[发明专利]一种变压器局部放电的超声波信号时延估计方法

权利要求书

1.一种变压器局部放电的超声波信号时延估计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

S100：利用超声波传感器接收变压器局部放电产生的超声波信号；

S200：利用小波变换对所述接收到的超声波信号进行处理；其中，选择合适的小波对所得的超声波信号进行小波变换；

S300：利用双谱法对小波变换后的信号进行时延估计；

其中，步骤S100具体为：所述超声波传感器为多个，且将所述多个超声波传感器安装在变压器的不同位置；

其中，步骤S200具体为：

S210：对不同超声波传感器采集的超声波信号进行小波包的多尺度分解；

S220：将分解后的低频域信号进行傅里叶逆变换；

其中，所述步骤S300具体为：

S310：将长度为N的所述小波变换后的信号分成K段；

S320：对每段信号进行零均值处理；

S330：估计零均值处理后的每段信号的三阶累积量；

假设第j段信号表示为：

{x^j(i)}，其中，i＝1，2，...，M；j＝1，2，...，K；

上式中，x^j(i)表示第j段信号的第i个数据；M表示每段数据包含的数据点数；K表示将信号x(i)分成的信号段的数量；

则该段信号的三阶累积量为：

$\widehat{c_{3x}^j}(m,n)=\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{x}^j\left(i\right)x^j(i+m)x^j(i+n)=E\[x\left(k\right)x(k+n)x(k+m)\]$

上式中，表示第j段信号的三阶累积量；m，n为时间常数，表示信号x(k)的两个时延；x^j(i+m)和x^j(i+n)表示第j段信号x^j(i)的两个时延信号；x(k+m)，x(k+n)表示所述信号x(k)的两个时延信号；

S340：计算K组数据的三阶累积量估计均值：

$\widehat{c_{3x}}(m,n)=\frac{1}{k}\underset{j=1}{\overset{k}{\Σ}}\widehat{c_{3x}^j}(m,n)$

上式中，表示K组信号的累积量估计均值；

S350：对三阶累积量估计均值进行二维傅里叶变换，得到所述信号的双谱为：

B_3x(ω₁，ω₂)＝E[X(ω₁)X(ω₂)X(ω₁+ω₂)]

所述信号互谱为：

B_xyx(ω₁，ω₂)＝E[X(ω₁)Y(ω₂)X(ω₁+ω₂)]＝B_3x(ω₁，ω₂)exp(jω₁t)

上式中，B_3x(ω₁，ω₂)表示双谱函数，B_xyx(ω₁，ω₂)为互谱函数，函数X，Y分别为不同传感器接收到的信号；ω₁，ω₂表示信号的两个频率分量；t表示信号时延的时间量；

S360：根据所述信号的双谱和互谱计算时延估计函数：

$a\left(t\right)=\underset{-\mathrm{\∞}}{\overset{\mathrm{\∞}}{\∫}}\underset{-\mathrm{\∞}}{\overset{\mathrm{\∞}}{\∫}}\frac{B_{xyx}({\mathrm{\ω}}_1,{\mathrm{\ω}}_2)}{B_{3x}({\mathrm{\ω}}_1,{\mathrm{\ω}}_2)}{e}^{{\mathrm{j\ω}}_{1}t}{\mathrm{d\ω}}_1{\mathrm{\ω}}_2=\mathrm{\δ}(t-n)$

上式中，a(t)表示时延估计函数，δ(t-n)为冲击函数；

其中，所述超声波传感器数量为至少8个，且均匀的安装在变压器不同位置处；

所述步骤S320具体为：将每段信号中的每个信号均减去该段数据的均值，使该段信号的均值为0。