有载分接开关的振动信号处理方法、装置、系统及介质与流程

本发明涉及输变电设备检测，尤其涉及一种高压变压器的有载分接开关的振动信号处理方法。

背景技术：

1、有载分接开关(on-load tap-changer，oltc)是高压变压器调节电压与功率，保障电力系统功率稳定与电网安全的关键设备。有载分接开关可在带负载条件下改变电压变比，承担着不断电情况下调节系统电压与功率、补偿电压波动及改善电能质量等重要功能。一旦出现故障，轻则导致部件损坏，供电质量下降，重则导致变压器烧毁，片区电力供应短缺。故基于振动信号的oltc机械状态监测及诊断对有载分接开关的运行与维护，对电力系统的安全可靠运行具有重要意义。

2、已有研究表明，在oltc状态发生改变时，振动信号也会立即发生改变，且随着故障进一步的发展，振动信号也将随之改变。故若能找出故障发展下信号变化规律，并基于振动分析对oltc状态进行跟踪研究，能尽早发现oltc隐患，并于故障发展早期就对其进行修复，避免故障酿成严重后果。

3、基于振动信号的oltc故障分析已有研究，但现有的机械振动信号处理方法如开窗法、小波阈值去噪、经验模态分解法等对信号的特征值和噪声去除效果不佳，由于信号的局部极值在很短的时间间隔内发生多次跳变，容易漏掉不同阶段的振动特征信息，存在较严重的模态混叠及虚假分量等现象，导致在后续故障诊断中对状态感知量的特征提取不够深入，致使故障诊断准确率低，难以应用推广。

技术实现思路

1、本发明提供一种有载分接开关的振动信号处理方法、装置及系统，以解决对振动信号的噪声去除效果不佳，存在较严重的模态混叠及虚假分量等现象，给故障分析带来困难的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供了一种有载分接开关的振动信号处理方法，该方法包括：

4、对所述振动信号进行预处理，得到待分解振动信号；

5、对所述待分解振动信号进行经验模态分解(emd)，得到多个信号分量(imf)；

6、计算所述各信号分量的相关系数，将相关系数大于第一阈值的信号分量确定为第一目标信号分量，将相关性系数大于第二阈值且小于第一阈值的信号分量确定为第二目标信号分量；

7、对所述第二目标信号分量进行降噪处理，得到去噪后的第二目标分量；

8、基于所述第一目标分量和所述去噪后的第二目标分量得到振动特征信号。

9、本方案通过对振动信号进行经验模态分解，基于各信号分量的相关系数对各信号分量进行不同处理，充分考虑了不同分量的特性，将无明显振动特征的信号舍弃，保留具有振动特征的信号，针对含噪声较多的信号分量进行针对性去噪处理，对含噪较少的信号不做处理，充分保留振动特征，最后再利用保留的分量保留的信号分量重构出振动信号，使得重构后的振动信号不仅背景噪声等得到了明显抑制，振动信号的特征时间段也更加明确，改善了信号混叠情况，为后续准确进行故障诊断提供了基础。并且对各个分量的不同处理方式，提高了运算效率。

10、第二方面，本发明供了一种有载分接开关的振动信号处理装置，该装置包括：

11、预处理单元，用于对所述振动信号进行预处理，得到待分解振动信号；

12、分解单元，用于对所述待分解振动信号进行经验模态分解(emd)，得到多个信号分量(imf)；

13、计算单元，用于计算所述各信号分量的相关系数，将相关系数大于第一阈值的信号分量确定为第一目标信号分量，将相关性系数大于第二阈值且小于第一阈值的信号分量确定为第二目标信号分量；

14、降噪单元，对所述第二目标信号分量进行降噪处理，得到去噪后的第二目标分量；

15、重构单元，用于基于所述第一目标分量和所述去噪后的第二目标分量得到振动特征信号。

16、第三方面，本发明提供了一种有载分接开关的振动信号测试系统，该系统包括：

17、加速传感器，用于采集有载分接开关的振动信号，所述加速传感器布置在有载分接开关的顶部和侧壁；

18、驱动电机，用于驱动有载分接开关进行档位切换；

19、电流传感器，用于采集电机电流波形，基于电流波形触发加速传感器采集振动信号。

20、信号采集卡，用于将加速传感器采集的振动信号转换为数字信号；

21、信号处理装置，用于对所述数字信号执行如权利要求1-7中任一项所述的振动信号处理方法。

22、第四方面，本发明提供了一种有载分接开关的故障检测系统，该系统包括：

23、加速传感器，所述加速传感器布置在有载分接开关的顶部和侧壁，用于采集有载分接开关的振动信号；

24、信号采集卡，用于将加速传感器采集的振动信号转换为数字信号；

25、信号处理装置，用于对所述数字信号执行如权利要求1至7中任一项所述的振动信号处理方法，得到处理结果；

26、故障检测装置，用于基于所述处理结果判断所述有载分接开关是否发生故障。

27、第五方面，发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于使处理器执行时实现本发明任一实施例的方法。

28、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明提供一种有载分接开关的振动信号处理方法、装置、相关系统及介质，通过对有载分接开关故障状态下的振动信号进行模态分解、针对性去噪和重构，提高了信号处理效率和精度，使得振动信号的噪声得到明显抑制，特征时间段更加明确，改善了信号混叠情况，提高了故障分析的准确性。

技术特征：

1.一种有载分接开关的振动信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述对所述振动信号进行预处理，得到待分解振动信号，包括：

3.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述对所述待分解振动信号进行经验模态分解，得到多个信号分量，包括：

4.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述各信号分量的相关系数计算公式为：

5.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述对所述第二目标信号分量进行降噪处理，得到去噪后的第二目标分量，包括：

6.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述振动信号是所述有载分接开关在故障状态下切换位置时的振动信号。

7.一种有载分接开关的振动信号处理装置，其特征在于，包括：

8.一种有载分接开关的振动信号测试系统，其特征在于，包括：

9.一种有载分接开关的故障检测系统，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序用于使处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了有载分接开关的振动信号处理方法、装置、系统及介质，涉及输变电设备检测技术领域。本发明的方法包括：获取有载分接开关的振动信号并对振动信号进行预处理；对预处理后的振动信号进行经验模态分解；计算各信号分量的相关系数，将相关系数大于第一阈值的信号分量保留，将相关性系数大于第二阈值且小于第一阈值的信号分量进行降噪处理；重构分量信号得到振动特征信号。本发明根据分量信号特征针对性地进行去噪处理，使得重构后的振动信号的背景噪声等得到了明显的抑制，振动特征更加明确，改善了信号混叠情况，使得振动信号处理结果提高了有载分接开关的故障诊断的准确性。

技术研发人员：董青迅,唐广瑜,蔡川,罗杨,刘鑫,胡祥胜,蒋闵威,周波,邱炜,宋颖,汪祺航
受保护的技术使用者：国网四川省电力公司成都供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1