[0001] 本发明涉及了电力设备监测技术领域，具体涉及了电力设备的振动脉冲定位分离方法、系统、设备及介质。

[0002] 随着经济社会的发展，对电力系统的可靠性、稳定性、经济性等也有更高的要求。电力系统中包含多种频繁操作的电力设备，如隔离开关、断路器等，该类设备是电网重要的控制设备，往往是带载操作，一旦发生故障，可能带来重大的经济损失。因此，研究有效的电力设备健康状态监测和故障诊断方法，对保证设备安全运行、防止事故发生具有十分重要的意义。

[0003] 断路器、隔离开关等电力设备动作时的振动信号包含了丰富的信息，利用振动诊断方法有利于实现对上述电力设备的非侵入式的状态监测，且可很好地解决高压隔离问题，基于振动信号处理的设备状态监测和故障诊断技术受到了广泛关注。目前普遍采用加速度传感器采集电力设备操作时的振动信号，由于操动过程中参与的部件多，往往获取到包含有多簇振动脉冲的复杂信号，将复杂信号中的振动脉冲分离处理，并分别进行故障诊断。然而将复杂信号中的多簇振动脉冲进行准确分离成为当前需要解决的难题。

[0021] 为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实 施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释 本发明，并非用于限定本发明。

[0022] 本发明的构思在于，提供了电力设备的振动脉冲定位分离方法、系统、设备及介质。其中，该方法主要包括：采集电力设备外表面的振动脉冲信号，其中，振动脉冲信号为采集的设定时长的信号；
对振动脉冲信号进行小波变换，得到小波变换系数；
基于小波变换系数得到振动脉冲信号的时间‑小波能量曲线关系；
基于设定的能量阈值与振动脉冲信号的小波能量进行比较，确定出振动脉冲信号的开始点和结束点，基于振动脉冲信号开始和结束定位并分离出振动脉冲信号片段。

[0023] 该方法能为电力设备机械状态评估提供重要支撑，具有很好的实用价值。

[0024] 下面将结合附图及具体的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描 述，其中，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0025] 实施例1如图1至图6所示，本实施例提供了一种电力设备的振动脉冲定位分离方法，采用加速度传感器对断路器、隔离开关等电力设备外壳表面的振动信号进行监测，采集预定时长的振动信号，首先对振动信号进行高通滤波，然后对振动信号进行小波变换，获取振动信号能量时频图，接着将小波系数沿着频率轴积分，获得时间‑小波能量曲线，最后通过设置能量阈值和时间阈值获取每簇振动脉冲信号的起点和终点，实现电力设备多簇振动脉冲信号的定位与分离。以下为具体实施步骤。

[0026] 首先，采集电力设备外表面的振动脉冲信号，振动脉冲信号为采集的设定时长的信号。

[0027] 在断路器、隔离开关等电力设备进行操作时，本实施例采用加速度传感器对断路器、隔离开关等电力设备外壳表面的振动信号进行监测，采集预定时长的振动信号。在设备外壳表面采用加速度传感器采集预设时长的振动信号 ，该信号往往包含多簇振动脉冲。在本实施例中，以高压断路器合闸操作为例，采集的振动信号如图3所示，采集时长为0.5s，采样率为100kS/s，其中0.12s、0.14s、0.27s、0.32s、0.38s附近各有一簇振动脉冲信号。

[0028] 为了去掉低频噪声，本实施例中还对采集到的振动脉冲信号进行处理。在本实施例中高通截止频率为1000Hz。

[0029] 其次，对振动脉冲信号进行小波变换，得到小波变换系数。

[0030] 对振动脉冲信号进行小波变换，形成能量时频图，基于所述能量时频图进行分析得到小波变换系数；所述小波变换系数为：

[0031] 式中， 为小波变换系数，a为尺度参数，b为时间参数， 为小波基函数 经过a和b变化而形成的小波函数簇， 是 的共轭。

[0032] 本实施例中振动信号的能量时频分布如图4所示。可以看出振动信号在0.12s、0.14s、0.27s、0.32s、0.38s附近的时间段内能量分布明显增大。

[0033] 基于小波变换系数得到振动脉冲信号的时间‑小波能量曲线关系。

[0034] 具体地，将小波变换系数沿着频率轴进行积分，得到振动脉冲信号随时间的小波能量分布，基于振动脉冲信号随时间的小波能量分布得到时间‑小波能量曲线关系，所述时间‑小波能量曲线关系为：

[0035] 式中， 为时间‑小波能量曲线关系， 为小波变换系数，a为尺度参数，b为时间参数。

[0036] 本实施例中振动信号的时间‑小波能量分布如图5所示，可以看出：振动信号在0.12s、0.14s、0.27s、0.32s、0.38s附近能量明显增大。

[0037] 基于设定的能量阈值与振动脉冲信号的小波能量进行比较，确定出振动脉冲信号的开始点和结束点，基于所述振动脉冲信号开始和结束定位并分离出振动脉冲信号片段。

[0038] 设定的能量阈值基于背噪信号的时间‑小波能量曲线关系得到，能量阈值为：

[0039] 式中， 为能量阈值， 为时间‑小波能量曲线关系，T1和T2分别为振动脉冲信号开始时段的两个时间点，k为第一系数，k＞1。

[0040] 本实施例中，振动信号在前0.1s时间段内为噪声信号，T1和T2分别为0s和0.1s，系数k设置为2。

[0041] 基于设定的能量阈值 与振动脉冲信号的小波能量 进行比较，确定出振动脉冲信号的开始点和结束点，基于振动脉冲信号开始点和结束点定位并分离出振动脉冲信号片段。具体包括：当检测到第一时刻的振动脉冲信号的能量大于设定的能量阈值时，则将第一时刻的振动脉冲信号作为一簇振动信号的开始点；
所述的一簇振动信号开始后，检测到第二时刻的振动脉冲信号的能量小于设定的能量阈值时，则将第二时刻作为该簇振动信号的结束点。

[0042] 此外，为排除噪声影响，在判断过程中再加入持续时间阈值，即：当检测到第一时刻的振动脉冲信号的能量大于设定的能量阈值时，且持续时间超过第一时间阈值Tthres1后，则认为一簇振动脉冲信号开始，将第一时刻的振动脉冲信号作为一簇振动信号的开始点。

[0043] 一簇振动信号开始后，检测到第二时刻的振动脉冲信号的能量小于设定的能量阈值时，且持续时间超过第二时间阈值Tthres2后的振动脉冲信号的能量仍小于设定的能量阈值，即仍没有能量大于能量阈值 的信号出现，则将第二时刻作为该簇振动信号的结束点。

[0044] 本实施例中，第一时间阈值设置为2ms，提取的信号起点如图6中红色虚线所示。第二时间阈值设置为2ms，提取的信号终点如图6中紫色虚线所示。

[0045] 获取一簇振动脉冲信号后，重复操作上述的开始点和结束点的搜索步骤，继续判断下一簇振动脉冲信号，直至获取的电力设备外表面的振动脉冲信号全部搜索完成。本实施例共搜索到5簇振动信号，如图6所示，可以看出本方法能准确、有效定位并分离出电力设备振动脉冲信号。

[0046] 确定振动脉冲信号的开始点和结束点后，可以精确地定位并分离出包含有用信息的信号片段。实现电力设备多簇振动脉冲信号的定位与分离，有助于进一步的分析和诊断。该方法能为电力设备机械状态评估提供重要支撑，具有很好的实用价值。

[0047] 实施例2如图2所示，本发明还提供了一种电力设备的振动脉冲定位分离系统，用于实现上述实施例1中的电力设备的振动脉冲定位分离方法，系统包括：
数据采集模块，用于采集电力设备外表面的振动脉冲信号，所述振动脉冲信号为采集的设定时长的信号；
信号处理模块，用于对振动脉冲信号进行小波变换，得到小波变换系数；
能量处理模块，用于基于小波变换系数得到振动脉冲信号的时间‑小波能量曲线关系；
信号定位分离模块，用于基于设定的能量阈值与振动脉冲信号的小波能量进行比较，确定出振动脉冲信号的开始点和结束点，基于所述振动脉冲信号开始和结束定位并分离出振动脉冲信号片段。

[0048] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0049] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

[0050] 实施例3本发明再一个实施例中，提供了一种计算设备（即终端设备），该终端设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor、DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field‑Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于电力设备的振动脉冲定位分离方法的操作，包括：
采集电力设备外表面的振动脉冲信号，所述振动脉冲信号为采集的设定时长的信号；
对振动脉冲信号进行小波变换，得到小波变换系数；
基于小波变换系数得到振动脉冲信号的时间‑小波能量曲线关系；
基于设定的能量阈值与振动脉冲信号的小波能量进行比较，确定出振动脉冲信号的开始点和结束点，基于所述振动脉冲信号开始和结束定位并分离出振动脉冲信号片段。

[0051] 实施例4本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质（Memory），所述计算机可读存储介质是终端设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。
可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括终端设备中的内置存储介质，当然也可以包括终端设备所支持的扩展存储介质，可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序（包括程序代码）。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD‑ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任一合适的组合。

[0052] 计算机可读存储介质还包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任一合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任一合适的组合。

[0053] 可以以一种或多种程序设计语言的任一组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任一种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

[0054] 可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关电力设备的振动脉冲定位分离方法的相应步骤；计算机可读存储介质中的一条或一条以上指令由处理器加载并执行如下步骤：采集电力设备外表面的振动脉冲信号，所述振动脉冲信号为采集的设定时长的信号；
对振动脉冲信号进行小波变换，得到小波变换系数；
基于小波变换系数得到振动脉冲信号的时间‑小波能量曲线关系；
基于设定的能量阈值与振动脉冲信号的小波能量进行比较，确定出振动脉冲信号的开始点和结束点，基于所述振动脉冲信号开始和结束定位并分离出振动脉冲信号片段。

[0055] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本发明中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

[0056] 在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0057] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0058] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。