本申请公开了一种基于时频比分布的电力变压器振动分离方法及系统，该方法包括：利用预设的混合信号筛选条件，从振动混合信号中筛选出第一组混合信号和第二组混合信号；计算上述两者之间的时频比；分别计算时频比的幅值最佳估计值和相位最佳估计值；利用幅值最佳估计值和相位最佳估计值，构造混合矩阵估计值，并对其求逆，得到相应的逆矩阵；对振动混合信号进行傅立叶变换，将相应得到的结果乘以上述逆矩阵，得到绕组振动源信号和铁芯振动源信号的傅里叶变换结果，并对该结果进行反傅里叶变换，相应地得到绕组振动和铁芯振动的时域信号。本申请实现了将绕组振动信号和铁芯振动信号从油箱表面振动信号中分离出来的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及信号处理
，特别设及一种基于时频比分布的电力变压器振动 分离方法及系统。
技术介绍
大型电力变压器是电网系统中十分重要且贵重的关键设备之一，其安全运行对保 证电网安全、可靠至关重要。为了避免由于机械结构缺陷而引起变压器的重大事故，人们需 要对电力变压器工作过程中的振动进行分析处理。 绕组和铁忍是变压器的主要部件，同时也是变压器的主要故障部件，绕组和铁忍 还是产生变压器振动的主要源部件。变压器在运行时，娃钢片的磁致伸缩产生铁忍的振动， 而负载电流的电磁力则使绕组发生振动。绕组和铁忍的振动通过变压器内部连接固件和绝 缘油传递到变压器油箱表面，在油箱表面叠加产生振动。 目前对电力变压器的振动分析手段通常仅停留在对油箱表面振动信号的检测上， 而油箱表面振动信号只反映电压器整体的振动状况，而未能分别体现绕组的振动状况和铁 忍的振动状况。由于绕组和铁忍振动的原理及状态特征各不相同，为了能够有效监测绕组 和铁忍的状态及故障，有必要将绕组振动信号和铁忍振动信号从油箱表面振动信号中分离 开来。 综上所述可W看出，如何将绕组振动信号和铁忍振动信号从油箱表面振动信号中 分离出来，W实现对绕组和铁忍各自工作状态的有效监测是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于时频比分布的电力变压器振动分离方 法及系统，达到了将绕组振动信号和铁忍振动信号从油箱表面振动信号中分离出来的目 的，从而实现了对绕组和铁忍各自工作状态的有效监测。其具体方案如下： -种基于时频比分布的电力变压器振动分离方法，包括：[000引对电力变压器的油箱表面的振动信号进行采集，得到振动混合信号； 利用预设的混合信号筛选条件，从所述振动混合信号中筛选出第一组混合信号和 第二组混合信号； 计算所述第一组混合信号与所述第二组混合信号之间的时频比； 分别计算所述时频比的幅值最佳估计值和所述时频比的相位最佳估计值； 利用所述幅值最佳估计值和所述相位最佳估计值，构造混合矩阵估计值，并对所 述混合矩阵估计值进行求逆，得到相应的逆矩阵； 对振动混合信号进行傅立叶变换，将相应得到的结果乘W所述逆矩阵，得到绕组 振动源信号和铁忍振动源信号的傅里叶变换结果，并将所述绕组振动源信号和铁忍振动源 信号的傅立叶变换结果进行反傅里叶变换，相应地得到绕组振动的时域信号和铁忍振动的 时域信号；其中，所述混合矩阵估计值的表达式为： 其中，b21为与绕组振动源信号Sl(n)对应的幅值最佳估计值，b22为与铁忍振动源信 号S2(n)对应的幅值最佳估计值，为与所述绕组振动源信号si(n)对应的相位最佳估计 值，W22为与所述铁忍振动源信号S2(n)对应的相位最佳估计值。 优选的，所述混合信号筛选条件为:所述第一组混合信号中的电压有效值与所述 第二组混合信号中的电压有效值之差的绝对值小于预设电压值，并且所述第一组混合信号 中的电流有效值与所述第二组混合信号中的电流有效值之差的绝对值大于预设电流值。 优选的，所述计算所述第一组混合信号与所述第二组混合信号之间的时频比的过 程，包括： 通过时频比计算公式，计算所述第一组混合信号和所述第二组混合信号之间的时 频比；其中，所述时频比计算公式为： 其中，Vi(n，CO)为所述第一组混合信号的短时傅里叶变换;V2(n，CO)为所述第二组 混合信号的短时傅立叶变换;Si(n，CO )为所述绕组振动源信号si(n)的短时傅里叶变换；S2 (n，CO )为所述铁忍振动源信号S2(n)的短时傅里叶变换。 优选的，计算所述时频比的幅值最佳估计值的过程，包括： 利用单源时频区预筛选条件，从所述振动混合信号中筛选出预选单源时频区；其 中，所述单源时频区预筛选条件为：I |e(n，CO ) |-|e(n+l，CO ) M <01;其中，|e(n，CO ) I表示 时频比的幅值;01为预先设置的第一阔值； 对所述预选单源时频区内的时频比幅值进行聚类分析，构建用于表征幅值分布程 度的分布函数;其中，所述分布函数为： 计算所述分布函数的局部极大值，得到第一极大值和第二极大值； 分别计算所述第一极大值和所述第二极大值的正切值，相应地得到第一正切值和 第二正切值，将所述第一正切值确定为时频比的幅值最佳估计值b2i，将所述第二正切值确 定为时频比的幅值最佳估计值b22 ;[002引其中，特征向量 优选的，计算所述时频比的相位最佳估计值的过程，包括： 利用第一组单源时频区筛选条件，从所述预选单源时频区中筛选出与所述绕组振 动源信号si(n)对应的第一组单源时频区SSWi; 利用第二组单源时频区筛选条件，从所述预选单源时频区中筛选出与所述铁忍振 动源信号S2(n)对应的第二组单源时频区SSW2; 分别计算所述第一组单源时频区SSWi和所述第二组单源时频区SSW2的相位均值， 相应地得到第一相位均值和第二相位均值，将所述第一相位均值确定为时频比的相位最佳 估计值W21，将所述第二相位均值确定为时频比的相位最佳估计值化2 ; 其中，所述第一组单源时频区筛选条件为：||e(n，O ) |-b2i| <02,所述第二组单源 时频区筛选条件为：I |e(n，CO ) |-b22| <02,02为预先设置的第二阔值； 所述第一相位均值的计算公式为：其中，乂角心1:，6>).为所述第一 组单源时频区55^^的时频比相位值，化为所述第一组单源时频区55^^中单源时频区的个数； 所述第二相位均值的计算公式为：；其中，令^ (?，〇>)为所述第二 组单源时频区SSW2的时频比相位值，化为所述第二组单源时频区SSW2中单源时频区的个数。 本专利技术还公开了一种基于时频比分布的电力变压器振动分离系统，包括： 信号采集装置，用于对电力变压器的油箱表面的振动信号进行采集，得到振动混 合信号； 信号筛选模块，用于利用预设的混合信号筛选条件，从所述振动混合信号中筛选 出第一组混合信号和第二组混合信号； 时频比计算模块，用于计算所述第一组混合信号与所述第二组混合信号之间的时 频比； 最佳估计值计算模块，用于分别计算所述时频比的幅值最佳估计值和所述时频比 的相位最佳估计值； 矩阵构造模块，用于利用所述幅值最佳估计值和所述相位最佳估计值，构造混合 矩阵估计值，并对所述混合矩阵估计值进行求逆，得到相应的逆矩阵； 信号分离模块，用于对振动混合信号进行傅立叶变换，将相应得到的结果乘W所 述逆矩阵，得到绕组振动源信号和铁忍振动源信号的傅里叶变换结果，并将所述绕组振动 源信号和铁忍振动源信号的傅立叶变换结果进行反傅里叶变换，相应地得到绕组振动的时 域信号和铁忍振动的时域信号； 其中，所述混合矩阵估计值的表达式为： 其中，b2i为与绕组振动源信号si(n)对应的幅值最佳估计值，b22为与铁忍振动源信 号S2(n)对应的幅值最佳估计值，421为与所述绕组振动源信号si(n)对应的相位最佳估计 值，W22为与所述铁忍振动源信号S2(n)对应的相位最佳估计值。 优选的，所述混合信号筛选条件为:所述第一组混合信号中的电压有效值与所述 第二组混合信号中的电压有效值之差的绝对值小于预设电压值，并且所述第一组混合信号 中的电流有效值与所述第二组混合信号中的电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于时频比分布的电力变压器振动分离方法，其特征在于，包括：对电力变压器的油箱表面的振动信号进行采集，得到振动混合信号；利用预设的混合信号筛选条件，从所述振动混合信号中筛选出第一组混合信号和第二组混合信号；计算所述第一组混合信号与所述第二组混合信号之间的时频比；分别计算所述时频比的幅值最佳估计值和所述时频比的相位最佳估计值；利用所述幅值最佳估计值和所述相位最佳估计值，构造混合矩阵估计值，并对所述混合矩阵估计值进行求逆，得到相应的逆矩阵；对振动混合信号进行傅立叶变换，将相应得到的结果乘以所述逆矩阵，得到绕组振动源信号和铁芯振动源信号的傅里叶变换结果，并将所述绕组振动源信号和铁芯振动源信号的傅立叶变换结果进行反傅里叶变换，相应地得到绕组振动的时域信号和铁芯振动的时域信号；其中，所述混合矩阵估计值的表达式为：B(ω)=11b21e-iωμ21b22e-iωμ22;]]>其中，b21为与绕组振动源信号s1(n)对应的幅值最佳估计值，b22为与铁芯振动源信号s2(n)对应的幅值最佳估计值，μ21为与所述绕组振动源信号s1(n)对应的相位最佳估计值，μ22为与所述铁芯振动源信号s2(n)对应的相位最佳估计值。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周阳洋，黄海，周建平，刘江明，孙翔，魏泽民，陈易浩，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网浙江省电力公司，国网浙江省电力公司检修分公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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