变压器有载分接开关机械状态监测系统及信号处理方法
专利汇可以提供变压器有载分接开关机械状态监测系统及信号处理方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 变压器 有载分接 开关 机械状态监测系统及 信号 处理方法，它包括振动 传感器 ，振动传感器信号输出端与信号调理模 块 输入端 导线 连接，信号调理模块输出端与信号分析显示终端导线连接；它还包括图像传感器，图像传感器输出端与图像调理模块输入端连接，图像调理模块输出端与信号分析显示终端导线连接；通过对有载 分接开关 切换过程中的振动信号、及档位数据号进行采集分析，从而实现对变压器 有载分接开关 机械状态的高效和准确判断。，下面是变压器有载分接开关机械状态监测系统及信号处理方法专利的具体信息内容。
1.一种变压器有载分接开关机械状态监测系统，它包括振动传感器，其特征在于：振动传感器信号输出端与信号调理模块输入端导线连接，信号调理模块输出端与信号分析显示终端导线连接；它还包括图像传感器，图像传感器输出端与图像调理模块输入端连接，图像调理模块输出端与信号分析显示终端导线连接。
2.根据权利要求1所述的变压器有载分接开关机械状态监测系统，其特征在于：振动传感器安装在变压器箱壁上，位于有载分接开关控制箱的上方。
3.根据权利要求1所述的变压器有载分接开关机械状态监测系统，其特征在于：图像传感器安装在变压器有载分接开关控制箱上，图像传感器对准有载分接开关档位。
4.如权利要求1所述的变压器有载分接开关机械状态监测系统的信号处理方法，它包括：
步骤1、通过放置于变压器箱壁上的振动传感器，图像传感器分别采集变压器有载分接开关切换过程中的振动信号和档位图像，并传输至信号调理模块和图像调理模块，通过信号调理模块和图像调理模块滤波和放大后，将这些信号传输至信号分析显示终端；
步骤2、信号分析显示终端采用基于边缘检测算法和模板匹配算法识别有载分接开关的档位数据；
步骤3、信号分析显示终端对变压器有载分接开关振动信号的多尺度排列熵进行计算；
步骤4、信号分析显示终端在计算得到当前档位数据下振动信号的多尺度排列熵序列W后，在采集的有载分接开关振动信号中选取相同档位的振动信号对应的多尺度排列熵W'，计算多尺度排列熵序列W与W'的灰色关联度γ；
步骤5、信号分析显示终端根据变压器有载分接开关振动信号灰色关联度的变化对机械状态进行判别。
5.根据权利要求4所述的一种变压器有载分接开关机械状态监测系统的信号处理方法，其特征在于：步骤2所述信号分析显示终端采用基于边缘检测算法和模板匹配算法识别有载分接开关的档位数据的方法包括：
2a.记图像区域为u(x,y)，采用高斯函数G(x,y)对图像区域u(x,y)进行平滑去噪，然后计算图像的梯度幅值 和梯度方向 计算公式分别为
式中，u(x,y)表示图像在位置处(x,y)的灰度值；Gx(x,y)和Gy(x,y)分别为图像位置(x,y)处x方向和y方向的梯度；Ex和Ey分别为图像在水平方向与垂直方向的模板；
2b.梯度幅值 进行非极大值抑制，即在邻域内对中心像素点和周边的相邻的两个像素进行幅值比较，如果大于阈值，则该点是边缘点，保留；如果小于阈值，则该点不是边缘点，剔除；
记经非极大值抑制之后的图像为w(x,y)；
2c.使用双阈值Th和Tl对图像w(x,y)进行分割，得到边缘点，对边缘点进行连接，得到二值化的边缘图像v(x,y)；所述的边缘点的确定方法为：如果w(x,y)＜lT，则该点不是边缘点；如果w(x,y)＞hT，则该点是边缘点；如果Tl＜w(x,y)＜Th，继续寻找w(x,y)附近有没有大于Th的点，如果有，则该点是边缘点，否则不是边缘点；
2d.建立匹配模板库，记为g(x,y)；
2f.采用最小均方误差准则进行模板匹配，确定并显示有载分接开关的档位数据，所述的最小均方误差准则为
式中：k和l分别表示图像子块水平方向和垂直方向的移动量，最小单位为1个像素；N1和N2分别为图像子块的宽度和高度。
6.根据权利要求4所述的一种变压器有载分接开关机械状态监测系统的信号处理方法，其特征在于：步骤3所述信号分析显示终端对变压器有载分接开关振动信号的多尺度排列熵进行计算的方法包括：
3a.对振动信号x(t)＝{x(i),i＝1,2,…,N}进行相空间重构，得到重构矩阵Y(N-(m-1)τ)×m为
式中，N为振动信号长度；m为嵌入维数；τ为延迟时间；
K＝N-(m-1)τ；
3b.依次对矩阵Y中的K个向量进行升序排列，得到位置索引向量S，为S(j)＝(b1,b2,…,bm),j＝1,2,…,K；
式中，b1,b2,…,bm表示将第j个向量按照升序排列后的数值对应排列前的位置；
如果存在矩阵Y中分量相等的值，按照j的大小来进行排序；
3c.对位置索引向量S中每种排列方式出现的概率ps,s＝1,2,…,m！进行统计，得到和延迟时间τ对应的排列熵Wτ，计算公式为
Wτ＝H(m)/ln(m！)
式中，H为信息熵；！表示阶乘；ln表示自然对数；
3d.针对不同的延迟时间τ,τ＝1,2,…,k，依据步骤3a～步骤3c，计算得到多尺度排列熵序列W＝[W1,W2,…,Wk]。
7.根据权利要求4所述的一种变压器有载分接开关机械状态监测系统的信号处理方法，其特征在于：步骤4所述计算多尺度排列熵序列W与W'的灰色关联度γ的公式为：
式中，ρ为分辨系数；k为多尺度排列熵序列的长度。
8.根据权利要求4所述的一种变压器有载分接开关机械状态监测系统的信号处理方法，其特征在于：步骤5所述信号分析显示终端根据变压器有载分接开关振动信号灰色关联度的变化对机械状态进行判别的方法为：若灰色关联度大于0.8，则判断变压器有载分接开关机械状态正常；若灰色关联度小于0.8，则判断有载分接开关机械状态发生变化，此时需要及时进行检修处理，避免形成重大故障。
变压器有载分接开关机械状态监测系统及信号处理方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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