[发明专利]电力变压器有载分接开关振动信号分离方法

权利要求书

1.一种电力变压器有载分接开关振动信号分离方法，包括以下步骤：

(1)对有载分接开关和油箱振动信号的混合信号进行加窗分帧，确 定某一时间段的混合信号的每个冲击段最终的起始点和结束点；

由最终的起始点和结束点定位出混合信号的若干冲击段，选取冲击 段信号和冲击段信号之前相同长度的一段信号得到两路混合信号；

(2)对两路混合信号求互相关函数，实现两路混合信号相位的对准；

(3)依次将对准后的每一个冲击段的两路混合信号运用SOBI算法 进行信号分离，分离出每一段两路混合信号中的有载分接开关振动信号， 并将有载分接开关振动信号拼接起来，构成在一次完整的动作过程中的有 载分接开关的振动信号；

所述的步骤(1)中确定某一时间段的混合信号的每个冲击段最终的 起始点和结束点的方法为：

A、设定有载分接开关和油箱振动信号的混合信号过零率的一个差值 阈值和一个能量阈值，所述的过零率为在统计的短时段内，信号波形穿越 零电平的次数；

B、对混合信号进行加窗分帧，得到加窗分帧后的混合信号；

C、逐次将加窗分帧后的混合信号相邻的前后两帧过零率的差值与差 值阈值进行比较，选择初步的起始点和结束点；

D、对选择的初步的起始点和结束点进行能量阈值的比较，确定最终 的起始点和结束点；

所述的确定最终的起始点的方法为：

A、将加窗分帧后的混合信号每一帧的长度N取为1000点，点为信 号采集的采样点，从第二帧开始，逐次与前一帧比较，当该帧的过零率是 前一帧过零率的4倍时，便将后一帧的第一个点作为冲击段的起始点，同 时继续向后比较，直到整个振动信号比较结束；

所有满足上述条件的点被初步确定为若干个冲击段初步的起始点，采 样信号x(n)过零率的计算采用公式(1)：

ZCR=Σn=-∞+∞|sign[x(n)]-sign[x(n-1)]|ω(m0-n)---(1)]]>

其中ZCR为振动信号的过零率，

sign[x(n)]＝1(x(n)≥0)或sign[x(n)]＝-1(x(n)＜0)，

ω(n)＝1/2N(0≤n≤N-1)或ω(n)＝0，n＜0或n＞N-1，

N为每一帧的长度，取正数，m₀为常数，n为采样点数的时间变量；

B、计算检测到的初步的起始点之后的10000点之内的总能量，保留 总能量大于100的点，即为最终的起始点；

所述的确定最终的结束点的方法为：

A、将加窗分帧后的混合信号，从最后一个冲击段的起始点开始往前 的3000个点的过零率与往后的3000个点的过零率进行比较，当前者的过 零率比后者的过零率多8，则前的3000个点的第一点即为初步的结束点； 若不满足，则此役类推，每次前移3000点，再进行比较，直到整个振动 信号比较结束；

B、对第一次检测出来的初步的结束点进行第二次的检测，当该初步 的结束点前1000点的过零率比后1000点的过零率多4，则该初步的结束 点即为最终的结束点；若不满足再依次往前移1000点进行比较，最终检 测出冲击信号的结束点位置；

所述的步骤(2)的实现两路混合信号相位的对准的方法为：

A、对步骤(1)得到的每一段两路混合信号求互相关函数，所述的对 两路混合信号求互相关函数的方法为：

对每一段两路混合信号求互相关函数：

rxy(m)=1NΣn=0N-1-mx(n)y(n+m)---(2)]]>

其中，m＝-(N-1)，...，(N-1)，x代表冲击段信号，y代表冲击段信号之 前与冲击段信号长度相同的一段信号；r_xy(m)为两路混合信号的互相关度， m为时延值；

B、在互相关函数横坐标为零附近寻找互相关函数的最大值；

C、根据最大值对应的时延对其中一路信号进行移位，实现相位的对 准；

所述的步骤(3)中实现信号分离的方法为：

A、令球化矩阵为W，对振动信号x(n)作球化，得到的球化信号：

z(n)＝Wx(n)，    (3)

n为采样点数的时间变量；

B、求出球化信号的协方差矩阵：

R_z(τ_i)＝E{z(n)z(n+τ_i)^T}：    (4)

C、寻求矩阵V按公式(5)对协方差矩阵R_z(τ_i)进行联合对角化逼近：

R_s(τ_i)＝V^TR_z(τ_i)V，i＝1～p    (5)

其中，取τ_i为时延的一组不同取值τ₁，τ₂，…，τ_p，P为常数，

D、得到V阵，则解混矩阵，B＝V^TW，得到分离信号s＝Bx。