基于电磁辐射信号的有载分接开关状态监测方法技术

一种基于电磁辐射信号的有载分接开关状态监测方法，采集正常工况下待检测的有载分接开关切换时的电磁辐射信号，对电磁辐射信号进行滤波预处理，并利用双阈值寻峰算法提取电磁辐射信号的峰值信息，得到有载分接开关的切换时序与分接开关触头间放电过程信息以及切换过程中的特征量，利用支持向量机对所述特征量进行分类，通过分类结果判断有载分接开关的工作状态

【技术实现步骤摘要】
基于电磁辐射信号的有载分接开关状态监测方法


[0001]本专利技术属于电气设备故障检测
，特别是一种基于电磁辐射信号的有载分接开关状态监测方法
。

技术介绍

[0002]电力系统不仅要提供安全
、
平稳的电能，更要及时调节线路电压
、
合理分配电能
。
变压器作为电力系统的作用组成部分，在需求调整或负荷变化时可以及时调节输出电压，发挥重要功能
。
变压器中承担调压功能的部件是变压器有载分接开关
(on
‑
load tap changer
，
OLTC)
，它通过改变连接的变压器绕组抽头，增加或减少绕组的匝数来改变电压变比，进而实现对线路电压的调节
。
作为变压器内部除了起排风散热作用的风扇外唯一需要进行机械动作的部件，有载分接开关总是需要长期承担大电流开断闭合的任务，因此它是变压器故障率最高的部件之一，约占变压器总故障的
23.2
％，因此对其进行状态监测十分重要
。
[0003]有载分接开关能实现对电压的调节依靠的是切换芯子中动静触头的分离与闭合，由于线路电感的存在，触头分离瞬间电流不能突变，会有续流电弧产生
。
电弧的电磁暂态过程不仅会在回路中产生高频电流，使电流发生畸变，也会向外辐射电磁信号，采集并分析电压
、
电流及电磁信号可用于反映有载分接开关的放电过程，进而对其电气性能做出评判
。
[0004]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本领域普通技术人员公知的现有技术的信息
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种基于电磁辐射信号的有载分接开关状态监测方法，在不影响分接开关正常工作的情况下监测且监测精度高，降低运维成本，避免严重事故
。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现，基于电磁辐射信号的有载分接开关状态监测方法包括以下步骤，
[0007]采集正常工况下待检测的有载分接开关切换时的电磁辐射信号，
[0008]对电磁辐射信号进行滤波预处理，并利用双阈值寻峰算法提取电磁辐射信号的峰值信息得到有载分接开关的切换时序与分接开关触头间放电过程信息，放电过程信息包括切换过程中的特征量，
[0009]利用支持向量机对所述特征量进行分类，通过分类结果判断有载分接开关的工作状态
。
[0010]所述的方法中，搭建有载分接开关试验平台，针对动静触头分离时产生的电弧并在电弧的产生与熄灭时产生高频电流信号与电磁辐射信号，利用传感器测量触头间电压
、
流过电流
、
流过的频率
1MHz
以上的高频电流信号与放电时向外辐射的电磁辐射信号
。
[0011]所述的方法中，利用有载分接开关试验平台进行波形测试，配有直流或交流电源
和匹配电阻的测量电路与变压器电路相连，并串入限流电阻，在测试过程中，主通断触头动作，迫使电流流经分接开关过渡支路，随着过渡电阻的接入与切出，回路中的电流会呈现规律性变化，将电流记录并与标准波形比较，判断切换过程中是否存在异常，不存在异常时，采集正常工况下待检测的有载分接开关切换时的电磁辐射信号
。
[0012]所述的方法中，使用
Teager
能量算子滤波预处理电磁辐射信号，其中，连续信号的电磁辐射信号
x(t)
的
Teager
能量算子计算方式如下：
[0013][0014]t
为时间，
w(t)
为
x(t)
的
Teager
能量，
x(t)、
和分别为
x(t)
的原始信号，一阶差分信号和二阶差分信号，上述信号均随时间变化
。
[0015]经数据采集获得的信号均为离散信号
f(n)
，利用连续三个采样点获取其
Teager
能量算子，计算方式如下：
[0016]Y[f(n)]＝
f2(n)
‑
f(n+1)f(n
‑
1)
[0017]其中
Y[f(n)]为
f(n)
的
Teager
能量算子，
f(n
‑
1)、f(n)
和
f(n+1)
为三个连续的采样数值，
n
为变量
。
[0018]所述的方法中，使用基于局部最大值的寻峰算法提取并比较每个数据点与其邻域的大小来确定局部峰值，同时为防止噪声峰值的误选与尖峰密集时的重复选择，使用设定双阈值的方法进行限制，依据
Teager
能量算子中的噪声信号幅值的
a
倍设为搜索峰值的幅值阈值以减少背景噪声峰值的误判，随后设定
b ms
为所寻的峰值间的最小时间间隔，以减少放电尖峰密集时对整体结果的影响，随后依据电磁辐射信号尖峰对电磁辐射信号进行时域上的阶段划分，得到各个电弧起始时刻
t
i
，
i
＝1～4，即各个触头动作时刻，将
t
i
，
i
＝2～4，依次与
t1作差，并将结果赋给
T
i
，
i
＝2～4，最后将
t1置零，设定为切换动作0时刻，因此动作时刻变为
T
i
，
i
＝2～4，
T1＝0；将电弧熄灭时刻与起始时刻做差得燃弧时间
L
i
，
i
＝1～4；同时统计四个切换过程中电磁信号尖峰数量
N
i
，
i
＝1～4，
T
i
，
i
＝2～
4、L
i
，
i
＝1～
4、N
i
，
i
＝1～4为用于数据分类的特征量
。
[0019]所述的方法中，针对正常工况与不同故障形式的分接开关进行特征提取，形成特征矩阵与对应的反映分接开关状态的标签矩阵
。
[0020]所述的方法中，使用
SVM
对矩阵数据进行分类实现利用特征量对分接开关状态的监测
。
[0021]和现有技术相比，本专利技术具有以下优点：利用天线可以在不影响分接开关正常工作的情况下获得电磁辐射信息进而判断分接开关状态；处理信号的算法简单，计算量小
、
处理效果好；不仅可以依据燃弧时间
L
i
(i
＝1～
4)
判断有载分接开关单个触头本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于电磁辐射信号的有载分接开关状态监测方法，其特征在于，其包括以下步骤，采集正常工况下待检测的有载分接开关切换时的电磁辐射信号，对电磁辐射信号进行滤波预处理，并利用双阈值寻峰算法提取电磁辐射信号的峰值信息得到有载分接开关的切换时序与分接开关触头间放电过程信息以及切换过程中的特征量，利用支持向量机对所述特征量进行分类，通过分类结果判断有载分接开关的工作状态
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，优选的，动静触头分离时产生电弧并在电弧的产生与熄灭时产生高频电磁辐射信号，利用传感器测量频率
1MHz
以上电磁辐射信号
。3.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用
Teager
能量算子滤波预处理电磁辐射信号，其中，连续信号的电磁辐射信号
x(t)
的
Teager
能量算子计算方式如下：
t
为时间，
w(t)
为
x(t)
的
Teager
能量，
x(t)、
和分别为
x(t)
的原始信号，一阶差分信号和二阶差分信号，上述信号均随时间变化；经数据采集获得的信号均为离散信号
f(n)
，利用连续三个采样点获取其
Teager
能量算子，计算方式如下：
Y[f(n)]
＝
f2(n)
‑
f(n+1)f(n
‑
1)
其中
Y[f(n)]
为
f(n)
的
Teager
能量算子，
f(n
‑
1)、f(n)
和
f(n+1)
为三个连续的采样数值，
n
为变量
。4.
如权利要求3所述的方法，其特征在于，使用基于局...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凡，汲胜昌，李斯盟，熊庆，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：