一种应用于有载分接开关的电磁辐射信号分离方法及装置与流程

本发明涉及电气设备故障监测，尤其涉及一种应用于有载分接开关的电磁辐射信号分离方法。

背景技术：

1、随着当今电力科技的不断发展，电力用户对供电可靠性提出了更高的要求，无论是对电能质量还是供电时长都有了更严苛的标准。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，发挥着稳定电压、增加电网的灵活度、改善电能质量、合理分配电能等重要功能。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)，有载分接开关的功能是从变压器绕组不同匝间引出绕组分接位置，在变压器处于励磁或负载的状态下，随电压波动实时切换，以维持电压水平

2、变压器是一种静止工作的电力设备，但其组成部分中，有载分接开关及风扇是仅有的涉及到机械运转的部件。又由于有载分接开关安装在变压器油箱中，与变压器本体的安全运行关系密切。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。基于电磁辐射信号的有载分接开关在线监测法是一种新型的有载分接开关故障监测方法，可以利用捕获到的电磁辐射信号时序信息还原出有载分接开关切换时序，并解耦出可能存在的有载分接开关缺陷故障，具有高效便利等优点。然而在有载分接开关实际运行时，触头松动、触头磨损烧蚀等缺陷致使电弧在很短的时域区间内反复产生熄灭，造成该时区内电磁辐射峰值重叠且密集，且空间电磁辐射噪声干扰、回路参数震荡等引起的电磁辐射尖峰簇对有载分接开关的切换时序提取及故障判断带来障碍。

技术实现思路

1、本发明提供了一种应用于有载分接开关的电磁辐射信号分离方法，以解决有载分接开关触头故障造成切换时区内电磁辐射峰值重叠且密集，难以提取有载分接开关的切换时序的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种有载分接开关电磁辐射信号的分离方法，包括：

3、获取有载分接开关的待分离的电磁辐射信号；

4、对电磁辐射信号的尖峰簇进行频域特征提取，获得重叠度符合预设要求的特征频率；

5、基于特征频率对电磁辐射信号进行时频分布信息提取，获得若干电磁尖峰时刻；

6、基于标准切换时序，从若干电磁尖峰时刻中确定对应于有载分接开关的动作切换时刻；

7、将若干电磁尖峰时刻中除对应于有载分接开关的动作切换时刻之外的尖峰时刻作为缺陷故障时刻。

8、在一种可能的实现方式中，对电磁辐射信号的尖峰簇进行频域特征提取，获得重叠度符合预设要求的特征频率，包括：确定电磁辐射信号的尖峰簇对应的时区；按照时区，对电磁辐射信号的尖峰簇进行快速傅里叶变换，得到各时区对应的频谱信息；从各时区对应的频谱信息中选取幅值最大的目标频率；将所有时区内重叠最多的目标频率，确定为特征频率。

9、在一种可能的实现方式中，基于特征频率对电磁辐射信号进行时频分布信息提取，获得若干电磁尖峰时刻，包括：对电磁辐射信号进行短时傅里叶变换，得到电磁辐射信号的时频分布信息；在频率特征附近的一段频率区间内，从电磁辐射信号的时频分布信息中，获取若干电磁尖峰时刻。

10、在一种可能的实现方式中，基于标准切换时序，从若干电磁尖峰时刻中确定对应于有载分接开关的动作切换时刻，包括：从若干电磁尖峰时刻中，查找时刻间隔与标准切换时序中的时刻间隔相同的电磁尖峰时刻，作为对应于有载分接开关的动作切换时刻。

11、在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：获取标准切换时序；

12、采用离线模式下的动态电阻测量法，外加恒压源后获取标准切换时序。

13、在一种可能的实现方式中，获取有载分接开关的待分离的电磁辐射信号，包括：将0-650mhz的宽频天线放置在有载分接开关的油箱外平行于有载分接开关内部触头处，获取有载分接开关的待分离的电磁辐射信号。

14、在一种可能的实现方式中，标准切换时序为在有载分接开关出厂或正常工作状态下获取的切换时序。

15、第二方面，本发明提供了一种有载分接开关电磁辐射信号的分离装置，包括：

16、获取模块，用于获取有载分接开关的待分离的电磁辐射信号；

17、获取模块，还用于获取标准切换时序；

18、提取模块，用于对电磁辐射信号的尖峰簇进行频域特征提取，获得重叠度符合预设要求的特征频率；

19、提取模块，还用于基于特征频率对电磁辐射信号进行时频分布信息提取，获得若干电磁尖峰时刻；

20、对比模块，用于基于标准切换时序，从若干电磁尖峰时刻中确定对应于有载分接开关的动作切换时刻；

21、确定模块，用于将若干电磁尖峰时刻中除对应于有载分接开关的动作切换时刻之外的尖峰时刻作为缺陷故障时刻。

22、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

23、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

24、本发明提供了一种应用于有载分接开关的电磁辐射信号分离方法，该方法包括获取有载分接开关的待分离的电磁辐射信号；对所述电磁辐射信号的尖峰簇进行频域特征提取，获得重叠度符合预设要求的特征频率；基于所述特征频率对所述电磁辐射信号进行时频分布信息提取，获得若干电磁尖峰时刻；基于标准切换时序，从所述若干电磁尖峰时刻中确定对应于所述有载分接开关的动作切换时刻；将所述若干电磁尖峰时刻中除对应于所述有载分接开关的动作切换时刻之外的尖峰时刻作为缺陷故障时刻。

25、本发明通过对电磁辐射信号进行傅里叶变换和短时傅里叶变换，获取电磁辐射信号的特征频率和时频分布信息，基于特征频率对电磁辐射信号进行时频分布信息提取，获得若干电磁尖峰时刻，再通过对比有载分接开关的标准时序和从若干电磁尖峰时刻中确定对应于有载分接开关的动作切换时刻，区别电磁辐射信号中有载分接开关的动作切换时刻和缺陷故障时刻。

技术特征：

1.一种有载分接开关电磁辐射信号的分离方法，其特征在于，所述方法包括：获取有载分接开关的待分离的电磁辐射信号；

2.根据权利要求1所述的一种有载分接开关电磁辐射信号的分离方法，其特征在于，对所述电磁辐射信号的尖峰簇进行频域特征提取，获得重叠度符合预设要求的特征频率，包括：

3.根据权利要求1所述的一种有载分接开关电磁辐射信号的分离方法，其特征在于，基于所述特征频率对所述电磁辐射信号进行时频分布信息提取，获得若干电磁尖峰时刻，包括：

4.根据权利要求1所述的一种有载分接开关电磁辐射信号的分离方法，其特征在于，基于标准切换时序，从所述若干电磁尖峰时刻中确定对应于所述有载分接开关的动作切换时刻，包括：

5.根据权利要求2所述的一种有载分接开关电磁辐射信号的分离方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述标准切换时序；

6.根据权利要求1所述的一种有载分接开关电磁辐射信号的分离方法，其特征在于，获取有载分接开关的待分离的电磁辐射信号，包括：

7.根据权利要求1所述的一种有载分接开关电磁辐射信号的分离方法，其特征在于，所述标准切换时序为在有载分接开关出厂或正常工作状态下获取的切换时序。

8.一种有载分接开关电磁辐射信号的分离装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至7中任一项所述一种有载分接开关电磁辐射信号的分离方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至7中任一项所述一种有载分接开关电磁辐射信号的分离方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种应用于有载分接开关的电磁辐射信号分离方法，属于电气设备故障监测技术领域。该方法包括：获取有载分接开关的待分离的电磁辐射信号；对所述电磁辐射信号的尖峰簇进行频域特征提取，获得重叠度符合预设要求的特征频率；基于特征频率对所述电磁辐射信号进行时频分布信息提取，获得若干电磁尖峰时刻；基于标准切换时序，从若干电磁尖峰时刻中确定对应于有载分接开关的动作切换时刻；将若干电磁尖峰时刻中除对应于有载分接开关的动作切换时刻之外的尖峰时刻作为缺陷故障时刻。本发明能够将电磁辐射信号经处理后得到可辨别的时频信号，区别电磁辐射信号中有载分接开关的动作切换时刻和缺陷故障时刻。

技术研发人员：刘浩宇,高树国,臧谦,郭猛,张志刚,尹子会,王丽丽,郭小凡,张凡
受保护的技术使用者：国网河北省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/11/18