CN112327084B - 一种利用等距变换的变压器运行状态振声检测方法和*** - Google Patents

一种利用等距变换的变压器运行状态振声检测方法和*** Download PDF

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CN112327084B CN202011206341.6A CN202011206341A CN112327084B CN 112327084 B CN112327084 B CN 112327084B CN 202011206341 A CN202011206341 A CN 202011206341A CN 112327084 B CN112327084 B CN 112327084B
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Abstract

本发明的实施例公开一种利用等距变换的变压器运行状态振声检测方法和***，所述方法包括：步骤101获取按时间顺序采集的信号序列S；步骤102求取延迟长度；步骤103求取N个窗口信号序列；步骤104求取N个中心对数变换矢量；步骤105求取N个等距变换值；步骤106判断变压器运行状态。

Description

一种利用等距变换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
如前所述，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等距变换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等距变换方面的差异，提高了状态监测的性能。所提出的方法具有较好的鲁棒性，计算也较为简单。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种利用等距变换的变压器运行状态振声检测方法，包括：
步骤101获取按时间顺序采集的信号序列S；
步骤102求取延迟长度，具体为：
延迟长度记为M，所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000011
其中：
Figure BDA0002757207900000012
表示对
Figure BDA0002757207900000013
上取整，
N为所述信号序列S的长度，
snr为所述信号序列S的信噪比；
步骤103求取N个窗口信号序列，具体为：第n个窗口信号序列记为bn，其第i个元素为
Figure BDA0002757207900000021
所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000022
其中：
n＝1,2,···,N为窗口序号，
i＝1,2,···,N为元素序号，
s|i+(n-1)M|N为所述信号序列S的第|i+(n-1)M|N个元素，
|i+(n-1)M|N表示以N为模对i+(n-1)M取余数；
步骤104求取N个中心对数变换矢量，具体为：第n个中心对数变换矢量记为yn，其第i个元素为
Figure BDA0002757207900000023
所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000024
其中：
m0为所述信号序列S的均值，
l＝1,2,···,N为求和参数，
Figure BDA0002757207900000025
为第n个窗口信号序列bn的第l个元素；
步骤105求取N个等距变换值，具体为：第n个等距变换值记为hn，所用求取公式为：
hn＝||Uyn||F
其中：
U为等距变换矩阵，其第i行第j列元素记为uij，求取方法为：当i≤j时，uij＝1；当j＝i+1时，uij＝-i；当i>j+1时，uij＝0；||Uyn||F表示Uyn的Frobenus模；
步骤106判断变压器运行状态，具体为：如果第n个等距变换值hn大于等于
Figure BDA0002757207900000026
则在所述信号序列S的第n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，
Figure BDA0002757207900000027
表示
Figure BDA0002757207900000028
的Frobenus模。
一种利用等距变换的变压器运行状态振声检测***，包括：
模块201获取按时间顺序采集的信号序列S；
模块202求取延迟长度，具体为：
延迟长度记为M，所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000031
其中：
Figure BDA0002757207900000032
表示对
Figure BDA0002757207900000033
上取整，
N为所述信号序列S的长度，
snr为所述信号序列S的信噪比；
模块203求取N个窗口信号序列，具体为：第n个窗口信号序列记为bn，其第i个元素为
Figure BDA0002757207900000034
所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000035
其中：
n＝1,2,···,N为窗口序号，
i＝1,2,···,N为元素序号，
s|i+(n-1)M|N为所述信号序列S的第|i+(n-1)M|N个元素，
|i+(n-1)M|N表示以N为模对i+(n-1)M取余数；
模块204求取N个中心对数变换矢量，具体为：第n个中心对数变换矢量记为yn，其第i个元素为
Figure BDA0002757207900000036
所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000037
其中：
m0为所述信号序列S的均值，
l＝1,2,···,N为求和参数，
Figure BDA0002757207900000038
为第n个窗口信号序列bn的第l个元素；
模块205求取N个等距变换值，具体为：第n个等距变换值记为hn，所用求取公式为：
hn＝||Uyn||F
其中：
U为等距变换矩阵，其第i行第j列元素记为uij，求取方法为：当i≤j时，uij＝1；当j＝i+1时，uij＝-i；当i>j+1时，uij＝0；||Uyn||F表示Uyn的Frobenus模；
模块206判断变压器运行状态，具体为：如果第n个等距变换值hn大于等于
Figure BDA0002757207900000041
则在所述信号序列S的第n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，
Figure BDA0002757207900000042
表示
Figure BDA0002757207900000043
的Frobenus模。
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：
如前所述，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等距变换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等距变换方面的差异，提高了状态监测的性能。所提出的方法具有较好的鲁棒性，计算也较为简单。
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***流程示意图；
图3为本发明的具体实施案例流程示意图。
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1一种利用等距变换的变压器运行状态振声检测方法的流程示意图
图1为本发明一种利用等距变换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，所述的一种利用等距变换的变压器运行状态振声检测方法具体包括以下步骤：
步骤101获取按时间顺序采集的信号序列S；
步骤102求取延迟长度，具体为：
延迟长度记为M，所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000044
其中：
Figure BDA0002757207900000051
表示对
Figure BDA0002757207900000052
上取整，
N为所述信号序列S的长度，
snr为所述信号序列S的信噪比；
步骤103求取N个窗口信号序列，具体为：第n个窗口信号序列记为bn，其第i个元素为
Figure BDA0002757207900000053
所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000054
其中：
n＝1,2,···,N为窗口序号，
i＝1,2,···,N为元素序号，
Figure BDA00027572079000000511
为所述信号序列S的第|i+(n-1)M|N个元素，
|i+(n-1)M|N表示以N为模对i+(n-1)M取余数；
步骤104求取N个中心对数变换矢量，具体为：第n个中心对数变换矢量记为yn，其第i个元素为
Figure BDA0002757207900000055
所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000056
其中：
m0为所述信号序列S的均值，
l＝1,2,···,N为求和参数，
Figure BDA0002757207900000057
为第n个窗口信号序列bn的第l个元素；
步骤105求取N个等距变换值，具体为：第n个等距变换值记为hn，所用求取公式为：
hn＝||Uyn||F
其中：
U为等距变换矩阵，其第i行第j列元素记为uij，求取方法为：当i≤j时，uij＝1；当j＝i+1时，uij＝-i；当i>j+1时，uij＝0；||Uyn||F表示Uyn的Frobenus模；
步骤106判断变压器运行状态，具体为：如果第n个等距变换值hn大于等于
Figure BDA0002757207900000058
则在所述信号序列S的第n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，
Figure BDA0002757207900000059
表示
Figure BDA00027572079000000510
的Frobenus模。
图2一种利用等距变换的变压器运行状态振声检测***的结构意图
图2为本发明一种利用等距变换的变压器运行状态振声检测***的结构示意图。如图2所示，所述一种利用等距变换的变压器运行状态振声检测***包括以下结构：
模块201获取按时间顺序采集的信号序列S；
模块202求取延迟长度，具体为：
延迟长度记为M，所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000061
其中：
Figure BDA0002757207900000062
表示对
Figure BDA0002757207900000063
上取整，
N为所述信号序列S的长度，
snr为所述信号序列S的信噪比；
模块203求取N个窗口信号序列，具体为：第n个窗口信号序列记为bn，其第i个元素为
Figure BDA0002757207900000064
所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000065
其中：
n＝1,2,···,N为窗口序号，
i＝1,2,···,N为元素序号，
Figure BDA0002757207900000069
为所述信号序列S的第|i+(n-1)M|N个元素，
|i+(n-1)M|N表示以N为模对i+(n-1)M取余数；
模块204求取N个中心对数变换矢量，具体为：第n个中心对数变换矢量记为yn，其第i个元素为
Figure BDA0002757207900000066
所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000067
其中：
m0为所述信号序列S的均值，
l＝1,2,···,N为求和参数，
Figure BDA0002757207900000068
为第n个窗口信号序列bn的第l个元素；
模块205求取N个等距变换值，具体为：第n个等距变换值记为hn，所用求取公式为：
hn＝||Uyn||F
其中：
U为等距变换矩阵，其第i行第j列元素记为uij，求取方法为：当i≤j时，uij＝1；当j＝i+1时，uij＝-i；当i>j+1时，uij＝0；||Uyn||F表示Uyn的Frobenus模；
模块206判断变压器运行状态，具体为：如果第n个等距变换值hn大于等于
Figure BDA0002757207900000071
则在所述信号序列S的第n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，
Figure BDA0002757207900000072
表示
Figure BDA0002757207900000073
的Frobenus模。
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：
步骤301获取按时间顺序采集的信号序列S；
步骤302求取延迟长度，具体为：
延迟长度记为M，所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000074
其中：
Figure BDA0002757207900000075
表示对
Figure BDA0002757207900000076
上取整，
N为所述信号序列S的长度，
snr为所述信号序列S的信噪比；
步骤303求取N个窗口信号序列，具体为：第n个窗口信号序列记为bn，其第i个元素为
Figure BDA0002757207900000077
所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000078
其中：
n＝1,2,···,N为窗口序号，
i＝1,2,···,N为元素序号，
Figure BDA0002757207900000079
为所述信号序列S的第|i+(n-1)M|N个元素，
|i+(n-1)M|N表示以N为模对i+(n-1)M取余数；
步骤304求取N个中心对数变换矢量，具体为：第n个中心对数变换矢量记为yn，其第i个元素为
Figure BDA0002757207900000081
所用求取公式为：
Figure BDA0002757207900000082
其中：
m0为所述信号序列S的均值，
l＝1,2,···,N为求和参数，
Figure BDA0002757207900000083
为第n个窗口信号序列bn的第l个元素；
步骤305求取N个等距变换值，具体为：第n个等距变换值记为hn，所用求取公式为：
hn＝||Uyn||F
其中：
U为等距变换矩阵，其第i行第j列元素记为uij，求取方法为：当i≤j时，uij＝1；当j＝i+1时，uij＝-i；当i>j+1时，uij＝0；||Uyn||F表示Uyn的Frobenus模；
步骤306判断变压器运行状态，具体为：如果第n个等距变换值hn大于等于
Figure BDA0002757207900000084
则在所述信号序列S的第n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，
Figure BDA0002757207900000085
表示
Figure BDA0002757207900000086
的Frobenus模。
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 (2)

1.一种利用等距变换的变压器运行状态振声检测方法，其特征在于，包括：
步骤101获取按时间顺序采集的信号序列S；
步骤102求取延迟长度，具体为：
延迟长度记为M，所用求取公式为：
Figure FDA0003353876000000011
其中：
Figure FDA0003353876000000012
表示对
Figure FDA0003353876000000013
上取整，
N为所述信号序列S的长度，
snr为所述信号序列S的信噪比；
步骤103求取N个窗口信号序列，具体为：第n个窗口信号序列记为bn，其第i个元素为
Figure FDA0003353876000000014
所用求取公式为：
Figure FDA0003353876000000015
其中：
n＝1,2,···,N为窗口序号，
i＝1,2,···,N为元素序号，
Figure FDA0003353876000000019
为所述信号序列S的第|i+(n-1)M|N个元素，|i+(n-1)M|N表示以N为模对i+(n-1)M取余数；
步骤104求取N个中心对数变换矢量，具体为：第n个中心对数变换矢量记为yn，其第i个元素为
Figure FDA0003353876000000016
所用求取公式为：
Figure FDA0003353876000000017
其中：
m0为所述信号序列S的均值，
l＝1,2,···,N为求和参数，
Figure FDA0003353876000000018
为第n个窗口信号序列bn的第l个元素；
步骤105求取N个等距变换值，具体为：第n个等距变换值记为hn，所用求取公式为：
hn＝||Uyn||F
其中：
U为等距变换矩阵，其第i行第j列元素记为uij，求取方法为：当i≤j时，uij＝1；当j＝i+1时，uij＝-i；当
i>j+1时，uij＝0；
||Uyn||F表示Uyn的Frobenius模；
步骤106判断变压器运行状态，具体为：如果第n个等距变换值hn大于等于
Figure FDA0003353876000000021
则在所述信号序列S的第n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，
Figure FDA0003353876000000022
表示
Figure FDA0003353876000000023
的Frobenius模。
2.一种利用等距变换的变压器运行状态振声检测***，其特征在于，包括：
模块201获取按时间顺序采集的信号序列S；
模块202求取延迟长度，具体为：
延迟长度记为M，所用求取公式为：
Figure FDA0003353876000000024
其中：
Figure FDA0003353876000000025
表示对
Figure FDA0003353876000000026
上取整，
N为所述信号序列S的长度，
snr为所述信号序列S的信噪比；
模块203求取N个窗口信号序列，具体为：第n个窗口信号序列记为bn，其第i个元素为
Figure FDA0003353876000000027
所用求取公式为：
Figure FDA0003353876000000028
其中：
n＝1,2,···,N为窗口序号，
i＝1,2,···,N为元素序号，
Figure FDA00033538760000000212
为所述信号序列S的第|i+(n-1)M|N个元素，|i+(n-1)M|N表示以N为模对i+(n-1)M取余数；
模块204求取N个中心对数变换矢量，具体为：第n个中心对数变换矢量记为yn，其第i个元素为
Figure FDA0003353876000000029
所用求取公式为：
Figure FDA00033538760000000210
其中：
m0为所述信号序列S的均值，
l＝1,2,···,N为求和参数，
Figure FDA00033538760000000211
为第n个窗口信号序列bn的第l个元素；
模块205求取N个等距变换值，具体为：第n个等距变换值记为hn，所用求取公式为：
hn＝||Uyn||F
其中：
U为等距变换矩阵，其第i行第j列元素记为uij，求取方法为：当i≤j时，uij＝1；当j＝i+1时，uij＝-i；当i>j+1时，uij＝0；
||Uyn||F表示Uyn的Frobenius模；
模块206判断变压器运行状态，具体为：如果第n个等距变换值hn大于等于
Figure FDA0003353876000000031
则在所述信号序列S的第n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，
Figure FDA0003353876000000032
表示
Figure FDA0003353876000000033
的Frobenius模。
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