[发明专利]一种基于快速kurtogram算法的高压断路器振动信号降噪方法

说明书

本发明公开了一种基于快速kurtogram算法的高压断路器振动信号降噪方法，包括以下步骤：1）通过加速度传感器对高压断路器正常状态下的振动信号、故障状态下的振动信号进行采集；2）对采集到的振动信号进行快速kurtogram算法分析，得出使不平稳信号谱峭度指标最大的中心频率和相应的频率分辨率；3）基于步骤2）基于得到的中心频率以及频率分辨率进行滤波器设计，对振动信号进行带通滤波。实验数据表明：本发明对高压断路器振动信号降噪可以取得较好地降噪效果。

技术领域

本发明涉及高压断路器故障诊断技术领域，特别是涉及一种基于快速kurtogram算法的高压断路器振动信号降噪方法。

背景技术

机械故障是高压断路器的主要故障。国际大电网会议(CIGER)对高压断路器可靠性所做的2次世界范围的调查及我国电力科学研究院对高压开关事故的统计分析均表明，80％高压断路器故障起因于机械故障。因而高压断路器的机械振动信号在其机械故障诊断中有着重要作用。高压断路器的振动信号是一种瞬时非平稳信号，包含有大量设备状态信息，通过监测断路器动作过程中的振动信号，可以识别出断路器的机械故障或机械状态。但断路器在分合闸操作中所产生的振动信号是一系列无规则的信号量，这些振动信号往往夹杂着各种各样的噪声干扰和随机振动。因此，对采集到振动信号进行降噪处理对故障特征提取以及故障诊断具有一定的意义。

在传统的信号处理方法中，信号降噪是利用频谱分析技术来实现的，即通过傅里叶变换把信号变换到频域内进行分析。当噪声和信号在频域内可分时，可以通过设计合适的滤波器，滤除噪声部分所对应的频带，从而达到降噪的目的。然而，传统的带通滤波参数(中心频率和频率分辨率)需要人工进行预先确定，其具有很大的偶然性、局限性等缺陷。因此，将快速kurtogram算法用于带通滤波器参数的确定中，弥补了传统带通滤波器参数需要人工确定的不足，通过实验数据验证了基于快速kurtogram算法对高压断路器进行带通滤波的有效性。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种基于快速kurtogram算法的高压断路器振动信号降噪方法，降噪效果好，算法简单，可操性强，为达此目的，本发明提供一种基于快速kurtogram算法的高压断路器振动信号降噪方法，具体步骤如下：

步骤1：通过加速度传感器对高压断路器运行状态下的振动信号进行采集；

步骤2：对采集到的振动信号进行快速kurtogram算法分析，得出使不平稳信号谱峭度指标最大的中心频率和相应的频率分辨率，具体步骤如下；

谱峭度的计算公式为：

其中：符号|·|和<·>分别表示取模值和数学期望既平均值，H(t,f)为被分析振动信号的时频复包络。t为时间，f为频率；

在步骤2中，所述采用快速kurtogram算法对高压断路器振动信号进行分析具体步骤如下：

2.1分别构建一个低通滤波器h₀(n)和一个高通滤波器h₁(n)：

h₀(n)＝h(n)e^jπn/4(f∈[0,1/4])

h₁(n)＝h(n)e^j3πn/4(f∈[1/4,1/2])

其中：h(n)是截止频率为1/8，采用归一化频率，即上述f均同的低通滤波器模型；