一种基于无线通讯的电缆在线监测系统故障诊断方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于无线通讯的电缆在线监测系统故障诊断方法，包括以下步骤：（1）感知层数据采集；（2）对采集到的数据信号进行实时预处理及提取脉冲；若提取到的脉冲个数小于预设的脉冲个数阈值，则将预处理后的数据进行固定抽样点下采样后的数据信息发送至系统服务器的数据处理中心，否则将脉冲数据信息发送至数据处理中心；（3）系统服务器的数据处理中心根据收到的数据信息进行故障诊断。本发明专利技术对数据实现实时预处理并将数据预处理及数据诊断分别在传感器端及服务端计算，可实现电缆的高频采集的同时节省内存空间，同时保证了数据的传输效率及脉冲信号的完整性，降低了在线系统通讯压力的同时提高电缆在线监测系统的故障特征准确度。特征准确度。特征准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线通讯的电缆在线监测系统故障诊断方法


[0001]本专利技术属于电力设备绝缘状态监测
，具体涉及了一种基于无线通讯的电缆在线监测系统故障诊断方法。

技术介绍

[0002]电力设备的绝缘在强电场作用下局部范围内发生的放电称为局部放电。绝缘中的某些薄弱部位在高电场作用下发生局部放电是普遍存在的问题，在一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。电力电缆由于占地面积小、供电安全可靠、对周围环境电磁干扰小等优点而获得了越来越广泛的应用，至今已有百余年的历史。电力电缆在使用过程中，由于电磁、热、机械、化学等多方面的作用会逐渐老化，进而产生破坏性的故障。早期电缆以本体故障为主，近期以过载性故障居多，当前电缆终端和中间接头故障成为电缆故障的主要原因。对电缆状态进行监测，是预防电缆故障发生的重要手段。传统的电力电缆预防性试验需停电检测、试验电压低、试验周期长，属于离线检测，已经越来越不能适应电力不间断生产和供应的要求。研究电力电缆状态在线监测技术，实时显示电缆运行状态，保证供电安全可靠已成为各国电力系统的发展趋势。国外从二十世纪六七十年代开始就已经开始研究电缆绝缘监测与故障诊断技术，我国在这方面起步较晚，但近几年发展较快。交联聚乙烯(XLPE)电缆由于其容易敷设、运行维护简便、耐高温和绝缘性能优良等特点，被广泛地应用于配电网中，逐步取代油纸绝缘电缆和架空线路，而由XLPE电缆及电缆接头绝缘损坏等问题引起的电力故障事故也不断增加。XPLE电缆大多以直埋、排管、隧道等形式铺设在地下，增加了判断电缆工作状态正常与否的困难，因此，如何快速有效地通过各种检测手段判断电缆绝缘的劣化状态有着重要的现实意义。
[0003]电缆在线监测可以很好的对设备进行长期、实时的监测，及时发现设备故障，保证设备的正常运行。但是由于高频传感器采样率高，数据量大，受传感器端存储空间、通讯压力的影响，常规方式会对采样数据进行抽点处理，这样会损失原有信号的一些有用特性，造成故障诊断率下降。

技术实现思路

[0004]为了克服上述问题，本专利技术提供一种基于无线通讯的电缆在线监测系统故障诊断方法，该方法将数据预处理及数据诊断分别在传感器端及服务端计算，既保证了数据的传输效率也保证了脉冲信号的完整性，降低了在线系统通讯压力的同时提高电缆在线监测系统的故障特征准确度。为基于电缆在线监测系统的开发提供了很高的指导意义，可适用于不同环境下的电缆的在线监测。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于无线通讯的电缆在线监测系统故障诊断方法，包括以下步骤：
[0007](1)感知层数据采集，即采用HFCT传感器对电缆进行数据信号采集；
[0008](2)对采集到的数据信号进行实时预处理及提取脉冲；若提取到的脉冲个数小于
预设的脉冲个数阈值，则将预处理后的数据进行固定抽样点下采样后的数据信息发送至系统服务器的数据处理中心，否则将提取到的脉冲数据信息发送至系统服务器的数据处理中心；
[0009](3)系统服务器的数据处理中心根据收到的数据信息进行故障诊断：
[0010]如果收到的是脉冲数据信息，则先绘制PRPD图、TF谱图以及对脉冲进行时频S变换后计算获取特征值，再进行放电类型进一步诊断；否则，数据处理中心输出故障类型为正常，不做进一步故障类型诊断。
[0011]本专利技术进一步说明，在步骤(2)中，对采集到的数据信号进行实时预处理及提取脉冲，具体为：
[0012]先通过Deslauriers
‑
Dubuc(5,3)小波对信号进行实时噪声去除，边采集边处理，只需保存预处理后数据即可，实时预处理数据窗口大小选择20μs；
[0013]对数据预处理后同时进行滑动窗口脉冲提取，对提取的脉冲记录每个脉冲的幅值、起始相位、脉冲等效时频值。
[0014]每次预处理电缆信号的长度(时长)为1s。
[0015]进一步的，所述滑动窗口的大小为1μs，每个脉冲长度为5μs。
[0016]本专利技术进一步说明，所述固定抽样点为3600(即将每1s原始数据固定抽点到3600个)，并且对固定抽样点记录最大幅值。
[0017]本专利技术进一步说明，所述PRPD图为由脉冲相位、脉冲幅值、脉冲频次生成的PRPD二维灰度图；所述TF谱图由脉冲等效时频值绘制为二维散点图。脉冲S变换为脉冲时频分布图。
[0018]本专利技术进一步说明，所述PRPD二维灰度图的特征值通过稀疏编码算法获取，具体为：将PRPD二维灰度图归一化为大小512*256像素，对每一幅图片随机选择3000个16*16大小的图片块，得到大小为256*3000的数据集，基于稀疏编码算法获取数据集的特征向量集合F1；所述稀疏编码算法采取Gabor进行基函数初始化，选取峭度作为稀疏性的度量准则。
[0019]本专利技术进一步说明，所述对脉冲进行时频S变换是对所有脉冲时频变换选取S变换计算特征值，具体为：对脉冲S变换后幅值矩阵进行稀疏矩阵分解可得基矩阵W＝{w1,w2,
…
,w
r
}和系数矩阵H＝(h1,h2,
…
,h
r
)
T
，其中{w
i
}
i
＝1,...r和{h
i
}
i
＝1,...r为频域基向量及对应的时域基向量，基于频域基向量及时域基向量可得特征向量集F2。
[0020]本专利技术进一步说明，所述TF谱图的特征值通过快速傅里叶变换计算脉冲等效时间、等效频率点并进行数据归一化得到特征向量集合F3。
[0021]本专利技术进一步说明，对所述获取的特征向量集(F1、F2、F3)进行特征降维优选，对优选后的特征采用极限学习机学习，进行故障类型诊断。
[0022]F1为PRPD图片稀疏编码后的特征基向量；F2为基于频域基分别计算的尖锐度、矩特征、信息熵、平均值和标准差，以及基于时域基向量的导数平方和；F3为脉冲等效时频中心点(T
i
,F
i
)，其中i为脉冲聚类个数。
[0023]本专利技术的优点：
[0024]本专利技术将数据预处理及数据诊断分别在传感器端及服务端计算，既保证了数据的传输效率也保证了脉冲信号的完整性，提高故障特征准确度及故障诊断率，节省了内存空间及减少了通讯所需资源，提高了数据传输的稳定性，降低了成本；为基于电缆在线监测系
统的开发提供了很高的指导意义，可适用于不同环境下的电缆的在线监测。。
附图说明
[0025]图1是本专利技术一实施例的流程示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施例来对本专利技术进一步说明。
[0027]实施例1：
[0028]一种基于无线通讯的电缆在线监测系统故障诊断方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0029](1)感知层数据采集，即采用HFCT传感器对电缆进行数据信号采集；
[0030](2)对采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无线通讯的电缆在线监测系统故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）感知层数据采集，即采用HFCT传感器对电缆进行数据信号采集；（2）对采集到的数据信号进行实时预处理及提取脉冲；若提取到的脉冲个数小于预设的脉冲个数阈值，则将预处理后的数据进行固定抽样点下采样后的数据信息发送至系统服务器的数据处理中心，否则将提取到的脉冲数据信息发送至系统服务器的数据处理中心；（3）系统服务器的数据处理中心根据收到的数据信息进行故障诊断：如果收到的是脉冲数据信息，则先绘制PRPD图、TF谱图以及对脉冲进行时频S变换后计算获取特征值，再进行放电类型进一步诊断；否则，数据处理中心输出故障类型为正常，不做进一步故障类型诊断。2.根据权利要求1所述的基于无线通讯的电缆在线监测系统故障诊断方法，其特征在于，在步骤（2）中，对采集到的数据信号进行实时预处理及提取脉冲，具体为：先通过Deslauriers
‑
Dubuc(5,3)小波对信号进行实时噪声去除，边采集边处理，只需保存预处理后数据即可，实时预处理数据窗口大小选择20μs；对数据预处理后同时进行滑动窗口脉冲提取，对提取的脉冲记录每个脉冲的幅值、起始相位、脉冲等效时频值。3.根据权利要求2所述的基于无线通讯的电缆在线监测系统故障诊断方法，其特征在于，所述滑动窗口的大小为1μs，每个脉冲长度为5μs。4.根据权利要求2所述的基于无线通讯的电缆在线监测系统故障诊断方法，其特征在于，所述固定抽样点为3600...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐明，高原，吕永勃，郭飞飞，
申请(专利权)人：珠海华网科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：