一种地电波多频带局部放电故障诊断方法技术

本申请公开一种地电波多频带局部放电故障诊断方法，包括：预先针对电缆的放电故障类型进行模拟放电试验，获取电缆绝缘缺陷局部放电的地电波信号的频谱；将地电波信号的频谱划分为若干特征频域区间，选取与各特征频域区间相匹配的传感阵列；传感阵列包括与特征频域区间相同数量的地电波传感器，每个特征频域区间与一个地电波传感器的频带区间对应；利用传感阵列实测地电波信号的脉冲幅值；绘制实测的三角形散点分布图，并与模拟放电试验得到的三角形散点分布图进行比较，确定放电故障类型的诊断结果；其中，所述三角形散点分布图用于指示各特征频域区间内地电波信号的脉冲幅值的动态占比。本申请具有适用性强、诊断效率高、无需相位信息等优点。

A Fault Diagnosis Method for Multi-band Partial Discharge of Geo-radio Wave

This application discloses a fault diagnosis method for multi-band partial discharge of geoelectric wave, which includes: conducting analog discharge test in advance according to the type of cable discharge fault, obtaining the spectrum of geoelectric wave signal of partial discharge of cable insulation defect; dividing the spectrum of geoelectric wave signal into several characteristic frequency domain intervals, selecting sensor array matching each characteristic frequency domain interval; and sensing array package. Including the same number of geoelectric wave sensors in the characteristic frequency domain, each characteristic frequency domain corresponds to the frequency band of a geoelectric wave sensor; using the sensor array to measure the pulse amplitude of the geoelectric wave signal; drawing the triangular scatter distribution map of the actual measurement, and comparing it with the triangular scatter distribution map of the simulated discharge test to determine the diagnosis results of the discharge fault type; The triangular scatter distribution map is used to indicate the dynamic proportion of the pulse amplitude of the radio wave signal in each characteristic frequency domain region. This application has the advantages of strong applicability, high diagnostic efficiency and no need for phase information.

【技术实现步骤摘要】
一种地电波多频带局部放电故障诊断方法
本申请涉及电力电缆绝缘状态检测
，尤其涉及一种地电波多频带局部放电故障诊断方法。
技术介绍
局部放电是造成电缆绝缘劣化的主要原因，也是其重要特征和表现形式，能够反映绝缘的潜伏性缺陷及故障，通过检测局部放电信号可以实现对电缆缺陷、劣化程度及剩余寿命的诊断和评估。通常，局部放电伴随着的较高频的电磁波辐射，并通过电屏蔽不连续处泄漏出来，在接地线上形成快速暂态对地电压，与此相应的发展起了基于地电波的局部放电检测技术。当前在电缆终端基于地电波的局部放电检测的放电故障类型识别和绝缘缺陷诊断中，采用频域分析法和时域分析法相结合的诊断方法，即对信号的特征提取多采用幅值-相位信息统计的方法，并基于PRPD(PhaseResolvedPartialDischarge，局部放电相位分析)谱图提取的特征量，对放电故障类型进行诊断识别。为了克服超声传播距离和路径对诊断结果的影响，需要依循以下步骤：首先需要对不同典型绝缘缺陷引起的局部放电信号进行试验，获取大量复杂的谱图数据并建立数据库；其次在进行实际故障诊断时，需要先通过大量基于相位信息的局部放电统计特征作为模式识别的输入量，最后输入PRPD数据库，进行模式匹配和识别。上述方法诊断过程复杂，数据库大，前期需要研究人员进行大量的试验，后期需要系统进行复杂的机器学习，并且在实际应用时，还需要获得详细的脉冲相位信息，而获取脉冲相位信息的方法较为复杂，导致故障诊断效率低。
技术实现思路
本申请提供一种地电波多频带局部放电故障诊断方法，以解决电缆局部放电故障诊断效率低的问题。本申请提供一种地电波多频带局部放电故障诊断方法，所述方法包括：预先针对电缆的放电故障类型进行模拟放电试验，获取电缆绝缘缺陷局部放电的地电波信号的频谱；将所述地电波信号的频谱划分为若干特征频域区间，选取与各所述特征频域区间相匹配的传感阵列；所述传感阵列包括与所述特征频域区间相同数量的地电波传感器，每个所述特征频域区间与一个所述地电波传感器的频带区间对应；利用所述传感阵列实测地电波信号的脉冲幅值；绘制实测的三角形散点分布图，并与模拟放电试验得到的三角形散点分布图进行比较，确定放电故障类型的诊断结果；其中，所述三角形散点分布图用于指示各所述特征频域区间内地电波信号的脉冲幅值的动态占比。进一步地，所述放电故障类型包括绝缘/半导电层划伤、安装错位、金属突起和绝缘气隙，则将所述地电波信号的频谱划分为三个特征频域区间。进一步地，所述绘制实测的三角形散点分布图，包括：计算所述实测的三角形散点分布图中每个散点的坐标值(xi，yi)，以及按照如下公式计算散点的坐标值(xi，yi)：式中，(Ai，Bi，Ci)分别为各所述地电波传感器实测的地电波信号的脉冲幅值。进一步地，所述确定放电故障类型的诊断结果，包括：根据所述模拟放电试验得到的三角形散点分布图的散点矩阵Fk，以及所述实测的三角形散点分布图的散点矩阵Ax，按照下式计算Mahalanobis距离Δx,k：以及，根据所述Mahalanobis距离Δx,k，按照下式计算x等于k时对应的概率Px,k：Px,k＝Δx,k·∑-1Δx,k其中，Fk＝[fi,j]，fi,j为散点矩阵Fk中各散点的坐标，k用于表征模拟放电试验涉及的放电故障类型；Ax＝[ai,j]，ai,j为散点矩阵Ax中各散点的坐标，x用于表征实测时未知的放电故障类型。可选地，所述利用所述传感阵列实测地电波信号的脉冲幅值，包括：以相同的A/D采样率和相同模拟带宽的采集通道，同步采集各所述地电波传感器的地电波信号；采用固定开窗长度的时间窗对地电波信号进行时域划分；获取每个所述时间窗内地电波信号的脉冲幅值；所述脉冲幅值为所述地电波信号的最值的绝对值，所述最值的绝对值大于有效脉冲阈值。可选地，所述时间窗的开窗长度大于最大脉冲宽度，并且小于最小脉冲时间间隔。可选地，各所述特征频域区间之间的重叠区域小于所述频谱的总频率分布区间的10％。可选地，所述特征频域区间的个数至少为三个，所述传感阵列中至少包括三个地电波传感器。由以上技术方案可知，本申请提供的一种地电波多频带局部放电故障诊断方法，针对电缆具有的典型放电故障类型，比如绝缘/半导电层划伤、安装错位、金属突起和绝缘气隙，预先进行模拟放电试验，获取模拟放电试验对应的三角形散点分布图，并通过傅里叶变换对测量的地电波信号进行频谱分析，从而为特征频域区间的划分提供依据。综合考虑采集通道数量、运算效率和传感器带宽等因素，划分特征频域区间并选取相匹配的传感阵列，然后利用该传感阵列对地电波的脉冲幅值进行实测，以获取实测的三角形散点分布图，三角形散点分布图用于指示各特征频域区间内地电波信号的脉冲幅值的动态占比。通过对试验和实测的三角形散点分布图进行比较，即可确定出放电故障类型的诊断结果。本申请所述的诊断方法无需获取脉冲相位信息，并且避免了复杂的计算和学习过程，具有适用性强、诊断效率高等优点，可应用于电缆附件和本体的局部放电诊断，这对于地电波检测法的进一步应用，提高设备现场带电巡检质量，缩短设备事故发现消缺的周期具有显著的实际意义。附图说明图1为本申请实施例示出的地电波多频带局部放电故障诊断方法流程图；图2为本申请实施例示出的多频带地电波特征频域区间的划分示意图；图3为本申请实施例示出的传感阵列的示意图；图4为本申请实施例示出的采用同步时间开窗法进行局部放电脉冲提取的示意图；图5为本申请实施例示出的模拟放电试验得到的三角形散点分布图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1所示，本申请实施例提供一种地电波多频带局部放电故障诊断方法，包括：步骤S101，预先针对电缆的放电故障类型进行模拟放电试验，获取电缆绝缘缺陷局部放电的地电波信号的频谱。本申请在进行实测诊断之前，需要预先进行模拟放电试验，从而为实测诊断提供参考依据。放电故障类型可以包括绝缘/半导电层划伤、安装错位、金属突起和绝缘气隙，试验时利用检测频带为15kHz-75MHz的地电波传感器，对典型绝缘缺陷局部放电的地电波信号进行测量。在不同放电故障类型下，分别采集电缆绝缘缺陷局部放电的地电波信号，此时的地电波信号为超声时域信号，通过对地电波时域信号进行快速傅里叶变换，得到不同放电类型对应的超声频谱分布特性曲线，从而为下述划分特征频域区间提供参考依据，并依据特征频域区间选择多频段传感阵列的模拟响应频段。测量得到的超声时域信号可经过前置放大、带通滤波和缓冲放大等信号处理后，再进行采集，比如可以将前置放大电路、带通滤波电路和缓冲放大电路置于地电波传感器中，即在地电波传感器内部实现信号处理和采集，也可以将各环节信号处理电路与地电波传感器进行独立电连接，本实施例对此不作限定。步骤S102，将所述地电波信号的频谱划分为若干特征频域区间，选取与各所述特征频域区间相匹配的传感阵列。所述传感阵列包括与所述特征频域区间相同数量的地电波传感器，每个所述特征频域区间与一个所述地电波传感器的频带区间对应。特征频域区间的数量等于地电波传感器的数量，所述特征频域区间的个数至少为三个，则所述传感阵列中也应至少包括三个地电波传感器。如图2所示，比如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地电波多频带局部放电故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括：预先针对电缆的放电故障类型进行模拟放电试验，获取电缆绝缘缺陷局部放电的地电波信号的频谱；将所述地电波信号的频谱划分为若干特征频域区间，选取与各所述特征频域区间相匹配的传感阵列；所述传感阵列包括与所述特征频域区间相同数量的地电波传感器，每个所述特征频域区间与一个所述地电波传感器的频带区间对应；利用所述传感阵列实测地电波信号的脉冲幅值；绘制实测的三角形散点分布图，并与模拟放电试验得到的三角形散点分布图进行比较，确定放电故障类型的诊断结果；其中，所述三角形散点分布图用于指示各所述特征频域区间内地电波信号的脉冲幅值的动态占比。

【技术特征摘要】
1.一种地电波多频带局部放电故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括：预先针对电缆的放电故障类型进行模拟放电试验，获取电缆绝缘缺陷局部放电的地电波信号的频谱；将所述地电波信号的频谱划分为若干特征频域区间，选取与各所述特征频域区间相匹配的传感阵列；所述传感阵列包括与所述特征频域区间相同数量的地电波传感器，每个所述特征频域区间与一个所述地电波传感器的频带区间对应；利用所述传感阵列实测地电波信号的脉冲幅值；绘制实测的三角形散点分布图，并与模拟放电试验得到的三角形散点分布图进行比较，确定放电故障类型的诊断结果；其中，所述三角形散点分布图用于指示各所述特征频域区间内地电波信号的脉冲幅值的动态占比。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放电故障类型包括绝缘/半导电层划伤、安装错位、金属突起和绝缘气隙，则将所述地电波信号的频谱划分为三个特征频域区间。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述绘制实测的三角形散点分布图，包括：计算所述实测的三角形散点分布图中每个散点的坐标值(xi，yi)，以及按照如下公式计算散点的坐标值(xi，yi)：式中，(Ai，Bi，Ci)分别为各所述地电波传感器实测的地电波信号的脉冲幅值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定放电故障类型的诊断结果，包括：根据所述模拟放电试验得到的三角形散...

【专利技术属性】
技术研发人员：项恩新，王科，聂鼎，徐肖伟，杨秋昀，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53