一种利用小波变换提取表征有载调压开关运行状态的振动信号指标量的方法.pdf

本发明提供一种利用小波变换提取表征有载调压开关运行状态的振动信号指标量的方法，属于电力系统故障检测领域。当获取有载调压开关振动高频信号包络后，对振动高频信号包络求取小波变换模极大值，利用模极大值准确提取第一个突变量与最大突变量之间的时间t1与开关切换动作时间t2，再利用t1和t2获取在振动高频信号包络中两段时间内的最大振幅f1、f2，并以t2、f1、f2判断有载调压开关的运行状态。当f1大于门槛值时则判断为有载调压开关驱动机构润滑不足，相反，则正常；当t2不在门槛值范围内及f2小于门槛值时则判断为有载调压开关弹簧弹力弱化，相反，则正常。经仿真实验证明，本方法把振动突变信号分析转化为对其模极大值的分析，方法有效。

权利要求书1.  一种利用小波变换提取表征有载调压开关运行状态的振动信号指标量的方法，其特征在于：当获取有载调压开关振动高频信号包络后，对振动高频信号包络求取小波变换模极大值，利用模极大值准确提取第一个突变量与最大突变量之间的时间t1与开关切换动作时间t2，再利用t1和t2获取在振动高频信号包络中两段时间内的最大振幅f1、f2，并以t2、f1、f2判断有载调压开关的运行状态；当f1大于门槛值时则判断为有载调压开关驱动机构润滑不足，相反，则正常；当t2不在门槛值范围内及f2小于门槛值时则判断为有载调压开关弹簧弹力弱化，相反，则正常。2.  根据权利要求1所述的利用小波变换提取表征有载调压开关运行状态的振动信号指标量的方法，其特征在于具体步骤为：第一步：获取有载调压开关振动高频信号包络；第二步：对有载调压开关振动高频信号包络求取小波变换模极大值，利用小波变换模极大值与信号突变点一一对应及模极大值幅值表示突变强度的特性，即在尺度2j下，利用模极大值比较式，求取模极大值模极大值比较式为：|W2jdf(x)|≤|W2jdf(xn)|---(1)]]>式(1)中，是函数f(x)的小波函数，xn为小波变换的模极大值，j＝1,2,Λ。第三步：提取指标量，利用模极大值准确提取第一个突变量与最大突变量之间的时间t1与开关切换动作时间t2，再利用t1和t2获取在振动高频信号包络中两段时间内的最大振幅f1、f2，t2、f1、f2为表征有载调压开关运行状态的振动高频信号包络指标量；第四步：有载调压开关的运行状态判别，当f1大于门槛值时则判断为有载调压开关驱动机构润滑不足，相反，则正常；当t2不在门槛值范围内及f2小于门槛值时则判断为有载调压开关弹簧弹力弱化，相反，则正常。

说明书一种利用小波变换提取表征有载调压开关运行状态的振动信号指标量的方法
技术领域
本发明涉及一种利用小波变换提取表征有载调压开关运行状态的振动信号指标量的方法，属于电力系统故障检测技术领域。
背景技术
在有载调压变压器中，有载调压开关是关键装置。有载调压开关是变压器中唯一在高电压、大电流下运行的部件，其故障发生率较高,占到了有载调压变压器故障的41％。针对有载调压开关的故障特性，目前国内外的相关研究主要集中在振动声学检测和驱动电机电流检测方面。其中，提取有载调压开关运行状态的振动信号指标量至关重要。目前常用的检测方法有动态阻抗测量法、热像分析、溶解气体分析，但存在可判断故障类型少、有些缺陷不易发现、功能不完善以及只关心机械参数的计算结果等特点。而用小波变换提取表征有载调压开关运行状态的振动信号指标量简单、精确，可批量处理，可发现更多缺陷，功能更为完善。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种利用小波变换提取表征有载调压开关运行状态的振动信号指标量的方法，用以解决上述问题。
本发明的技术方案是：一种利用小波变换提取表征有载调压开关运行状态的振动信号指标量的方法，其特征在于：当获取有载调压开关振动高频信号包络后，对振动高频信号包络求取小波变换模极大值，利用模极大值准确提取第一个突变量与最大突变量之间的时间t1与开关切换动作时间t2，再利用t1和t2获取在振动高频信号包络中两段时间内的最大振幅f1、f2，并以t2、f1、f2判断有载调压开关的运行状态；当f1大于门槛值时则判断为有载调压开关驱动机构润滑不足，相反，则正常；当t2不在门槛值范围内及f2小于门槛值时则判断为有载调压开关弹簧弹力弱化，相反，则正常。
具体步骤为：
第一步：获取有载调压开关振动高频信号包络；
第二步：对有载调压开关振动高频信号包络求取小波变换模极大值，利用小波变换模极大值与信号突变点一一对应及模极大值幅值表示突变强度的特性，即在尺度2j下，利用模极大值比较式，求取模极大值模极大值比较式为：
|W2jdf(x)|≤|W2fdf(xn)|---(1)]]>
式(1)中，是函数f(x)的小波函数，xn为小波变换的模极大值，j＝1,2,Λ。
第三步：提取指标量，利用模极大值准确提取第一个突变量与最大突变量之间的时间t1 与开关切换动作时间t2，再利用t1和t2获取在振动高频信号包络中两段时间内的最大振幅f1、f2，t2、f1、f2为表征有载调压开关运行状态的振动高频信号包络指标量；
第四步：有载调压开关的运行状态判别，当f1大于门槛值时则判断为有载调压开关驱动机构润滑不足，相反，则正常；当t2不在门槛值范围内及f2小于门槛值时则判断为有载调压开关弹簧弹力弱化，相反，则正常。
本发明的有益效果是：
(1)小波变换在时频两域都具有表征信号局部特征的能力，能同时从时域和频域描述奇异信号的每一个信号，突变点可准确计算振动间隔的时间；
(2)小波变化能有效地挖掘出振动信号的奇异性特征，将对行波信号突变的分析转化为对其模极大值的分析，支撑区间越小，有利于奇异点的检测。
附图说明
图1为有载调压开关振动高频信号包络图。
图2为实施例1中有载调压开关振动高频信号包络求取小波变换模极大值图：图中，t1表示第一个突变量与最大突变量之间的时间，t2表示开关切换动作时间。利用t1可精确提取出t2。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
一种利用小波变换提取表征有载调压开关运行状态的振动信号指标量的方法，其特征在于：当获取有载调压开关振动高频信号包络后，对振动高频信号包络求取小波变换模极大值，利用模极大值准确提取第一个突变量与最大突变量之间的时间t1与开关切换动作时间t2，再利用t1和t2获取在振动高频信号包络中两段时间内的最大振幅f1、f2，并以t2、f1、f2判断有载调压开关的运行状态；当f1大于门槛值时则判断为有载调压开关驱动机构润滑不足，相反，则正常；当t2不在门槛值范围内及f2小于门槛值时则判断为有载调压开关弹簧弹力弱化，相反，则正常。
具体步骤为：
第一步：获取有载调压开关振动高频信号包络；
第二步：对有载调压开关振动高频信号包络求取小波变换模极大值，利用小波变换模极大值与信号突变点一一对应及模极大值幅值表示突变强度的特性，即在尺度2j下，利用模极大值比较式，求取模极大值模极大值比较式为：
|W2jdf(x)|≤|W2fdf(xn)|---(1)]]>
式(1)中，是函数f(x)的小波函数，xn为小波变换的模极大值，j＝1,2,Λ。
第三步：提取指标量，利用模极大值准确提取第一个突变量与最大突变量之间的时间t1与开关切换动作时间t2，再利用t1和t2获取在振动高频信号包络中两段时间内的最大振幅f1、f2，t2、f1、f2为表征有载调压开关运行状态的振动高频信号包络指标量；
第四步：有载调压开关的运行状态判别，当f1大于门槛值时则判断为有载调压开关驱动机构润滑不足，相反，则正常；当t2不在门槛值范围内及f2小于门槛值时则判断为有载调压开关弹簧弹力弱化，相反，则正常。
实施例1：
获取的有载调压开关振动高频信号包络如图1所示。
(1)获取有载调压开关振动高频信号包络。
(2)对有载调压开关振动高频信号包络求取小波变换模极大值。利用小波变换模极大值与信号突变点一一对应及模极大值幅值表示突变强度的特性，即在尺度2j下，利用模极大值比较式，求取模极大值模极大值比较式为：
|W2jdf(x)|≤|W2fdf(xn)|---(1)]]>
式(1)中，是函数f(x)的小波函数，xn为小波变换的模极大值，j＝1,2,Λ。
(3)提取指标量进行有载调压开关的运行状态判别。利用模极大值准确提取第一个突变量与最大突变量之间的时间t1＝1.26s,开关切换动作时间t2＝138ms，再利用t1和t2获取在振动高频信号包络中两段时间内的最大振幅f1＝0.48m/s2、f2＝5.69m/s2。经大量仿真，将门槛值t2整定为40ms～170ms，f1整定为1m/s2，f2整定为2.5m/s2。在实例1中，f1小于门槛值，则判断为有载调压开关驱动机构润滑正常；t2属于门槛值范围内及f2大于门槛值时则判断为有载调压开关弹簧弹力正常。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。