本文中作者提出一種基于小波包分解的換流變壓器振動(dòng)信號(hào)特征分析方法,利用小波包分解對(duì)換流變振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分解重構(gòu),計(jì)算得到頻段能量譜,并分析換流變壓器的振動(dòng)特征。 

【文章來(lái)源】：變壓器. 2020年11期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

換流變壓器振動(dòng)傳播途徑

nlun2jΨt-lΨ（7）由此可由小波包系數(shù)rj+1,nl求解得到小波包系數(shù)在子空間U2nj上的小波包系數(shù)rj,2nl和在子空間U2n+1j上的小波系數(shù)rj,2n+1l:rj,2nl=∑kHk-2l·rj+1,nkrj,2n+1l=∑kGk-2l·rj+1,nk∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈∈（8）式（8）即為小波包分解算法，該算法可以將原始信號(hào)分解為數(shù)個(gè)小波包，這些小波包分別表征帶寬相同、相互銜接的頻段，且其中涵蓋的信號(hào)點(diǎn)數(shù)相當(dāng)于前一層的二分之一，其分解原理如圖2所示。當(dāng)不斷增加小波包分解層數(shù)時(shí)，頻率分辨率也會(huì)隨之提升，相應(yīng)的時(shí)域分辨率會(huì)隨之下降。為了在提升頻率分辨率的同時(shí)確保相應(yīng)的時(shí)間分辨率也得到提升，需要重構(gòu)各個(gè)小波包，重構(gòu)算法原理為：原始信號(hào)經(jīng)過(guò)j層小波分解以后可以獲得小波包的數(shù)量為2j，則在重構(gòu)時(shí)需要保留所需重構(gòu)的小波包的數(shù)據(jù)而對(duì)同層的其它小波包的數(shù)據(jù)清零，然后重構(gòu)小波包數(shù)據(jù)從而提升時(shí)域分辨率至原有水準(zhǔn)，重構(gòu)算法計(jì)算公式為：rj+1,nl=∑kHl-2krj,2nl+Gl-2krj,2n+1k∈∈（9）3.3小波包特征提取方法小波包分解后第i層第m(m=0，1，···，2i-1)個(gè)子頻帶所包含的重構(gòu)信號(hào)xi,m所具有的能量Ei,m可用下式進(jìn)行計(jì)算：Ei,m=∑Nnx2mn（11）其中，N表示信號(hào)數(shù)據(jù)樣本的長(zhǎng)度，xmn表示的是信號(hào)經(jīng)過(guò)重構(gòu)后各離散點(diǎn)的幅值，利用各頻段能量構(gòu)建相應(yīng)的特征向量V：V=Ei,0，Ei,1，···，Ei,n∈∈（12）考慮到信號(hào)部分頻段的能量可能會(huì)過(guò)大，因此需要對(duì)特征向量進(jìn)行歸一化處理，設(shè)定所有頻帶的能量和為：E=∑2i-1i=1Ei,m（13）則對(duì)特征?

疚納瓚ǖ幕渙鞅溲蠱髟誦兇刺?鋅趙睪?1.05p.u.負(fù)載兩種情況，針對(duì)這兩種情況采集振動(dòng)信號(hào)并對(duì)信號(hào)特征進(jìn)行分析。分析軟件選擇為Matlab2018b，全部運(yùn)算均通過(guò)該軟件完成。通過(guò)編程對(duì)信號(hào)進(jìn)行性小波分析，由于Meyer小波對(duì)稱且具有較好的正交性和規(guī)則性，可以有效波面信號(hào)的相位畸變，適用于分析換流變所產(chǎn)生的非平穩(wěn)振動(dòng)信號(hào)，因此本文分析時(shí)采用的小波基為Meyer小波。4.1空載條件下?lián)Q流變壓器振動(dòng)信號(hào)特征分析根據(jù)3.4節(jié)中換流變壓器振動(dòng)信號(hào)特征分析流程，首先需要對(duì)空載條件下振動(dòng)信號(hào)頻譜進(jìn)行分析，所得到的頻譜如圖5所示。由圖5可以看出，空載時(shí)換流變壓器振動(dòng)信號(hào)頻譜主要分布在0Hz~800Hz，基本集中在100Hz~400Hz，而振動(dòng)傳感器采樣頻率為20000Hz。若此時(shí)應(yīng)用小波包分解，根據(jù)奈奎斯特定理，當(dāng)分解i層時(shí)，各頻段劃分的帶寬長(zhǎng)度為20000/2i+1Hz，此時(shí)第一個(gè)頻段0Hz~1250Hz的能量占所有頻段能量的比例將趨近于100%，無(wú)法進(jìn)行特征分析，此時(shí)需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行重采樣。重采樣主要考慮所分析信號(hào)的頻帶帶寬，根據(jù)圖5結(jié)果，設(shè)定重采樣頻率為1600Hz。根據(jù)以往的研究結(jié)果，小波包分解層數(shù)選為3層可以確保在進(jìn)行多分辨率分析時(shí)的時(shí)間分辨率與頻率分辨率均保持較好的精度，因此本文的小波包分解層數(shù)設(shè)定為3層。對(duì)空載時(shí)換流變壓器振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行小波包分解與重構(gòu)，分解為8個(gè)小波包，這些小波包分別表征帶寬相同、相互銜接的頻段。然后保留所需重構(gòu)的小波包的數(shù)據(jù)而對(duì)同層的其它小波包的數(shù)據(jù)清圖4測(cè)點(diǎn)分布圖圖5空載時(shí)換流變壓器振動(dòng)信號(hào)頻譜24

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