一种无线局部放电传感器样本采集方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种无线局部放电传感器样本采集方法和系统，所述方法包括：根据生成的目标样本数量，采集有线特高频局部放电传感器传输的局部放电信号；并通过对所述局部放电信号进行滤波，引入随机相位截取和降采样，生成模拟无线局部放电传感器输出信号的降采样信号；根据所述降采样信号输出PRPS图谱，并添加设置的局部放电模型标签，生成样本数据。所述方法和系统通过智能化控制的样本采集过程，包括自动化电压控制、数据采集，数据传输和存储，从而节省了样本采集时间，实现了大量无线局部放电样本的采集，为局部放电诊断算法提供数据基础。提供数据基础。提供数据基础。

【技术实现步骤摘要】
一种无线局部放电传感器样本采集方法和系统


[0001]本专利技术涉及电力设备状态检测
，尤其是一种无线局部放电传感器样本采集方法和系统。

技术介绍

[0002]随着电网数字化不断升级，基于物联网技术的、能够有效监测高压设备局部放电信号的无线局部放电传感器被大量应用于变电设备的状态监测。无线局部放电传感器采用电池供电、无线传输，可定时自我唤醒，启动一次局放信号采集，将信号传输至汇聚节点，具有安装方便、成本低等特点。
[0003]但是局部放电的故障模式有很多，主要分为金属尖刺、绝缘气隙、自由金属颗粒、悬浮电极等，所以在应用无线局部放电传感器监测局部放电信号的同时，更希望能够给出一个放电模式的诊断结果，这对高压设备运维具有重要意义。
[0004]目前已经有基于神经网络、机器学习等算法的放电模式诊断研究，这些算法通常为有监督学习，即需要大量带有标签的样本数据。然而无线特高频局部放电传感器具有以下缺陷：
[0005]一是现场样本收集困难，一致性差。仅仅依靠现场已安装的无线特高频局部放电传感器数据形成的样本，存在样本量小、特征量不全、收集效率低的问题，这类样本数据本身也具有明显的局限性，存在类不平衡、产生条件不一致、格式不统一、采样频率及点数不统一等问题。
[0006]二是传感器启动采集相位与工频相位不同步。无线特高频局部放电传感器测量的局部放电脉冲信号所在工频电压正弦波信号的相位特征在不同放电模式之间较明显的差异，但是无线特高频局部放电传感器无法与工频电压信号同步，也就是说无线特高频局部放电传感器是随机启动采集的，可能在工频电压信号的任意相位开始，从而丧失了一些诊断依据，增加了随机性，降低了诊断精度，最终限制了无线特高频局部放电传感器的应用。
[0007]三是无线特高频局部放电传感器传输局部放电信号的检波电路具有很大的差异性。特高频传感器可以检测局部放电所产生的电磁波信号，检测频带一般在300MHz～3GHz。高压设备内部的局部放电发生时，气体的击穿过程很快，会产生纳秒级的电流脉冲，因此其激发出的电磁波包含了丰富的特高频分量，同时GIS的同轴结构作为一个好的波导，使局部放电产生的电磁波信号可以以较小的衰减进行传播。但是受限于功耗、体积等因素，无线特高频局部放电传感器通常使用检波电路，将300MHz～3GHz的放电信号的包络输出给AD转换器，包络信号在涵盖大部分局放信号主要特征的同时，大大降低了对ADC转换器的采样频率要求。然而不同型号和厂家的检波电路不尽相同，所以诊断算法及效果也不尽相同，在提倡互通互换、智能互联的数字化电网运维体系中，其应用也受到一定限制。

技术实现思路

[0008]为了解决无线特高频局部放电传感器现场采集样本困难，一致性差，启动采集相
位与工频相位不同频，并且传输局部放电信号的检波电路具有差异性，从而无法收集大量，标准的样本数据以用于诊断局部放电故障的技术问题，提出了本专利技术。本专利技术的实施例提供了一种无线局部放电传感器样本采集方法和系统。
[0009]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种无线局部放电传感器样本采集方法，包括：
[0010]根据生成的目标样本数量，采集有线特高频局部放电传感器传输的局部放电信号；
[0011]基于模拟检波电路，采用参数可调模拟检波算法对所述局部放电信号进行滤波，生成检波信号；
[0012]基于所述检波信号，引入随机相位进行截取，生成随机相位信号；
[0013]对所述随机相位信号进行降采样，生成模拟无线局部放电传感器输出信号的降采样信号；
[0014]根据所述降采样信号输出PRPS图谱，并添加设置的局部放电模型标签，生成样本数据。
[0015]可选地，在本专利技术上述各方法实施例中，根据生成的目标样本数量，采集有线特高频局部放电传感器传输的所述局部放电信号之前还包括：
[0016]步骤2.1，选择局部放电模型；
[0017]步骤2.2，高压发生装置保持断电状态，在GIS真型试验平台安装选择的局部放电模型；
[0018]步骤2.3，生成GIS真型试验平台运行电压值和拟采集的目标样本数量X；
[0019]步骤2.4，根据生成的GIS真型试验平台运行电压值，启动高压发生装置；
[0020]步骤2.5，GIS真型试验平台运行，生成与安装的局部放电模型对应的局部放电信号；
[0021]步骤2.6，与GIS真型试验平台连接的有线特高频局部放电传感器测量所述局部放电信号。
[0022]可选地，在本专利技术上述各方法实施例中，在选择局部放电模型之前还包括：
[0023]生成局部放电模型对应的局部放电模型标签。
[0024]可选地，在本专利技术上述各方法实施例中，所述选择局部放电模型包括：
[0025]选择尖端放电模型、悬浮放电模型、沿面放电模型和内部气隙放电模型中的任意一种。
[0026]可选地，在本专利技术上述各方法实施例中，根据生成的目标样本数量，采集有线特高频局部放电传感器传输的所述局部放电信号，包括：
[0027]步骤5.1，采集有线特高频局部放电传感器传输的所述局部放电信号，其中，所述局部放电信号是包括L
all
个电压采样点的电压信号序列U
in
＝{U
in
[1],U
in
[2],
……
U
in
[n],
……
，U
in
[L
all
]}，采样频率为F
S
；
[0028]步骤5.2，令x＝x+1，其中，x为采集的样本数量，x的初始值为0，其中，当x＜X时，返回步骤5.1；
[0029]步骤5.3，当x＝X时，停止高电压发生装置。
[0030]可选地，在本专利技术上述各方法实施例中，所述停止高电压发生装置之后还包括：
[0031]当尖端放电模型、悬浮放电模型、沿面放电模型和内部气隙放电模型中还存在未选择的局部放电模型时，返回步骤2.1，并在未选择的局部放电模型中，选择任意一个局部放电模型。
[0032]可选地，在本专利技术上述各方法实施例中，基于模拟检波电路，采用参数可调模拟检波算法对所述局部放电信号进行滤波，生成检波信号，包括：
[0033]步骤7.1，设置拟生成的检波信号为序列U0＝{U0[1],U0[2],
……
U0[n],
……
，U0[L
all
]}，当n＝1时，令U0[1]＝0；
[0034]步骤7.2，令n＝n+1；
[0035]步骤7.3，当U
in
[n]＞U0[n
‑
1]时，令U0[n]＝U
in
[n]+V
d
，其中，V
d
为模拟检波电路中的二极管压降，模拟检波电路由二极管、电容和电阻构成；
[0036]步骤7.4，当U
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线局部放电传感器样本采集方法，其特征在于，所述方法包括：根据生成的目标样本数量，采集有线特高频局部放电传感器传输的局部放电信号；基于模拟检波电路，采用参数可调模拟检波算法对所述局部放电信号进行滤波，生成检波信号；基于所述检波信号，引入随机相位进行截取，生成随机相位信号；对所述随机相位信号进行降采样，生成模拟无线局部放电传感器输出信号的降采样信号；根据所述降采样信号输出PRPS图谱，并添加设置的局部放电模型标签，生成样本数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据生成的目标样本数量，采集有线特高频局部放电传感器传输的所述局部放电信号之前还包括：步骤2.1，选择局部放电模型；步骤2.2，高压发生装置保持断电状态，在GIS真型试验平台安装选择的局部放电模型；步骤2.3，生成GIS真型试验平台运行电压值和拟采集的目标样本数量X；步骤2.4，根据生成的GIS真型试验平台运行电压值，启动高压发生装置；步骤2.5，GIS真型试验平台运行，生成与安装的局部放电模型对应的局部放电信号；步骤2.6，与GIS真型试验平台连接的有线特高频局部放电传感器测量所述局部放电信号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在选择局部放电模型之前还包括：生成局部放电模型对应的局部放电模型标签。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述选择局部放电模型包括：选择尖端放电模型、悬浮放电模型、沿面放电模型和内部气隙放电模型中的任意一种。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据生成的目标样本数量，采集有线特高频局部放电传感器传输的所述局部放电信号，包括：步骤5.1，采集有线特高频局部放电传感器传输的所述局部放电信号，其中，所述局部放电信号是包括L
all
个电压采样点的电压信号序列U
in
＝{U
in
[1],U
in
[2],
……
U
in
[n],
……
，U
in
[L
all
]}，采样频率为F
S
；步骤5.2，令x＝x+1，其中，x为采集的样本数量，x的初始值为0，其中，当x＜X时，返回步骤5.1；步骤5.3，当x＝X时，停止高电压发生装置。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述停止高电压发生装置之后还包括：当尖端放电模型、悬浮放电模型、沿面放电模型和内部气隙放电模型中还存在未选择的局部放电模型时，返回步骤2.1，并在未选择的局部放电模型中，选择任意一个局部放电模型。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于模拟检波电路，采用参数可调模拟检波算法对所述局部放电信号进行滤波，生成检波信号，包括：步骤7.1，设置拟生成的检波信号为序列U0＝{U0[1],U0[2],
……
U0[n],
……
，U0[L
all
]}，当n＝1时，令U0[1]＝0；步骤7.2，令n＝n+1；步骤7.3，当U
in
[n]＞U0[n
‑
1]时，令U0[n]＝U
in
[n]+V
d
，其中，V
d
为模拟检波电路中的二极
管压降，模拟检波电路由二极管、电容和...

【专利技术属性】
技术研发人员：于浩，袁帅，毕建刚，许渊，杜非，王峰，付德慧，王广真，常文治，是艳杰，邵明鑫，弓艳朋，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：