【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电气设备绝缘状态与缺陷诊断，特别是一种基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法及系统。
技术介绍
1、电缆系统在实际运行过程中可能面临各种潜在问题，比如，电缆老化、绝缘故障、导体断裂、短路等。这些问题可能导致整个电力系统发生故障、引发大面积停电事故。因此，及时发现并定位电缆故障对于保障系统的可靠性、安全性和正常运行至关重要。传统的状态监测技术，如传统的离线和预防性维护，主要基于拓扑识别，已经过时并具有许多缺点。这些包括视觉检查、停电、线路切断、手动控制和连续测量，导致运营损失、高成本和增加的人力。考虑到不断增加的需求，电缆系统亟需一种改进的监测系统，以确保电缆系统稳定运行，提高供电质量。局部放电(partial discharge,pd)是监测绝缘状态的最早指标之一，对这一预警标志的识别使运维人员能够及时采取措施，防止故障发生，确保电力系统的不间断运行。因此，提出一种基于相图熵分析的电缆系统故障检测与定位方法，可在不进行任何维护的情况下对电缆系统的故障进行分类及定位，实现对电缆绝缘状态有效的预测及监控。
技术实现思路
1、鉴于现有的电缆系统中存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术所要解决的问题在于及时发现并定位电缆故障。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
4、第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法，其包括，
5、实验模型搭建，采集局部放电数据；>
6、将时域信号转成相位图信号，并使用机器学习分类方法对信号进行分类，识别不同种类信号；
7、计算相图的熵，通过两个熵的比值即可得到电缆长度的比值，对故障点位置进行定位；
8、采用短时傅立叶变换及小波变换方法进行故障点验证。
9、作为本专利技术所述基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法的一种优选方案，其中：所述时域信号如下式所示：
10、
11、x＝{x[1],x[2],...,x[n]}
12、其中，在相空间向量的定义中，m是嵌入维度，d是样本之间的延迟，n是时间序列的长度，是轴单位向量，m＝n-(m-1)d。
13、作为本专利技术所述基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法的一种优选方案，其中：所述将时域信号转成相位图信号包括分析特征量，所述特征量包括相图区域，方向，空间点分布；
14、分析所述相图区域通过借助椭圆的两个半轴，确定包含信号表示的表面，并通过下式来量化参数：
15、pda＝πab
16、其中，a是椭圆的长半轴，b是短半轴；
17、分析所述方向通过下式计算：
18、
19、其中，xα是长轴α的投影长度；
20、量化所述空间点分布如下式所示：
21、
22、其中，nq1和nq3分别表示在q1和q3中找到的表示点的数量。
23、作为本专利技术所述基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法的一种优选方案，其中：所述计算相图的熵包括以下子步骤：
24、计算相图向量的距离；
25、计算接近点的数量；
26、计算在特定维度m中的熵信息；
27、在更高维度重复上述步骤；
28、所述计算接近点的数量如下式所示：
29、
30、其中，m是嵌入维度，d是样本之间的延迟，n是时间序列的长度，σ为参数，v[i]和v[j]为向量i与向量j。
31、作为本专利技术所述基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法的一种优选方案，其中：所述计算在特定维度m中的熵信息如下式所示：
32、
33、所述在更高维度重复上述步骤即基于相图的熵被定义为从一个维度到另一个维度的熵梯度，如下式所示：
34、pde(d,m,σ)＝h(d,m,σ)-h(d,m+1,σ)。
35、作为本专利技术所述基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法的一种优选方案，其中：所述对故障点位置进行定位通过两个熵的比值即可到电缆长度的比值得到，如下式所示：
36、
37、其中，pde是基于相位图的熵，表示被检测到的pd信号在第1、2个传感器上的熵。
38、作为本专利技术所述基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法的一种优选方案，其中：所述短时傅立叶变换方法如下式所示：
39、
40、其中，p(u,f)是短时傅里叶变换的分析信号s(t)，g(t)是以u为中心的限制窗信号；
41、所述小波变换方法如下式所示：
42、
43、其中m是缩放因子，n是时移因子，ψ(0)是生成小波；基于生成小波的正交基，进行分析信号的分解。
44、第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位系统，其包括：
45、实验模型搭建和局部放电数据采集模块，用于通过搭建一个包含高压交流电压源、电容分压器、实验电缆、高频电流互感器和示波器的实验模型来模拟和采集局部放电数据；
46、信号分类与识别模块，用于将采集到的时域信号转换为相位图信号，并利用机器学习方法对信号进行分类，以区分不同种类的局部放电信号；
47、故障点位置定位模块，用于通过计算相位图的熵，并利用熵的比值来确定电缆长度的比值，从而定位电缆中故障点的位置；
48、故障点验证模块，用于采用短时傅立叶变换(stft)及小波变换方法对故障点进行验证。
49、第三方面，本专利技术实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法的任一步骤。
50、第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法的任一步骤。
51、本专利技术有益效果为相较于传统的状态监测技术，该方法将检测到的时域信号转为相位图，特征更为丰富，并利用相位图熵的比值进行故障定位，具有可在线监测、定位精准、可靠性高等优点，通过结合高频电流互感器和示波器的使用，方案能够准确捕获和记录局部放电产生的瞬态信号，从而提高了局部放电检测的准确性，利用时域信号转换到相位图信号的方法，结合机器学习算法对信号进行分类和识别，能够有效地区分真实的局部放电信号和各种干扰信号，减少误报和漏报的可能性，通过计算相位图的熵和利用熵比值方法进行故障点定位，该方案能够更准确地确定电缆中故障点的位置。
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1.一种基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法，其特征在于：所述时域信号如下式所示：
3.如权利要求2所述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法，其特征在于：所述将时域信号转成相位图信号包括分析特征量，所述特征量包括相图区域，方向和空间点分布；
4.如权利要求3所述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法，其特征在于：所述计算相图的熵包括以下子步骤：
5.如权利要求4所述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法，其特征在于：所述计算在特定维度m中的熵信息如下式所示：
6.如权利要求5所述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法，其特征在于：所述对故障点位置进行定位通过两个熵的比值即可到电缆长度的比值得到，如下式所示：
7.如权利要求6所述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法，其特征在于：所述短时傅立叶变换方法如下式所示：
8.一种基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位系统，基于权利要求1～7任一所述
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一所述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法，其特征在于：所述时域信号如下式所示：
3.如权利要求2所述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法，其特征在于：所述将时域信号转成相位图信号包括分析特征量，所述特征量包括相图区域，方向和空间点分布；
4.如权利要求3所述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法，其特征在于：所述计算相图的熵包括以下子步骤：
5.如权利要求4所述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法，其特征在于：所述计算在特定维度m中的熵信息如下式所示：
6.如权利要求5所述的基于相图熵分析的电缆系统故障检测定位方法，其特征在于：所述对故障点位置进...
【专利技术属性】
技术研发人员：王尉军，殷慧，徐修远，陈雯婧，曾俊雄，张霄，田月炜，杜雪，孙航，孙鹤，王秋丰，罗立靖，漆万碧，晏青，黄辉，刘行，罗羽，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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