[发明专利]一种有载分接开关机械故障的分析诊断方法

说明书

本发明公开了一种有载分接开关机械故障的分析诊断方法,具体指：获取有载分接开关的振动信号和驱动电机的电流信号；对电流信号进行拆分计算；参考电流分段点对振动信号进行拆分计算；根据分段参数进行初诊；若初诊发现确定故障，诊断结束；若初诊发现不确定故障，或是初诊不能确诊状态正常，则对振动信号分段进行EMD分解并进行精诊。本发明结合两种信号，将有载分接开关切换过程中的振动信号分为储能段和切换段，降低分析难度，提高诊断算法的实时性。本发明中，初诊对一般性故障做出诊断，可降低诊断过程中的计算开销，提高诊断算法的实时性；若初诊失败，再结合EMD等非线性信号分析方法提取故障特征，进行精诊，提高诊断算法的准确性。

技术领域

本发明涉及电力设备监测技术领域，更具体地说是指一种有载分接开关机械故障的分析诊断方法。

背景技术

有载分接开关（On-load Tap Changer, 本申请以下简称为OLTC）是有载调压变压器的关键组成部分，在电力系统中发挥着稳定电网电压、调节无功潮流、增加电网灵活度等重要作用。然而，OLTC故障的发生较为频繁。根据中国电力科学院统计，1990 年至 1994 年5月，全国因有载分接开关故障引发的变压器事故占变压器总事故数量的 18.5%。而根据国际变压器故障统计，有载分接开关引发的故障占总故障数量的 20%以上，且故障率呈上升趋势。因此，鉴于有载分接开关具有高故障率、动作频繁和影响范围较广的特点，OLTC 的测量和诊断系统需要进一步实现在线化和实时化，才能适应现代社会发展对电力高质量、高可靠性的要求。

近年来，振动信号分析法在线检测OLTC被认为是诊断OLTC的一种有效方法。它可以同时检查出机械故障和电故障。由于OLTC动作过程较为复杂，所产生的的机械振动信号具有非线性非平稳的特点，因此利用小波变换或快速傅里叶变换所提取的时域或频率特征不是一个稳定有效的指标，无法准确反映出振动信号的内在特征。已有的振动信号分析方法有小波奇异性检测、自组织映射法、经验模态分解和小波包等。这些方法大多是将非平稳信号分解为若干个简单的平稳信号之和,然后对每个分量进行处理,提取时频特征。然而,研究表明,OLTC切换过程中的振动信号表现出明显的非线性行为,采用时频分析的方法,将信号分解为平稳信号,难免有一定的局限性。经验模态分解法（EMD）等算法虽适应非线性非稳态信号的分析,但它本身也存在很多缺点,且分解过程中计算量较大，影响着诊断的实时性。因此,本发明提出一种基于振动信号和电流信号的OLTC故障分析诊断方法。

发明内容

本发明提供的一种有载分接开关机械故障的分析诊断方法，其目的在于解决现有技术中存在的上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种有载分接开关机械故障的分析诊断方法，包括以下步骤：（1）获取有载分接开关的振动信号和驱动电机的电流信号；（2）对电流信号的曲线进行分段，计算电流分段参数；（3）参考电流分段点对振动信号的曲线进行分段，计算振动分段参数；（4）对电流分段参数和振动分段参数进行初诊；（5）若初诊发现确定故障，诊断结束；若初诊发现不确定故障，或是初诊不能确诊状态正常，则进一步对分段的振动信号进行EMD或WPD分解，再进行SVM精诊。

进一步，上述步骤(2)具体包括：（2.1）将电流信号采集率压缩到10k/s；（2.2）求取Hilbert包络线；（2.3）查找包络线的电流起点，并后延包络线，计算驱动电机电流储能段对应起点，然后再反向查找操动机构辅助开关开始开断所对应的电流时刻和完全断开所对应的电流时刻；（2.4）利用求得的各电流分段点将Hilbert包络线切成电流启动段、电流储能段和电流切换段；（2.5）分段计算电流信号的曲线参数。

进一步，上述步骤(3)具体包括：（3.1）参考电流分段点对振动信号的曲线进行初步分段；（3.2）将初步分段后得到的三个振动有效区间切分成若干小段；（3.3）计算各小段的参数，从中查找切换动作振动峰小段并左右截断，得到各峰值块；（3.4）组合间隔100ms内的峰值块，找出能量最大的峰值块并将其作为切换段；（3.5）以类比的方式判定计算是否存在其他切换段；（3.6）分段计算振动信号的曲线参数。