一种断路器振动信号的处理方法、装置、设备以及存储介质与流程

本发明涉及电气设备故障诊断，尤其涉及一种断路器振动信号的处理方法、装置、设备以及存储介质。

背景技术：

1、为保障各类电力设备的正常运行、满足传输电能时的安全与稳定，需要对断路器等机械设备或结构体的振动信号进行深度处理和分析。但是现阶段，如何从采集到的断路器振动信号中提取出能够反映机械设备状态或性能的关键特征参数是故障诊断领域的一大难点。因为断路器振动信号具有较强的非线性和瞬态性，机构动作参数提取准确度受传感器安装位置及算法中一些关键参数影响，导致数据特征提取结果的稳定性较差，并且环境噪声、信号的不规则性或随机性程度又严重影响了断路器异常状态或故障模式的有效识别。

技术实现思路

1、本发明提供了一种断路器振动信号的处理方法、装置、设备以及存储介质，以解决环境噪声、信号的不规则性或随机性程度严重影响了断路器异常状态或故障模式的有效识别的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种断路器振动信号的处理方法，包括：

3、获取断路器的振动数据；

4、将所提取的振动数据输入至一预设的修正拉普拉斯高斯滤波器，以使所述修正拉普拉斯高斯滤波器将所述振动数据中的背景噪声和信号特征之间的过渡进行强化，输出滤波后的振动数据；

5、将滤波后的振动数据进行平方处理，从平方处理后的振动数据中提取出所述振动数据对应的信号特征，继而根据所提取的信号特征对断路器的异常状态进行识别；

6、其中，所述修正拉普拉斯高斯滤波器的生成，包括：

7、对一预设的高斯滤波器进行一阶求导，得到所述高斯滤波器的一阶导数；

8、对所述一阶导数进行二阶求导，得到所述高斯滤波器的二阶导数，并将所述二阶导数作为对应的log滤波器；

9、将所述log滤波器进行归一化处理，并使所述log滤波器的抽头之和为零，得到所述修正拉普拉斯高斯滤波器。

10、作为优选方案，在将所提取的振动数据输入至一预设的修正拉普拉斯高斯滤波器之前，还包括：

11、提取所述振动数据的信息熵；

12、根据所提取的信息熵，判断所述振动数据的维度是否大于一预设阈值；

13、当所述振动数据的维度大于所述预设阈值时，将所述振动数据输入至所述修正拉普拉斯高斯滤波器，当所述振动数据的维度不大于所述预设阈值时，则直接提取所述振动数据的对应的信号特征。

14、作为优选方案，在提取所述振动数据的信息熵之前，还包括：

15、对所述振动数据进行预处理；其中，所述预处理包括：数据滤波、数据降噪以及数据清洗。

16、作为优选方案，通过以下公式，提取所述振动数据的信息熵：

17、

18、其中，h(x)为所述振动数据的信息熵，i＝1,2,3,…n；p(xi)为所述振动数据中的各离散点出现的概率，x为振动随机变量，为频带信号的能量和，χi为频带信号离散点对应的幅值。

19、作为优选方案，所述修正拉普拉斯高斯滤波器为：

20、

21、其中，为g(n)所述2高斯滤波器，g′(n)为所述高斯滤波器的一阶导数，g″(n)为所述log滤波器，log～为归一化之后的log滤波器，mlog为所述修正拉普拉斯高斯滤波器，σ为高斯滤波器的标准差，n为高斯指数，c为修正拉普拉斯高斯滤波器的抽头数。

22、作为优选方案，所述平方处理后的振动数据为：

23、

24、其中，xn(i)为振动数据的长度集合，w(i)为长度是w的振动数据在xn(i)集合上所取的平均值，x2(i)为使用修正拉普拉斯高斯滤波器滤波后的平方信号，w为所述振动数据的长度。

25、在上述实施例的基础上，本发明另一实施例提供了一种断路器振动信号的处理装置，包括：振动数据获取模块、高斯滤波模块以及信号特征提取模块；

26、所述振动数据获取模块，用于获取断路器的振动数据；

27、所述高斯滤波模块，用于将所提取的振动数据输入至一预设的修正拉普拉斯高斯滤波器，以使所述修正拉普拉斯高斯滤波器将所述振动数据中的背景噪声和信号特征之间的过渡进行强化，输出滤波后的振动数据；其中，所述修正拉普拉斯高斯滤波器的生成，包括：对一预设的高斯滤波器进行一阶求导，得到所述高斯滤波器的一阶导数；对所述一阶导数进行二阶求导，得到所述高斯滤波器的二阶导数，并将所述二阶导数作为对应的log滤波器；将所述log滤波器进行归一化处理，并使所述log滤波器的抽头之和为零，得到所述修正拉普拉斯高斯滤波器；

28、所述信号特征提取模块，用于将滤波后的振动数据进行平方处理，从平方处理后的振动数据中提取出所述振动数据对应的信号特征，继而根据所提取的信号特征对断路器的异常状态进行识别。

29、作为优选方案，所述断路器振动信号的处理装置，还包括：信息熵提取模块；

30、所述信息熵提取模块，用于提取所述振动数据的信息熵；根据所提取的信息熵，判断所述振动数据的维度是否大于一预设阈值；当所述振动数据的维度大于所述预设阈值时，将所述振动数据输入至所述修正拉普拉斯高斯滤波器，当所述振动数据的维度不大于所述预设阈值时，则直接提取所述振动数据的对应的信号特征。

31、在上述实施例的基础上，本发明又一实施例提供了一种电子设备，所述设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的断路器振动信号的处理方法。

32、在上述实施例的基础上，本发明又一实施例提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的断路器振动信号的处理方法。

33、相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

34、本发明提供了一种断路器振动信号的处理方法，将断路器的振动数据输入至一预设的修正拉普拉斯高斯滤波器，以使所述修正拉普拉斯高斯滤波器将所述振动数据中的背景噪声和信号特征之间的过渡进行强化，输出滤波后的振动数据；然后再将滤波后的振动数据进行平方处理，从平方处理后的振动数据中提取出所述振动数据对应的信号特征，继而根据所提取的信号特征对断路器的异常状态进行识别；

35、所述修正拉普拉斯高斯滤波器是对一预设的高斯滤波器分别进行一阶求导和二阶求导，得到对应的log滤波器，再将所述log滤波器进行归一化处理，并使所述log滤波器的抽头之和为零得到的。使用本发明所述的修正拉普拉斯高斯滤波器对断路器的振动数据进行滤波，可以使得振动数据的背景噪声和信号之间的过渡变得更加清晰和尖锐，进一步实现对振动数据的环境噪声的滤波处理和信号特征的有效区分。继而根据所提取的信号特征对断路器的异常状态进行识别，可以在环境噪声、信号的不规则性或随机性程度的影响下，依然能够实现断路器异常状态或故障模式的有效识别。

技术特征：

1.一种断路器振动信号的处理方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的断路器振动信号的处理方法，其特征在于，在将所提取的振动数据输入至一预设的修正拉普拉斯高斯滤波器之前，还包括：

3.如权利要求2所述的断路器振动信号的处理方法，其特征在于，在提取所述振动数据的信息熵之前，还包括：

4.如权利要求3所述的断路器振动信号的处理方法，其特征在于，通过以下公式，提取所述振动数据的信息熵：

5.如权利要求4述的断路器振动信号的处理方法，其特征在于，所述修正拉普拉斯高斯滤波器为：

6.如权利要求5所述的断路器振动信号的处理方法，其特征在于，所述平方处理后的振动数据为：

7.一种断路器振动信号的处理装置，其特征在于，包括：振动数据获取模块、高斯滤波模块以及信号特征提取模块；

8.如权利要求7所述的断路器振动信号的处理装置，其特征在于，还包括：信息熵提取模块；

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任意一项所述的断路器振动信号的处理方法。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行如权利要求1至6中任意一项所述的断路器振动信号的处理方法。

技术总结
本发明公开了一种断路器振动信号的处理方法、装置、设备以及存储介质，所述方法包括：将断路器的振动数据输入至修正拉普拉斯高斯滤波器，将振动数据中的背景噪声和信号特征之间的过渡进行强化，输出滤波后的振动数据；将滤波后的振动数据进行平方处理，提取出振动数据对应的信号特征，继而根据所提取的信号特征对断路器的异常状态进行识别；其中，所述修正拉普拉斯高斯滤波器的生成，包括：对高斯滤波器分别进行一阶求导，和二阶求导，得到对应的LoG滤波器；将LoG滤波器进行归一化处理，并使LoG滤波器的抽头之和为零，得到修正拉普拉斯高斯滤波器。通过本发明可以实现对振动数据的环境噪声的滤波处理和信号特征的有效区分。

技术研发人员：罗颖婷,江俊飞,李端姣,刘建明,饶章权,孙文星,王磊,鄂盛龙,魏瑞增,蔡泓威,梁永超
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5