基于短时分析的变压器有载分接开关切换振动信号定位分离方法技术

本发明专利技术的实施例提供了一种基于短时分析的变压器有载分接开关切换振动信号定位分离方法，涉及变压器状态监测技术领域

【技术实现步骤摘要】
基于短时分析的变压器有载分接开关切换振动信号定位分离方法


[0001]本专利技术涉及变压器状态监测
，具体而言，涉及一种基于短时分析的变压器有载分接开关切换振动信号定位分离方法
。

技术介绍

[0002]有载分接开关
(
英文名：
on
‑
load tap
‑
changer
，简称：
OLTC)
与变压器调压线圈相连，在变压器处于运行状态下动态切换线圈匝数，实现了电压的动态调节
。OLTC
是变压器中唯一频繁动作部件，运行过程中承受机
、
电
、
热等多种应力作用，故障率较高
。
据有关统计结果显示：
30
％的变压器故障来自于
OLTC
，因此对
OLTC
状态进行监测具有重要意义
。
[0003]由于
OLTC
在切换时，电机
、
连杆
、
齿轮箱
、
快速机构
、
触头等零部件会进行一系列的机械运动并引起振动
。
这些振动信号包含丰富的设备状态信息，因而被广泛用于
OLTC
状态监测
。
从
OLTC
切换阶段振动信号中提取特征量指标
、
并形成机械故障的诊断方法是这一监测技术的关键，而这又建立在从一定时长的振动信号中定位并分离出切换阶段振动信号片段的基础之上，目前关于如何提取切换阶段振动信号片段的研究极少，不便于该项技术的推广和使用
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的包括提供一种基于短时分析的变压器有载分接开关切换振动信号定位分离方法，其能够提取切换阶段的振动信号片段，为
OLTC
的状态评估提供支撑
。
[0005]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0006]本专利技术提供一种基于短时分析的变压器有载分接开关切换振动信号定位分离方法，方法包括：
[0007]S1
：在
OLTC
换挡时，采用加速度传感器采集
OLTC
的振动信号
x(n)
，其中，
n
为采集次数的序号，
n
＝1，2，
···
，
N
；
[0008]S2
：对采集到的振动信号
x(n)
进行高通滤波预处理，去掉振动信号
x(n)
中的低频干扰；
[0009]S3
：对振动信号
x(n)
进行加窗和分帧处理，得到若干段以帧为单元组成的振动信号片段，第
i
帧振动信号片段记为
y
i
(n)
；
[0010]S4
：求取每帧振动信号片段的短时过零率，第
i
帧振动信号片段
y
i
(n)
的短时过零率记为
Z
i
(n)
；
[0011]S5
：基于短时过零率
Z
i
(n)
和第一阈值
Z
thres1
，确定切换阶段振动信号开始的帧数；
[0012]S6
：基于短时过零率
Z
j
(n)
和第二阈值
Z
thres2
，确定切换阶段振动信号结束的帧数；
[0013]S7
：基于振动信号开始的帧数和结束的帧数，定位和分离出
OLTC
切换阶段的振动信号片段
。
[0014]在可选的实施方式中，在
S3
中，第
i
帧振动信号片段
y
i
(n)
的表达式为：
[0015]y
i
(n)
＝
ω
(n)x((i
‑
1)i
nc
+n)
[0016]1≤n≤w
len
,1≤i≤f
n
[0017]式中：
ω
(n)
为窗函数，
w
len
为帧长，
i
nc
为帧移长度，
f
n
为振动信号分帧后的总帧数
。
[0018]在可选的实施方式中，在
S4
中，短时过零率
Z
i
(n)
的计算公式如下：
[0019][0020]式中：
sgn
是符号函数，满足：
[0021][0022]在可选的实施方式中，
S5
包括：
[0023]当
Z
i
(n)
＞
Z
thres1
且之后连续
T
thres1
时间内振动信号片段的短时过零率均大于
Z
thres1
时，则认定切换阶段振动信号从第
i
帧开始
。
[0024]在可选的实施方式中，在
S5
中，第一阈值
Z
thres1
的计算公式如下：
[0025]Z
thres1
＝
k1Z
max
[0026]式中：
k1为系数，大于1，
Z
max
为前几帧背噪信号的短时过零率最大值
。
[0027]在可选的实施方式中，在
S5
中，第一阈值
Z
thres1
设置为
20
，时间阈值
T
thres1
设置为
4ms。
[0028]在可选的实施方式中，
S6
包括：
[0029]当
Z
j
(n)
＜
Z
thres2
且之后
T
thres2
时间内振动信号片段的短时过零率均小于
Z
thres2
时，则认定切换阶段振动信号从第
j
帧结束
。
[0030]在可选的实施方式中，在
S6
中，第二阈值
Z
thres2
的计算公式如下：
[0031]Z
thres2
＝
k2Z
max
[0032]式中：
k2为系数，大于1，
Z
max
为前几帧背噪信号的短时过零率最大值
。
[0033]在可选的实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于短时分析的变压器有载分接开关切换振动信号定位分离方法，其特征在于，所述方法包括：
S1
：在
OLTC
换挡时，采用加速度传感器采集
OLTC
的振动信号
x(n)
，其中，
n
为采集次数的序号，
n
＝1，2，
···
，
N
；
S2
：对采集到的振动信号
x(n)
进行高通滤波预处理，去掉振动信号
x(n)
中的低频干扰；
S3
：对振动信号
x(n)
进行加窗和分帧处理，得到若干段以帧为单元组成的振动信号片段，第
i
帧振动信号片段记为
y
i
(n)
；
S4
：求取每帧振动信号片段的短时过零率，第
i
帧振动信号片段
y
i
(n)
的短时过零率记为
Z
i
(n)
；
S5
：基于短时过零率
Z
i
(n)
和第一阈值
Z
thres1
，确定切换阶段振动信号开始的帧数；
S6
：基于短时过零率
Z
j
(n)
和第二阈值
Z
thres2
，确定切换阶段振动信号结束的帧数；
S7
：基于振动信号开始的帧数和结束的帧数，定位和分离出
OLTC
切换阶段的振动信号片段
。2.
根据权利要求1所述的基于短时分析的变压器有载分接开关切换振动信号定位分离方法，其特征在于，在
S3
中，第
i
帧振动信号片段
y
i
(n)
的表达式为：
y
i
(n)
＝
ω
(n)x((i
‑
1)i
nc
+n)1≤n≤w
len
,1≤i≤f
n
式中：
ω
(n)
为窗函数，
w
len
为帧长，
i
nc
为帧移长度，
f
n
为振动信号分帧后的总帧数
。3.
根据权利要求2所述的基于短时分析的变压器有载分接开关切换振动信号定位分离方法，其特征在于，在
S4
中，短时过零率
Z
i
(n)
的计算公式如下：式中：
sgn
是符号函数，满足：
4.
根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：何良，陈玉峰，毕建刚，丁登伟，许渊，周加斌，刘卫东，袁明虎，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：