CN110703149B - 一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测方法和*** - Google Patents

一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明的实施例公开一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测方法和***，所述方法包括：步骤1，输入实测的振声信号序列S；步骤2，根据字符间距性质判断变压器运行状态。具体为：如果第K个窗口字符间距HK满足判断条件|HK|≥e0，则在所述信号序列S的第K点处，变压器处于非正常运行状态；否则，变压器处于正常运行状态。其中，e0为运行状态判断阈值。

Description

一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测方法和***
技术领域
本发明涉及电力领域，特别是涉及一种变压器运行状态振声检测方法及***。
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。
变压器运行状态检测的基本原理是提取变压器运行中的各个特征量，分析、辨识并跟踪特征量以此监测变压器的异常运行状态。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。
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。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测方法和***，所提出的方法利用了不同运行状态下变压器振声信号差值与背景噪声差值在字典空间中字符间距方面的差异，提高了状态监测的性能。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：
一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测方法，包括：
步骤1，输入实测的振声信号序列S；
步骤2，根据字符间距性质判断变压器运行状态。具体为：如果第K个窗口字符间距HK满足判断条件|HK|≥e0，则在所述信号序列S的第K点处，变压器处于非正常运行状态；否则，变压器处于正常运行状态。其中，e0为运行状态判断阈值。
一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测***，包括：
获取模块，输入实测的振声信号序列S；
判断模块，根据字符间距性质判断变压器运行状态。具体为：如果第K个窗口字符间距HK满足判断条件|HK|≥e0，则在所述信号序列S的第K点处，变压器处于非正常运行状态；否则，变压器处于正常运行状态。其中，e0为运行状态判断阈值。
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字符间距的变压器运行状态振声检测方法和***，所提出的方法利用了不同运行状态下变压器振声信号差值与背景噪声差值在字典空间中字符间距方面的差异，提高了状态监测的性能。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为本发明的流程示意图；
图2为本发明的***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1一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测方法的流程示意图
图1为本发明一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测方法的流程示意图。如图1所示，所述的一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测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，根据字符间距性质判断变压器运行状态。具体为：如果第K个窗口字符间距HK满足判断条件|HK|≥e0，则在所述信号序列S的第K点处，变压器处于非正常运行状态；否则，变压器处于正常运行状态。其中，e0为运行状态判断阈值。
所述步骤2之前，所述方法还包括：
步骤3，计算所述第K个窗口字符间距HK和所述运行状态判断阈值e0。
所述步骤3包括：
步骤301，生成第n个信号一阶差分序列
Figure BDA0002224188870000041
具体为：
Figure BDA0002224188870000042
其中:
Figure BDA0002224188870000043
所述第n个信号一阶差分序列[n＝1,2,…,N]
Sn：所述信号序列S中的第n个元素
S＝[S1，S2，…，SN]:所述信号序列，长度为N
如果元素Sj的下标j>N，则Sj＝0。
步骤302，生成第n个信号二阶差分序列
Figure BDA0002224188870000044
具体为：
Figure BDA0002224188870000045
其中:
Figure BDA0002224188870000046
所述第n个信号二阶差分序列[n＝1,2,…,N]
如果元素Sj的下标j>N，则Sj＝0。
步骤303，计算第n个信号特征矢量En，具体为：
Figure BDA0002224188870000047
其中：
[En]i：所述第n个信号特征矢量En的第i个元素[i＝1,2,…,n]
Figure BDA0002224188870000048
所述第n个信号一阶差分序列
Figure BDA0002224188870000049
的第i个元素
Figure BDA00022241888700000410
所述第n个信号二阶差分序列
Figure BDA00022241888700000411
的第i个元素
步骤304，求取所述第K个窗口字符间距HK，具体为：
Figure BDA0002224188870000051
其中：
Figure BDA0002224188870000052
矩阵[EK]TEK的第m个特征矢量
按照特征值由大到小的顺序排列
步骤305，求取所述运行状态判断阈值e0，具体为：
Figure BDA0002224188870000053
其中：
Figure BDA0002224188870000054
所述第n个信号一次差分序列
Figure BDA0002224188870000055
的均值
Figure BDA0002224188870000056
所述第n个信号二次差分序列
Figure BDA0002224188870000057
的均值
Figure BDA00022241888700000519
均值序列
Figure BDA0002224188870000058
的均值
Figure BDA0002224188870000059
均值序列
Figure BDA00022241888700000510
的均值
Figure BDA00022241888700000511
均值序列
Figure BDA00022241888700000512
的均方差
Figure BDA00022241888700000513
均值序列
Figure BDA00022241888700000514
的均方差
Figure BDA00022241888700000515
均值序列
Figure BDA00022241888700000516
的最大值
Figure BDA00022241888700000517
均值序列
Figure BDA00022241888700000518
的最大值。
图2一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测***的结构意图
图2为本发明一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测***的结构示意图。如图2所示，所述一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测***包括以下结构：
获取模块401，输入实测的振声信号序列S；
判断模块402，根据字符间距性质判断变压器运行状态。具体为：如果第K个窗口字符间距HK满足判断条件|HK|≥e0，则在所述信号序列S的第K点处，变压器处于非正常运行状态；否则，变压器处于正常运行状态。其中，e0为运行状态判断阈值。
所述的***，还包括：
计算模块403，计算所述第K个窗口字符间距HK和所述运行状态判断阈值e0。
所述计算模块403，还包括下列单元，具体包括：
第一计算单元4031，生成第n个信号一阶差分序列
Figure BDA0002224188870000061
具体为：
Figure BDA0002224188870000062
其中:
Figure BDA0002224188870000063
所述第n个信号一阶差分序列[n＝1,2,…,N]
Sn：所述信号序列S中的第n个元素
S＝[S1，S2，…，SN]:所述信号序列，长度为N
如果元素Sj的下标j>N，则Sj＝0。
第二计算单元4032，生成第n个信号二阶差分序列
Figure BDA0002224188870000064
具体为：
Figure BDA0002224188870000065
其中:
Figure BDA0002224188870000066
所述第n个信号二阶差分序列[n＝1,2,…,N]
如果元素Sj的下标j>N，则Sj＝0。
第三计算单元4033，计算第n个信号特征矢量En，具体为：
Figure BDA0002224188870000071
其中：
[En]i：所述第n个信号特征矢量En的第i个元素[i＝1,2,…,n]
Figure BDA0002224188870000072
所述第n个信号一阶差分序列
Figure BDA0002224188870000073
的第i个元素
Figure BDA0002224188870000074
所述第n个信号二阶差分序列
Figure BDA0002224188870000075
的第i个元素
第四计算单元4034，求取所述第K个窗口字符间距HK，具体为：
Figure BDA0002224188870000076
其中：
Figure BDA0002224188870000077
矩阵[EK]TEK的第m个特征矢量
按照特征值由大到小的顺序排列
第五计算单元4035，求取所述运行状态判断阈值e0，具体为：
Figure BDA0002224188870000081
其中：
Figure BDA0002224188870000082
所述第n个信号一次差分序列
Figure BDA0002224188870000083
的均值
Figure BDA0002224188870000084
所述第n个信号二次差分序列
Figure BDA0002224188870000085
的均值
Figure BDA0002224188870000086
均值序列
Figure BDA0002224188870000087
的均值
Figure BDA0002224188870000088
均值序列
Figure BDA0002224188870000089
的均值
Figure BDA00022241888700000810
均值序列
Figure BDA00022241888700000811
的均方差
Figure BDA00022241888700000812
均值序列
Figure BDA00022241888700000813
的均方差
Figure BDA00022241888700000814
均值序列
Figure BDA00022241888700000815
的最大值
Figure BDA00022241888700000816
均值序列
Figure BDA00022241888700000817
的最大值。
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数据序列
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.生成信号一阶差分序列
Figure BDA00022241888700000818
其中:
Figure BDA00022241888700000819
所述第n个信号一阶差分序列[n＝1,2,…,N]
Sn：所述信号序列S中的第n个元素
S＝[S1，S2，…，SN]:所述信号序列，长度为N
如果元素Sj的下标j>N，则Sj＝0。
3.生成信号二阶差分序列
Figure BDA0002224188870000091
其中:
Figure BDA0002224188870000092
所述第n个信号二阶差分序列[n＝1,2,…,N]
如果元素Sj的下标j>N，则Sj＝0。
4.计算信号特征矢量
Figure BDA0002224188870000093
其中：
[En]i：所述第n个信号特征矢量En的第i个元素[i＝1,2,…,n]
Figure BDA0002224188870000094
所述第n个信号一阶差分序列
Figure BDA0002224188870000095
的第i个元素
Figure BDA0002224188870000096
所述第n个信号二阶差分序列
Figure BDA0002224188870000097
的第i个元素
5.求取窗口字符间距
Figure BDA0002224188870000098
其中：
Figure BDA0002224188870000099
矩阵[EK]TEK的第m个特征矢量
按照特征值由大到小的顺序排列
6.求取运行状态判断阈值
Figure BDA0002224188870000101
其中：
Figure BDA0002224188870000102
所述第n个信号一次差分序列
Figure BDA0002224188870000103
的均值
Figure BDA0002224188870000104
所述第n个信号二次差分序列
Figure BDA0002224188870000105
的均值
Figure BDA0002224188870000106
均值序列
Figure BDA0002224188870000107
的均值
Figure BDA0002224188870000108
均值序列
Figure BDA0002224188870000109
的均值
Figure BDA00022241888700001010
均值序列
Figure BDA00022241888700001011
的均方差
Figure BDA00022241888700001012
均值序列
Figure BDA00022241888700001013
的均方差
Figure BDA00022241888700001014
均值序列
Figure BDA00022241888700001015
的最大值
Figure BDA00022241888700001016
均值序列
Figure BDA00022241888700001017
的最大值。
7.判断运行状态
根据字符间距性质判断变压器运行状态。具体为：如果第K个窗口字符间距HK满足判断条件|HK|≥e0，则在所述信号序列S的第K点处，变压器处于非正常运行状态；否则，变压器处于正常运行状态。其中，e0为运行状态判断阈值。
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)

1.一种利用字符间距的变压器运行状态振声检测方法，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，生成第n个信号一阶差分序列
Figure FDA0003146453330000011
具体为：
Figure FDA0003146453330000012
其中:
Figure FDA0003146453330000013
所述第n个信号一阶差分序列，n＝1,2,…,N；
Sn：所述振声信号序列S中的第n个元素；
S＝[S1，S2，…，SN]:所述振声信号序列S，长度为N；
如果元素Sj的下标j>N，则Sj＝0；
步骤3，生成第n个信号二阶差分序列
Figure FDA0003146453330000014
具体为：
Figure FDA0003146453330000015
其中:
Figure FDA0003146453330000016
所述第n个信号二阶差分序列，n＝1,2,…,N；
如果元素Sj的下标j>N，则Sj＝0；
步骤4，计算第n个信号特征矢量En，具体为：
Figure FDA0003146453330000017
其中：
[En]i：所述第n个信号特征矢量En的第i个元素，i＝1,2,…,n；
Figure FDA0003146453330000018
所述第n个信号一阶差分序列
Figure FDA0003146453330000019
的第i个元素；
Figure FDA00031464533300000110
所述第n个信号二阶差分序列
Figure FDA00031464533300000111
的第i个元素；
步骤5，求取第K个窗口字符间距HK，具体为：
Figure FDA0003146453330000021
其中：
Figure FDA0003146453330000022
矩阵[EK]TEK的第m个特征矢量；
按照特征值由大到小的顺序排列；
步骤6，求取运行状态判断阈值e0，具体为：
Figure FDA0003146453330000023
其中：
Figure FDA0003146453330000024
所述第n个信号一阶差分序列
Figure FDA0003146453330000025
的均值；
Figure FDA0003146453330000026
所述第n个信号二阶差分序列
Figure FDA0003146453330000027
的均值；
Figure FDA0003146453330000028
均值序列
Figure FDA0003146453330000029
n＝1,2,…,N的均方差；
Figure FDA00031464533300000210
均值序列
Figure FDA00031464533300000211
n＝1,2,…,N的均方差；
Figure FDA00031464533300000212
均值序列
Figure FDA00031464533300000213
n＝1,2,…,N的最大值；
Figure FDA00031464533300000214
均值序列
Figure FDA00031464533300000215
n＝1,2,…,N的最大值；
步骤7，根据字符间距性质判断变压器运行状态,具体为：如果第K个窗口字符间距HK满足判断条件|HK|≥e0，则在所述信号序列S的第K点处，变压器处于非正常运行状态；否则，变压器处于正常运行状态。
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