一種新穎的電力變壓器故障診斷方法研究
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傳統的電力變壓器故障診斷方法存在各自的局限性：中性點(diǎn)電流法所依據的參數模型理論是一種理想情況，實(shí)際試驗中，沖擊電壓發(fā)生器放電離散性(導致沖擊波波形和持續時(shí)間差異性)、變壓器復雜的內部結構(表現為繞組間的局部放電)、電磁和噪聲強干擾都嚴重影響示傷電流波形；傳遞函數法雖然解決了上述問(wèn)題，但其單一的頻域判斷技術(shù)在很大程度依賴(lài)試驗人員的經(jīng)驗，對于細微的差別，是變壓器內部繞組的局部放電還是擊穿會(huì )有不同解釋?zhuān)鼰o(wú)法實(shí)現故障的識別。
本文提出了一種新的基于聯(lián)合時(shí)頻分析的故障判別方法，其判別步驟是：
1)根據試驗數據，計算在50％沖擊電壓下變壓器的傳遞函數，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％沖擊電壓下基準示傷電流，這是一個(gè)理論值；
3)計算基準示傷電流與實(shí)測示傷電流的差異示傷電流信號；
4)應用聯(lián)合時(shí)頻理論分析差異示傷電流信號，得到與故障類(lèi)型對應的三維時(shí)頻分布圖，試驗人員可查詢(xún)時(shí)頻分布圖對故障類(lèi)型作識別或者由計算機自動(dòng)識別。
圖1反映了上述三種方法的不同框架。
2 基于聯(lián)合時(shí)頻技術(shù)的電力變壓器診斷方法理論分析
傳統的信號分析方法一般從時(shí)域或頻域分析中確定或隨機信號的參數，這些參數沒(méi)有充分的描述信號的物理情況，如信號的頻譜含量在時(shí)間上的演變。聯(lián)合時(shí)頻分析正是這種描述并研究信號的時(shí)變頻譜的分析理論，可以從信號對應的時(shí)頻分布圖中捕獲常規分析方法中不能發(fā)現的特征。
聯(lián)合時(shí)頻分析算法的任務(wù)是對信號ε(t)構造一個(gè)聯(lián)合時(shí)頻函數，能夠同時(shí)在時(shí)域和頻域上描述信號的各類(lèi)密度，如能量密度。為了實(shí)現上述目標，首先尋找一個(gè)聯(lián)合密度函數P(t，f)來(lái)表示信號在時(shí)間t和頻率f上的強度，在理想的情況下它應該滿(mǎn)足時(shí)間與頻率的邊緣條件：
上式表明把某一特定時(shí)間的所有頻率的能量分布加起來(lái)，可以得到瞬時(shí)能量；如果把某一特定頻率的能量分布在全部時(shí)間加起來(lái)，得到能量密度頻譜。由此可以滿(mǎn)足總能量要求：
1960年建立的一種新的分布(即采用核函數表征時(shí)頻分布)的特性是通過(guò)對核的簡(jiǎn)單約束來(lái)反映，并通過(guò)考察核來(lái)確定這個(gè)分布的特性。人們能夠通過(guò)挑選核來(lái)產(chǎn)生所希望的分布特性，而核可以用特征函數方法得到。特征函數是構造和研究密度的一種強有力的工具，數學(xué)上表示：
其中tnfm>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(shí)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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