[发明专利]一种电力变压器振动信号的分离方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种电力变压器振动信号的分离方法。

背景技术

电力变压器是电力系统中的重要设备，其正常运行是保证电力系统安全、可靠运行的前提。振动分析法对可能引发变压器重大事故的机械结构缺陷的检测具有很好灵敏性和有效性，是一种新颖的电力变压器在线状态监测和故障诊断方法，具有很好的应用于发展前景。

绕组和铁芯是变压器的主要部件，同时也是变压器的主要故障部件，绕组和铁芯还是产生变压器振动的主要源部件。变压器在运行时，硅钢片的磁致伸缩产生铁芯的振动，而负载电流的电磁力则使绕组发生振动。绕组和铁芯的振动通过变压器内部连接固件和绝缘油传递到变压器油箱表面，在油箱表面产生振动。因此，通过对变压器油箱表面的振动测量和分析处理可以监测变压器绕组和铁芯的机械结构状态。由于负载时油箱表面振动信号是绕组振动和铁芯振动的合成，而当电力变压器在空载时，绕组中的电流很小，绕组产生的振动可以忽略，变压器的振动主要由铁芯产生，此时变压器油箱表面所测到的振动可以认为是铁芯振动信号。绕组振动和铁芯振动的原理和状态特征表现各不相同，为了能够有效监测绕组和铁芯的状态及故障，有必要将绕组振动信号和铁芯振动信号从油箱表面振动信号中分离开来。

而目前国内外还没有相关对绕组振动和铁芯振动进行分离的方法，而目前的振动分析法都是直接根据油箱表面振动信号来进行分析的；若将绕组振动和铁芯振动进行分离后进行振动分析，则振动分析技术的检测灵敏性和有效性仍有很大的提升改善空间。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种电力变压器振动信号的分离方法，能够将绕组振动与铁芯振动有效地分离开来，进而提升振动分析的灵敏性和有效性。

一种电力变压器振动信号的分离方法，包括如下步骤：

(1)在负载运行状态下通过同步采样获得电力变压器的负载电压信号和电力变压器油箱表面的负载振动信号；在空载运行状态下通过同步采样获得电力变压器的空载电压信号和电力变压器油箱表面的空载振动信号；

所述的空载振动信号即为电力变压器的铁芯振动信号；

(2)根据相关系数法从负载电压信号和空载电压信号中分别提取出m个负载电压基准点和n×m个空载电压基准点；根据m个负载电压基准点和n×m个空载电压基准点分别从负载振动信号和空载振动信号中对应截取得到m帧负载振动样本和n×m帧空载振动样本；

(3)根据平均谱减法将所述的负载振动样本与空载振动样本进行频域分离，得到电力变压器的绕组振动信号的频谱，将绕组振动信号的频谱经傅里叶反变换后得到电力变压器的绕组振动信号。

所述的步骤(2)中，根据相关系数法从负载电压信号和空载电压信号中分别提取出m个负载电压基准点和n×m个空载电压基准点的过程如下：

1)对负载电压信号进行逐点检索，连续提取出m个正向过零点分别作为负载电压信号的m个负载电压基准点；

2)使m个负载电压基准点分别作为起始点，从负载电压信号中对应截取m帧负载电压样本；所述的负载电压样本由k个连续的负载电压采样点组成；

3)对空载电压信号进行逐点检索，当找到一个正向过零点，就使该正向过零点及其相邻的两个空载电压采样点分别作为起始点，从空载电压信号中对应截取三帧空载电压样本；所述的空载电压样本由k个连续的空载电压采样点组成；

4)根据以下公式使第i负载电压样本分别与所述的三帧空载电压样本进行相关系数计算；判断计算得到的三个相关系数是否均小于相关阈值：若是，则返回步骤3)寻找下一个正向过零点；若否，则使计算得到的三个相关系数的最大值对应的空载电压样本的起始点为空载电压信号中与第i负载电压基准点对应的空载电压基准点，并返回步骤3)寻找下一个正向过零点；