变压器有载分接开关振动信号提取方法技术

本发明专利技术的实施例提供了一种变压器有载分接开关振动信号提取方法，涉及变压器有载分接开关状态监测技术领域。方法通过对OLTC油箱顶盖或变压器油箱外壳表面的振动信号进行监测，首先通过预处理，对每帧振动信号进行傅里叶变换得到信号频谱图，将频谱图划分为多个子频带并计算每帧信号的能量谱熵，通过设置能量谱熵门限和时间门限获取信号的起点和终点，实现从数秒长的振动信号中分离出毫秒级的OLTC振动信号片段。该方法能自动实现OLTC振动信号提取，便于OLTC在线监测技术的推广和使用，为OLTC机械状态评估提供基础和支撑，具有很好的实用价值。实用价值。实用价值。

【技术实现步骤摘要】
变压器有载分接开关振动信号提取方法


[0001]本专利技术涉及变压器有载分接开关状态监测
，具体而言，涉及一种变压器有载分接开关振动信号提取方法。

技术介绍

[0002]变压器是电力系统的关键设备，有载分接开关(on
‑
load tap
‑
changer，简称：OLTC)作为变压器中唯一频繁动作的核心部件，承担着调节无功功率、稳定电网电压的重要作用，其运行可靠性对于变压器具有重要意义。统计表明，OLTC异常引起的故障约占变压器总故障的30％，OLTC故障主要包括机械故障和电气故障，其中，机械故障占比超过90％。OLTC一旦发生机械故障，轻则导致线路跳闸、损失输送功率，重则引发变压器起火烧毁，造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，对OLTC机械状态进行检测和诊断具有重要意义。
[0003]目前，OLTC普遍采用停电检修的方式，但该方式费时费力且不能实现设备状态在线监测。振动法具有灵敏度高、安装方便、与变压器无直接电气连接、易于实现带电检测等优点，近年来在电力设备状态监测中应用广泛。OLTC切换时动静触头等零部件机构间的碰撞与摩擦会引起机械振动，而振动信号中包含了大量的设备状态信息，因此振动法已逐渐成为OLTC机械状态在线监测的关注热点。现有的OLTC机械状态在线监测系统普遍采用电机电流信号作触发，同步采集数秒的振动信号，而变压器OLTC切换动作引起的振动信号时长仅为毫秒级，进行OLTC机械状态诊断的前提是从数秒长的振动信号中提出OLTC振动信号片段，采用人工提取的方法费时费力，且需要专业人员来完成，不便于该项技术的推广和使用，而关于OLTC振动信号定位和提取的方法却鲜有报告。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的包括提供了一种变压器有载分接开关振动信号提取方法，其能够为OLTC机械状态评估提供基础和支撑。
[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变压器有载分接开关振动信号提取方法，变压器有载分接开关振动信号提取方法包括：
[0007]S1：对OLTC油箱顶盖或变压器油箱外壳表面的振动进行监测，采集一段数秒长的振动信号；
[0008]S2：对采集的振动信号进行预处理，得到振动信号片段；
[0009]S3：对振动信号片段中每帧振动信号进行傅里叶变换，得到每帧振动信号的频谱图；
[0010]S4：将频谱图划分成多个子频带，分别计算每个子频带的能量；
[0011]S5：基于每个子频带的能量，计算每一帧振动信号的能量谱熵；
[0012]S6：设定能量谱熵门限H
thres
及持续时间门限T
thres1
、T
thres2
，逐帧对比，确定信号的
开始位置和结束位置；
[0013]S7：基于信号的开始位置和结束位置，分离出OLTC振动信号片段。
[0014]在可选的实施方式中，S1包括：
[0015]在OLTC进行调压操作时，利用OLTC在线监测系统对OLTC的油箱顶盖或变压器油箱外壳表面的振动信号进行采集，其中，OLTC在线监测系统由电机电流信号通道做触发，同步采集数秒长的振动信号。
[0016]在可选的实施方式中，S2包括：
[0017]对采集的振动信号进行零均值、加窗和分帧预处理。
[0018]在可选的实施方式中，S2包括：
[0019]对采集的振动信号进行零均值处理，去掉信号中存在的直流分量，方法如下所示：
[0020][0021]式中：为去掉均值后的振动信号，N表示振动信号x的采样点数。
[0022]在可选的实施方式中，S2包括：
[0023]对振动信号进行加窗和分帧预处理，得到振动信号片段，其中，第n时刻的一帧振动信号为：
[0024]x
n
＝x*h(n)
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(2)
[0025]式中：x
n
为信号x取样序列，h(n)为窗函数。
[0026]在可选的实施方式中，在S4中，每个子频带的能量的计算公式如下：
[0027][0028]式中：S
i
为每帧振动信号第i个子频带的能量和，M为划分的子频带个数，f
j
为相应子频带内第j个频率分量幅值，K为每个子频带内频率分量个数。
[0029]在可选的实施方式中，在S5中，每一帧振动信号的能量谱熵的计算公式如下：
[0030][0031][0032]式中，p
i
为每帧振动信号第i个子频带的概率密度函数，p
k
为每帧振动信号第k个子频带的概率密度函数，H为每帧振动信号的能量谱熵。
[0033]在可选的实施方式中，S6包括：
[0034]当某帧信号的能量谱熵大于H
thres
、且信号持续时间超过T
thres1
时，则判定当前帧是OLTC振动信号的开始位置。
[0035]在可选的实施方式中，S6包括：
[0036]当检测到信号开始后的某帧信号的能量谱熵小于H
thres
、且持续时间超过T
thres2
仍
没有能量谱熵大于H
thres
的信号出现时，则判定当前帧是OLTC振动信号的结束位置。
[0037]在可选的实施方式中，在S6中，H
thres
设置为0.5，T
thres1
设置为5ms，T
thres2
设置为5ms。
[0038]本专利技术实施例提供的变压器有载分接开关振动信号提取方法的有益效果包括：
[0039]通过对OLTC油箱顶盖或变压器油箱外壳表面的振动信号进行监测，首先通过零均值处理、加窗和分帧等预处理，对每帧振动信号进行傅里叶变换得到信号频谱图，将频谱图划分为多个子频带并计算每帧信号的能量谱熵，通过设置能量谱熵门限和时间门限获取信号的起点和终点，实现从数秒长的振动信号中分离出毫秒级的OLTC振动信号片段。该方法能自动实现OLTC振动信号提取，便于OLTC在线监测技术的推广和使用，为OLTC机械状态评估提供基础和支撑，具有很好的实用价值。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0041]图1为本专利技术实施例提供的变压器有载分接开关振动信号提取方法的流程图；
[0042]图2为本实施例中采集的振动信号的时域波形图；
[0043]图3(a)为本实施例中变压器本体振动信号的频谱图；
[0044]图3(b)为本实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变压器有载分接开关振动信号提取方法，其特征在于，所述变压器有载分接开关振动信号提取方法包括：S1：对OLTC油箱顶盖或变压器油箱外壳表面的振动进行监测，采集一段数秒长的振动信号；S2：对采集的所述振动信号进行预处理，得到振动信号片段；S3：对所述振动信号片段中每帧振动信号进行傅里叶变换，得到每帧振动信号的频谱图；S4：将所述频谱图划分成多个子频带，分别计算每个所述子频带的能量；S5：基于每个所述子频带的能量，计算每一帧振动信号的能量谱熵；S6：设定能量谱熵门限H
thres
及持续时间门限T
thres1
、T
thres2
，逐帧对比，确定信号的开始位置和结束位置；S7：基于信号的所述开始位置和所述结束位置，分离出OLTC振动信号片段。2.根据权利要求1所述的变压器有载分接开关振动信号提取方法，其特征在于，S1包括：在OLTC进行调压操作时，利用OLTC在线监测系统对OLTC的油箱顶盖或变压器油箱外壳表面的振动信号进行采集，其中，所述OLTC在线监测系统由电机电流信号通道做触发，同步采集数秒长的振动信号。3.根据权利要求1所述的变压器有载分接开关振动信号提取方法，其特征在于，S2包括：对采集的所述振动信号进行零均值、加窗和分帧预处理。4.根据权利要求3所述的变压器有载分接开关振动信号提取方法，其特征在于，S2包括：对采集的所述振动信号进行零均值处理，去掉信号中存在的直流分量，方法如下所示：式中：为去掉均值后的振动信号，N表示振动信号x的采样点数。5.根据权利要求3所述的变压器有载分接开关振动信号提取方法，其特征在于，S2包括：对所述振动信号进行加窗和分帧预处理，得到所述振动信号片段，其中，第n时刻的一帧振动信号为：x
n
＝x*h(n)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ...

【专利技术属性】
技术研发人员：何良，张紫薇，丁登伟，袁明虎，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：