[发明专利]一种基于S变换时频谱SVD降噪的OLTC冲击特性提取方法在审

专利信息
申请号: 201811462623.5 申请日: 2018-12-03
公开(公告)号: CN109541455A 公开(公告)日: 2019-03-29
发明(设计)人: 司小庆;陈冰冰;张勇;马宏忠;王梁;陈明;严岩;曹宇;高沁;徐礼浩 申请(专利权)人: 国网江苏省电力有限公司南京供电分公司;河海大学;国网江苏省电力有限公司;国家电网有限公司
主分类号: G01R31/327 分类号: G01R31/327
代理公司: 北京智绘未来专利代理事务所(普通合伙) 11689 代理人: 王立红;张红莲
地址: 210019 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 时频谱 振动信号 矩阵 频谱系数矩阵 冲击特性 冲击特征 降噪 加速度传感器 采集 奇异值分解 分接开关 开关振动 系数矩阵 离散化 逆变换 对时 时域 重建
【说明书】:

发明公开了一种基于S变换时频谱SVD降噪的OLTC冲击特性提取方法,包括以下步骤:(1)通过加速度传感器对有载分接开关OLTC正常状态下的振动信号进行采集;(2)对采集到的振动信号进行S变换,然后进行离散化得到S变换时频谱;(3)基于时频谱得到频谱系数矩阵A,对矩阵A进行奇异值分解,得到矩阵A的各个奇异值;(4)设置一个阈值σth,将奇异值序列Σ中小于或等于σth的奇异值置为零,然后重建S变换时频谱系数矩阵B;(5)对时频谱系数矩阵B进行S逆变换,得到振动信号的时域冲击特征。本发明对分接开关振动信号的冲击特征提取取得了较好的效果。

技术领域

本发明涉及有载分接开关故障诊断技术领域,具体涉及一种基于S变换时频谱SVD降噪的OLTC振动信号处理方法。

背景技术

变压器有载分接开关OLTC作为变压器的核心部件之一,在电力系统中发挥着稳定负荷中心电压,调节无功潮流,增加电网调度灵活性等重要作用。在有载分接开关操作过程中,机构零部件之间的碰撞或摩擦会产生振动信号,这些振动信号包含着丰富的设备状态信息。但现场采集到的振动信号往往含有异常数据和各种噪声,会影响振动信号分析的结果。所以在对振动信号分析之前,选择合适的方法对OLTC切换那一瞬间的冲击响应进行提取,有助于对OLTC的故障诊断时发现故障的特征量。

在传统的冲击特向提取处理方法中,针对冲击特征信号的处理,现有的方法主要是利用信号高阶统计量,峭度、偏斜度或者峰态等方法,对冲击成分具有高度敏感性的特点,实现冲击特征的检测。高阶统计量法采用优化目标函数构造盲解卷积滤波器,检测信号中的弱冲击成分,但此方法中滤波器长度的很难确定,限制了其应用。峭度法采用峭度指标和互相关系数相结合的加权峭度指标为优化目标,利用随机共振检测方法提取信号冲击成分,具有一定的可行性,然而对于低信噪比的信号,加权峭度指标存在一定的局限性,且参数优化较为困难,影响检测结果。本发明提出一种基于S变换时频谱SVD降噪的OLTC冲击特性提取方法,采用直接对噪声混合的冲击特征信号进行降噪,从而提取出冲击成分,这种方式简单直观,针对性强。

发明内容

为解决现有技术中的不足,本发明提供一种基于S变换时频谱SVD降噪的OLTC冲击特性提取方法,降噪效果好,算法简单,可操作性强。

为了实现上述目标,本发明采用如下技术方案:一种基于S变换时频谱SVD降噪的OLTC冲击特性提取方法,包括以下步骤:

步骤1:采集有载分接开关OLTC正常状态下的振动信号;

步骤2:对采集到的振动信号进行S变换,然后进行离散化,得到S变换时频谱;

步骤3:基于时频谱得到频谱系数矩阵A,对矩阵A进行奇异值分解,得到矩阵A的各个奇异值;

步骤4:根据矩阵A中的各个奇异值,去除其中的噪音,重新构建S变换时频谱系数矩阵B;

步骤5:对时频谱系数矩阵B进行S逆变换,得到振动信号的时域冲击特征。

本发明进一步包括以下优选方案:

在步骤1中,将加速振动传感器安放在OLTC的顶盖,采集到OLTC切换瞬间的振动信号。

在步骤2中,经过加速振动传感器采集的信号的是噪声混合信号x(t)=s(t)+n(t),s(t)为触头冲击振动信号,n(t)为噪音。根据公式(1)对采集到信号进行S变换,

式中,S(τ,f)表示x(t)的连续S变换,t表示时间,f表示频率,参数τ表示分析窗ω在t轴上位置,分析窗ω在时域定义为高斯窗,即:

式中σ=1/|f|,然后根据公式(3)进行离散化得到S变换时频谱。

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