[发明专利]基于多层滤波器的有载分接开关机械状态监测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于多层滤波器的有载分接开关机械状态监测方法及系统。本发明包括：获取有载分接开关切换过程中的振动信号；对振动信号进行归一化处理；对归一化后的振动信号进行离散傅里叶变换，得到振动信号的频谱分布；根据频谱分布确定品质因子，设计多层滤波器；将频谱分布输入至多层滤波器，得到多个子带信号，形成子带信号矩阵；按列计算子带信号矩阵的协方差矩阵和协方差矩阵的模极大值；计算模极大值的统计量及统计量的控制限；根据统计量对分接开关的机械状态进行判别。本发明能对变压器分接开关的机械工作状态进行诊断，有效地、准确地检测出变压器分接开关的机械状态是否发生变化，从而可对分接开关及时采取有效措施。

技术领域

本发明涉及分接开关机械状态监测领域，尤其是一种基于多层滤波器的变压器有载分接开关机械状态监测方法及系统。

背景技术

变压器是电力系统中最为重要的设备之一，其运行稳定性对电力系统的安全影响极大。有载分接开关是变压器的唯一可动部件，可在带负载条件下改变电压变比，实现在不断电情况下对系统电压的调节，实现补偿电压波动、调节功率、提高系统性能及改善电能质量等的重要功能。但是，随着分接开关调压次数的增多，其故障率也随之增加。有载分接开关的故障主要包括电气故障和机械故障，其中机械故障为主要故障类型，约占有载分接开关总故障的90％以上。此外，部分电气故障也是由机械故障引起的。因此，及时有效地监测和分析有载分接开关机械状态的变化，尤其是对早期机械故障隐患进行准确识别，进而采取有效的运维措施就显得十分重要，是保障有载分接开关及变压器安全运行的重要手段。

有载分接开关主要由选择开关、切换开关、电动机构和快速机构等部分组成。由分接开关的工作原理易知，在分接开关的切换过程中，动、静触头等机构部件之间的碰撞或摩擦会引起机械振动，这些机械振动经分接开关绝缘油或结构件传递至变压器油箱壁，形成振动信号。显然，该振动信号中包含了分接开关大量的机械状态信息，因此，基于振动分析法的有载分接开关机械状态监测方法引起了国内外研究人员的日益关注。该方法的最大优点是可以通过放置在变压器油箱上的振动传感器来获取分接开关切换过程中的振动信号，只要分接开关切换过程中的机械特性发生变化，都可以从振动信号中得到反映，从而大大提高了分接开关机械状态检测的灵敏度。此外，将振动传感器置于变压器箱壁上的振动检测手段安全便捷，便于实现在线监测，提高变压器有载分接开关的运行可靠性。

然而，考虑到变压器分接开关机械结构的复杂性及现场运行环境中不可避免的干扰信号的存在，如何从分接开关切换过程中的振动信号中提取出合理有效的特征指标，进而实现分接开关机械状态的准确监测一直是研究难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多层滤波器的变压器有载分接开关机械状态监测方法，该方法对有载分接开关切换过程中的振动信号进行实时监测，设计基于振动信号特征的多层滤波器，构建特征量矩阵，以实现有载分接开关机械状态的高效准确判断。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：基于多层滤波器的有载分接开关机械状态监测方法，其包括：

步骤1)，采集变压器有载分接开关切换过程中的振动信号；

步骤2)，对有载分接开关切换过程中的振动信号进行归一化处理；

步骤3)，对归一化后的振动信号进行离散傅里叶变换，得到振动信号的频谱分布；

步骤4)，根据频谱分布确定品质因子，设计多层滤波器；

步骤5)，将频谱分布输入至多层滤波器，得到多个子带信号，形成子带信号矩阵；

步骤6)，按列计算子带信号矩阵的协方差矩阵和协方差矩阵的模极大值向量；

步骤7)，计算模极大值向量的统计量及统计量的控制限；

步骤8)，根据模极大值向量的统计量对有载分接开关的机械状态进行判别。