[发明专利]基于改进EMD和谱峭度法变压器振动故障特征提取方法

权利要求书

1.一种基于改进EMD和谱峭度法变压器振动故障特征提取方法，其特征在于：包括如下 步骤，

S1：对变压器振动信号进行EMD分解；

S2：计算原始振动信号与各阶IMF分量的能量矩占比以及方差贡献率；

S3：通过步骤S2计算的能量矩占比和方差贡献率，来选择IMF分量重构原始振动信号；

S4：验证重构后的信号能够保留原始信号特征并做降噪处理；

S5：对重构后的信号求快速谱峭度图，选取图中峭度最大处所对应的中心频率与带宽；

S6：构造以该中心频率和带宽为参数的带通滤波器并对重构后的信号进行带通滤波；

S7：计算重构信号经过滤波处理后的包络谱，从而提取振动信号特征频率。

2.根据权利要求1所述的基于改进EMD和谱峭度法变压器振动故障特征提取方法，其特 征在于：所述步骤S2-S3具体实现如下，

1)计算各阶IMF分量的能量矩及各阶IMF分量能量矩相对于原始信号能量矩占比向量T：

Ei=Σk=1n(kΔt)|ci(kΔt)|2]]>

T=E1E2E3...En/ΣiEi*100%---(1)]]>

式中，c_i(t)指IMF分量，E_i指各阶IMF分量的能量矩，△t为采样周期，n为总的采样点 数，k为采样点；

2)计算各阶IMF分量的方差贡献率：

Mi=Di/Σi=1nDi---(2)]]>

且Di=1nΣk=1n|ci(kΔt)|2-[1nΣk=1nci(kΔt)]2---(3)]]>

式中，D_i为第i个IMF分量的方差，M_i为相应的方差贡献率；

3)根据1)和2)计算的结果，去除能量矩占比低于百分之一及方差贡献率低于百分之一 的IMF分量，从而对IMF分量进行重构。

3.根据权利要求1所述的基于改进EMD和谱峭度法变压器振动故障特征提取方法，其特 征在于：所述步骤S5具体实现如下，

针对步骤S4得到的信号x(t)的四阶谱累积量的谱峭度定义为：

C4X(f)=S4X-2S2X2(f)---(4)]]>

其中，S_2nX(t,f)为2n阶平均矩；

将信号x(t)的SK定义为能量归一化累积量，即

KX(f)=C4X(f)S2X2(f)=S4X(f)S2X2(f)-2,f≠0---(5)]]>

谱峭度具有诸多特性，根据上式分析可知如下基本性质：对于一个条件非平稳随机信号 Z(t)＝x(t)+N(t)，N(t)是独立于x(t)的噪声信号，则信号Z(t)的谱峭度K_Z(f)为

KZ(f)=Kx(f)[1+ρ(f)]2+ρ(f)2KN(f)[1+ρ(f)]2,f≠0---(6)]]>

式中：K_x(f)为信号x(t)的谱峭度；K_N(f)为噪声N(t)的谱峭度；ρ(f)为噪信比， ρ(f)＝S_2N(f)/S_2X(f)；分析上式可知，当N(t)为加性白噪声时，噪信比ρ(f)越大，谱峭度 值K_Z(f)越接近0；相反，ρ(f)越小，则K_Z(f)近似等于K_x(f)；故谱峭度最大的频带即x(t) 所在的频带可以通过计算整个频域的谱峭度得到。