2.3IEC61850 辨率。 EC61850标准是电力系统自动化领域 唯一的全球通用标准。它通过标准的实现， 实现了智能变电站的工程运作标准化。使得 DA: AD DD. 智能变电站的工程实施变得规范、统一和透 AAA:DAA,ADA,DDA,AAD,DAD,ADD,DDD, 明。通过对统一信息接口的规定，实现设备 图3.1小波包分解示意图 之间的互操作性。 3.2.2EMD及其改进算法 变电站通信体系EC61850将变电站通信体 由于振动信号是非线性非平稳信号，传 系分为3层，即站控层、间隔层、过程层。 统的信号处理方法，如傅里叶变化，小波分 3.解决问题的方法 析等对它不再适用。EMD算法在处理此类 信号方面表现出色。 3.1信号采集 EMD分解实质上是一个对信号的“筛 针对高压断路器不同的故障类型，我们 分”的过程，它逐步将信号分解开来，产生 需要选取不同的参数进行监测，具体内容见 一系列信号分量，每一个信号分量都包含了 表3-1。 不同的特征尺度，这些分量被称为本征模态 表3-1监测量 函数(IMF)。一个真正的MF分量，需要 监测状态 监测量 同时满足下面两个条件： 动作情况 ①分合闸线圈电流 1)在整个信号序列内，极值点和过零点的 ②机械振动信号 个数相等或者相差不超过一个： ③分合闸次数 2) 信号任意一个局部极大值点的包络线 正常状态 ①温度 和局部极小值点的包络线的平均值为 ②电压、电流 零。 绝缘监测 泄漏电流 EMD分解步骤如下： 信号采集电路设计过程中要注意以下几点： 1)首先确定信号的所有的局部极大值点 1)传感器安放位置合理，不破坏断路器本 和极小值点，然后通过三次样条函数插 来结构： 值将所有的局部极大值点和极小值点 2)高低压侧隔离： 连接成上、下包络线： 3)设计的调理电路要尽可能屏蔽干扰信 2) 计算出上、下包络线的平均值记为m1, 号。 并让原信号序列x①)减去m1,得 3.2信号处理及特征量提取 h1=X(t-m1: 由传感器获取上述信号之后，我们需要 3) 若h(t)符合IMF的两个条件，那么可以 通过单片机对这些信号进行处理。以振动信 作为信号序列x①)的第一个分量。 号为例，对信号处理及特征量提取过程进行 若不符合，对h①)重复步骤1、2，得到 分析。 m11,h11=hl-m11再判断，若不满足则 3.2.1信号降噪 继续重复k次，直至hk满足IMF的两 在后续处理之前，先将信号用小波包降 个条件为止。记c=hk,得到第一个真 噪。其基本思想是，信号经过小波包分解后， 正的单信号分量： 其中幅值较大的系数包含信号的重要信息， 4) 将得到的第一个分量c1.从x(①中分离 而那些一致分布且数目和幅值均较小的系 出来，得到剩余信号序列r=x(t)-C1,循 数对应的是噪声。去除这些噪声分量后，再 环n次，直至m不存在满足MF条件 将这些信号进行重构，就能达到去噪的效果。 的分量为止，此时的m应是一个单调 小波包分解是对小波分解的改进。能够 函数。 对高频频带进行进一步的分解，提高频率分 分解的结果为：2.3 IEC61850 IEC61850 标准是电力系统自动化领域 唯一的全球通用标准。它通过标准的实现， 实现了智能变电站的工程运作标准化。使得 智能变电站的工程实施变得规范、统一和透 明。通过对统一信息接口的规定，实现设备 之间的互操作性。 变电站通信体系 IEC61850 将变电站通信体 系分为 3 层，即站控层、间隔层、过程层。 3．解决问题的方法 3.1 信号采集 针对高压断路器不同的故障类型，我们 需要选取不同的参数进行监测，具体内容见 表 3-1。 表 3-1 监测量 监测状态 监测量 动作情况 ①分合闸线圈电流 ②机械振动信号 ③分合闸次数 正常状态 ①温度 ②电压、电流 绝缘监测 泄漏电流 信号采集电路设计过程中要注意以下几点： 1) 传感器安放位置合理，不破坏断路器本 来结构； 2) 高低压侧隔离； 3) 设计的调理电路要尽可能屏蔽干扰信 号。 3.2 信号处理及特征量提取 由传感器获取上述信号之后，我们需要 通过单片机对这些信号进行处理。以振动信 号为例，对信号处理及特征量提取过程进行 分析。 3.2.1 信号降噪 在后续处理之前，先将信号用小波包降 噪。其基本思想是，信号经过小波包分解后， 其中幅值较大的系数包含信号的重要信息， 而那些一致分布且数目和幅值均较小的系 数对应的是噪声。去除这些噪声分量后，再 将这些信号进行重构，就能达到去噪的效果。 小波包分解是对小波分解的改进。能够 对高频频带进行进一步的分解，提高频率分 辨率。 图 3.1 小波包分解示意图 3.2.2 EMD 及其改进算法 由于振动信号是非线性非平稳信号，传 统的信号处理方法，如傅里叶变化，小波分 析等对它不再适用。EMD 算法在处理此类 信号方面表现出色。 EMD 分解实质上是一个对信号的“筛 分”的过程，它逐步将信号分解开来，产生 一系列信号分量，每一个信号分量都包含了 不同的特征尺度，这些分量被称为本征模态 函数（IMF)。一个真正的 IMF 分量，需要 同时满足下面两个条件： 1) 在整个信号序列内，极值点和过零点的 个数相等或者相差不超过一个； 2) 信号任意一个局部极大值点的包络线 和局部极小值点的包络线的平均值为 零。 EMD 分解步骤如下： 1) 首先确定信号的所有的局部极大值点 和极小值点，然后通过三次样条函数插 值将所有的局部极大值点和极小值点 连接成上、下包络线； 2) 计算出上、下包络线的平均值记为 m1， 并让原信号序列 x(t)减去 m1，得 h1=x(t)-m1； 3) 若 h(t)符合 IMF 的两个条件，那么可以 作为信号序列 x(t) 的第一个分量。 若不符合，对 h(t)重复步骤 1、2，得到 m11,h11=h1-m11 再判断，若不满足则 继续重复 k 次，直至 h1k满足 lMF 的两 个条件为止。记 c1k=h1k，得到第一个真 正的单信号分量； 4) 将得到的第一个分量 c1．从 x(f)中分离 出来，得到剩余信号序列 r1=x(t)-c1，循 环 n 次，直至 rn 不存在满足 IMF 条件 的分量为止，此时的 rn 应是一个单调 函数。 分解的结果为：