[发明专利]一种基于CRP和RQA的并联电抗器振动敏感区域选择方法

说明书

本发明公开了一种基于CRP和RQA的并联电抗器振动敏感区域选择方法，步骤如下：步骤1：在电抗器的内部与外部设置测点，获取各测点的振动信号，选取振动幅值最大的内部测点D作为电抗器磁场集中区域；步骤2：构建内部测点D与各外部测点间振动信号的CRP；步骤3：计算内部测点D与各外部测点振动信号的RQA参量；步骤4：采用主成分法将步骤3中内部测点D与各外部测点的RQA参量分别构造为特征矩阵；步骤5：计算内部测点D与各外部测点特征矩阵之间的相关系数；步骤6：结合CRP和相关系数数值判断电抗器振动敏感区域。本发明将CRP与RQA相结合，从CRP中直观判断测点敏感性强弱，由RQA参量构造而成的特征矩阵间的相关系数，定量比较不同测点敏感性的强弱。

技术领域

本发明属于电力设备振动信号分析领域，尤其涉及一种基于CRP和RQA的并联电抗器振动敏感区域选择方法。

背景技术

高压并联电抗器在电力系统中承担着稳定电压与无功补偿的重要作用，是智能电网建设、全球能源互联网战略的关键设备。并联电抗器机械结构参数的变化，将影响电抗器本体机械结构动力学特性。由于高压并联电抗器体积庞大且结构复杂，内部振动信号在油箱表面的衰减程度有很大的差异性。现场测试中，需在油箱表面确定最能反映电抗器内部振动特性的位置用于测点布置。因此，有必要研究电抗器油箱表面振动信号与内部振动信号的相关性，进而确定其振动敏感区域，为电抗器后续的健康监测与故障诊断打下基础。由于传统的信号分析都是基于线性理论，而电抗器振动信号是非线性的，因此，传统方法不能取得很好的分析效果。交叉递归图(cross recurrence plot，CRP)是用来表征动力学系统、非线性系统以及混沌系统基本特性的重要手段，可以通过图形测定系统动力学特性，重现系统间的递归行为。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于CRP和RQA的并联电抗器振动敏感区域选择方法，CRP对不同动力系统的相轨迹在相空间中比较其相似性，适合不同测点间的动力学特性比较，从CRP中提取的递归量化分析(recurrence quantification analysis，RQA)参量可以定量刻画系统动力学特性；针对并联电抗器振动信号的非线性特征，将CRP和RQA引入电抗器振动信号分析，将提取的RQA参量采用主成分法计算相关系数，综合衡量振动信号间的相关性。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于CRP和RQA的并联电抗器振动敏感区域选择方法，包括以下步骤：

步骤1：在电抗器的内部与外部分别设置P个和K个测点，获取电抗器内部测点与外部测点的振动信号，并选取振动幅值最大的内部测点D作为电抗器磁场集中区域；

步骤2：分别构建内部测点D与每个外部测点间电抗器振动信号的交叉递归图CRP；

步骤3：计算内部测点D与每个外部测点电抗器振动信号的RQA特征参量；

步骤4：采用主成分法将步骤3中内部测点D与每个外部测点的RQA特征参量分别构造为特征矩阵H；

步骤5：根据步骤4构造的特征矩阵，计算内部测点D与每个外部测点特征矩阵之间的相关系数；

步骤6：结合步骤2的CRP和步骤5的相关系数数值判断电抗器振动敏感区域；若内部测点D与外部测点W(W＝1,2,…K)的CRP中递归点形成的对角线结构连续，并且内部测点D与外部测点W的相关系数取值范围在p～1之间，p∈[0,1]，则外部测点W位于电抗器振动敏感区域，将满足上述条件的w(wK)个测点围成的区域作为电抗器振动敏感区域。

进一步，在步骤1中，设置内部和外部测点，获取所有测点振动信号，并确定电抗器内部磁场集中区域，步骤如下：

步骤1.1：将K个压电式加速度传感器通过磁性底座分别固定在电抗器油箱顶端、箱壁的中部和底部的位置，用来获取油箱表面振动数据；