一种电力金具振动频率实时分析方法及系统与流程

本发明涉及数据处理领域。更具体地，本发明涉及一种电力金具振动频率实时分析方法及系统。

背景技术：

1、输电线路电力金具长期承受风致涡激力等环境激励，易产生周期性振动，其振动频率是评估金具累积疲劳损伤、预防断线事故的关键指标。

2、然而，电晕放电、覆冰脱落等随机事件常引入大幅值冲击脉冲，使实测信号呈非平稳重尾分布，常规频谱分析因依赖平稳性假设，脉冲能量泄漏易抬高噪声基底并滋生虚假分量，导致振动频率难以准确辨识。

3、如何在此类强随机脉冲干扰下，自适应抑制冲击并保留信号细节，稳健分离周期振动分量，是当前在线监测中亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述如何在强随机脉冲干扰下，自适应抑制冲击并保留信号细节，稳健分离周期振动分量的技术问题，本发明在如下的多个方面中提供方案。

2、在第一方面中，一种电力金具振动频率实时分析方法，包括：

3、采集电力金具实时振动加速度信号并执行自适应冲击抑制预处理，同步输出修削信号与冲击标记序列；

4、基于所述修削信号、冲击标记序列联合构建帧级动态置信权重，依托短时傅里叶变换计算加权循环谱，筛选得到实时候选振动频率集合；

5、结合风致振动物理漂移特性对候选振动频率做序贯漂移约束校验，输出时序连续无跳变的振动频率轨迹；

6、其中，所述自适应冲击抑制预处理通过信号偏斜度、超额峰度联合构建冲击强度指标自适应调整幅值修削边界，同时采用汉宁窗重叠加权融合消除分段处理幅值跳变；所述加权循环谱引入帧置信权重抑制脉冲残余宽带噪声，结合自适应能量阈值与局部峰约束剔除伪频率；所述序贯漂移约束根据实时风速动态调整频率允许漂移范围，超阈值后启动冻结重启跟踪机制。

7、可选地，所述自适应冲击抑制预处理具体包括：

8、采用滑动时间窗对加速度序列分段处理，针对每一目标时间窗，分别计算窗内样本对应的偏斜度系数、超额峰度系数；

9、为偏斜度系数设置独立贡献权重，为超额峰度系数设置独立贡献权重，偏斜度对应的权重与超额峰度对应的权重相加等于1，仅取超额峰度系数的正数部分参与运算，结合权重与对应系数计算得到冲击强度指标；

10、设置基础保留百分比、最大分位调节幅度与偏斜度保护阈值，结合目标窗偏斜度系数与保护阈值的大小关系计算有效调节幅度，再结合冲击强度指标、参考冲击强度自适应确定上下分位修削边界；

11、将窗内幅值超出分位边界的样本修正至边界数值，同步标记冲击点位，生成冲击标记序列；

12、对各滑动窗口修削完成后的信号分别采用汉宁窗加权处理，设置与原始加速度序列长度一致的全零数组累加所有窗口加权信号，依靠窗口重叠场景下汉宁权重叠加总和恒为1的特性，拼接得到无幅值跳变的完整修削信号。

13、可选地，在确定上下分位修削边界时，冲击强度指标越大，分位幅值保留范围设置得越窄；当冲击强度指标大于或等于参考冲击强度时，停止继续收窄分位边界。

14、可选地，所述加权循环谱计算及候选频率筛选步骤包括：

15、采用同规格滑动窗截取修削信号，单帧加汉宁窗后做快速傅里叶变换得到复数频谱；

16、统计单帧冲击样本占比，结合周边多窗口冲击强度指标中位数计算动态限值，依据冲击占比与限值的大小关系为各帧分配高低两档置信权重；

17、截取固定时长修削信号构成长分析窗，遍历预设振动频率区间内所有候选循环频率，结合各帧置信权重归一化计算加权循环谱密度；超出有效频段的频谱值置零，非标准离散频点采用汉宁截断sinc插值核求取频谱；

18、累加各循环频率下谱密度模值生成能量剖面，依据剖面中位数与绝对中位差得到自适应显著性阈值；

19、检索能量剖面局部极值，经局部标准差、相邻频率最小间隔双重筛选后，保留高于显著性阈值的极值对应频率作为候选振动频率，并计算各候选频率的显著度。

20、可选地，任意两个相邻候选频率间隔小于预设最小间隔时，仅保留能量剖面数值更高的峰值对应的频率，剔除其余冗余旁峰。

21、可选地，所述基于频率漂移约束的序贯验证步骤包括：

22、选取首个更新窗显著度最高的候选频率作为初始有效振动频率，初始化连续冻结计数；

23、每一新更新窗口，根据有效风速数据或预设定值确定最大频率漂移速率，结合更新间隔计算单次允许最大频率偏移量；

24、将候选频率按显著度降序校验是否满足漂移约束，匹配成功则更新有效频率并清零冻结计数，无匹配则沿用历史频率并累加冻结计数；

25、基于最大频率漂移速率计算带上下限的冻结重启阈值，冻结计数超限后启动重启检索；持续多窗口无匹配频率时输出跟踪失效告警，维持历史频率直至检出有效频率或人工复位。

26、可选地，风速数据有效时，提取近期风速序列计算最大风速变化率，结合导线直径、斯脱罗哈数与修正系数得到最大频率漂移速率；无有效风速数据则采用预设定值。

27、第二方面，一种电力金具振动频率实时分析系统，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现任一项所述的电力金具振动频率实时分析方法。

28、本发明具有以下有益效果是：

29、1、本发明通过采集电力金具实时振动加速度信号，首先利用偏斜度与超额峰度联合构建冲击强度指标，自适应调整幅值修削边界，并结合汉宁重叠窗融合消除分段处理带来的幅值跳变，同步输出修削信号与冲击标记序列，实现对强冲击脉冲的自适应抑制与信号细节保留；在此基础上，基于修削信号与冲击标记序列构建帧级动态置信权重，结合短时傅里叶变换计算加权循环谱，并通过自适应能量阈值与局部峰约束筛选候选振动频率，有效抑制脉冲残余宽带噪声并剔除虚假频率分量；最后引入风致振动物理漂移特性，根据实时风速动态限定频率允许漂移范围，采用序贯漂移校验与冻结重启机制输出时序连续无跳变的振动频率轨迹。上述整体方案能够自适应抑制强冲击干扰、稳健分离周期振动分量，同时兼顾振动细节保留与时序输出连续性，适用于输电金具在线疲劳振动的实时监测场景。

30、2、本发明在加权循环谱构建过程中，通过复用自适应冲击抑制预处理阶段生成的冲击标记序列与逐窗冲击强度指标，逐帧统计冲击样本占比并结合邻近时段冲击强度中位数动态计算置信度限值，为各帧分配差异化的置信权重，使受脉冲残余污染严重的帧在循环谱密度累加中的贡献被有效压低；同时，在候选频率筛选中引入基于剖面中位数与绝对中位差的自适应显著性阈值，并结合局部标准差与相邻频率最小间隔双重峰形约束，将伪频率与冗余旁峰逐级剔除，有效避免了残余宽带噪声对微弱周期振动分量的淹没，显著提升了候选频率提取的纯净度与可靠性。

1.一种电力金具振动频率实时分析方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种电力金具振动频率实时分析方法，其特征在于，所述自适应冲击抑制预处理具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种电力金具振动频率实时分析方法，其特征在于，在确定上下分位修削边界时，冲击强度指标越大，分位幅值保留范围设置得越窄；当冲击强度指标大于或等于参考冲击强度时，停止继续收窄分位边界。

4.根据权利要求1所述的一种电力金具振动频率实时分析方法，其特征在于，所述加权循环谱计算及候选频率筛选步骤包括：

5.根据权利要求4所述的一种电力金具振动频率实时分析方法，其特征在于，任意两个相邻候选频率间隔小于预设最小间隔时，仅保留能量剖面数值更高的峰值对应的频率，剔除其余冗余旁峰。

6.根据权利要求1所述的一种电力金具振动频率实时分析方法，其特征在于，所述基于频率漂移约束的序贯验证步骤包括：

7.根据权利要求6所述的一种电力金具振动频率实时分析方法，其特征在于，风速数据有效时，提取近期风速序列计算最大风速变化率，结合导线直径、斯脱罗哈数与修正系数得到最大频率漂移速率；无有效风速数据则采用预设定值。

8.一种电力金具振动频率实时分析系统，其特征在于，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现根据权利要求1-7任一项所述的电力金具振动频率实时分析方法。