一種局部放電脈沖電流的波形特征提取方法技術

本發明專利技術涉及一種局部放電脈沖電流的波形特征提取方法，包含以下步驟：采集變壓器局部放電信號數據；對該局放信號進行脈沖波形信號的自動提取；對所提取的單個放電脈沖波形的各個微觀特征參數進行計算；對局放脈沖波形微觀特征參數進行特征空間降維。本發明專利技術能有效的在連續采樣波形信號中提取其微觀特征；克服了目前數字式局放儀大多僅利用局放數據的宏觀特征進行統計分析處理，不能完全充分利用獲得的局放數據的不足；能夠從采集數據中自適應的提取各種放電類型的單個放電脈沖波形，并通過改進的流形學習算法對波形微觀特征進行有效降維，提取低維且有效的放電脈沖波形特征。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種局部放電脈沖電流波形特征提取方法，適用于基于高速采樣的數字式局放儀；屬于變壓器局部放電檢測與模式識別

技術介紹
電力變壓器是電力系統中最重要及最昂貴的設備之一，其安全運行的意義重大。在現場運行中，局部放電是導致電力變壓器絕緣劣化的重要原因之一，特別是隨著電力設備容量、電壓等級不斷增大的情況下，這個問題更為嚴重。局部放電的檢測和模式識別是目前電力變壓器絕緣狀態檢測的重要手段。局部放電檢測是以發生局部放電時產生的電、光等現象為依據，通過能表述該現象的物理量來表征局部放電的狀態。因此相應的出現了多種局部放電(局放)檢測的方法，其中脈沖電流法是目前國際上唯一有標準的局放檢測方法，所得到的數據具有可比性，目 前是不可代替的。當前所研制的交流局部放電檢測裝置與識別系統中，當利用脈沖電流進行特征提取時，大都采用局放信號的宏觀特征作為模式識別的判斷依據。即基于單種放電模型構造樣本數據，再將數據轉換為各種基于相位窗的放電圖譜，主要有最大放電量相位分布\皿(φ)、平均放電量相位分布、放電次數相位分布及三維放電譜圖φ-q-n等；然后對各放電圖譜利用61個統計算子計算出37個左右的放電指紋并存儲在系統的數據庫中。在使用局放儀在現場對變壓器進行測試時，現有的數字式局放儀對測得的局放數據按照上述流程進行處理，取得放電指紋后與數據庫中的放電模式進行對比，從而判斷局放的放電模式。這些放電指紋均來自于局放波形信號的整體宏觀特征，缺失了波形信號諸多的微觀特性，沒有完全充分利用所獲得的局放信號數據，因此現有數字式局放儀大都只能對放電類型進行大致的分類識別，模式識別結果不夠精確。在微觀特征較少被業界采用的原因除了受通道帶寬和采樣率等硬件條件限制外，還有一個主要原因是目前缺乏在連續的采樣信號中快速有效地提取放電脈沖信號微觀特征的方法。另外，微觀特征參數數量較多且零散，將其直接作為局放特征量進行模式識別的效果不太理想。目前，隨著硬件條件(通道帶寬和采樣頻率)的提高，已經基本具備了對脈沖信號微觀特征分析的可能性，急需一種快速有效地提取放電脈沖信號微觀特征的方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，能有效的在連續采樣波形信號中提取其微觀特征；克服了目前數字式局放儀大多僅利用局放數據的宏觀特征進行統計分析處理，不能完全充分利用獲得的局放數據的不足；能夠從采集數據中自適應的提取各種放電類型的單個放電脈沖波形，并通過改進的流形學習算法對波形微觀特征進行有效降維，提取低維且有效的放電脈沖波形特征。為了達到上述目的，本專利技術提供，具體包含以下步驟步驟I:隨機選擇若干個電壓等級，在每個電壓等級下采集若干個工頻周期的變壓器局部放電信號數據； 步驟2 :對上述步驟I中采集獲得的變壓器局放信號進行脈沖波形信號的自動提取； 步驟3 :對在步驟2中自動提取得到的單個放電脈沖波形的各個微觀特征參數進行計算； 步驟4 :對在步驟3中獲得的局放脈沖波形微觀特征參數進行特征空間降維。所述步驟2中，具體包含以下步驟 步驟21 :步驟I中采集獲得的局部放電信號為離散時間序列，對其進行全局搜索，確定局部極大值點和局部極小值點在原離散時間序列中的位置，分別形成局部極大值的一維數組IndMax和局部極小值的一維數組IndMin ；· 步驟22 :根據預先確定的幅度閾值Thl，對步驟21中所得到的局部極大值的一維數組IndMax和局部極小值的一維數組IndMin進行過濾，剔除兩組數組中低于幅度閾值Thl的離散點，過濾后的局部極大值的一維數組仍然記為IndMax，局部極小值的一維數組仍然記為IndMin ； 步驟23 :將步驟22中所得到的局部極大值的一維數組IndMax和局部極小值的一維數組IndMin進行合并，對兩組數組中的各極值點進行升序排序，合并后形成一維數組IndexM ； 步驟24 :對步驟23中所得到的一維數組IndexM，計算相鄰極值點的位置差，得到一維數組 DiffIndexM DifflndexM^) = IndexMif) - Ο, = ODifflndsxM(i) = lndexM(i) - IndexM-1),i = 1,2...v ’ 其中，V表示一維數組IndexM中共包含V個極值點； 步驟25 :根據預先確定的距離閾值Th2，逐個判斷步驟24中所得到的相鄰極值點的位置差DiffIndexM中的各個數組值，對于大于距離閾值Th2的數組值視為一次放電，據此累計計算放電次數F1DSums,同時記錄各次放電脈沖最大值點幅值PDMaxs和此最大值點位置PDIndexs ;其中F1DSums為整型，PDMaxs和F1DIndexs均為一維數組，大小為F1Dsums ； 步驟26 :計算每次放電脈沖的起始位置和結束位置；根據步驟25中的放電位置PDIndexs，結合原信號放電脈沖前后離散點的平穩、振蕩小、幅值低等特點分別向放電位置前后搜索起始位置和結束位置，分別記為一維數組I3DStarts和TOEnds，大小為TOsums ；步驟27 由步驟26所得波形起始位置I3DStarts和結束位置TOEnds，結合步驟I的原始波形信號即可獲得各次放電脈沖波形的離散序列值。所述步驟3中，單個放電脈沖波形的各個微觀特征參數包含 脈沖極性根據放電相位分為正脈沖和負脈沖； 峰值最大放電電流，即脈沖波形的最大幅值％ ; 脈沖上升時間脈沖第I個波形的峰值從10%上升到90%的時間； 脈沖下降時間脈沖第I個波形的峰值從90%下降到10%的時間； 脈沖寬度脈沖波形峰值50%處的兩點之間的時間間隔； 脈沖持續時間從脈沖波形上升時間開始到基本沒有振蕩為止的時間；10%幅值脈沖持續時間脈沖波形峰值10%處的兩點之間的時間間隔； 脈沖包絡類型計算脈沖波形包絡，分別與單指數衰減波形、單指數振蕩衰減波形、雙指數衰減波形、雙指數振蕩衰減波形進行匹配，從而確定脈沖包絡類型； 放電信號能量分布對脈沖波形利用FFT進行頻譜分析； 脈沖衰減時間從脈沖峰值的90%下降到峰值10%的時間； 多個脈沖突發持續時間一次放電波形中多個波峰持續時間； 脈沖均值平均放電電流，即權利要求1.，其特征在于，該方法包含以下步驟 步驟I:隨機選擇若干個電壓等級，在每個電壓等級下采集若干個工頻周期的變壓器局部放電信號數據； 步驟2 :對上述步驟I中采集獲得的變壓器局放信號進行脈沖波形信號的自動提取； 步驟3 :對在步驟2中自動提取得到的單個放電脈沖波形的各個微觀特征參數進行計算； 步驟4 :對在步驟3中獲得的局放脈沖波形微觀特征參數進行特征空間降維。2.如權利要求I所述的局部放電脈沖電流的波形特征提取方法，其特征在于，所述的步驟2中，具體包含 步驟21 :步驟I中采集獲得的局部放電信號為離散時間序列，對其進行全局搜索，確定局部極大值點和局部極小值點在原離散時間序列中的位置，分別形成局部極大值的一維數組IndMax和局部極小值的一維數組IndMin ； 步驟22 :根據預先確定的幅度閾值Thl，對步驟21中所得到的局部極大值的一維數組IndMax和局部極小值的一維數組IndMin進行過濾，剔除兩組數組中低于幅度閾值Thl的離散點，過濾后的局部極大值的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種局部放電脈沖電流的波形特征提取方法，其特征在于，該方法包含以下步驟：步驟1：隨機選擇若干個電壓等級，在每個電壓等級下采集若干個工頻周期的變壓器局部放電信號數據；步驟2：對上述步驟1中采集獲得的變壓器局放信號進行脈沖波形信號的自動提取；步驟3：對在步驟2中自動提取得到的單個放電脈沖波形的各個微觀特征參數進行計算；步驟4：對在步驟3中獲得的局放脈沖波形微觀特征參數進行特征空間降維。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李莉，俞國勤，朱永利，邵宇鷹，宋亞奇，李堅，
申請(專利權)人：上海市電力公司，華北電力大學保定，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：