气体绝缘组合电器超声波检测异常信号的诊断方法技术

本发明专利技术提供了气体绝缘组合电器超声波检测异常信号的诊断方法，属于电力设备异常诊断领域。包括获取离散条件下的时频幅值谱矩阵以及边际谱列向量，对离散化时频幅值谱矩阵和边际谱列向量进行平稳化处理，获取平稳化时频幅值谱矩阵和平稳化边际谱列向量，结合平稳性指数，确定离散条件下平稳性指数构成的列向量。通过基于HHT变换中的时频幅值谱即本实施例中的时频幅值谱，结合所获取的边际谱列向量和平稳性指数列向量，综合对接收到的超声波检测信号特征频率的成分的总强度和平稳性进行时频特征分析，推断出气体绝缘组合电器气室中实际的异常原因，从而实现进一步的故障诊断，提高了气体绝缘组合电器超声波检测信号分析诊断的准确率。

Diagnosis method of abnormal signals in ultrasonic testing of gas insulated combined electrical apparatus

The invention provides a diagnostic method for ultrasonic insulation abnormal signals of a gas insulated combined appliance, which belongs to the field of abnormal diagnosis of power equipment. Including obtaining amplitude under the condition of discrete spectral matrix and marginal spectrum column vector, the discrete time frequency amplitude spectrum and marginal spectrum matrix column vector smoothly, obtain the steady amplitude spectrum matrix and steady marginal spectrum of columns, with the stationarity index, determine the column vector under discrete condition stability the index of. The amplitude of HHT transform based on time-frequency spectrum is the embodiment of the amplitude spectrum, combined with the marginal spectrum of column vectors and the stability of the index columns, the general strength and the stability of signal characteristic frequency of the received ultrasonic detection component of time-frequency characteristic analysis, deduce abnormal the actual cause of gas insulated switchgear in the gas chamber, so as to achieve further fault diagnosis. The accuracy rate of gas insulated switchgear ultrasonic detection signal analysis and diagnosis to improve.

【技术实现步骤摘要】
气体绝缘组合电器超声波检测异常信号的诊断方法
本专利技术属于电力设备领域，特别涉及气体绝缘组合电器超声波检测异常信号的诊断方法。
技术介绍
目前，气体绝缘组合电器(GasInsulatedSwitchgear，GIS)在电力系统能量传输系统中应用越发广泛。为了保障其正常运行，需要对其进行绝缘状态检测和日常维护。超声波检测法使用固定在GIS外壁上的压电传感器接收其内部缺陷产生的超声波信号(频率为10～50kHz)来判定是否存在缺陷以及缺陷位置。超声波检测作为气体绝缘组合电器的一种重要的带电检测方法，设备内部的状态信息隐藏在超声波检测信号中。但是现有的便携式检测仪仅能对超声波检测信号进行简单的分析，例如气体绝缘组合电器中互感器的机械振动和悬浮电位放电在便携式超声波检测仪器的连续测量模式下均会表现出较强的100Hz频率成分，难以分辨该频率成分是由哪种异常原因引起。而通过希尔伯特—黄变换(HilbertHuangTransform，HHT)得到的幅值谱虽然反映了信号的详细动态时频特征，但是由于其含有的信息量太大，无法直观读取信号的时频特征。以上因素制约了对气体绝缘组合电器的超声波检测异常信号的分析诊断。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术提供了气体绝缘组合电器超声波检测异常信号的诊断方法，可以提高对超声波检测信号分析诊断能力的。为了达到上述技术目的，本专利技术提供了气体绝缘组合电器超声波检测异常信号的诊断方法，所述异常诊断方法，包括：对接收到的超声波检测信号进行希尔伯特变换，获取所述超声波检测信号的包络线，对所述超声检测信号的包络线进行希尔伯特—黄变换，得到与所述超声波检测信号的包络线对应的时频幅值谱H(f,t)，以及与所述时频幅值谱H(f,t)对应的边际谱M(f)，获取与所述边际谱M(f)对应的边际谱的平均值其中，f和t为上述函数中涉及的自变量，分别代表频率和时间；根据所述时频幅值谱H(f,t)、所述边际谱M(f)以及所述边际谱的平均值确定平稳性指数K；在离散条件下，所述时频幅值谱H(f,t)变为离散化的时频幅值谱矩阵Hxy，对所述离散化时频幅值谱矩阵Hxy中元素进行逐行求和，获取离散化边际谱列向量Mx，其中，x表示矩阵、列向量中总行数，y表示矩阵中的总列数；对离散化时频幅值谱矩阵Hxy和离散化边际谱列向量Mx进行平稳化处理，分别获取处理后矩阵和列向量内的特定元素的平均值，以及由特定元素的平均值构成的平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'和平稳化边际谱列向量Mx`；获取平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'中的元素以及离散化边际谱列向量Mx中的元素，结合平稳性指数K的计算方法，确定离散条件下平稳性指数构成的列向量Kx，根据离散化边际谱列向量Mx与第一种平稳性指数列向量Kx进行异常诊断。可选的，还包括：获取所述平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'中的元素以及平稳化边际谱列向量Mx`中的元素，结合所述平稳性指数K的计算方法，确定离散条件下平稳性指数构成的列向量Kx'，根据平稳化边际谱列向量Mx`与第二种平稳性指数列向量Kx'进行异常诊断。可选的，根据所述时频幅值谱H(f,t)、所述边际谱M(f)以及边际谱的平均值确定平稳性指数K，包括：其中，T为从0时刻开始直到本次需要分析的超声波检测信号结束为止的时间间隔。可选的，所述对离散化时频幅值谱矩阵Hxy和离散化边际谱列向量Mx进行平稳化处理，分别获取处理后矩阵内的特定元素的平均值，以及由特定元素的平均值构成的平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'和平稳化边际谱列向量Mx`，包括：确定频率覆盖常数k；提取所述离散化时频幅值谱矩阵Hxy中的元素hpq，其中p表示矩阵或列向量中的第p行，q表示矩阵中的第q列，在所述平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'中的第p行和第q列元素hpq'的第一种计算方法为根据公式一对所述元素hpq，及其向上k个元素和向下k个元素求平均值hpq'构建由所述平均值hpq'组成的平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'；提取所述离散化边际谱列向量Mx中的元素mp，在所述离散化边际谱列向量Mx中，根据公式二对所述元素mp，及其向上k个元素和向下k个元素求平均值mp'，构建由所述平均值mp'组成的平稳化边际谱列向量Mx`；可选的，在所述离散化时频幅值谱矩阵Hxy'中，如果元素hpq向上元素仅有s个，不足k个，则hpq'的第二种计算方法为根据公式三对所述元素hpq，及其向上的s个元素和向下k个元素求平均值hpq'，在所述离散化边际谱列向量Mx中，如果元素mp向上元素仅有s个，不足k个，则mp'的第二种计算方法为根据公式四对所述元素mp，及其向上的s个元素和向下k个元素求平均值mp'，可选的，在所述离散化时频幅值谱矩阵Hxy'中，如果元素hpq向上元素仅有s个，不足k个，则hpq'的第三种计算方法为根据公式五对所述元素hpq，及其向上的s个元素和向下s个元素求平均值hpq'，在所述离散化边际谱列向量Mx中，如果元素mp向上元素仅有s个，不足k个，则mp'的第三种计算方法为根据公式六对所述元素mp，及其向上的s个元素和向下s个元素求平均值mp'，可选的，在所述离散化时频幅值谱矩阵Hxy'中，如果元素hpq向下元素仅有s个，不足k个，则hpq'的第四种计算方法为根据公式七对所述元素hpq，及其向下的s个元素和向上k个元素求平均值hpq'，在所述离散化边际谱列向量Mx中，如果元素mp向下元素仅有s个，不足k个，则mp'的第四种计算方法为根据公式八对所述元素mp，及其向下的s个元素和向上k个元素求平均值mp'，可选的，在所述离散化时频幅值谱矩阵Hxy'中，如果元素hpq向下元素仅有s个，不足k个，则hpq'的第五种计算方法为根据公式九对所述元素hpq，及其向下的s个元素和向上s个元素求平均值hpq'，在所述离散化边际谱列向量Mx中，如果元素mp向下元素仅有s个，不足k个，则mp'的第五种计算方法为根据公式十对所述元素mp，及其向下的s个元素和向上s个元素求平均值mp'，可选的，所述获取平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'中的元素以及离散化边际谱列向量Mx中的元素，结合平稳性指数K，确定离散条件下平稳性指数构成的列向量Kx，包括：获取所述平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'中的元素hpq'以及所述平稳化时频幅值谱矩阵Mx中的元素mp，结合公式十一确定离散条件下的平稳性指数Kp，根据所述离散条件下平稳性指数Kp构建第一种平稳性指数列向量Kx。可选的，所述获取所述平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'中的元素以及平稳化边际谱列向量Mx`中的元素，结合所述平稳性指数K的计算方法，确定离散条件下平稳性指数构成的列向量Kx'，包括：获取所述平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'中的元素hpq'以及所述平稳化时频幅值谱矩阵Mx`中的元素mp'，结合公式十二确定离散条件下的平稳性指数Kp'，根据所述离散条件下平稳性指数Kp'构建第二种平稳性指数列向量Kx'。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：通过基于HHT变换中的超声检测信号包络线的时频幅值谱即本实施例中的时频幅值谱，结合所获取的边际谱列向量和平稳性指数列向量，综合对接收到的超声波检测信号特征频率的成分的总强度和平稳性进行时频特征分析，推断出气体绝缘组合电器气室中实际的异常原因，从而实现进一步的故障本文档来自技高网...

【技术保护点】
气体绝缘组合电器超声波检测异常信号的诊断方法，其特征在于，所述异常诊断方法，包括：对接收到的超声波检测信号进行希尔伯特变换，获取所述超声波检测信号的包络线，对所述超声检测信号的包络线进行希尔伯特—黄变换，得到与所述超声波检测信号的包络线对应的时频幅值谱H(f,t)，以及与所述时频幅值谱H(f,t)对应的边际谱M(f)，获取与所述边际谱M(f)对应的边际谱的平均值

【技术特征摘要】
1.气体绝缘组合电器超声波检测异常信号的诊断方法，其特征在于，所述异常诊断方法，包括：对接收到的超声波检测信号进行希尔伯特变换，获取所述超声波检测信号的包络线，对所述超声检测信号的包络线进行希尔伯特—黄变换，得到与所述超声波检测信号的包络线对应的时频幅值谱H(f,t)，以及与所述时频幅值谱H(f,t)对应的边际谱M(f)，获取与所述边际谱M(f)对应的边际谱的平均值其中，f和t为上述函数中涉及的自变量，分别代表频率和时间；根据所述时频幅值谱H(f,t)、所述边际谱M(f)以及所述边际谱的平均值确定平稳性指数K；在离散条件下，所述时频幅值谱H(f,t)变为离散化的时频幅值谱矩阵Hxy，对所述离散化时频幅值谱矩阵Hxy中元素进行逐行求和，获取离散化边际谱列向量Mx，其中，x表示矩阵、列向量中总行数，y表示矩阵中的总列数；对离散化时频幅值谱矩阵Hxy和离散化边际谱列向量Mx进行平稳化处理，分别获取矩阵和列向量内的特定元素的平均值，以及由特定元素的平均值构成的平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'和平稳化边际谱列向量Mx`；获取平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'中的元素以及离散化边际谱列向量Mx中的元素，结合平稳性指数K，确定离散条件下平稳性指数构成的列向量Kx，根据离散化边际谱列向量Mx与第一种平稳性指数列向量Kx进行异常诊断。2.根据权利要求1所述气体绝缘组合电器超声波检测异常信号的诊断方法，其特征在于，还包括：获取所述平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'中的元素以及平稳化边际谱列向量Mx`中的元素，结合所述平稳性指数K的计算方法，确定离散条件下平稳性指数构成的列向量Kx'，根据平稳化边际谱列向量Mx`与第二种平稳性指数列向量Kx'进行异常诊断。3.根据权利要求1所述的气体绝缘组合电器超声波检测异常信号的诊断方法，其特征在于，根据所述时频幅值谱H(f,t)、所述边际谱M(f)以及边际谱的平均值确定平稳性指数K，包括：其中，T为从0时刻开始直到本次需要分析的超声波检测信号结束为止的时间间隔。4.根据权利要求1所述的气体绝缘组合电器超声波检测异常信号的诊断方法，其特征在于，所述对离散化时频幅值谱矩阵Hxy和离散化边际谱列向量Mx进行平稳化处理，分别获取处理后矩阵内的特定元素的平均值，以及由特定元素的平均值构成的平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'和平稳化边际谱列向量Mx`，包括：确定频率覆盖常数k；提取所述离散化时频幅值谱矩阵Hxy中的元素hpq，其中p表示矩阵或列向量中的第p行，q表示矩阵中的第q列，在所述平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'中的第p行和第q列元素hpq'的第一种计算方法为根据公式一对所述元素hpq，及其向上k个元素和向下k个元素求平均值构建由所述平均值hpq'组成的平稳化时频幅值谱矩阵Hxy'；提取所述离散化边际谱列向量Mx中的元素mp，在所述离散化边际谱列向量Mx中，根据公式二对所述元素mp，及其向上k个元素和...

【专利技术属性】
技术研发人员：管敏渊，
申请(专利权)人：国网浙江省电力公司湖州供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33