[发明专利]一种适用于电力电子系统的故障信号检测方法

摘要

本发明涉及一种适用于电力电子系统的故障信号检测方法。通过对原始信号的采样，后经滤波器组分割频域进行处理，得模极大值判决稳态信号与故障信号；对于稳态信号采用平顶窗多项式系数补偿频谱泄露；而故障信号中的模极大值点处可作为故障发生的起止点，进而以时间差来判决故障发生。本发明根据设定的故障判别方法，以频域计算为主，时域计算作为参考的方法，在进行S‑熵扰动信号能量特征提取时，可以在频域计算结果不准的结果下，通过时域计算得到的时间差进行结果补偿，保证算法尽可能的精准性。

主权项

1.一种适用于电力电子系统的故障信号检测方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤S1：配置AD73360信号采样卡，该采样卡采用多通道模拟输入可编程16位∑‑ΔAD73360处理器；步骤S2：通过AD73360信号采样卡采样原始信号，并通过小波变换滤波器组进行处理，所述小波变换滤波器组由低通滤波器和高通滤波器组成，该过程具体为：将采样的原始信号通过低通滤波器和高通滤波器进行平滑和细节分解得出其概貌信号与细节信号，即求出第一层小波变换，而后，对第一层小波变换后的低频部分继续通过高通滤波器和低通滤波器进行分解，以此类推，进行K层分解，其中K为大于1的自然数；步骤S3：经过步骤S2的K层分解后的信号，若存在模极大值，则判定存在故障信号，并转步骤S5；否则，判定为稳态信号，并将输出的稳态信号送入FiFO缓存，并转步骤S4；步骤S4：对步骤S3中送入FiFO缓存后的稳态信号进行FFT谐波运算，具体即：将缓存后的稳态信号经FFT处理后的频谱经平顶窗系数进行系数补偿，经平顶窗补偿后频谱Xft(m)：其中，X(m)为稳态信号经FFT变换后的最大幅值，X(m±1)、X(m±2)为X(m)相邻频点，m为频域系数，选取平顶窗系数：h0＝0.26526，h1＝0.5，h2＝0.23474，系数经归一化、二进制转换后如下式：g0＝1.0(10)令：c＝X(m)p＝X(m‑1)+X(m+1)q＝X(m‑2)+X(m+2)r＝q‑p则可化简得Xft(m)公式如下：步骤S5：对故障信号进行特征值能量信号提取：采用S‑熵方法对故障信号进行特征值能量信号提取，如下式所示：式中，j表示第j层细节信号，k表示细节信号第j层的第k个节点信号；通过与预置阈值比较即可进行故障信号的种类区分；所述步骤S2中，小波变换滤波器组的具体构造过程如下：根据多分辨分析理论，尺度函数Φ(t)的二尺度方程和小波函数Ψ(t)的二尺度方程满足其中，g(k)为高通滤波器系数，h(k)为低通滤波器系数；由于需对采样的原始信号进行K层分解，各层的高、低通滤波器系数均相一致；所述步骤S2中，分解层数K的确定方式如下：为检测和提取电能质量故障信号，必须确定合理的分解层数并正确划分信号的频带，频带划分的原则如下：尽量使信号的基频ff位于最低子频带的中心，以限制基频分量对其它子频带的影响，故障信号的采样频率为fs时，采用Mallat算法可得实际频带划分数目Pz可由下式向最近的整数取整获得：式中，P为理论频带划分数目；为最高子频带的中心频率；根据上式即可获得实际频带划分数目Pz，由此得知分解层数K＝Pz‑1。