3.3.2.3基頻信號(hào)能量比(E)100Hz基頻分量時(shí)域信號(hào)能量占信號(hào)總能量的比值，計(jì)算公式：E=jmS1j2jmSj2，其中S1為100Hz基頻分量的時(shí)域信號(hào)，Sj為原始信號(hào)，j為采樣索引值。正常狀態(tài)下，由于100Hz基頻分量為聲紋振動(dòng)頻譜圖的主要成分，基頻信號(hào)能量比應(yīng)較大；存在故障時(shí)，諧波分量增加且峰值頻率發(fā)生偏移，基頻信號(hào)能量比變小。3.3.2.4互相關(guān)系數(shù)(r)正常狀態(tài)與實(shí)測的聲紋振動(dòng)信號(hào)頻譜圖之間的相似度，計(jì)算公式：r=i=0N-1[Xi-X][Yi-Y]i=0N-1[Xi-X]2i=0N-1[Yi-Y]2，其中Xi和Yi分別為正常狀態(tài)與實(shí)時(shí)測得聲紋振動(dòng)信號(hào)的頻域分布，X和Y為對應(yīng)信號(hào)的平均值，互相關(guān)系數(shù)范圍為0~1�！粽＿\(yùn)行時(shí)，相關(guān)系數(shù)應(yīng)接近于1�！舸嬖诠收蠒r(shí)，信號(hào)頻率分布發(fā)生改變，互相關(guān)系數(shù)減小。GZAF-1000S系列高壓開關(guān)振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測系統(tǒng)--敞開式斷路器監(jiān)測功能特性。杭州電抗器振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測軟件功能

3.2.1感知層的傳感器GZAFV-01系統(tǒng)的感知層如上圖3.1所示，由IED/主機(jī)、6路聲紋振動(dòng)傳感器、1路電流傳感器等構(gòu)成，聲紋振動(dòng)傳感器集成電荷放大器，將聲紋振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之成正比的電壓信號(hào)；電流傳感器采用微型卡扣結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場安裝。各傳感器外觀及參數(shù)如下表1所示。◆3路聲紋振動(dòng)傳感器采集取OLTC振動(dòng)信號(hào)，通過固定底座安裝在變壓器外壁，安裝位置選取平行于OLTC的垂直傳動(dòng)桿方向，且盡量靠近OLTC的觸頭組處�！�1路電流傳感器采集OLTC驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)，安裝于OLTC驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源線處。◆3路聲紋振動(dòng)傳感器采集變壓器繞組及鐵芯聲紋振動(dòng)信號(hào)，安裝位置選取于上夾件底部、非冷卻器側(cè)油箱表面中部、油箱頂部中心點(diǎn)。為保持監(jiān)測點(diǎn)的同一性，便于后期監(jiān)測數(shù)據(jù)的時(shí)間軸線比對，所有聲紋振動(dòng)傳感器底座長期固定在變壓器外壁上。安裝示意圖如下圖3所示。（備注：傳感器安裝的數(shù)量及位置可根據(jù)被測設(shè)備的監(jiān)測需求而靈活調(diào)整）杭州高壓開關(guān)振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測GZAF-1000T系列變壓器(電抗器)振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測傳感器。

GZAFV-01系統(tǒng)的功能特點(diǎn)GIS在帶電運(yùn)行過程中除了機(jī)械故障會(huì)導(dǎo)致異常振動(dòng)外，放電性故障（如絕緣子內(nèi)部缺陷、螺絲松動(dòng)、懸浮電位放電、毛刺前列放電、金屬微粒放電等）也會(huì)導(dǎo)致聲紋振動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生。因此，通過深入研究GIS本體的聲紋振動(dòng)信號(hào)特征可發(fā)現(xiàn)GIS機(jī)械性故障及放電性故障，具有監(jiān)測***、監(jiān)測結(jié)果互相補(bǔ)充的特點(diǎn)�；诼暭y振動(dòng)信號(hào)的在線監(jiān)測，可在GIS帶電運(yùn)行狀態(tài)下及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，并及時(shí)預(yù)警，從而延長使用壽命，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。我公司以聲紋振動(dòng)信號(hào)為主，結(jié)合電流、位移等其他參量的在線監(jiān)測，開發(fā)了故障診斷算法（***軟著權(quán)）并提取相關(guān)特征參量研制完成的GZAFV-01型聲紋振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，適用于開關(guān)設(shè)備的帶電監(jiān)測（便攜診斷式、手持巡檢式）、在線監(jiān)測（長期固定式、短期移動(dòng)式）。GZAFV-01系統(tǒng)由聲紋振動(dòng)傳感器（壓電式加速度計(jì)）、位移傳感器、電流傳感器、IED（在線監(jiān)測式）/主機(jī)（便攜/手持式）、云服務(wù)器、通訊單元、供電單元等組件構(gòu)成。

3.2.2感知層的IED/主機(jī)GZAFV-01系統(tǒng)的IED/主機(jī)由采集模塊、處理模塊、電源模塊、USB接口、通信模塊等組成�！舨杉K：實(shí)現(xiàn)6路聲紋振動(dòng)信號(hào)、1路電流信號(hào)的采集。◆處理模塊：實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大、濾波和檢波及A/D轉(zhuǎn)換等功能，利用硬件對采集的信號(hào)進(jìn)行處理，保證信號(hào)的有效性和可靠性，再將處理后的模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，便于IED/主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析�！綦娫茨K：包括220V/AC電源的輸入及降壓轉(zhuǎn)換，為IED/主機(jī)供電。◆USB接口：用于現(xiàn)場信號(hào)獲取、調(diào)試。◆通信模塊：用于向遠(yuǎn)端平臺(tái)層的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸、操控指令接收。GZAF-1000S系列高壓開關(guān)振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測系統(tǒng)--GIS及開關(guān)柜的斷路器監(jiān)測功能特性。

從振動(dòng)和聲學(xué)數(shù)據(jù)中提取有用的特征，以便建立設(shè)備的聲學(xué)指紋，通常會(huì)用到以下信號(hào)處理技術(shù)：傅里葉變換（FFT）：用于分析信號(hào)在頻域中的特性，可以識(shí)別出設(shè)備運(yùn)行時(shí)的固有頻率和諧波成分。短時(shí)傅里葉變換（STFT）：與FFT相比，STFT能夠展示信號(hào)隨時(shí)間變化的頻率特性，適用于非平穩(wěn)信號(hào)的分析。小波變換：具有良好的時(shí)頻局部化特性，能夠在多尺度上分析信號(hào)，適合捕捉瞬態(tài)事件和局部特征。包絡(luò)檢測：用于提取振動(dòng)信號(hào)的振幅包絡(luò)，可以用來表示信號(hào)的動(dòng)態(tài)特性。頻譜分析：通過計(jì)算信號(hào)的功率譜密度（PSD）或幅值譜，可以識(shí)別出信號(hào)的頻率成分和能量分布。時(shí)頻分析方法：如Wigner-Ville分布、Choi-Williams分布等，這些方法能夠提供信號(hào)的時(shí)頻表示，有助于分析復(fù)雜非線性和非平穩(wěn)信號(hào)。模態(tài)分析：通過識(shí)別設(shè)備振動(dòng)的模態(tài)特性，可以提取出與設(shè)備結(jié)構(gòu)和損傷相關(guān)的特征。熵分析：如時(shí)域熵、頻域熵或小波熵，這些方法可以量化信號(hào)的不確定性和復(fù)雜性，有助于識(shí)別設(shè)備狀態(tài)的變化。統(tǒng)計(jì)分析：包括均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)參數(shù)，可以描述信號(hào)的波動(dòng)性和穩(wěn)定性。高階統(tǒng)計(jì)量：如偏度和峰度，它們可以提供信號(hào)分布形狀的信息，有助于識(shí)別異常模式。GZAF-1000T系列變壓器(電抗器)振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測信號(hào)分析與處理。杭州開關(guān)柜振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測重合度對比

GZAF-1000S系列高壓開關(guān)振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測系統(tǒng)--GIS及敞開式的隔離開關(guān)監(jiān)測技術(shù)背景。杭州電抗器振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測軟件功能

電力系統(tǒng)中的開關(guān)類設(shè)備主要包括GIS、AIS（敞開式斷路器）、GIS/敞開式的隔離開關(guān)、開關(guān)柜斷路器等。各類開關(guān)設(shè)備的材料、工藝、設(shè)計(jì)、安裝過程中的缺陷以及頻繁動(dòng)作極易引起機(jī)械故障，嚴(yán)重時(shí)更會(huì)導(dǎo)致電氣火災(zāi)、停電等事故，現(xiàn)有狀態(tài)檢修方式的試驗(yàn)周期長、耗費(fèi)人力物力、檢修效率低等缺點(diǎn)，較大地影響設(shè)備正常運(yùn)行。GIS是當(dāng)今輸電網(wǎng)絡(luò)中一種應(yīng)用***的電氣設(shè)備。通過將變電站中斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、PT、CT、避雷器、連接母線、電纜終端、進(jìn)出線套管等一次設(shè)備經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)并有序地結(jié)合為整體，在金屬殼內(nèi)封裝起來，內(nèi)部充SF6氣體作為滅弧和絕緣介質(zhì)組成的封閉組合電器。與傳統(tǒng)的敞開式相比較，GIS具有占地面積小、可靠性高、安全性強(qiáng)、運(yùn)行維護(hù)工作量很小等優(yōu)點(diǎn)，因而被大量使用在重要負(fù)荷、樞紐變電站中。但由于其采用全封閉結(jié)構(gòu)，一旦發(fā)生故障，影響范圍大并且難以準(zhǔn)確定位及快速搶修，將會(huì)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。隨著GIS逐步在特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)推廣應(yīng)用，設(shè)備故障所造成的影響將進(jìn)一步加大。杭州電抗器振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測軟件功能