[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

说明书

本发明公开了基于频谱包络符号熵的有载分接开关机械状态监测方法，包括：采集变压器有载分接开关切换过程中的振动信号；建立有载分接开关振动信号的线性观测模型；依据线性观测模型对振动信号进行平滑先验分析，将振动信号分解为波动项和趋势项；对振动信号波动项进行离散傅里叶变换，得到振动信号波动项的频谱分布；利用顺序统计滤波法提取振动信号波动项傅里叶包络谱；对振动信号波动项傅里叶包络谱进行差分符号化处理和计算差分符号熵；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。本发明通过获取变压器有载分接开关档位切换过程中的振动信号实现其机械状态的监测。

技术领域

本发明涉及电力监测技术领域，具体涉及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。

背景技术

有载分接开关是有载调压变压器的唯一可动部件，主要由选择开关、切换开关、电动机构和快速机构等部分组成，可在带负载条件下改变电压变比，实现在不断电情况下对系统电压的调节，实现补偿电压波动、调节功率、提高系统性能及改善电能质量等的重要功能。

但是，随着有载分接开关使用年限的增加及调压次数的增多，其故障率也随之增加。据统计，有载分接开关的故障类型主要包括电气故障和机械故障，且机械故障为主要故障类型，也是部分电气故障的主要诱因。但是现有的获取有载分接开关运行状态信息主要是依据切换次数、电气试验等的方法，这些方法与电力设备状态维修和状态评估的科学要求不相适应。

在有载分接开关的档位切换过程中，切换开关中动、静触头等机构部件之间的碰撞或摩擦等均会引起机械振动，这些机械振动经分接开关绝缘油或结构件传递至变压器油箱壁，形成机械振动信号。显然，这些机械振动信号中包含了丰富的有载分接开关机械状态信息，因此，通过振动分析有载分接开关机械状态监测的方法引起了国内外研究人员的日益关注。然而，有载分接开关的机械结构较为复杂，且切换开关中动、静触头等机构部件之间的碰撞或摩擦等产生的机械振动信号呈现强时变和非平稳性特征，加之经变压器箱壁获取的有载分接开关机械振动信号中干扰分量的存在，如何获取用于有载分接开关机械状态监测的振动信号的评判指标一直是研究难点。

发明内容

本发明的目的在于提供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，可以解决现有技术中难以获取用于有载分接开关机械状态监测的振动信号的评判指标的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供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，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。

进一步的，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：