本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種換流變分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及非平穩(wěn)信號頻譜估計方法，所述換流變分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包括：安裝在變壓器殼體上監(jiān)測換流變分接開關(guān)動作過程的振動信號傳感器；用于濾除雜波數(shù)字濾波器；用于消除各種信號噪聲的振動數(shù)據(jù)采集功能模塊；所述非平穩(wěn)信號頻譜估計方法采用最大熵譜法是在信息熵為最大的前提下根據(jù)已知的有限數(shù)據(jù)自相關(guān)序列以外的數(shù)據(jù)用外推法求得，并估計出待檢測信號的功率譜密度。本發(fā)明專利技術(shù)實現(xiàn)了在非侵入式檢測下對分接開關(guān)進行評估，對換流變分接開關(guān)進行系統(tǒng)性檢查可減少兩個預(yù)定校正期間故障的發(fā)生率，采用最大熵譜估計的現(xiàn)代譜估計方法對隔離開關(guān)的非平穩(wěn)信號進行頻譜估計，以期進一步提高其分析精度和準確性。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于直流輸電
，尤其涉及一種換流變分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及非平穩(wěn)信號頻譜估計方法。
技術(shù)介紹
隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電力設(shè)備容量和電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也在日益擴大，對供電質(zhì)量提出了更高的要求和前所未有的挑戰(zhàn)。因此，必須切實采取有效措施以提高電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量，保證電力設(shè)備與系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟和穩(wěn)定運行。基于在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的狀態(tài)維修策略，具有良好的應(yīng)用前景，是未來的主要發(fā)展趨勢。在直流輸電工程中，換流變壓器作為核心設(shè)備，是交直流輸電系統(tǒng)中的換流、逆變兩端接口的核心設(shè)備。它的投入和安全運行是工程取得發(fā)電效益的關(guān)鍵和重要保證，同時使工業(yè)供電和居民供電的系統(tǒng)電壓保持穩(wěn)定。分接開關(guān)作為換流變壓器中唯一可進行機械動作的部件，依靠分接開關(guān)準確及時的動作，不僅可減少和避免電壓的大幅度波動，而且可以強制分配負荷潮流，挖掘設(shè)備無功和有功出力，保證電力系統(tǒng)安全可靠運行，增加電網(wǎng)調(diào)度的靈活性。換流變分接開關(guān)的一次操作包含了一系列的動作事件，這些事件中，觸頭的碰撞，摩擦等都伴隨有機械振動信號的產(chǎn)生。振動信號可以使用體外傳感的方式進行測試。當分接開關(guān)存在一些故障隱患時，由于觸頭動作而引起分接開關(guān)表面的振動信號與正常狀態(tài)時相比會有所不同，因此測錄這些動作過程的振動波形，并對其進行分析，與正常信號相比，就能有效地反映出換流變分接開關(guān)的運行工況。換流變分接開關(guān)是能在變壓器勵磁或負載狀態(tài)下進行操作，用于調(diào)換繞組分接連接位置的一種裝置。換流變分接開關(guān)不僅能穩(wěn)定負載中心電壓，而且也是聯(lián)絡(luò)電網(wǎng)、調(diào)整負載潮流和改善無功分配的重要設(shè)備。目前，換流變分接開關(guān)通常根據(jù)系統(tǒng)計劃進行檢修，但是，系統(tǒng)性維護并不能阻止兩次校正期間出現(xiàn)故障，據(jù)現(xiàn)有統(tǒng)計結(jié)果表明：45％的強迫停運均因換流變分接開關(guān)引起。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種換流變分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及非平穩(wěn)信號頻譜估計方法，旨在解決換流變分接開關(guān)通常根據(jù)系統(tǒng)計劃進行檢修，系統(tǒng)性維護并不能阻止兩次校正期間出現(xiàn)故障的問題。本專利技術(shù)是這樣實現(xiàn)的，一種換流變分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，所述換流變分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包括：安裝在變壓器殼體上監(jiān)測換流變分接開關(guān)動作過程的振動信號傳感器；用于濾除雜波數(shù)字濾波器；用于消除各種信號噪聲的振動數(shù)據(jù)采集功能模塊。本專利技術(shù)的另一目的在于提供一種換流變分接開關(guān)非平穩(wěn)信號頻譜估計方法，所述換流變分接開關(guān)非平穩(wěn)信號頻譜估計方法采用最大熵譜法是在信息熵為最大的前提下根據(jù)已知的有限數(shù)據(jù)自相關(guān)序列以外的數(shù)據(jù)用外推法求得，并估計出待檢測信號的功率譜密度。進一步，所述換流變分接開關(guān)非平穩(wěn)信號頻譜估計方法最大熵譜估計的功率譜密度的表達式為：P(ω)=σ2|1+Σk=1pa(k)e-jωk|2;---(1-1)]]>(1-1)式中，a(k)，k＝1，...，p為p階線性預(yù)測濾波器的系數(shù)；σ2為預(yù)測濾波器的預(yù)測誤差功率。進一步，采用Burg遞推法和Levinson-Durbin遞推法用AR模型來求解階數(shù)p和系數(shù)a(k)。進一步，根據(jù)Burg算法，首先利用Levinson-Durbin遞推算法求出AR模型參數(shù)a(k)的遞推公式和預(yù)測均方誤差Pm的遞推公式，am(i)=am-1(i)+Kmam-1*(m-i)---(1-2)]]>i＝1，...，m-1am(m)＝Km(1-3)Pm＝(1-|Km|2)Pm-1(1-4)式中，Km稱為反射系統(tǒng)；然后根據(jù)前向預(yù)測誤差和后向預(yù)測誤差的平均功率最小原則，求出反射系數(shù)Km的遞推公式；Km=-Σn=m+1Nfm-1(n)gm-1*(n-1)12Σn=m+1N[|fm-1(n)|2|gm-1(n-1)|2]---(1-5)]]>其中，fm(n)=Σi=0mam(i)x(n-i)---(1-6)]]>gm(n)=Σi=0mam*(m-i)x(n-i)---(1-7)]]>分別為m階前向預(yù)測誤差和后向預(yù)測誤差，fm(n)和gm(n)的遞推公式為：fm(n)＝fm-1(n)+Kmgm-1(n-1)(1-8)gm(n)=Km-1*(n)+gm-1(n-1)---(1-9).]]>進一步，最大熵譜估計Burg算法的步驟具體包括：步驟一，計算預(yù)測誤差功率的初始值和前、后向預(yù)測誤差的初始值f0(n)＝g0(n)＝x(n)并令m＝1；步驟二，根據(jù)式(1-5)求反射系數(shù)Km；步驟三，根據(jù)式(1-2)和式(1-3)計算前向預(yù)測濾波器系am(i)，i＝1，...，m；步驟四，根據(jù)式(1-4)計算預(yù)測誤差功率Pm；步驟五，根據(jù)式(1-8)和式(1-9)計算預(yù)測濾波器輸出fm(n)和gm(n)；步驟六，令m←m+1，重復(fù)步驟二～步驟五，直到預(yù)測誤差功率Pm不再明顯減少；步驟七，最后將預(yù)測的系數(shù)am(i)，i＝1，...，m代人式(1-1)求出功率譜密度。進一步，AR模型的階數(shù)p選擇的準則有：最終預(yù)測誤差準則、信息準則、自回歸傳遞函數(shù)準則，限定pmax≤N/2或并有經(jīng)驗公式：p=(N3-1)~(N2-1)(20≤N≤100)(0.01~0.02)N(N>100).]]>本專利技術(shù)提供的換流變分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及非平穩(wěn)信號頻譜估計方法，將振動信號分析法引入到換流變分接開關(guān)的機械故障診斷中，利用振動加速度傳感器，非介入性地監(jiān)測換流變分接開關(guān)操作過程中的機械振動信號，獲取傳動機構(gòu)的狀態(tài)信息和工作模式，以實現(xiàn)設(shè)備維修的合理化、規(guī)范化、科學(xué)化，適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展對電力高質(zhì)量、高可靠性要求的新形勢。本專利技術(shù)實現(xiàn)了在非侵入式檢測下對分接開關(guān)進行評估，對換流變分接開關(guān)進行系統(tǒng)性檢查可減少兩個預(yù)定校正期間故障的發(fā)生率，采用基于最大熵譜估計(MESE)的現(xiàn)代譜估計方法對隔離開關(guān)的非平穩(wěn)信號進行頻譜估計，以期進一步提高其分析精度和準確性。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實施例提供的換流變分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖中：1、振動信號傳感器；2、數(shù)字濾波器；3、振動數(shù)據(jù)采集功能模塊。具體實施方式為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本專利技術(shù)進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用原理作詳細的描述。如圖1所示，本專利技術(shù)實施例的換流變分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要包括：安裝在變壓器殼體上監(jiān)測換本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種換流變分接開關(guān)非平穩(wěn)信號頻譜估計方法，其特征在于，所述換流變分接開關(guān)非平穩(wěn)信號頻譜估計方法采用最大熵譜法是在信息熵為最大的前提下根據(jù)已知的有限數(shù)據(jù)自相關(guān)序列以外的數(shù)據(jù)用外推法求得，并估計出待檢測信號的功率譜密度。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種換流變分接開關(guān)非平穩(wěn)信號頻譜估計方法，其特征在于，所述換
流變分接開關(guān)非平穩(wěn)信號頻譜估計方法采用最大熵譜法是在信息熵為最大的
前提下根據(jù)已知的有限數(shù)據(jù)自相關(guān)序列以外的數(shù)據(jù)用外推法求得，并估計出
待檢測信號的功率譜密度。
2.如權(quán)利要求1所述的換流變分接開關(guān)非平穩(wěn)信號頻譜估計方法，其特
征在于，所述換流變分接開關(guān)非平穩(wěn)信號頻譜估計方法最大熵譜估計的功率
譜密度的表達式為：
P(ω)=σ2|1+Σk=1pa(k)e-jωk|2;---(1-1)]]>(1-1)式中，a(k)，k＝1，...，p為p階線性預(yù)測濾波器的系數(shù)；σ2為預(yù)測
濾波器的預(yù)測誤差功率。
3.如權(quán)利要求2所述的換流變分接開關(guān)非平穩(wěn)信號頻譜估計方法，其
特征在于，采用Burg遞推法和Levinson-Durbin遞推法用AR模型來求解階
數(shù)p和系數(shù)a(k)。
4.如權(quán)利要求3所述的換流變分接開關(guān)非平穩(wěn)信號頻譜估計方法，其
特征在于，根據(jù)Burg算法，首先利用Levinson-Durbin遞推算法求出AR模
型參數(shù)a(k)的遞推公式和預(yù)測均方誤差Pm的遞推公式：
am(i)=am-1(i)+Kmam-1*(m-i)---(1-2)]]>i＝1，...，m-1
am(m)＝Km(1-3)
Pm＝(1-|Km|2)Pm-1(1-4)
式中，Km稱為反射系統(tǒng)；
然后根據(jù)前向預(yù)測誤差和后向預(yù)測誤差的平均功率最小原則，求出反射
系數(shù)Km的遞推公式；
Km=-Σn=m+N1fm-1(n)gm-1*(n-1)12Σn=m+N1[|fm-1(n)|2+|gm-1(n-1)|2]---(1-5)]]>其中，
fm(n)=Σi=0mam(i)x(n-i)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：康真，張超，劉志遠，王瑞，張瑋，崔海婷，蘇淼，劉洋，魯聰，馬文長，安婧，劉先福，馬龍華，王歡龍，郭鐳，
申請(專利權(quán))人：國家電網(wǎng)公司，國網(wǎng)寧夏電力公司檢修公司，南京優(yōu)能特電力科技發(fā)展有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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