一种变压器暂态声振信号处理方法技术

本发明专利技术涉及电气设备故障诊断技术领域，尤其涉及一种变压器暂态声振信号处理方法，本发明专利技术提供了一种变压器暂态声振信号处理方法，包括采集变压器暂态声振信号；对获得的变压器暂态声振信号进行快速傅里叶变换；采用小波变换算法对进行傅里叶变换后的变压器暂态声振信号进行时频分析，获得信号的时域信息以及对应的频域信息。通过本发明专利技术可以描述变压器暂态声振信号存在的频率分量，同时可以展示各频率分量出现的时间，同时可以规避小波时频分析中存在的相对幅值不直观这一问题。在的相对幅值不直观这一问题。在的相对幅值不直观这一问题。

【技术实现步骤摘要】
一种变压器暂态声振信号处理方法


[0001]本专利技术涉及电气设备故障诊断
，尤其涉及一种变压器暂态声振信号处理方法。

技术介绍

[0002]变压器外部突发短路时绕组中流过的电流激增，由此会产生巨大的电磁冲击力，其对变压器的危害可能是由于电动力过大而一次性造成的绕组变形和绝缘破坏，亦或是电动力多次作用在绕组上，逐渐累积引起绕组垫块松动，绕组变形等结构变化，因此研究声振信号至关重要。传统声振信号处理方法存在背景噪声，非稳态信号由于存在突变信号，因此出现了频谱泄露等现象，使得频谱信息出现误差，频率分辨率及时间分辨率低，相对幅值不直观等一系列问题。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种变压器暂态声振信号处理方法，在绕组机械状态完好的情况下，系统非线性因素影响较小，绕组暂态声振信号较为简单，体现绕组非线性振动在不同时刻有不同的特性。具体技术方案如下：
[0004]一种变压器暂态声振信号处理方法，包括以下步骤：
[0005]步骤S1，采集变压器暂态声振信号；
[0006]步骤S2，对获得的变压器暂态声振信号进行快速傅里叶变换；
[0007]步骤S3，采用小波变换算法对进行傅里叶变换后的变压器暂态声振信号进行时频分析，获得信号的时域信息以及对应的频域信息。
[0008]优选地，所述步骤S3中设变压器暂态声振信号为w(t)；其连续小波变换为：
[0009][0010]a为伸缩因子，b为平移因子；
[0011]函数ψ(a,b)(x)为由小波母函数为ψ(t)生成的依赖于参数对(a,b)的连续小波函数，简称为小波；
[0012][0013]优选地，还包括对小波系数进行校正，结合连续小波变换的尺度变换性质以及相应的小波基函数参数，可以得到以下校正函数：
[0014][0015]式中W
′
w
为校正后的小波系数，W
w
为校正前的小波系数，f为信号频率，f
s
为信号采样频率，f
c
为小波基函数中心频率。
[0016]本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种变压器暂态声振信号处理方法，包括采集变压器暂态声振信号；对获得的变压器暂态声振信号进行快速傅里叶变换；采用小波变换算法对进行傅里叶变换后的变压器暂态声振信号进行时频分析，获得信号的时域信息以及对应的频域信息。通过本专利技术可以描述变压器暂态声振信号存在的频率分量，同时可以展示各频率分量出现的时间，同时可以规避小波时频分析中存在的相对幅值不直观这一问题。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0018]图1为变压器短路冲击时电流、振动、声压信号；
[0019]图2为模拟信号的时域波形，其中图2(a)为稳态模拟信号的时域波形，图2(b)为非稳态模拟信号的时域波形；
[0020]图3为模拟信号的FFT频谱图，其中图3(a)为稳态模拟信号的FFT频谱图，图3(b)为非稳态模拟信号的FFT频谱图；
[0021]图4为模拟信号的小波变换的时频图，其中图4(a)为稳态模拟信号的小波变换的时频图，图4(b)为非稳态模拟信号的小波变换的时频图；
[0022]图5为模拟信号小波变换校正后的时频图，其中图5(a)为稳态模拟信号的小波变换校正后的时频图，图5(b)为非稳态模拟信号的小波变换校正后的时频图；
[0023]图6暂态声振信号时频图；其中图6(a)为振动信号时频图，图6(b)为声学信号时频图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0026]还应当理解，在本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0027]还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0028]本专利技术的具体实施方式提供了一种变压器暂态声振信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0029]步骤S1，采集变压器暂态声振信号。变压器遭受外部短路冲击时，绕组中流过的电
流包括周期分量及指数衰减分量，因此短路电流会首先达到最大，随后衰减并趋于稳定，直到断路器动作切开电源。而振动或声学信号中包含恒定项，衰减项，电流频率周期衰减项(50Hz)，二倍电流频率周期项(100Hz)等分量。以某次110kV变压器A相高对中70％短路冲击为例，其短路电流、振动及声压信号时域波形如图1所示，且该次短路冲击未对绕组造成损伤。可以发现：
[0030](1)通过控制合闸相位，非对称短路电流在第一峰值处达到最大值，在70％规定电流加载下，可以达到4424A，是额定电流262A的16.89倍，随后逐渐衰减至对称短路电流值1633，为额定电流的6.23倍，在经过0.24秒后切开电源，电流归零。而在100％规定电流加载下，第一峰值可达到6321A，这将对绕组的电气性能、热力性能、机械性能等方面造成巨大的冲击；
[0031](2)由于电动力与电流的平方成正比，因此，在整个短路过程中绕组所受电动力可达到稳态工况下电动力的39
‑
285倍。在100％规定电流加载下，电动力最大甚至可以达到582倍，这种情况下绕组的振动将远大于其它振源(铁芯、冷却装置等)，因此短路冲击时的振动及声学信号可视作绕组单独发出的信号；
[0032](3)对比稳态下的振动信号，短路冲击造成的振动加速度可达到10g量级(g为一个重力加速度，约为10m/s2)，振动的最大值并非出现在电流第一峰值处，而是先变大再变小，呈现“梭子状”，且在0.24秒切断短路电流后，并没有立即消失，而是由强迫振动转为自由振动进而慢慢衰减，最终耗尽能量，持续0.5秒左右；
[0033](4)声压信号作为振动在空气中的传播，与油箱表面振动有很好的相关性，变化趋势与振动信号一致。另外，可以观察到在短路冲击前后声学信号并不平整，存在背景噪声，但冲击时的声压值远本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变压器暂态声振信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，采集变压器暂态声振信号；步骤S2，对获得的变压器暂态声振信号进行快速傅里叶变换；步骤S3，采用小波变换算法对进行傅里叶变换后的变压器暂态声振信号进行时频分析，获得信号的时域信息以及对应的频域信息。2.根据权利要求1所述的一种变压器暂态声振信号处理方法，其特征在于，所述步骤S3中设变压器暂态声振信号为w(t)；其连续小波变换为：a为伸缩因子，b为平移因子；函数ψ(a,b)(x)为由小波母函数为ψ(t)生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锐，陈梁远，黎大健，易辰颖，韩方源，张磊，芦宇峰，苏毅，潘绍明，马源，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：