[发明专利]基于振动信号的电厂开关柜局部放电故障诊断方法及系统

说明书

基于振动信号的电厂开关柜局部放电故障诊断方法及系统，首先依据相空间重构，在不破坏信号本身动力学特征的情况下构造振动信号高维相空间矩阵；再利用独立分量分析方法对振动信号进行信噪分离，提取估计源信息分量，并对估计源信息分量进行重构，构造消躁的振动信号；最后对消躁之后的振动信号进行小波包能量谱分析，依据分析结果判断开关柜局部放电故障状态。本发明首先对采集到的电厂开关柜局部放电振动信号进行消躁，解决电厂环境干扰较强问题，再将消躁之后的振动信号进行小波包能量谱分析，计算各子频带能量占比，依据各子频带能量占比对开关柜局部放电故障的发生及其故障严重程度进行判定，提高故障判定的可靠性与精准度。

技术领域

本发明涉及一种基于振动信号的电厂开关柜局部放电故障诊断方法及系统，属于电气设备检修技术领域。

背景技术

电厂开关柜作为电厂内重要的控制装置，其是否可靠的运行直接关系到电厂的安全。长期的运行和检修经验表明，开关柜内部的绝缘事故是导致其运行故障的一个主要原因。而开关柜内部局部放电又是导致其内部绝缘老化，发生绝缘故障的重要因素。因此，准确提取出开关柜局部放电故障信号、诊断局部放电故障对整个电厂的可靠运行具有重要意义。由于电厂开关柜运行环境复杂，开关柜发生局部放电时，信号十分微弱，常被湮没在强烈的干扰噪声中，影响开关柜局部放电检测结果的准确性。所以，消除开关柜局部放电信号噪声是提高检测结果准确性的关键。

根据电厂工作人员介绍，根据局放检测方法可将干扰源分为两类：一是振动干扰：振动干扰主要来源于各个开关柜输出源远端(电动机)随动力电缆传输的振动及开关柜所处大环境的背景振动两部分；二是电磁干扰：电磁干扰分为脉冲电磁波对振动传感器的测量干扰、空间电磁场对暂态对地电压(Transient Earth Voltage：TEV)测量的干扰以及开关柜内部干扰，细分为线圈类设备的电磁波干扰及故障源的干扰。因此，选择了振动信号作为检测电厂开关柜局部放电故障的一种方法。一方面，振动信号常湮没在强烈的振动干扰噪声中，影响开关柜局部放电检测结果；另一方面，为了分析振动干扰特征，需要保留振动干扰信号，所以，选择了独立分析分析方法(independent component analysis：ICA)提取开关柜局放振动信号，同时保留振动干扰信号。

独立分量分析方法可实现对混合信号中具有统计独立性的信号分量进行有效分离。但是传统的ICA方法在应用中要求观测通道的个数大于等于振动源信号的个数。在实际工程中，观测信号很难满足ICA方法的这一假设条件，限制了ICA方法的应用范围。而相空间重构可以通过单一的系统输出时间序列来构造一组表征原系统动力学特性的坐标分量，弥补了传统ICA方法的不足。因此，结合ICA方法和相空间重构各自的优点，提出了一种基于相空间重构的ICA降噪方法，并将该方法应用于电厂开关柜局部放电振动信号的降噪中。最后对获取的消除噪声的开关柜振动信号进行小波包能量谱分析，诊断开关柜是否发生局部放电故障，实现振动法(振动信号)诊断开关柜局部放电故障。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于振动信号的电厂开关柜局部放电故障诊断方法及系统，特别是处在强干扰环境中的电厂用开关柜的局部放电故障诊断，结合ICA方法和相空间重构各自的优点，提出的降噪方法并将其应用于电厂开关柜局部放电振动信号中，再利用小波包能量谱算法对消除噪声的电厂开关柜振动信号进行分析，诊断开关柜故障状态。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于振动信号的电厂开关柜局部放电故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采集开关柜振动信号，并对信号进行预处理；

步骤二、计算开关柜振动信号的时间延迟和最佳嵌入维数，并根据计算得到的时间延迟和最佳嵌入维数，将采集得到的一维振动信号通过相空间重构构造高维相空间矩阵；