[發明專利]一種利用稀疏度最小化的振聲檢測信號濾波方法和系統

在審

• 申請號: 202010525225.4
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111665405A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 翟明岳
• 申請（專利權）人: 廣東石油化工學院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01H17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的實施例公開一種利用稀疏度最小化的振聲檢測信號濾波方法和系統，所述方法包括：步驟101 獲取按時間順序采集的信號序列S；步驟102 求取稀疏度因子P；步驟103 求取稀疏化矩陣A；步驟104 求取濾除噪聲后的信號序列S_new。

技術領域

本發明涉及電力領域，尤其涉及一種變壓器振聲檢測信號的濾波方法和系統。

背景技術

隨著智能電網的高速發展，電力設備安全穩定運行顯得尤其重要。目前，對超高壓及以上電壓等級的電力設備開展運行狀態檢測，尤其是對異常狀態的檢測顯得愈加重要和迫切。電力變壓器作為電力系統的重要組成部分，是變電站中最重要的電氣設備之一，其可靠運行關系到電網的安全。一般而言，變壓器的異常狀態可分為鐵芯異常與繞組異常。鐵芯異常主要表現為鐵芯飽和，繞組異常通常包括繞組變形、繞組松動等。

變壓器異常狀態檢測的基本原理是提取變壓器運行中的各特征量，分析、辨識并跟蹤特征量以此監測變壓器的異常運行狀態。檢測方法按照接觸程度可分為侵入式檢測和非侵入式檢測；按照是否需停機檢測可分為帶電檢測和停電檢測；按照檢測量類型可以分為電氣量法和非電氣量法等。相比而言，非侵入式檢測可移植性強，安裝更方便；帶電檢測不影響變壓器運行；非電氣量法與電力系統無電氣連接，更為安全。當前變壓器運行狀態的常用檢測方法中，包括檢測局部放電的脈沖電流法和超聲波檢測法、檢測繞組變形的頻率響應法以及檢測機械及電氣故障的振動檢測法等。這些檢測方法主要檢測變壓器絕緣狀況及機械結構狀況，其中以變壓器振動信號(振聲)的檢測最為全面，對于大部分變壓器故障及異常狀態均能有所反應。

變壓器在運行過程中，鐵芯硅鋼片的磁致伸縮與繞組電動力引起的振動會向四周輻射不同幅值和頻率的振聲信號。變壓器正常運行時對外發出的是均勻的低頻噪聲；如果發出不均勻聲音，則屬不正常現象。變壓器在不同運行狀態下會發出有區別性的聲音，可通過對其發出聲音的檢測，掌握變壓器的運行狀況。值得關注的是，對變壓器不同運行狀態下發出聲音的檢測不僅可以檢測很多種引起電氣量變化的嚴重故障，還可以檢測許多并未危及絕緣的沒有引起電氣量變化的異常狀態，比如變壓器內外部零部件松動等。

由于振聲檢測方法利用了變壓器發出的震動信號，很容易受到環境噪聲的影響，因此如何有效地識別振聲與噪聲，是此方法能否成功的關鍵。

發明內容

由于振聲檢測方法利用了變壓器發出的震動信號，很容易受到環境噪聲的影響，因此如何有效地識別振聲與噪聲，是此方法能否成功的關鍵。

本發明的目的是提供一種利用稀疏度最小化的振聲檢測信號濾波方法和系統，所提出的方法利用了變壓器振聲信號、脈沖噪聲以及背景噪聲來自不同信源的特性，根據稀疏度最小化性質，實現背景噪聲(包括異常點)和脈沖噪聲的分離和濾除。所提出的方法具有較好的魯棒性，計算也較為簡單。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種利用稀疏度最小化的振聲檢測信號濾波方法，包括：

步驟101 獲取按時間順序采集的信號序列S；

步驟102 求取稀疏度因子P，具體為：將歸一化相關矩陣B的N個特征值按照升序排列，得到特征值集合對所述特征值集合中的每一個特征值判斷是否大于或者等于σ_b，將所有大于或者等于σ_b的所述特征值加入到閾值集合中，求取所述閾值集合中的最小元素，將所述最小元素在所述特征值集合C中的序號賦值給所述稀疏度因子P。其中，所述歸一化相關矩陣B的計算公式為N為所述信號序列S長度；σ_b為稀疏化矢量b的均方差；所述稀疏化矢量b的計算公式為b＝UΓ；U為所述歸一化相關矩陣B的左特征矢量矩陣；Γ為所述歸一化相關矩陣B的特征值矩陣；m₀為所述信號序列S的均值；