[发明专利]一种电力变压器油箱表面振动信号的处理方法

说明书

本发明涉及一种电力变压器油箱表面振动信号的处理方法，包括以下步骤：a)首先采集电力变压器油箱表面的振动信号；b)选取近似电压条件、不同负载条件下的油箱壁测点j处的振动x1，j(n)及x2，j(n)作为信号分离对象；c)对信号使用时频比混合盲源分离算法，估计混合矩阵，获得分离后信号；d)计算分离后的信号与该测点空载状态下的振动进行比较，计算两者间的归一化均方误差NMSE。本发明能够为设备检修提供初期判断，减少了重大事故的发生率，降低了设备的维护数量和维修费用，保证了电力变压器的正常运行。

技术领域

本发明属于基于振动信号检测的电力变压器故障诊断技术研究领域，特别的是涉及一种电力变压器油箱表面振动信号的处理方法。

背景技术

随着国民经济发展与城市化进程的推进，配电变压器在各地城区得到广泛的应用。保障这类变压器安全可靠运行已经成为供电部门的重要工作，分析并掌握这类变压器在不同工作状态下的振动特性对于日常巡检和故障诊断有着重要指导意义。在变压器监测中实现对绕组和铁芯的状态监测与评估，对及时发现隐患所在和延长变压器寿命是十分必要且重要的。传统的频率响应法，低压脉冲法以及短路阻抗法需要在变压器停电的条件下对绕组状况进行相应检测，而振动信号分析法不仅可以同时诊断绕组和铁芯状况，而且与整个电力系统无电气连接，对电力系统的正常运行无任何影响，可快速、安全可靠地实现对变压器状态的实时监测与预警，因此振动信号分析法近年来一直是国内外研究的热点。

变压器油箱的振动信号包括绕组振动、铁芯振动和各种物理振动。如何将这些信号进行分离及主要部件的状态特征提取是振动分析法中的关键问题与难点。变压器信号分离隶属于盲源分离的研究范畴。然而以独立分量分析(ICA)为代表的大多数主流盲源分离方法对信号独立性要求较高，而变压器的供电电压与负载电流均为50Hz的正弦波，两者的变化规律呈现较高的相关性，难以适用传统盲源分离技术。

发明内容

针对上述问题，本发明根据建立的变压器振动信号混合模型，研究提出了一种基于时频比多样性盲源分离算法(TIFORM-BSS)的变压器振动信号分离方法。结果表明，该算法能有效将绕组振动与铁芯振动分离开来，并应用于实际运行变压器的带电监测。

本发明的技术方案：

一种电力变压器油箱表面振动信号的处理方法，包括以下步骤：

a)首先采集电力变压器油箱表面的振动信号；

b)选取近似电压条件、不同负载条件下的油箱壁测点j处的振动x₁，j(n)及x₂，j(n)作为信号分离对象；

c)对信号使用时频比混合盲源分离算法，估计混合矩阵，获得分离后信号；

d)计算分离后的信号与该测点空载状态下的振动进行比较，计算两者间的归一化均方误差NMSE。

进一步的，时频比混合盲源分离算法包括以下步骤：

电力变压器油箱振动源信号混合盲源分离问题混合过程视为瞬时线性混合,假设设备中存在N个信源s_k(n)，k∈1，…，N，从设备外部获得P个观测值x_j(n)，j∈1，…，P，则可将观测值与信源的关系定义为：

其中实数a_ji为混合比例系数，n_ji为时间偏移。将上述式(1)进行傅里叶变换，可得：

写成矩阵形式：

X(ω)＝A(ω)S(ω) (3)

式中：S(ω)＝[S₁(ω)…S_N(ω)]^T，