一种基于密度的局部放电信号提取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于密度的局部放电信号提取方法，其包括步骤：(1)采集第一原始局部放电信号序列；(2)基于二阶包络线的脉冲边沿搜索方法提取局部放电脉冲，以得到二阶包络线序列和脉冲索引矩阵；(3)比较二阶包络线序列中的二阶包络线最大值V

【技术实现步骤摘要】
一种基于密度的局部放电信号提取方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种信号提取方法及系统，尤其涉及一种局部放电信号提取方法及系统。

技术介绍

[0002]在电力设备制造和运行中，产生的绝缘缺陷会引起绝缘局部场强集中，进而导致绝缘局部击穿并引发局部放电；因此，为了确保电力设备的安全运行，需要对电力设备进行局部放电信号(Partial Discharge,PD)检测，局部放电信号检测是反映高压电力设备绝缘状况的关键检测技术。
[0003]根据检测得到的局部放电信号可以判断局部放电类型，不同缺陷类型的局部放电对绝缘的危害程度及损伤机理不同，识别局部放电缺陷类型对于电力设备绝缘状态的诊断和评估具有重要的理论意义和实用价值。
[0004]在现场实际监测过程中，针对局部放电信号的检测现场总是存在各种各样的噪声，若直接采集的原始信号进行诊断，则会造成误判；因此，为了准确地识别局部放电缺陷类型，需要首选对于采集的原始信号进行局部放电信号和干扰信号的分离。
[0005]基于此，本专利技术期望获得一种基于密度的局部放电信号提取方法及系统，其可以基于检测的原始信号，快速准确地分离出有效的局部放电信号。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种基于密度的局部放电信号提取方法，该局部放电信号提取方法可以先采取阈值策略剔除局部放电信号中的部分干扰信号，而后再对脉冲频域特征量和时域特征量进行提取，以进一步分离部分较易去除的干扰信号，最后基于密度的自适应脉冲聚类，第三次剔除干扰信号，以实现局部放电信号与干扰信号的有效分离，其可以有效应用于电力领域中，并具有良好的推广应用前景。
[0007]基于上述目的，本专利技术提出了一种基于密度的局部放电信号提取方法，其包括步骤：
[0008](1)采集装置采集电力设备的第一原始局部放电信号序列，第一原始局部放电信号包括有效局部放电信号和干扰信号；
[0009](2)采用基于二阶包络线的脉冲边沿搜索方法进行局部放电脉冲提取，以得到二阶包络线序列和脉冲索引矩阵；
[0010](3)将二阶包络线序列中的二阶包络线最大值V
max
与设定的阈值V
th
进行比较，以对干扰信号进行第一次剔除，得到第二原始局部放电信号：若V
max
≥V
th
，则将其作为干扰信号剔除；
[0011](4)提取第二原始局部放电信号的脉冲索引矩阵的等效带宽F作为频域特征量，提取第二原始局部放电信号的脉冲索引矩阵的一阶包络线信息作为时域特征量；基于频域特征量和时域特征量第二次剔除干扰信号，以得到第三原始局部放电信号；
[0012](5)针对第三原始局部放电信号，采用基于密度的脉冲聚类方法寻找聚类中心，并将偏离于聚类中心的离群点作为干扰信号，以第三次剔除干扰信号，得到有效局部放电信号。
[0013]为了提高局部放电故障诊断的准确性，首先需要分离检测得到的原始信号中的局部放电信号和干扰信号，由此本专利技术设计一种局部放电信号提取方法，其可以对局部放电信号和干扰信号进行分离。
[0014]在本专利技术的上述技术方案中，本专利技术提出了一种基于密度的局部放电信号提取方法，其可以先采取阈值策略剔除局部放电信号中的部分干扰信号，而后再对脉冲频域特征量和时域特征量进行提取，以进一步分离部分较易去除的干扰信号，最后基于密度的自适应脉冲聚类，第三次剔除干扰信号，以实现局部放电信号与干扰信号的有效分离。
[0015]进一步地，在本专利技术所述的局部放电信号提取方法中，在步骤(1)中，采用四阶希尔伯特分形天线采集一段时间内的局部放电UHF(特高频)信号，以作为第一原始局部放电信号序列。
[0016]进一步地，在本专利技术所述的局部放电信号提取方法中，在步骤(1)和步骤(2)之间还包括：对第一原始局部放电信号进行归一化处理。
[0017]在本专利技术上述技术方案中，还可以进一步地对步骤(1)中所得的第一原始局部放电信号进行归一化处理，采用的归一化处理的技术手段属于本领域技术人员公知的现有技术，此处不做过多的赘述。
[0018]进一步地，在本专利技术所述的局部放电信号提取方法中，步骤(2)包括：
[0019](2a)对第一原始局部放电信号序列x＝[x1,x2,
…
,x
N
]按下式进行处理，得到处理后的序列
[0020][0021]其中，x
i
为第一原始局部放电信号幅值，N为第一原始局部放电信号序列的长度。
[0022](2b)对序列搜索极大值点，得到序列V
peak
，再对序列V
peak
搜索极大值点得到序列
[0023]对序列进行线性插值并将幅度小于预设值a的值置零，得到长度为N的二阶包络线序列
[0024](2c)搜索二阶包络线序列幅值高于第一原始局部放电信号序列的白噪声水平的极大值序列并记录其在第一原始局部放电信号序列中的索引V
loc
，以为起点，分别向左、向右搜索二阶包络线零点，记录索引为单脉冲起始点与终止点矩阵P
Index
＝[P
s1
,P
e1
；P
s2
,P
e2
；...；P
sm
,P
em
]；其中m表示二阶包络线序列高于白噪声水平的极大值个数；P
s1
至P
sm
为单脉冲起始点，P
e1
至P
em
为单脉冲终止点；
[0025](2d)对单脉冲起始点与终止点矩阵P
Index
进行同一脉冲判定，获得脉冲索引矩阵其中，n表示经过同一脉冲
判定后的极大值脉冲点个数；P
s1
至P
sn
为单脉冲起始点，P
e1
至P
en
为单脉冲终止点；P
max1
至P
maxn
表示每一单脉冲的极值点。
[0026]在本专利技术上述技术方案中，本专利技术所述的局部放电信号提取方法的步骤(2)，可以进一步地包括有步骤(2a)
‑
(2d)，其可以基于采集的第一原始局部放电信号序列，根据二阶包络线的脉冲边沿搜索方法进行局部放电脉冲提取，以得到二阶包络线序列和脉冲索引矩阵。
[0027]进一步地，在本专利技术所述的局部放电信号提取方法中，所述预设值a为所述采集装置的垂直精度的3～5倍。
[0028]进一步地，在本专利技术所述的局部放电信号提取方法中，在步骤(4)中，所述一阶包络线信息包括：一阶包络线序列、脉冲包络波前1
‑
范数A
s
以及脉冲包络波尾1
‑
范数A
e
；其中提取第二原始局部放电信号的脉冲索引矩阵的一阶包络线信息作为时域特征量包括步骤：
[0029](4a)对第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于密度的局部放电信号提取方法，其特征在于，包括步骤：(1)采集装置采集电力设备的第一原始局部放电信号序列，第一原始局部放电信号包括有效局部放电信号和干扰信号；(2)采用基于二阶包络线的脉冲边沿搜索方法进行局部放电脉冲提取，以得到二阶包络线序列和脉冲索引矩阵；(3)将二阶包络线序列中的二阶包络线最大值V
max
与设定的阈值V
th
进行比较，以对干扰信号进行第一次剔除，得到第二原始局部放电信号：若V
max
≥V
th
，则将其作为干扰信号剔除；(4)提取第二原始局部放电信号的脉冲索引矩阵的等效带宽F作为频域特征量，提取第二原始局部放电信号的脉冲索引矩阵的一阶包络线信息作为时域特征量；基于频域特征量和时域特征量第二次剔除干扰信号，以得到第三原始局部放电信号；(5)针对第三原始局部放电信号，采用基于密度的脉冲聚类方法寻找聚类中心，并将偏离于聚类中心的离群点作为干扰信号，以第三次剔除干扰信号，得到有效局部放电信号。2.如权利要求1所述的局部放电信号提取方法，其特征在于，在步骤(1)中，采用四阶希尔伯特分形天线采集一段时间内的局部放电UHF信号，以作为第一原始局部放电信号序列。3.如权利要求1所述的局部放电信号提取方法，其特征在于，在步骤(1)和步骤(2)之间还包括：对第一原始局部放电信号进行归一化处理。4.如权利要求1所述的局部放电信号提取方法，其特征在于，步骤(2)包括：(2a)对第一原始局部放电信号序列x＝[x1,x2,
…
,x
N
]按下式进行处理，得到处理后的序列序列其中，x
i
为第一原始局部放电信号幅值，N为第一原始局部放电信号序列的长度；(2b)对序列搜索极大值点，得到序列V
peak
，再对序列V
peak
搜索极大值点得到序列对序列进行线性插值并将幅度小于预设值a的值置零，得到长度为N的二阶包络线序列(2c)搜索二阶包络线序列幅值高于第一原始局部放电信号序列的白噪声水平的极大值序列并记录其在第一原始局部放电信号序列中的索引V
loc
，以为起点，分别向左、向右搜索二阶包络线零点，记录索引为单脉冲起始点与终止点矩阵P
Index
＝[P
s1
,P
e1
；P
s2
,P
e2
；...；P
sm
,P
em
]；其中m表示二阶包络线序列高于白噪声水平的极大值个数；P
s1
至P
sm
为单脉冲起始点，P
e1
至P
em
为单脉冲终止点；(2d)对单脉冲起始点与终止点矩阵P
Index
进行同一脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐湘忆，王劭菁，胡正勇，任辰，吴天逸，
申请(专利权)人：华东电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：