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申请/专利权人：厦门理工学院

摘要：本发明提供了一种基于超声波的油浸式变压器局部放电分析系统和方法，利用上述技术方案，可通过四个压电式超声波传感器，获取高灵敏度的、预设频带内的局部放电超声波信号，可提升局部放电超声波信号的有效性，进而通过信号处理模块对局部放电超声波信号进行滤波和放大处理，获得目标信号，进一步提升了信号的有效性，并通过搭载各功能模块的监测平台模块对目标信号进行分析，通过预设算法确定当前目标变压器的放电情况，由此提升了信号的有效性，从而提升了局部放电分析的有效性和实时性。

主权项：1.一种基于超声波的油浸式变压器局部放电分析系统，其特征在于，所述系统包括：信号采集模块、信号处理模块和监测平台模块；其中，所述信号采集模块包括四个安装于目标变压器预设位置的压电式超声波传感器，所述信号处理模块包括滤波放大电路和数模转换装置，所述滤波放大电路包括滤波子电路、放大子电路和调零子电路，所述监测平台模块包括监测设备，所述监测设备上搭载有监测软件平台，所述信号采集模块与所述信号处理模块连接，所述信号处理模块与所述监测平台模块连接；其中，三个压电式超声波传感器以磁吸方式设置于所述目标变压器箱体正面，第四个压电式超声波传感器以磁吸方式设置于所述目标变压器箱体背面，所述四个压电式超声波传感器形成正四面体；所述信号采集模块用于获取所述目标变压器的局部放电超声波信号，所述信号处理模块用于对所述局部放电超声波信号进行处理，获得目标频段下的放大信号作为目标信号，所述监测平台模块用于根据所述目标信号，确定所述目标变压器的局部放电情况；其中，所述监测软件平台包括数据读取子模块、数据显示子模块和主功能模块；其中，所述数据读取子模块用于根据预设采集频率采集所述目标信号，所述数据显示子模块用于在所述监测软件平台上实时显示滤波后的目标信号，或将所述滤波后的目标信号传输至外部的示波器，在所述外部的示波器上实时显示所述滤波后的目标信号，所述主功能模块包括局部放电报警子模块，所述局部放电报警子模块用于搭载能量均值准则算法，对所述目标信号进行分析，确定局部放电情况并进行报警；以及，所述监测软件平台还包括数字滤波子模块或数据存储子模块，所述数字滤波子模块或所述数据存储子模块用于根据所述监测软件平台的运行情况执行对应功能，所述数字滤波子模块用于对所述目标信号进行高低通滤波，所述数据存储子模块用于对所述目标信号进行保存；其中，所述监测软件平台还包括功能跳转子模块和数据处理子模块；其中，所述功能跳转子模块用于选择所述主功能模块，所述主功能模块还包括所述数据处理子模块，所述数据处理子模块包括多个功能子模块，各功能子模块用于搭载预设算法，并在各所述功能子模块成为当前的主功能模块时，在所述监测软件平台中导入所述预设算法，对所述目标信号进行处理分析，确定局部放电情况；其中，所述数据处理子模块包括小波降噪子模块，所述小波降噪子模块用于根据广义交叉验证方法，确定预设的小波阈值函数，并对所述目标信号进行小波变换，获得目标降噪信号；其中，所述广义交叉验证方法通过第一公式确定，所述小波阈值函数通过第二公式确定，所述第一公式包括： 其中，为含噪信号的高频小波系数，N为高频小波系数个数；为阈值后置0的小波系数个数；j为分解层数；为第j个分解层数下第k个小波系数，即所述小波阈值函数；以及，所述第二公式包括： 其中，为调整因子；N为高频小波系数个数；为阈值后置0的小波系数个数；j为分解层数；为第j个分解层数下第k个小波系数；为估计的小波系数，即所述小波阈值函数；为阈值；为符号函数；其中，所述数据处理子模块还包括故障识别子模块，所述故障识别子模块用于根据集合经验模态分解方法将所述目标降噪信号分解为多层本征模态分量，并针对所述多层本征模态分量进行归算处理，分别确定归算后各本征模态分量幅值的最大值以及归算幅值最大值所在层数、归算后各本征模态分量能量最大值以及归算能量最大值所在层数、归算后各本征模态分量能量熵最大值以及归算能量熵最大值所在层数、归算后各本征模态分量包络熵最小值以及归算包络熵最小值所在层数、归算后各本征模态分量样本熵最小值以及寻找归算原本熵最小值所在层数，并选取分解层数、本征模态分量幅值、归算幅值最大值、归算幅值最大值所在层数、归算能量最大值、归算能量最大值所在层数、能量熵最大值、能量熵最大值所在层数、包络熵最小值、包络熵最小值所在层数、样本熵最小值、样本熵最小值所在层数构成混合特征向量，通过最小二乘支持向量机确定所述目标变压器的放电类型，所述放电类型包括尖端放电、悬浮放电、沿面放电或气泡放电；所述数据处理子模块还包括故障定位子模块，所述故障定位子模块用于对所述目标降噪信号进行处理，通过到达时间差法，根据预设的能量累积函数确定局部放电时延，进而确定局部放电源坐标位置；其中，根据预设的能量累积函数确定局部放电时延包括：对所述能量累积函数进行归一化，得到介于[-1，1]间的能量累积曲线，然后求解归一化后的能量累积曲线的二阶导，并将二阶导大于0.004时确定为局部放电初始时刻；所述功能跳转子模块用于实现在所述小波降噪子模块、所述故障识别子模块和所述故障定位子模块间进行跳转。

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