(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111368391.9 (22)申请日 2021.11.18 (71)申请人 东北电力大 学 地址 132012 吉林省吉林市长 春路169号 (72)发明人 潘超　刘继哲　安景革　蔡国伟　 (74)专利代理 机构 长春市吉利专利事务所(普 通合伙) 22206 代理人 李晓莉 (51)Int.Cl. G06K 9/00(2022.01) G06N 3/02(2006.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于小波包尺度-能量占比的绕组振动 特征辨识方法 (57)摘要 一种基于小波包尺度 ‑能量占比的绕组振动 特征辨识方法， 属于变压器技术领域， 建立变压 器绕组轴向振动模型和径向振动模 型， 通过磁场 模型计算绕组单元电磁力F， 根据振动位移s计算 绕组振动加速度g， 结合小波包分解重构原理对 绕组振动信号的分析采用小波包变换， 并通过对 重构信号的频域尺度 ‑能量占比解析， 得到不同 运行状态下绕组振动信号的特征， 并且搭建模块 化动模实验平台对仿真结果及所提方法进行验 证。 本发明可 实现三相不平衡下的变压器绕组振 动特征辨识。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114091534 A 2022.02.25 CN 114091534 A 1.一种基于小波包尺度 ‑能量占比的绕组振动特征辨识方法， 其特征是： 包括以下步 骤， 且以下步骤顺次进行， 步骤一、 建立绕组轴向振动模型 将绕组轴向振动过程模拟为由弹性联系的质量块所组成的绕组质量 ‑弹簧‑阻尼系统， 建立绕组轴向机 械振动动力学模型， 式中， n为线饼数量， m为单个线饼质量， C为阻尼系数， Kf为首端垫块刚度系数， Ke为末端 垫块刚度系数， G为线饼总重力， F(t)为绕组动态电磁力荷载矢量， g(t)、 为绕组节 点加速度 矢量， v(t)为绕组节点速度 矢量， s(t)为绕组节点位移矢量， t为时间， Fy为首末端垫块预紧 力， K为刚度， E为 正杨氏模量； 其中， C、 Kf、 Ke为定值； 通过磁通 量模型计算绕组单 元的电磁力F， 式中， J绕组单元电流密度， B为磁密度， np为单个线饼绕组总单元数， V为单个线饼绕组 体积； 根据振动位移s可计算轴向振动加速度g： g＝d2s/dt2； 步骤二、 建立绕组径向振动模型 绕组线饼欧拉伯努利拱 形梁动力学 方程为： 式中， MI为绕组线饼截面惯性矩， ρ0为绕组材料密度， Fe为均布电磁力， M为绕组弯矩， h 为拱高度， L 为拱跨度； 步骤三、 采用小 波包分解重构 将步骤一和步骤二建立的振动模型计算的绕组振动信号采用小波包变换， 并对重构信 号的频域尺度 ‑能量占比解析， 获得绕组振动信号特 征； 步骤四、 频域尺度 ‑能量占比特 征辨识 通过小波包变换对绕组采样信号进行分解重构， 计算各频带归一化能量， 提取信号频 域尺度‑能量占比作为绕组振动特性特征值， 获得不平衡模式下绕组振动特性的监测与辨 识。 2.根据权利要求1所述的一种基于小波包尺度 ‑能量占比的绕组振动特征辨识方法， 其 特征是： 所述步骤三的具体 计算过程 为， 小波包分解采用多尺度分解的树状算法，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114091534 A 2式中， Cξ, η,2f和Cξ, η,2f+1为下一层小波分解结果， Cξ+1,k,f为上层分解结果， ξ为尺度系数， η 为位置系数， f为采样频率， h和g为 正交共轭低通和高通滤波器。 3.根据权利要求1所述的一种基于小波包尺度 ‑能量占比的绕组振动特征辨识方法， 其 特征是： 所述步骤四的具体 计算过程 为， 根据帕斯瓦尔定理， 变压器绕组时域振动加速度信号g(t)的能量 为： 式中， R为全实数域； 绕组振动加速度信号g(t)在小波域用小波包分解得出的系数Cξ,k的平方和等于原始振 动加速度信号g(t)在时域的能量， 式中， N为采样信号的长度； 将各频带的能量进行归一 化处理， 得到对应的尺度特 征值： 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114091534 A 3