[发明专利]基于频谱包络符号熵的有载分接开关机械状态监测方法

权利要求书

1.一种基于频谱包络符号熵的有载分接开关机械状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、采集变压器有载分接开关切换过程中的振动信号x(t)；

步骤S2、建立有载分接开关振动信号x(t)的线性观测模型x；

步骤S3、依据线性观测模型对振动信号x(t)进行平滑先验分析，将振动信号x(t)分解为波动项x_b(t)和趋势项x_s(t)；

步骤S4、对振动信号波动项x_b(t)进行离散傅里叶变换，得到振动信号波动项x_b(t)的频谱分布Y(f)；

步骤S5、利用顺序统计滤波法提取振动信号波动项x_b(t)傅里叶包络谱；

步骤S6、对振动信号波动项x_b(t)傅里叶包络谱进行差分符号化处理和计算差分符号熵；

步骤S7、根据有载分接开关同档位切换时振动信号波动项傅里叶包络谱的差分符号熵偏差度对有载分接开关的机械状态进行判别。

2.根据权利要求1所述的基于频谱包络符号熵的有载分接开关机械状态监测方法，其特征在于，所述依据线性观测模型对振动信号x(t)进行平滑先验分析，将振动信号x(t)分解为波动项x_b(t)和趋势项x_s(t)的具体包括：

S201、获取振动信号x(t)中的所有极大值点z(t)；

S202、将振动信号x(t)中的所有极大值点z(t)表示为列向量的形式，记为Z＝[Z₁，Z₂，…，Z_M]^T，计算列向量Z的d阶微分D_d：

其中，M为振动信号x(t)中的所有极大值点的个数；T表示转置；

S203、定义有载分接开关振动信号x(t)与回归参数之间的最小化Tikhonov泛函，其表达式为

其中，α为正则化参数；

S204、使用牛顿法迭代求解非线性方程||Hθ-x||²＝δ²，其中δ为误差水平；

S205、判断当前回归参数是否满足误差水平限制，若满足则结束迭代得到回归参数估计值若不满足则继续迭代；

S206、根据回归参数估计值计算振动信号x(t)中的趋势项x_s(t)，其计算公式为：

S207、根据振动信号x(t)中趋势项x_s(t)计算波动项x_b(t)，其计算公式为：

其中，I为单位阵。

3.根据权利要求1所述的基于频谱包络符号熵的有载分接开关机械状态监测方法，其特征在于，所述利用顺序统计滤波法提取振动信号波动项x_b(t)傅里叶包络谱具体包括：

S301、确定滑动窗口的宽度b；

S302、对N₂个频谱数据进行端部镜像延拓，即分别以N₂个频谱数据左起第一个数据与右起第一个数据为基准点，进行扩展长度为1的镜像延拓；

S303、从N₂+2个频谱数据的左起第0个数据开始，依据窗口宽度b选取窗口内数据的最大值，然后移动窗口至左起第1个数据，继续选取窗口内数据的最大值，依次类推，得到长度为N₂的新的振动信号波动项x_b(t)傅里叶包络谱Y₁(f)；

S304、采用移动平均法对傅里叶包络谱Y₁(f)进行平滑处理，得到优化后的傅里叶包络谱Y_p(f)，其计算公式为：

其中，Y_p(i)为傅里叶包络谱Y₁(f)第i个点的平滑值；c是Y_p(i)两侧的相邻数据点的数量。