一种发电机定子绕组局部放电信号在线检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及发电机局部放电信号检测技术领域，特别设及一种发电机定子局部放 电信号在线检测方法。
【背景技术】
[0002] 在线检测发电机绕组绝缘局部放电的方法有很多，现今主要分为非电测法和电测 法两大类。超声波测量法、光测量法、红外检测、化学检测等测量方法属于非电测法，但其存 在灵敏度低、不易标定和信号分析难等诸多问题，从而导致运种方法的实用性不强。脉冲电 流法、介质损耗率检测、无线电干扰电压法等测量方法属于电测法，其中脉冲电流法在检测 绕组绝缘局部放电相对其他电测法的灵敏度高且容易实现，所W得到比较广泛的使用。然 而在检测局部放电的现场存在着强烈的干扰信号，主要干扰信号有：连续窄带周期性干扰 信号、白噪声干扰信号。导致现有的W脉冲电流为特征的各种检测办法例如主流的脉冲电 流法等难W满足现实的工程需求。
[0003] 现今常见的排除干扰信号的方法有Ξ种：模拟带通滤波器、数字滤波技术、小波分 析技术。实际应用中，运些技术取得了显著的效果，但也存在不足之处。主要问题在于局 部放电信号频谱中频率越高谱值越小，大部分低频分量与窄带干扰频谱重叠，直接将原始 信号输入势必将局部放电脉冲的低频分量与窄带干扰一起消除，从而使局部放电信号的幅 值、极性和波形发生严重变化，影响了工作人员对局部放电类型和严重程度的判断和对局 部放电源的定位。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种发电机定子绕组局部放电信号在线检测 方法，通过对数据源信号进行FFT-CZT分析和针对性滤波，最大限度避免数据源信号中局 部放电信号的幅值、极性和波形发生严重变化，从而实现局部放电信号的精确检测。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：
[0006] 一种发电机定子绕组局部放电信号在线检测方法，包括W下步骤：
[0007] 步骤1:选取从发电机定子绕组出线在线采集的待测信号作为数据源；
[0008] 步骤2:将选取的数据源信号进行N点FFT分析，判断出窄带周期干扰信号频率的 主瓣位置，再于主瓣范围内进行Μ点CZT(线性调频Z变换）细化，得到高精度窄带周期干 扰信号频率ω、；
[0009] 步骤3 :向经尺度变换后的Duffing振子系统，输入步骤2得到的窄带周期干扰信 号频率ω、，同时调整Duffing振子系统，使其处于临界周期状态，将选取的数据源信号作为 周期策动力，对Duffing振子系统进行扰动，通过系统状态变化，获取窄带周期干扰信号的 幅值；步骤4 :将步骤3得到的窄带周期干扰信号频率和幅值，作为数字滤波器设定参数，通 过数字滤波器对选取的数据源信号中的窄带周期干扰信号进行滤除；
[0010] 步骤5 :通过设定禪合Duffing混浊振子系统初始参数，使其的运动状态处于倍周 期分叉状态；将步骤4中经数字滤波器滤波的信号输入禪合Duffing混浊振子系统；如系 统出现瞬态同步突变现象，则可判断选取的数据源信号中含有局部放电信号。
[0011] 在整个检测过程中，通过对数据源信号进行FFT-CZT分析和针对性滤波，最大限 度避免数据源信号中局部放电信号的幅值、极性和波形发生严重变化，从而实现局部放电 信号的精确检测。没有使用模拟滤波设备，减少信号崎变的可能W及出错的机率。
[0012] 步骤1中，选取从发电机定子绕组出线在线采集的待测电压电流信号作为数据 源。此信号可通过已安装在发电机端部绕组的传感器获取，无需增设新的设备，操作简单， 节约成本。步骤2中，提取高精度窄带周期干扰信号频率ω、的流程为：
[001引 （1)、将选取的数据源信号f(t)进行Ν点FFT变换，其频谱分辨率为2 31/Ν;
[0014] (2)、经FFT分析，可判断出窄带周期干扰信号频率的主瓣位置ω。，再于主瓣范围 内进行Μ点CZT细化，即再对f。(η)(η= 0, 1，…，Ν-1)进行Ζ变换：
[0015](3)、通过CZT细化，在有限频率范围内进行频谱分析，频谱分辨率为Δω/Μ，其 中Δω= 2π/Ν，故信号的最高分辨率为·
分析得出高精度窄带周期干扰信号频率 ωχ。
[0016] 在此过程中，通过分析得出高精度窄带周期干扰信号频率，可实现对数据源信号 进行针对性滤波，充分发挥了Duffing混浊振子对噪声的免疫性和对初值的敏感性，使检 测步骤精简，操作简单，节约成本。
[0017] 步骤2中，所述对数据源信号f(t)FFT-CZT测频去噪的函数表达式为：
[0018]
脚
[001引式中，fe(n)(η= 0, 1，.，N-1)为选取的数据源的采样信号；Ww=e'2"气其频 谱分辨率为2 31/N
[0020]
b)
[00引]式 中，Zk二Awk，k= Ο,Ι,...,Μ-l，
FFT-CZT测频方法对高 斯白噪声背景中高频信号能进行高精度估算，抗噪性能良好。同样运算量条件下，单独使用FFT的分辨率为2 31 /N，而使用FFT-CZT测频方法的最高分辨率夫
与单独使用FFT 相比其分辨率可提高Μ倍。
[0022] 步骤5中，构造的对白噪声具有免疫力的环形禪合Duffing振子系统，其方程如 下：
[0023]
[0024] 式中，N表示振子个数，k为阻尼比，丫cos(wt)为周期策动力，λ(Xi-Xi1)为相邻 振子间的线性禪合项，其中λ为禪合系数，表示禪合强度；设定禪合Duffing混浊振子系统 初始参数为：N= 2,k= 0. 5,ω= 1，λ= 0. 1。使其的运动状态处于倍周期分叉状态。
[00巧]本发明一种发电机定子绕组局部放电信号在线检测方法，与现有技术相比具有如 下有益效果：
[0026](1)、本发明提出去除窄带周期干扰信号的新方法，即对数据源信号进行FFT-CZT 测频分析，得到高精度窄带周期干扰信号频率，再通过Duff ing混浊振子系统检测窄带周 期干扰信号幅值，最后通过数字滤波器实现针对性滤波。该方法成为本发明其他有益效果 的基础。
[0027](2)、在整个检测过程中，通过对数据源信号进行FFT-CZT分析和针对性滤波，最 大限度避免数据源信号中局部放电信号的幅值、极性和波形发生严重变化，从而实现局部 放电信号的精确检测。同时，没有使用模拟滤波设备，减少信号崎变的可能W及出错的机 率。
[0028](3)、在信号处理分析过程中，基于FFT-CZT分析实现了Duff ing混浊振子系统对 窄带周期干扰信号幅值的检测；同时构造禪合Duffing混浊振子系统实现了发电机定子局 部放电信号检测。本发明充分发挥了Duffing混浊振子对噪声的免疫性和对初值的敏感 性，使检测步骤精简，操作简单，节约成本。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明基于FFT-CZT测频去噪的发电机定子局部放电信号在线检测方法的 流程图。
[0030] 图2为本发明发电机定子绕组出线在线采集的待测电压信号时域图。
[0031] 图3为实施例中经FFT-CZT测频所得频谱分布图。
[0032] 图4为实施例中经数字滤波器滤波后的电压数据源信号时域特征图。
[0033] 图5(a)为实施例中禪合Duffing混浊振子系统瞬态同步突变现象图的混浊状态 图；
[0034] 图5(b)为实施例中禪合Duffing混浊振子系统瞬态同步突变现象图的大尺度周 期状态图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图，通过优选实例对一种发电机定子绕组局部放电信号在线检测方法 进行详细说明。
[0036] 如图1所示，一种发电机定子绕组局部放电信号在线检测方法，包括如下步骤：
[0037] 步骤1 :选取从发电机定子绕组出线在线采集的待测信号作为数据源f(t)，图2所 示为本次优选实例中发电机定子绕组出线在