[发明专利]一种有载分接开关机械状态信号特征提取方法

说明书

本发明公开了一种有载分接开关机械状态信号特征提取方法，涉及测量电变量领域，包括，通过加速度传感器测量有载分接开关切换过程中的振动信号；利用小波降噪去除原始信号中的噪声分量；再通过Hilbert幅值解调法求取降噪后振动信号时域波形的包络线；采用幅值突变法将振动信号时域包络线划分为平稳段和非平稳段；然后采用经验模态分解法对非平稳段信号进行分解提取特征量，采用快速傅里叶变换对平稳段进行分解提取振动特征量，从而建立有载分接开关振动特征数据库。本发明所公开方法能够在不增加计算开销的前提下提高有载分接开关振动信号特征提取的精度，为实现有载分接开关机械状态在线监测与诊断提供了有效方法。

技术领域

本发明涉及测量电变量领域，更具体地说是指一种有载分接开关机械状态信号特征提取方法。

背景技术

在有载分接开关(简称为OLTC)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。目前，基于振动信号分析已成为有载分接开关机械故障诊断的重要手段。已有的振动信号分析方法有快速傅里叶变换、EMD(经验模态分解)和小波包等。这些方法大多是将非平稳信号分解为若干个简单的平稳信号之和，然后对每个分量进行处理，提取时频特征。然而，研究表明，有载分接开关切换过程包括选择、换挡与触头碰撞等主要阶段，其振动信号表现出明显的非线性行为，且不同阶段振动信号的时频特征差异较大，传统方法难以统筹考虑。因此，本发明提出一种有载分接开关振动信号特征提取的方法。

发明内容

本发明提供的一种有载分接开关机械状态信号特征提取方法，其目的在于解决现有技术中存在的上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种有载分接开关机械状态信号特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对有载分接开关切换过程中的振动信号进行采集，并对振动信号做降噪处理。

步骤2：对步骤1所采集的有载分接开关振动信号提取时域包络线。

步骤3：采用幅值陡变法对步骤2中所得开关振动信号时域波形进行分段。

步骤4：根据分段后所得各段振动信号时域波形进行特征提取。

进一步，所述步骤1的具体内容是：将加速度传感器采用永磁体吸附在有载分接开关转向齿轮顶端对应位置，进行振动信号的采集；采用db4”小波对振动信号进行五层分解降噪，降低不规则高频噪声。

进一步，所述步骤2的具体内容是：

步骤2.1对步骤1 所得振动信号x(t)做离散傅立叶变换，得到X(k)，k=0，1，……，N-1。其中，N为采样点数。

步骤2.2：令：

对Z(k)做离散傅立叶变换逆变换，即得到x(t)的解析信号z(t)。

步骤2.3：解析信号z(t)的模值|z(t)|，|z(t)|即为x(t)的包络线。

进一步，所述步骤3的具体内容是：

步骤3.1：将|z(t)|均匀分解为M段，每段长度为N/M，M=f/50。其中，N为采样点数，f为采样频率。

步骤3.2：定义，令：

定义T区间的终点时刻为分段点，结合有载分接开关动作过程中不同阶段振动信号的幅值变换特征；将有载分接开关动作过程中振动信号分为选择、换挡和触头接触三个阶段。