CN110081968B - 一种变压器振动信号的模拟方法和装置 - Google Patents

一种变压器振动信号的模拟方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例公开一种变压器振动信号的模拟方法和装置，所述方法包括：步骤1，输入实测的振动信号序列P＝[P1,P2,…,PN],N为振动信号序列的长度；骤2，计算所述振动信号序列的幅度参数A0：步骤3，计算所述振动信号序列的主频f0；步骤4，计算所述振动信号序列的衰减系数η0；步骤5，根据所述幅度参数、主频、衰减系数，建立所述振动信号的模型。

Description

一种变压器振动信号的模拟方法和装置
技术领域
本发明智能电网领域，尤其涉及一种变压器振动信号的模拟方法和装置。
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系统的重要组成部分，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；非电气量法与电力系统无电气连接，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。
综上所述，变压器运行状态监测的常用方法是振声检测，此方法利用了变压器发出的振动信号，振动信号很容易受到环境噪声的影响，环境噪声对此检测方法的性能有较大的影响，因此在不同信噪比和不同噪声类型下评估振声检测算法性能非常重要，这就需要对变压器振动信号进行有效模拟，但现在缺少变压器振动信号的模拟方法。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种变压器振动信号的模拟方法和装置，能够有效地模拟变压器振动信号。
一种变压器振动信号的模拟方法，包括：
步骤1，输入实测的振动信号序列P＝[P1,P2,…,PN],N为振动信号序列的长度；
步骤2，计算所述振动信号序列的幅度参数A0：
步骤3，计算所述振动信号序列的主频f0；
步骤4，计算所述振动信号序列的衰减系数η0；
步骤5，根据所述幅度参数、主频、衰减系数，建立所述振动信号的模型。
一种变压器振动信号的模拟装置，包括：
输入单元，输入实测的振动信号序列P＝[P1,P2,…,PN],N为振动信号序列的长度；
第一计算单元，计算所述振动信号序列的幅度参数A0：
第二计算单元，计算所述振动信号序列的主频f0；
第三计算单元，计算所述振动信号序列的衰减系数η0；
建模单元，根据所述幅度参数、主频、衰减系数，建立所述振动信号的模型。
本发明提出一种变压器振动信号模拟方案，提出一种振动信号模型，并利用实测得到的数据确定振动信号模型中的参数。利用这种方法，可以有效地模拟变压器振动信号，原理简单易行，精度高。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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它的附图。
图1为本发明的实施例变压器振动信号的模拟方法的流程示意图；
图2为本发明应用场景的变压器振动信号的模拟方法的流程示意图；
图3为本发明的实施例变压器振动信号的模拟装置的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
为了描述的方便，描述以上装置是以功能分为各种单元/模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元/模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
如图1所示，为本发明所述的一种变压器振动信号的模拟方法，包括：
步骤1，输入实测的振动信号序列P＝[P1,P2,…,PN],N为振动信号序列的长度；
步骤2，计算所述振动信号序列的幅度参数A0：所述步骤2包括：
A0＝m0+10.5σ；
Figure BDA0002079755930000041
Figure BDA0002079755930000042
步骤3，计算所述振动信号序列的主频f0；所述步骤3包括：
f0＝max[FFT(P)]
其中FFT(P)表示对所述振动信号序列进行快速傅立叶变换。
步骤4，计算所述振动信号序列的衰减系数η0；所述步骤4包括：
Figure BDA0002079755930000043
max[|P|]表示对振动信号序列P中的每个元素取绝对值，并求绝对值的最大值；
min[|P|]表示对振动信号序列P中的每个元素取绝对值，并求绝对值的最小值；
nmax表示绝对值的最大值所对应的序号；
nmin表示绝对值的最小值所对应的序号。
步骤5，根据所述幅度参数、主频、衰减系数，建立所述振动信号的模型。
所述步骤5包括：
Figure BDA0002079755930000044
x(t)为模拟的变压器的振动信号；t表示时间，e为自然指数。
本发明提出一种变压器振动信号模拟方法，此模拟方法提出一种振动信号模型，并利用实测得到的数据确定振动信号模型中的参数。利用这种方法，可以有效地模拟变压器振动信号，并可以评估变压器运行状态监测算法在不同信噪比下的检测性能。所提出的方法原理简单易行，精度高。
如图2所示，为本发明所述的变压器振动信号模拟方法的应用场景，所述方法包括：
1.输入数据
输入实测的振动信号序列P＝[P1,P2,…,PN],N为振动信号序列的长度。
2.确定幅度参数A0：
A0＝m0+10.5σ
Figure BDA0002079755930000051
Figure BDA0002079755930000052
3.确定主频f0
f0＝max[FFT(P)]
其中FFT(P)表示对振动信号进行快速傅立叶变换。
4.确定衰减系数η0
Figure BDA0002079755930000053
max[|P|]:对振动信号矢量P中的每个元素取绝对值，并求绝对值的最大值
min[|P|]:对振动信号矢量P中的每个元素取绝对值，并求绝对值的最小值
nmax：绝对值的最大值所对应的序号
nmin：绝对值的最小值所对应的序号
5.确定振动信号模型
Figure BDA0002079755930000054
x(t)即为模拟的变压器振动信号
如图3所示，为本发明所述的一种变压器振动信号的模拟装置，包括：
输入单元31，输入实测的振动信号序列P＝[P1,P2,…,PN],N为振动信号序列的长度；
第一计算单元32，计算所述振动信号序列的幅度参数A0：
第二计算单元33，计算所述振动信号序列的主频f0；
第三计算单元34，计算所述振动信号序列的衰减系数η0；
建模单元35，根据所述幅度参数、主频、衰减系数，建立所述振动信号的模型。
综上所述，变压器运行状态监测的常用方法是振声检测，此方法利用了变压器发出的振动信号，振动信号很容易受到环境噪声的影响，环境噪声对此检测方法的性能有较大的影响，因此在不同信噪比和不同噪声类型下评估振声检测算法性能非常重要，这就需要对变压器振动信号进行有效模拟，但现在缺少变压器振动信号的模拟方法。
本发明提出一种变压器振动信号模拟方法，此模拟方法提出一种振动信号模型，并利用实测得到的数据确定振动信号模型中的参数。利用这种方法，可以有效地模拟变压器振动信号，并可以评估变压器运行状态监测算法在不同信噪比下的检测性能。所提出的方法原理简单易行，精度高。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种变压器振动信号的模拟方法，其特征在于，包括：
步骤1，输入实测的振动信号序列P＝[P1,P2,…,PN],N为振动信号序列的长度；
步骤2，计算所述振动信号序列的幅度参数A0：
步骤3，计算所述振动信号序列的主频f0；
步骤4，计算所述振动信号序列的衰减系数η0；
步骤5，根据所述幅度参数、主频、衰减系数，建立所述振动信号的模型；
其中，所述步骤2包括：
A0＝m0+10.5σ；
Figure FDA0002984977330000011
Figure FDA0002984977330000012
其中，所述步骤3包括：
f0＝max[FFT(P)]
其中FFT(P)表示对所述振动信号序列进行快速傅立叶变换；
其中，所述步骤4包括：
Figure FDA0002984977330000013
max[|P|]表示对振动信号序列P中的每个元素取绝对值，并求绝对值的最大值；
min[|P|]表示对振动信号序列P中的每个元素取绝对值，并求绝对值的最小值；
nmax表示绝对值的最大值所对应的序号；
nmin表示绝对值的最小值所对应的序号；
其中，所述步骤5包括：
Figure FDA0002984977330000014
x(t)为模拟的变压器的振动信号；t表示时间，e为自然指数。
2.一种变压器振动信号的模拟装置，其特征在于，包括：
输入单元，输入实测的振动信号序列P＝[P1,P2,…,PN],N为振动信号序列的长度；
第一计算单元，计算所述振动信号序列的幅度参数A0：
第二计算单元，计算所述振动信号序列的主频f0；
第三计算单元，计算所述振动信号序列的衰减系数η0；
建模单元，根据所述幅度参数、主频、衰减系数，建立所述振动信号的模型；
其中，所述第一计算单元用于：
A0＝m0+10.5σ；
Figure FDA0002984977330000021
Figure FDA0002984977330000022
其中，所述第二计算单元用于：
f0＝max[FFT(P)]
其中FFT(P)表示对所述振动信号序列进行快速傅立叶变换；
其中，所述第三计算单元用于：
Figure FDA0002984977330000023
max[|P|]表示对振动信号序列P中的每个元素取绝对值，并求绝对值的最大值；
min[|P|]表示对振动信号序列P中的每个元素取绝对值，并求绝对值的最小值；
nmax表示绝对值的最大值所对应的序号；
nmin表示绝对值的最小值所对应的序号；
其中，所述建模单元用于：
Figure FDA0002984977330000024
x(t)为模拟的变压器的振动信号；t表示时间，e为自然指数。
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