[發明專利]電力變壓器有載分接開關振動信號分離方法

無效

• 申請號: 201010104736.5
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN101825489A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 黃海;陳祥獻;何婷婷
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種電力變壓器有載分接開關振動信號分離方法，包括以下步驟：

(1)對有載分接開關和油箱振動信號的混合信號進行加窗分幀，確 定某一時間段的混合信號的每個沖擊段最終的起始點和結束點；

由最終的起始點和結束點定位出混合信號的若干沖擊段，選取沖擊 段信號和沖擊段信號之前相同長度的一段信號得到兩路混合信號；

(2)對兩路混合信號求互相關函數，實現兩路混合信號相位的對準；

(3)依次將對準后的每一個沖擊段的兩路混合信號運用SOBI算法 進行信號分離，分離出每一段兩路混合信號中的有載分接開關振動信號， 并將有載分接開關振動信號拼接起來，構成在一次完整的動作過程中的有 載分接開關的振動信號；

所述的步驟(1)中確定某一時間段的混合信號的每個沖擊段最終的 起始點和結束點的方法為：

A、設定有載分接開關和油箱振動信號的混合信號過零率的一個差值 閾值和一個能量閾值，所述的過零率為在統計的短時段內，信號波形穿越 零電平的次數；

B、對混合信號進行加窗分幀，得到加窗分幀后的混合信號；

C、逐次將加窗分幀后的混合信號相鄰的前后兩幀過零率的差值與差 值閾值進行比較，選擇初步的起始點和結束點；

D、對選擇的初步的起始點和結束點進行能量閾值的比較，確定最終 的起始點和結束點；

所述的確定最終的起始點的方法為：

A、將加窗分幀后的混合信號每一幀的長度N取為1000點，點為信 號采集的采樣點，從第二幀開始，逐次與前一幀比較，當該幀的過零率是 前一幀過零率的4倍時，便將后一幀的第一個點作為沖擊段的起始點，同 時繼續向后比較，直到整個振動信號比較結束；

所有滿足上述條件的點被初步確定為若干個沖擊段初步的起始點，采 樣信號x(n)過零率的計算采用公式(1)：

ZCR=Σn=-∞+∞|sign[x(n)]-sign[x(n-1)]|ω(m0-n)---(1)]]>

其中ZCR為振動信號的過零率，

sign[x(n)]＝1(x(n)≥0)或sign[x(n)]＝-1(x(n)＜0)，

ω(n)＝1/2N(0≤n≤N-1)或ω(n)＝0，n＜0或n＞N-1，

N為每一幀的長度，取正數，m₀為常數，n為采樣點數的時間變量；

B、計算檢測到的初步的起始點之后的10000點之內的總能量，保留 總能量大于100的點，即為最終的起始點；

所述的確定最終的結束點的方法為：

A、將加窗分幀后的混合信號，從最后一個沖擊段的起始點開始往前 的3000個點的過零率與往后的3000個點的過零率進行比較，當前者的過 零率比后者的過零率多8，則前的3000個點的第一點即為初步的結束點； 若不滿足，則此役類推，每次前移3000點，再進行比較，直到整個振動 信號比較結束；

B、對第一次檢測出來的初步的結束點進行第二次的檢測，當該初步 的結束點前1000點的過零率比后1000點的過零率多4，則該初步的結束 點即為最終的結束點；若不滿足再依次往前移1000點進行比較，最終檢 測出沖擊信號的結束點位置；

所述的步驟(2)的實現兩路混合信號相位的對準的方法為：

A、對步驟(1)得到的每一段兩路混合信號求互相關函數，所述的對 兩路混合信號求互相關函數的方法為：

對每一段兩路混合信號求互相關函數：

rxy(m)=1NΣn=0N-1-mx(n)y(n+m)---(2)]]>

其中，m＝-(N-1)，...，(N-1)，x代表沖擊段信號，y代表沖擊段信號之 前與沖擊段信號長度相同的一段信號；r_xy(m)為兩路混合信號的互相關度， m為時延值；

B、在互相關函數橫坐標為零附近尋找互相關函數的最大值；

C、根據最大值對應的時延對其中一路信號進行移位，實現相位的對 準；

所述的步驟(3)中實現信號分離的方法為：

A、令球化矩陣為W，對振動信號x(n)作球化，得到的球化信號：

z(n)＝Wx(n)，????(3)

n為采樣點數的時間變量；

B、求出球化信號的協方差矩陣：

R_z(τ_i)＝E{z(n)z(n+τ_i)^T}：????(4)

C、尋求矩陣V按公式(5)對協方差矩陣R_z(τ_i)進行聯合對角化逼近：

R_s(τ_i)＝V^TR_z(τ_i)V，i＝1～p????(5)

其中，取τ_i為時延的一組不同取值τ₁，τ₂，…，τ_p，P為常數，

D、得到V陣，則解混矩陣，B＝V^TW，得到分離信號s＝Bx。