[发明专利]一种基于改进EMD的并联电抗器故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于改进EMD的并联电抗器故障诊断方法，步骤1：利用振动传感器采集并联电抗器正常状态和故障状态下油箱表面的信号；步骤2：通过改进经验模态分解算法对电抗器不同状态下振动信号进行处理；步骤3：分别得到正常状态、故障状态下的特征量；步骤4：通过对未知状态下振动信号区间最大功率特征矩阵，与正常状态、故障状态下的特征量所构成的区间最大功率特征矩阵进行匹配，断判出并联电抗器所处状态。本发明有效的抑制经验模态分解(EMD)过程中出现的模态混叠现象，检测成本低，实验方法简单，易于工程实现。

技术领域

本发明涉及一种基于改进EMD的并联电抗器故障诊断方法，属于电力设备安全监测技术领域。

背景技术

目前，随着中国经济的发展，电力需求容量不断的提升，电能质量问题备受关注。为增强电力系统中的无功补偿与无功平衡，抑制系统过电压，提高电能质量和供电可靠性，并联电抗器得到了广泛的使用。1000kV特高压输变电工程输送容量大、距离远，线路侧均配置1000kV并联电抗器来补偿远距离输电线路容抗。截止2015年底，国家电网公司系统220kV至1000kV高压并联电抗器在运量为1703台，其中，江苏电网运行中的1000kV并联电抗器共21台,年平均增长率为11.1％，投运1000kV特高压及750kV超高压输变电工程中，均发生过多起高压并联电抗器绝缘缺陷。因此，保障并联电抗器安全可靠的运行是保持电力系统稳定的关键。

经验模态分解(EMD)是一种基于信号特征时间尺度的时域分解方法，它的特点是能够将非平稳信号按多尺度标准逐次分离，得到一系列具有不同特征时间尺度的固有模态函数(IMF)，能够很好地体现非平稳信号的局部特性，已应用于信号检测、桥梁故障监测、医学信号监测等众多工程领域。但由于EMD方法应用中存在模态混叠等问题，阻碍了EMD方法的推广。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于改进EMD的并联电抗器故障诊断方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于改进EMD的并联电抗器故障诊断方法，包括如下步骤：

步骤1：设定采样频率和采样时间，利用振动传感器采集并联电抗器正常状态和故障状态下油箱表面的信号；

步骤2：通过改进经验模态分解算法对电抗器不同状态下振动信号进行处理；

步骤3：将步骤2中不同状态下振动信号分解的IMF分量功率谱最大幅值对应频率区间的功率谱积分值与所有通道的IMF分量的分量谱积分值的比值作为特征量；分别得到正常状态、故障状态下的特征量；

步骤4：通过对未知状态下振动信号进行步骤2-3的处理，得到特征量并构成区间最大功率特征矩阵，再与正常状态、故障状态下的特征量所构成的区间最大功率特征矩阵进行匹配，断判出并联电抗器所处状态。

作为优选方案，所述步骤1中的采样频率不少于16kHz，采样时间不少于0.5s；振动传感器通过粘接或者利用磁铁吸附在并联电抗器油箱表面。

作为优选方案，所述步骤2通过掩膜信号法优化经验模态分解算法中的模态混叠现象，具体步骤如下：

2.1：设x(t)为被分析振动信号，创建一个掩膜信号s(t)，分别与振动信号进行运算：

2.2：对x₊(t)和x_-(t)分别进行EMD分解，得到固有模态函数h₊(t)和h_-(t)。

2.3：x(t)的第一个固有模态函数(IMF)为：

2.4：不断重复上面步骤可得到各阶的IMF分量和余量即：