[發明專利]一種基于交叉小波的變壓器振動信號幅頻特征量提取方法

在審

• 申請號: 201710378853.2
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107101715A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 薛靜;趙莉華;豐遙;申峻;張麗娟;靳斌;李詩勇;吳金勇;謝榮斌;張霖;陸禹初;高奇思
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所52100
• 代理人: 商小川

技術領域

本發明屬于變壓器信號檢測技術，尤其涉及一種基于交叉小波的變壓器振動信號幅頻特征量提取方法。

背景技術

變壓器振動信號包含了變壓器的狀態信息，基于振動信號的變壓器狀態診斷技術在變壓器狀態檢測領域具有良好的應用前景。變壓器本體鐵心和繞組產生的振動信號經絕緣油和結構件傳遞至油箱表面，在油箱表面測試得到的振動信號除變壓器本體振動信號外還含有傳播路徑帶來的干擾。同一相兩個不同測試位置采集得到的振動信號，由于傳輸路徑不同導致信號除含有變壓器本體振動信息外，還包含不同的干擾信息。現有研究技術多基于變壓器油箱表面一個測試位置的振動信號進行分析，未考慮變壓器不同測點振動信號特性的差異，導致測試位置改變時，特征量不具有通用性。

發明內容：

本發明要解決的技術問題：提供一種基于交叉小波的變壓器振動信號幅頻特征量提取方法，以解決現有技術的變壓器振動信號測試在油箱表面測試得到的振動信號除變壓器本體振動信號外還含有傳播路徑帶來的干擾；同一相兩個不同測試位置采集得到的振動信號，由于傳輸路徑不同導致信號除含有變壓器本體振動信息外，還包含不同的干擾信息；現有研究技術多基于變壓器油箱表面一個測試位置的振動信號進行分析，未考慮變壓器不同測點振動信號特性的差異，導致測試位置改變時，特征量不具有通用性等技術問題。

本發明技術方案：

一種基于交叉小波的變壓器振動信號幅頻特征量提取方法，它包括：

步驟1、在變壓器油箱表面采集變壓器每相兩個不同位置的振動信號，記為x(t)，y(t)；

步驟2、對變壓器振動信號交叉小波變換，得到功率譜密度；

步驟3、確定變壓器振動信號特征頻率；

步驟4、確定變壓器振動信號特征幅值。

步驟1所述的每相兩個不同位置的振動信號指的是每相頂部和正面中部振動加速度信號。

步驟2所述對變壓器振動信號交叉小波變換，得到功率譜密度的方法包括：

步驟2.1、首先對兩測點振動信號進行小波變換：

式中，W^x(a,τ)、W^y(a,τ)分別為為信號x(t)、y(t)的小波函數； a(a>0)為尺度算子；τ為位移算子；ψ為母小波；*表示復共軛；t表示時間量；

步驟2.2、在信號小波變換的基礎上進行交叉小波變換：

式中，W^xy(a,τ)為信號x(t)、y(t)的交叉小波函數；為 y(t)的小波函數的復共軛；|W^xy(a,τ)|表示功率譜密度。

步驟3所述確定變壓器振動信號特征頻率的方法為：根據交叉小波變換結果，功率譜密度最大值對應的頻率為振動信號特征頻率。

步驟4所述的確定變壓器振動信號特征幅值的方法為：x(t)，y(t) 兩側點振動信號強度不同，以振動最強的測點振動信號為基準，通過小波分解，提取基準信號特征頻率對應的信號小波分量，以該小波分量幅值作為變壓器振動信號特征幅值。

本發明的有益效果：

本發明將變壓器每相兩個測試位置的振動信號作為分析對象，采用交叉小波變換提取兩個測試位置振動信號的最相關頻率成分，將該頻率作為變壓器振動信號特征頻率，進而通過小波分解提取原信號特征頻率對應的小波分量，以該小波分量幅值作為變壓器振動信號特征幅值，最后得到振動信號的幅頻特征量。本發明方法提取得到的振動信號幅頻特征量包含了變壓器振動的時頻特性，可以區分變壓器的不同狀態。

本發明通過交叉小波變換能濾除兩信號之間的獨立成分，提取最相關頻率段成分，將交叉小波變換應用于變壓器同相兩不同測點的振動信號分析，則能從油箱測試信號中提取出變壓器本體振動信號的主成分。此外，由于單獨基于振動信號時域或頻域特征量對信號特性的描述并不完善，因此本發明提出以時域幅值，頻域頻率結合作為幅頻特征量對信號特性進行表征，有利于完備的反映信號特征；本發明基于交叉小波的變壓器振動信號幅頻特征量提取方法對變壓器振動信號特征的準確提取具有重要意義；