標(biāo)準(zhǔn)差增大，而燒蝕引起觸頭接觸剛度的降低使得固有頻率降低，最終高頻振動(dòng)信號(hào)的能量標(biāo)準(zhǔn)差減小。兩種缺陷具有相反的影響規(guī)律，但從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，觸頭燒蝕對(duì)高頻能量標(biāo)準(zhǔn)差的影響大于觸頭磨損。8 mm、6 mm和4 mm觸頭燒蝕條件下振動(dòng)信號(hào)能量標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.031、0.034和0.036。

圖11 觸頭不同燒蝕程度對(duì)應(yīng)的振動(dòng)時(shí)頻信號(hào)及GLCM能量標(biāo)準(zhǔn)差

5 結(jié)論

本文搭建了M型有載分接開關(guān)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在切換開關(guān)靜觸頭上模擬了磨損和燒蝕兩種故障，提取了振動(dòng)時(shí)頻信號(hào)灰度共生矩陣，并計(jì)算了不同觸頭狀態(tài)對(duì)應(yīng)的能量標(biāo)準(zhǔn)差。獲得的主要結(jié)論有：

(1)分接開關(guān)切換過程中的振動(dòng)信號(hào)包含了傳動(dòng)裝置、分接選擇器和切換開關(guān)的信號(hào)，采用二階盲辨識(shí)算法可以有效地從混疊振動(dòng)信號(hào)中分離出分接選擇器和切換開關(guān)的振動(dòng)信號(hào)。

(2)觸頭磨損后質(zhì)量減小，接觸碰撞時(shí)產(chǎn)生的高頻能量標(biāo)準(zhǔn)差增大。厚度降低4 mm時(shí)對(duì)應(yīng)的高頻能量標(biāo)準(zhǔn)差增大約20%。

(3)觸頭燒蝕后表面出現(xiàn)多個(gè)不平整的燒蝕坑，使得觸頭表面的接觸剛度降低。動(dòng)靜觸頭碰撞過程中產(chǎn)生的高頻信號(hào)能量下降，4 mm、6 mm和8 mm觸頭燒蝕條件下振動(dòng)信號(hào)能量標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.036、0.034和0.031。

本文的研究內(nèi)容揭示了觸頭磨損和燒蝕對(duì)切換過程振動(dòng)信號(hào)的影響規(guī)律，振動(dòng)信號(hào)時(shí)頻分析結(jié)果GLCM標(biāo)準(zhǔn)差的變化，可為基于振動(dòng)信號(hào)的有載分接開關(guān)狀態(tài)評(píng)估提供基礎(chǔ)。