l 電力變壓器故障診斷方法概述
傳統(tǒng)的電力變壓器故障診斷方法存在各自的局限性：中性點電流法所依據(jù)的參數(shù)模型理論是一種理想情況，實際試驗中，沖擊電壓發(fā)生器放電離散性(導(dǎo)致沖擊波波形和持續(xù)時間差異性)、變壓器復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(表現(xiàn)為繞組間的局部放電)、電磁和噪聲強(qiáng)干擾都嚴(yán)重影響示傷電流波形;傳遞函數(shù)法雖然解決了上述問題，但其單一的頻域判斷技術(shù)在很大程度依賴試驗人員的經(jīng)驗，對于細(xì)微的差別，是變壓器內(nèi)部繞組的局部放電還是擊穿會有不同解釋，更無法實現(xiàn)故障的識別。
本文提出了一種新的基于聯(lián)合時頻分析的故障判別方法，其判別步驟是：
1)根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，計算在50%沖擊電壓下變壓器的傳遞函數(shù)，即建立該被試變壓器在沖擊電壓下的輸入輸出模型;
2)基于該模型計算100%沖擊電壓下基準(zhǔn)示傷電流，這是一個理論值;
3)計算基準(zhǔn)示傷電流與實測示傷電流的差異示傷電流信號;
4)應(yīng)用聯(lián)合時頻理論分析差異示傷電流信號，得到與故障類型對應(yīng)的三維時頻分布圖，試驗人員可查詢時頻分布圖對故障類型作識別或者由計算機(jī)自動識別。
圖1反映了上述三種方法的不同框架。
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2 基于聯(lián)合時頻技術(shù)的電力變壓器診斷方法理論分析
傳統(tǒng)的信號分析方法一般從時域或頻域分析中確定或隨機(jī)信號的參數(shù)，這些參數(shù)沒有充分的描述信號的物理情況，如信號的頻譜含量在時間上的演變。聯(lián)合時頻分析正是這種描述并研究信號的時變頻譜的分析理論，可以從信號對應(yīng)的時頻分布圖中捕獲常規(guī)分析方法中不能發(fā)現(xiàn)的特征。
聯(lián)合時頻分析算法的任務(wù)是對信號ε(t)構(gòu)造一個聯(lián)合時頻函數(shù)，能夠同時在時域和頻域上描述信號的各類密度，如能量密度。為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，首先尋找一個聯(lián)合密度函數(shù)P(t，f)來表示信號在時間t和頻率f上的強(qiáng)度，在理想的情況下它應(yīng)該滿足時間與頻率的邊緣條件：
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上式表明把某一特定時間的所有頻率的能量分布加起來，可以得到瞬時能量;如果把某一特定頻率的能量分布在全部時間加起來，得到能量密度頻譜。由此可以滿足總能量要求：
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1960年建立的一種新的分布(即采用核函數(shù)表征時頻分布)的特性是通過對核的簡單約束來反映，并通過考察核來確定這個分布的特性。人們能夠通過挑選核來產(chǎn)生所希望的分布特性，而核可以用特征函數(shù)方法得到。特征函數(shù)是構(gòu)造和研究密度的一種強(qiáng)有力的工具，數(shù)學(xué)上表示：
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其中表示tnfm的矩(即平均值)。
目前可以采用多種分布的算法對信號進(jìn)行分析，如：短時傅立葉變換(STFT)、魏格納分布(WVD)、伽波爾分布(Gabor)、科恩分布(Cohen)等。
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