一种发电机定子绕组局部放电信号在线检测方法技术

本发明专利技术公开了一种发电机定子绕组局部放电信号在线检测方法，包括以下步骤：选取从发电机定子绕组出线在线采集的待测信号作为数据源；将选取的数据源信号进行FFT-CZT测频分析，得到高精度窄带周期干扰信号频率；向经尺度变换后的Duffing振子系统输入得到的高精度窄带周期干扰信号频率，通过判断系统状态变换得到窄带周期干扰信号的幅值；根据得到的窄带周期干扰信号频率和幅值设定数字滤波器参数，通过数字滤波器对选取的数据源信号中的窄带周期干扰信号进行滤除；最后将经过数字滤波器滤波的信号输入耦合Duffing混沌振子系统分析诊断。本发明专利技术提出去除窄带周期干扰信号的新方法，简化局部放电信号检测步骤，提高现有的基于耦合Duffing混沌振子系统检测局部放电信号的检测精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及发电机局部放电信号检测
，特别设及一种发电机定子局部放 电信号在线检测方法。
技术介绍
在线检测发电机绕组绝缘局部放电的方法有很多，现今主要分为非电测法和电测 法两大类。超声波测量法、光测量法、红外检测、化学检测等测量方法属于非电测法，但其存 在灵敏度低、不易标定和信号分析难等诸多问题，从而导致运种方法的实用性不强。脉冲电 流法、介质损耗率检测、无线电干扰电压法等测量方法属于电测法，其中脉冲电流法在检测 绕组绝缘局部放电相对其他电测法的灵敏度高且容易实现，所W得到比较广泛的使用。然 而在检测局部放电的现场存在着强烈的干扰信号，主要干扰信号有：连续窄带周期性干扰 信号、白噪声干扰信号。导致现有的W脉冲电流为特征的各种检测办法例如主流的脉冲电 流法等难W满足现实的工程需求。 现今常见的排除干扰信号的方法有Ξ种：模拟带通滤波器、数字滤波技术、小波分 析技术。实际应用中，运些技术取得了显著的效果，但也存在不足之处。主要问题在于局 部放电信号频谱中频率越高谱值越小，大部分低频分量与窄带干扰频谱重叠，直接将原始 信号输入势必将局部放电脉冲的低频分量与窄带干扰一起消除，从而使局部放电信号的幅 值、极性和波形发生严重变化，影响了工作人员对局部放电类型和严重程度的判断和对局 部放电源的定位。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种发电机定子绕组局部放电信号在线检测 方法，通过对数据源信号进行FFT-CZT分析和针对性滤波，最大限度避免数据源信号中局 部放电信号的幅值、极性和波形发生严重变化，从而实现局部放电信号的精确检测。 本专利技术所采用的技术方案是： ，包括W下步骤： 步骤1:选取从发电机定子绕组出线在线采集的待测信号作为数据源； 步骤2:将选取的数据源信号进行N点FFT分析，判断出窄带周期干扰信号频率的 主瓣位置，再于主瓣范围内进行Μ点CZT(线性调频Z变换）细化，得到高精度窄带周期干 扰信号频率ω、； 步骤3 :向经尺度变换后的Duffing振子系统，输入步骤2得到的窄带周期干扰信 号频率ω、，同时调整Duffing振子系统，使其处于临界周期状态，将选取的数据源信号作为 周期策动力，对Duffing振子系统进行扰动，通过系统状态变化，获取窄带周期干扰信号的 幅值；步骤4 :将步骤3得到的窄带周期干扰信号频率和幅值，作为数字滤波器设定参数，通 过数字滤波器对选取的数据源信号中的窄带周期干扰信号进行滤除； 步骤5 :通过设定禪合Duffing混浊振子系统初始参数，使其的运动状态处于倍周 期分叉状态；将步骤4中经数字滤波器滤波的信号输入禪合Duffing混浊振子系统；如系 统出现瞬态同步突变现象，则可判断选取的数据源信号中含有局部放电信号。 在整个检测过程中，通过对数据源信号进行FFT-CZT分析和针对性滤波，最大限 度避免数据源信号中局部放电信号的幅值、极性和波形发生严重变化，从而实现局部放电 信号的精确检测。没有使用模拟滤波设备，减少信号崎变的可能W及出错的机率。 步骤1中，选取从发电机定子绕组出线在线采集的待测电压电流信号作为数据 源。此信号可通过已安装在发电机端部绕组的传感器获取，无需增设新的设备，操作简单， 节约成本。步骤2中，提取高精度窄带周期干扰信号频率ω、的流程为：[001引 （1)、将选取的数据源信号f(t)进行Ν点FFT变换，其频谱分辨率为2 31/Ν; (2)、经FFT分析，可判断出窄带周期干扰信号频率的主瓣位置ω。，再于主瓣范围 内进行Μ点CZT细化，即再对f。(η)(η= 0, 1，…，Ν-1)进行Ζ变换：(3)、通过CZT细化，在有限频率范围内进行频谱分析，频谱分辨率为Δω/Μ，其 中Δω= 2π/Ν，故信号的最高分辨率为·分析得出高精度窄带周期干扰信号频率 ωχ。 在此过程中，通过分析得出高精度窄带周期干扰信号频率，可实现对数据源信号 进行针对性滤波，充分发挥了Duffing混浊振子对噪声的免疫性和对初值的敏感性，使检 测步骤精简，操作简单，节约成本。 步骤2中，所述对数据源信号f(t)FFT-CZT测频去噪的函数表达式为：脚[001引式中，fe(n)(η= 0, 1，.，N-1)为选取的数据源的采样信号；Ww=e'2"气其频 谱分辨率为2 31/Nb)式 中，Zk二Awk，k= Ο,Ι,...,Μ-l，FFT-CZT测频方法对高 斯白噪声背景中高频信号能进行高精度估算，抗噪性能良好。同样运算量条件下，单独使用FFT的分辨率为2 31 /N，而使用FFT-CZT测频方法的最高分辨率夫与单独使用FFT 相比其分辨率可提高Μ倍。 步骤5中，构造的对白噪声具有免疫力的环形禪合Duffing振子系统，其方程如 下： 式中，N表示振子个数，k为阻尼比，丫cos(wt)为周期策动力，λ(Xi-Xi1)为相邻 振子间的线性禪合项，其中λ为禪合系数，表示禪合强度；设定禪合Duffing混浊振子系统 初始参数为：N= 2,k= 0. 5,ω= 1，λ= 0. 1。使其的运动状态处于倍周期分叉状态。本专利技术，与现有技术相比具有如 下有益效果：(1)、本专利技术提出去除窄带周期干扰信号的新方法，即对数据源信号进行FFT-CZT 测频分析，得到高精度窄带周期干扰信号频率，再通过Duff ing混浊振子系统检测窄带周 期干扰信号幅值，最后通过数字滤波器实现针对性滤波。该方法成为本专利技术其他有益效果 的基础。(2)、在整个检测过程中，通过对数据源信号进行FFT-CZT分析和针对性滤波，最 大限度避免数据源信号中局部放电信号的幅值、极性和波形发生严重变化，从而实现局部 放电信号的精确检测。同时，没有使用模拟滤波设备，减少信号崎变的可能W及出错的机 率。(3)、在信号处理分析过程中，基于FFT-CZT分析实现了Duff ing混浊振子系统对 窄带周期干扰信号幅值的检测；同时构造禪合Duffing混浊振子系统实现了发电机定子局 部放电信号检测。本专利技术充分发挥了Duffing混浊振子对噪声的免疫性和对初值的敏感 性，使检测步骤精简，操作简单，节约成本。【附图说明】 图1为本专利技术基于FFT-CZT测频去噪的发电机定子局部放电信号在线检测方法的 流程图。 图2为本专利技术发电机定子绕组出线在线采集的待测电压信号时域图。 图3为实施例中经FFT-CZT测频所得频谱分布图。 图4为实施例中经数字滤波器滤波后的电压数据源信号时域特征图。 图5(a)为实施例中禪合Duffing混浊振子系统瞬态同步突变现象图的混浊状态 图； 图5(b)为实施例中禪合Duffing混浊振子系统瞬态同步突变现象图的大尺度周 期状态图。【具体实施方式】 下面结合附图，通过优选实例对 进行详细说明。 如图1所示，，包括如下步骤： 步骤1 :选取从发电机定子绕组出线在线采集的待测信号作为数据源f(t)，图2所 示为本次优选实例中发电机定子绕组出线在当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机定子绕组局部放电信号在线检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：选取从发电机定子绕组出线在线采集的待测电压电流信号作为数据源；步骤2：将选取的数据源信号进行N点FFT分析，判断出窄带周期干扰信号频率的主瓣位置，再于主瓣范围内进行M点CZT细化，得到高精度窄带周期干扰信号频率ωx；步骤3：向经尺度变换后的Duffing振子系统，输入步骤2得到的窄带周期干扰信号频率ωx，同时调整Duffing振子系统，使其处于临界周期状态，将选取的数据源信号作为周期策动力，对Duffing振子系统进行扰动，通过系统状态变化，获取窄带周期干扰信号的幅值；步骤4：将步骤3得到的窄带周期干扰信号频率和幅值，作为数字滤波器设定参数，通过数字滤波器对选取的数据源信号中的窄带周期干扰信号进行滤除；步骤5：通过设定耦合Duffing混沌振子系统初始参数，使其的运动状态处于倍周期分叉状态；将步骤4中经数字滤波器滤波的信号输入耦合Duffing混沌振子系统；如系统出现瞬态同步突变现象，则可判断选取的数据源信号中含有局部放电信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐艳春，姜烁，李振兴，李振华，刘宇龙，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42