Page 113 - 无损检测2021年第三期

邵鑫明, 等:

基于 LMD-PCA 和样本熵的瓷支柱绝缘子故障诊断

如下。 生的振动信号。

( 1 )按照序号组成一组维数为 m 的向量序列 瓷支柱绝缘子常出现裂纹的位置为其上法兰和
X ( i )。 下法兰处, 其典型的振动信号如图 2 所示。
=
X ( i ) [ x ( i ), x ( i+1 ),…, x ( i+m -1 )]
i= 1 , 2 ,…, N -m +1 ( 11 )

( 2 )定义矢量x ( i ) 与x () 之间的距离d ( i ,)。
j
j

j=1 , 2 ,…, N-m ( i≠ j )
j = x ( i+k ) x (
d ( i ,) - j+k ) ( 12 )
式中:( k=0 , 1 ,…, m-1 ), 求得( k=0 , 1 ,…, m-1 )
时d ( i ,) 的最大值。
j

( 3 )设定阈值r , 统计 d ( i , ) 小于r 的距离的
j
数目 b , 然后将其与距离总数 N -m +1 做比值, 记
(), 即
m
作 B i r
b { d ( i ,)
j <r }
m
B i r = ( 13 )
()
N -m +1

j
式中: i=1 , 2 ,…, N-m+1 , ≠ i 。
m m
()
( 4 ) B ( r ) 为 B i r 的平均值。
N- m+ 1 图 2 典型的瓷支柱绝缘子振动信号
m 1 m
B ( r ) = ∑ B i r ( 14 )
()
从图2原始信号时域内观察瓷支柱绝缘子的 3
N -m +1 i =1
( 5 )增加维数至 m+1 , 重复步骤( 1 ) ~ ( 4 ), 可 种状态。振动信号虽然有一定的差异, 但没有明显的

以得到 B m+1 ( r )。 规律, 无法作为故障诊断的依据。瓷支柱绝缘子功率

( 6 )若 N 取有限值, 那么此序列长度为 N 时 密度图谱如图3所示, 通过查看瓷支柱绝缘子功率密
的样本熵由以上理论可得:
度图谱的范围可以初步判断绝缘子的故障状态。
B m+ 1 ( r )
(
S E m , r , N ) =- ln m ( 15 )
B ( r )
3 现场试验
3.1 瓷支柱绝缘子振动信号采集
以云南省某变电站 110kV 在役瓷支柱绝缘子

为研究对象。采用瓷支柱绝缘子带电探伤仪( SCT )
振动声学检测装置, 采集瓷支柱绝缘子的振动信号

( 见图1 )。该仪器以 48kHz的采样频率采集 16384
点, 并将采集到的振动信号以音频格式储存。经试
验研究表明, 该仪器的两个探头抵在瓷支柱绝缘子
的下法兰上, 能够更好地获取由激振器与法兰面产

图 3 瓷支柱绝缘子功率密度图谱
但此方法的缺点是需逐个检测绝缘子小样本,
且频率范围的波动会影响对检测结果的判断, 不适
用于变电站众多数量瓷支柱绝缘子的检测。
从采集到的数据中选取 20 组正常状态的瓷支
柱绝缘子振动信号、 20 组上法兰故障明显的瓷支柱
图 1 瓷支柱绝缘子振动声学检测现场
绝缘子振动信号、 20 组下法兰故障明显的瓷支柱绝
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2021 年 第 43 卷 第 3 期

无损检测