[发明专利]一种变压器局部放电的超声波信号时延估计方法

摘要

本发明提供一种变压器局部放电的超声波信号时延估计方法。本发明根据超声波特征量和局部放电的定量及定性关系、超声波的传播规律以及对超声波在变压器内部传播时的声衰减、声传播时间以及波形变化的相关分析，将双谱法应用于变压器局部放电时延估计，并在此基础上，提出了小波改进双谱估计法用于变压器局部放电超高频信号的时延估计，此算法放宽了双谱法对信号与噪声的假设条件且在低信噪比下仍能有效估计信号的时延。

主权项

一种变压器局部放电的超声波信号时延估计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S100：利用超声波传感器接收变压器局部放电产生的超声波信号；S200：利用小波变换对所述接收到的超声波信号进行处理；其中，选择合适的小波对所得的超声波信号进行小波变换；S300：利用双谱法对小波变换后的信号进行时延估计；其中，步骤S100具体为：所述超声波传感器为多个，且将所述多个超声波传感器安装在变压器的不同位置；其中，步骤S200具体为：S210：对不同超声波传感器采集的超声波信号进行小波包的多尺度分解；S220：将分解后的低频域信号进行傅里叶逆变换；其中，所述步骤S300具体为：S310：将长度为N的所述小波变换后的信号分成K段；S320：对每段信号进行零均值处理；S330：估计零均值处理后的每段信号的三阶累积量；假设第j段信号表示为：{xj(i)}，其中，i＝1，2，...，M；j＝1，2，...，K；上式中，xj(i)表示第j段信号的第i个数据；M表示每段数据包含的数据点数；K表示将信号x(i)分成的信号段的数量；则该段信号的三阶累积量为：c3xj^(m,n)=1MΣi=1Mxj(i)xj(i+m)xj(i+n)=E[x(k)x(k+n)x(k+m)]]]>上式中，表示第j段信号的三阶累积量；m，n为时间常数，表示信号x(k)的两个时延；xj(i+m)和xj(i+n)表示第j段信号xj(i)的两个时延信号；x(k+m)，x(k+n)表示所述信号x(k)的两个时延信号；S340：计算K组数据的三阶累积量估计均值：c3x^(m,n)=1kΣj=1kc3xj^(m,n)]]>上式中，表示K组信号的累积量估计均值；S350：对三阶累积量估计均值进行二维傅里叶变换，得到所述信号的双谱为：B3x(ω1，ω2)＝E[X(ω1)X(ω2)X(ω1+ω2)]所述信号互谱为：Bxyx(ω1，ω2)＝E[X(ω1)Y(ω2)X(ω1+ω2)]＝B3x(ω1，ω2)exp(jω1t)上式中，B3x(ω1，ω2)表示双谱函数，Bxyx(ω1，ω2)为互谱函数，函数X，Y分别为不同传感器接收到的信号；ω1，ω2表示信号的两个频率分量；t表示信号时延的时间量；S360：根据所述信号的双谱和互谱计算时延估计函数：a(t)=∫-∞∞∫-∞∞Bxyx(ω1,ω2)B3x(ω1,ω2)ejω1tdω1ω2=δ(t-n)]]>上式中，a(t)表示时延估计函数，δ(t‑n)为冲击函数；其中，所述超声波传感器数量为至少8个，且均匀的安装在变压器不同位置处；所述步骤S320具体为：将每段信号中的每个信号均减去该段数据的均值，使该段信号的均值为0。