CN110286289B - 一种变压器振声检测信号滤波方法 - Google Patents

一种变压器振声检测信号滤波方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110286289B
CN110286289B CN201910584461.0A CN201910584461A CN110286289B CN 110286289 B CN110286289 B CN 110286289B CN 201910584461 A CN201910584461 A CN 201910584461A CN 110286289 B CN110286289 B CN 110286289B
Authority
CN
China
Prior art keywords
transformer
signal sequence
vibration
vibration sound
parameter vector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201910584461.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110286289A (zh
Inventor
翟明岳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong University of Petrochemical Technology
Original Assignee
Guangdong University of Petrochemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong University of Petrochemical Technology filed Critical Guangdong University of Petrochemical Technology
Priority to CN201910584461.0A priority Critical patent/CN110286289B/zh
Publication of CN110286289A publication Critical patent/CN110286289A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110286289B publication Critical patent/CN110286289B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/62—Testing of transformers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明的实施例公开一种利用低秩矩阵恢复的变压器运行状态振声检测信号方法和***，所述方法包括：步骤1，输入实测的振声信号序列S；步骤2，对所述振声信号序列S进行滤除噪声处理，生成滤除噪声后的数据序列SNEW；具体为：
Figure DDA0002113446520000011
其中，
Figure DDA0002113446520000012
为N维中间参数矢量；
Figure DDA0002113446520000013
表示*的Frobenius范数；λ为低秩矩阵恢复因子；η(Xi；α)表示惩罚函数；Xi为所述N维中间参数矢量X中的第i个元素；α表示惩罚因子。

Description

一种变压器振声检测信号滤波方法
技术领域
本发明涉及电力领域，尤其涉及一种变压器运行状态振声检测信号的滤波方法和***。
背景技术
随着智能电网的高速发展，电力设备安全稳定运行显得尤其重要。目前，对超高压及以上电压等级的电力设备开展运行状态检测，尤其是对异常状态的检测显得愈加重要和迫切。电力变压器作为电力***的重要组成部分，是变电站中最重要的电气设备之一，其可靠运行关系到电网的安全。一般而言，变压器的异常状态可分为铁芯异常与绕组异常。铁芯异常主要表现为铁芯饱和，绕组异常通常包括绕组变形、绕组松动等。
变压器异常状态检测的基本原理是提取变压器运行中的各特征量，分析、辨识并跟踪特征量以此监测变压器的异常运行状态。检测方法按照接触程度可分为侵入式检测和非侵入式检测；按照是否需停机检测可分为带电检测和停电检测；按照检测量类型可以分为电气量法和非电气量法等。相比而言，非侵入式检测可移植性强，安装更方便；带电检测不影响变压器运行；非电气量法与电力***无电气连接，更为安全。当前变压器运行状态的常用检测方法中，包括检测局部放电的脉冲电流法和超声波检测法、检测绕组变形的频率响应法以及检测机械及电气故障的振动检测法等。这些检测方法主要检测变压器绝缘状况及机械结构状况，其中以变压器振动信号(振声)的检测最为全面，对于大部分变压器故障及异常状态均能有所反应。
变压器在运行过程中，铁芯硅钢片的磁致伸缩与绕组电动力引起的振动会向四周辐射不同幅值和频率的振声信号。变压器正常运行时对外发出的是均匀的低频噪声；如果发出不均匀声音，则属不正常现象。变压器在不同运行状态下会发出有区别性的声音，可通过对其发出声音的检测，掌握变压器的运行状况。值得关注的是，对变压器不同运行状态下发出声音的检测不仅可以检测很多种引起电气量变化的严重故障，还可以检测许多并未危及绝缘的没有引起电气量变化的异常状态，比如变压器内外部零部件松动等。
由于振声检测方法利用了变压器发出的震动信号，很容易受到环境噪声的影响，因此如何有效地识别振声与噪声，是此方法能否成功的关键。现在常用的方法，对此问题重视不够，还未采取有效的措施解决此问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种变压器振声检测信号滤波方法，所提出的方法利用了变压器振声信号的低秩矩阵特性，根据低秩矩阵恢复原理实现背景噪声(包括异常点)滤除。所提出的方法具有较好的鲁棒性，计算简单。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种利用低秩矩阵恢复的变压器运行状态振声检测信号滤波方法，包括：
步骤1，输入实测的振声信号序列S；
步骤2，对所述振声信号序列S进行滤除噪声处理，生成滤除噪声后的数据序列SNEW；具体为：
Figure GDA0003010834720000021
其中，
Figure GDA0003010834720000022
为N维中间参数矢量；
Figure GDA0003010834720000023
表示*的Frobenius范数；λ为低秩矩阵恢复因子；η(Xi；α)表示惩罚函数；Xi为所述N维中间参数矢量X中的第i个元素；α表示惩罚因子。
一种利用低秩矩阵恢复的变压器运行状态振声检测信号滤波***，包括：
获取模块，输入实测的振声信号序列S；
滤波模块，对所述振声信号序列S进行滤除噪声处理，生成滤除噪声后的数据序列SNEW；具体为：
Figure GDA0003010834720000024
其中，
Figure GDA0003010834720000025
为N维中间参数矢量；
Figure GDA0003010834720000026
表示*的Frobenius范数；λ为低秩矩阵恢复因子；η(Xi；α)表示惩罚函数；Xi为所述N维中间参数矢量X中的第i个元素；α表示惩罚因子。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
虽然变压器振声检测方法在变压器运行状态监测中有着广泛的应用，且技术相对成熟，但是由于振声检测方法利用了变压器发出的振动信号，很容易受到环境噪声的影响，所以此方法在实际工作环境中应用时常常得不到令人满意的结果。
本发明的目的是提供一种利用低秩矩阵恢复的变压器运行状态振声检测信号滤波方法和***，所提出的方法利用了变压器振声信号的低秩矩阵特性，根据低秩矩阵恢复原理实现背景噪声(包括异常点)滤除。所提出的方法具有较好的鲁棒性，计算简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的方法流程示意图；
图2为本发明的***结构示意图；
图3为本发明具体实施案例的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1一种利用低秩矩阵恢复的变压器运行状态振声检测信号滤波方法的流程示意图
图1为本发明一种利用低秩矩阵恢复的变压器运行状态振声检测信号滤波方法的流程示意图。如图1所示，所述的一种利用低秩矩阵恢复的变压器运行状态振声检测信号滤波方法具体包括以下步骤：
步骤1，输入实测的振声信号序列S；
步骤2，对所述振声信号序列S进行滤除噪声处理，生成滤除噪声后的数据序列SNEW；具体为：
Figure GDA0003010834720000041
其中，
Figure GDA0003010834720000042
为N维中间参数矢量；
Figure GDA0003010834720000043
表示*的Frobenius范数；λ为低秩矩阵恢复因子；η(Xi；α)表示惩罚函数；Xi为所述N维中间参数矢量X中的第i个元素；α表示惩罚因子。
所述步骤2之前，所述方法还包括：
步骤3，求取所述低秩矩阵恢复因子λ、惩罚因子α和惩罚函数η(Xi；α)。
所述步骤3包括：
步骤301，确定低秩矩阵恢复因子λ，具体为：
Figure GDA0003010834720000044
其中：
tr[*]：表示矩阵*的迹
*T：表示矩阵*的转置
步骤302，求取所述惩罚因子α，具体为：
Figure GDA0003010834720000051
其中：
μ：所述振声信号序列S的均值
σ：所述振声信号序列S的均方差
步骤303，求取所述惩罚函数η(Xi；α)，具体为：
Figure GDA0003010834720000052
其中：
Xi：表示所述N维中间参数矢量X中的第i个元素
X＝[X1,X2,…,XN]
μ:所述振声信号序列S的均值
α：所述惩罚因子
图2一种利用低秩矩阵恢复的变压器运行状态振声检测信号滤波***的结构意图
图2为本发明一种利用低秩矩阵恢复的变压器运行状态振声检测信号滤波***的结构示意图。如图2所示，所述一种利用低秩矩阵恢复的变压器运行状态振声检测信号滤波***包括以下结构：
获取模块401，输入实测的振声信号序列S；
滤波模块402，对所述振声信号序列S进行滤除噪声处理，生成滤除噪声后的数据序列SNEW；具体为：
Figure GDA0003010834720000053
其中，
Figure GDA0003010834720000054
为N维中间参数矢量；
Figure GDA0003010834720000055
表示*的Frobenius范数；λ为低秩矩阵恢复因子；η(Xi；α)表示惩罚函数；Xi为所述N维中间参数矢量X中的第i个元素；α表示惩罚因子。
所述的***，还包括：
计算模块403，求取所述低秩矩阵恢复因子λ、惩罚因子α和惩罚函数η(Xi；α)。
下面提供一个具体实施案例，进一步说明本发明的方案
图3为本发明具体实施案例的流程示意图。如图3所示，具体包括以下步骤：
1.输入实测的振声信号序列
S＝[s1,s2,…,sN-1,sN]
其中：
S：实测振声信号数据序列，长度为N
si,i＝1,2,…,N:序号为i的实测振声信号
2.确定低秩矩阵恢复因子
Figure GDA0003010834720000061
其中：
tr[*]：表示矩阵*的迹
*T：表示矩阵*的转置
3.求取惩罚因子
Figure GDA0003010834720000062
其中：
μ：所述振声信号序列S的均值
σ：所述振声信号序列S的均方差
4.求取惩罚函数
Figure GDA0003010834720000063
其中：
Xi：表示所述N维中间参数矢量X中的第i个元素
X＝[X1,X2,…,XN]
μ:所述振声信号序列S的均值
α：所述惩罚因子
5.滤波
对所述振声信号序列S进行滤除噪声处理，生成滤除噪声后的数据序列SNEW；具体为：
Figure GDA0003010834720000071
其中，
Figure GDA0003010834720000072
为N维中间参数矢量；
Figure GDA0003010834720000073
表示*的Frobenius范数；λ为低秩矩阵恢复因子；η(Xi；α)表示惩罚函数；Xi为所述N维中间参数矢量X中的第i个元素；α表示惩罚因子。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述较为简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种变压器振声检测信号滤波方法，其特征在于，包括：
步骤1，输入实测的振声信号序列S；
步骤2，确定低秩矩阵恢复因子λ，具体为：
Figure FDA0002974971730000011
其中：
tr[*]：表示矩阵*的迹；
*T：表示矩阵*的转置；
步骤3，求取惩罚因子α，具体为：
Figure FDA0002974971730000012
其中：
μ：所述振声信号序列S的均值；
σ：所述振声信号序列S的均方差；
步骤4，求取惩罚函数η(Xi；α)，具体为：
Figure FDA0002974971730000013
其中：
Xi：N维中间参数矢量X中的第i个元素；
X＝[X1,X2,…,XN]；
μ:所述振声信号序列S的均值；
步骤5，对所述振声信号序列S进行滤除噪声处理，生成滤除噪声后的数据序列SNEW；具体为：
Figure FDA0002974971730000014
其中，
Figure FDA0002974971730000015
为N维中间参数矢量；
Figure FDA0002974971730000016
表示*的Frobenius范数。
CN201910584461.0A 2019-06-30 2019-06-30 一种变压器振声检测信号滤波方法 Expired - Fee Related CN110286289B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910584461.0A CN110286289B (zh) 2019-06-30 2019-06-30 一种变压器振声检测信号滤波方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910584461.0A CN110286289B (zh) 2019-06-30 2019-06-30 一种变压器振声检测信号滤波方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110286289A CN110286289A (zh) 2019-09-27
CN110286289B true CN110286289B (zh) 2021-06-11

Family

ID=68021476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910584461.0A Expired - Fee Related CN110286289B (zh) 2019-06-30 2019-06-30 一种变压器振声检测信号滤波方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110286289B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112284520B (zh) * 2020-10-25 2022-06-24 广东石油化工学院 一种利用最佳秩逼近的振声检测信号重构方法和***

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102217934A (zh) * 2011-04-08 2011-10-19 中国科学院深圳先进技术研究院 磁共振成像方法及***
CN103398769A (zh) * 2013-08-05 2013-11-20 国家电网公司 基于小波ggd特征和不均衡k-均值下采样集成svm的变压器在线故障检测方法
CN107132451A (zh) * 2017-05-31 2017-09-05 广州供电局有限公司 变压器的绕组状态检测方法和***
CN108151873A (zh) * 2017-12-26 2018-06-12 广东石油化工学院 一种分离离心泵振动信号和循环水换热器振动信号的方法
CN108833024A (zh) * 2018-04-23 2018-11-16 温州市特种设备检测研究院 一种多通道无线分布式场车制动数据传输方法
CN109357751A (zh) * 2018-09-26 2019-02-19 东莞绿邦智能科技有限公司 一种电力变压器绕组松动缺陷检测***
CN208953639U (zh) * 2018-10-10 2019-06-07 贵州电网有限责任公司 变压器有载分接开关机械状态监测***
CN109871880A (zh) * 2019-01-23 2019-06-11 中山大学 基于低秩稀疏矩阵分解、局部几何结构保持和类别信息最大统计相关的特征提取方法
CN109933865A (zh) * 2019-02-26 2019-06-25 河海大学 一种基于递归图和递归定量分析的oltc故障诊断方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102217934A (zh) * 2011-04-08 2011-10-19 中国科学院深圳先进技术研究院 磁共振成像方法及***
CN103398769A (zh) * 2013-08-05 2013-11-20 国家电网公司 基于小波ggd特征和不均衡k-均值下采样集成svm的变压器在线故障检测方法
CN107132451A (zh) * 2017-05-31 2017-09-05 广州供电局有限公司 变压器的绕组状态检测方法和***
CN108151873A (zh) * 2017-12-26 2018-06-12 广东石油化工学院 一种分离离心泵振动信号和循环水换热器振动信号的方法
CN108833024A (zh) * 2018-04-23 2018-11-16 温州市特种设备检测研究院 一种多通道无线分布式场车制动数据传输方法
CN109357751A (zh) * 2018-09-26 2019-02-19 东莞绿邦智能科技有限公司 一种电力变压器绕组松动缺陷检测***
CN208953639U (zh) * 2018-10-10 2019-06-07 贵州电网有限责任公司 变压器有载分接开关机械状态监测***
CN109871880A (zh) * 2019-01-23 2019-06-11 中山大学 基于低秩稀疏矩阵分解、局部几何结构保持和类别信息最大统计相关的特征提取方法
CN109933865A (zh) * 2019-02-26 2019-06-25 河海大学 一种基于递归图和递归定量分析的oltc故障诊断方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Fast Algorithm for Convolutional Structured Low-Rank Matrix Recovery;Gregory Ongie 等;《IEEE TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMS TECHNOLOGY》;20171231;第21卷(第4期);第535-550页 *
Global Identification of Wind Turbines Using a Hammerstein Identification Method;Gijs van der Veen 等;《IEEE TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMS TECHNOLOGY》;20130731;第21卷(第4期);第1471-1478页 *
基于低秩矩阵恢复与协同表征的人脸识别算法;何林知 等;《计算机应用》;20150310;第35卷(第3期);第779-782以及806页 *
干式电力变压器振动信号调理电路的设计;刘建 等;《电子设计工程》;20131130;第21卷(第21期);第140-143页 *
非凸罚正则化稀疏低秩矩阵的大型减速机圆锥滚子轴承微弱故障诊断;李庆 等;《机械工程学报》;20181231;第54卷(第23期);第102-110页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110286289A (zh) 2019-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110703149A (zh) 一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测方法和***
CN110286289B (zh) 一种变压器振声检测信号滤波方法
CN110545086A (zh) 一种利用全局优化的变压器振声信号滤波方法和***
CN110703145B (zh) 一种利用多优化理论的变压器振声信号重构方法和***
CN111665405A (zh) 一种利用稀疏度最小化的振声检测信号滤波方法和***
CN110017894B (zh) 变压器运行状态振声检测中随机噪声的滤除方法和装置
CN111664934A (zh) 一种利用特征选择的变压器状态振声检测信号滤波方法和***
CN110514295B (zh) 一种利用svd分解的变压器运行状态振声检测信号滤波方法和***
CN111780868A (zh) 一种利用Jeffery差异量的变压器运行状态振声检测方法和***
CN111664933A (zh) 一种利用静态矢量优化的振声检测信号滤波方法和***
CN110286287B (zh) 一种基于小波变换的变压器运行状态振声检测信号滤波方法和***
CN110646691B (zh) 一种利用拉伸变换的变压器振声信号滤波方法和***
CN110286291B (zh) 一种利用主成分的变压器运行状态振声检测方法和***
CN111649819A (zh) 一种利用迭代软阈值的变压器状态振声检测信号滤波方法和***
CN112417994B (zh) 一种利用正则化因子的振声检测信号滤波方法和***
CN111141384A (zh) 一种利用Frechet正则化的变压器状态振声检测信号重构方法和***
CN112304419A (zh) 一种利用泛化稀疏编码的振声检测信号重构方法和***
CN111751098A (zh) 一种利用高斯预测模型的振声检测信号重构方法和***
CN110657881B (zh) 一种利用稀疏反演的变压器振声信号滤波方法和***
CN110837013A (zh) 一种利用稀疏字典表示的变压器状态振声检测信号重构方法和***
CN110545087A (zh) 一种利用非线性正则化的变压器振声信号滤波方法和***
CN112345226B (zh) 一种利用块协调最小化的振声检测信号重构方法和***
CN112307993B (zh) 一种利用局部相似性的振声检测信号滤波方法和***
CN112284520B (zh) 一种利用最佳秩逼近的振声检测信号重构方法和***
CN111929551A (zh) 一种变压器运行状态振声检测信号滤波方法及***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210611

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee