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电气设备局部放电定位方法及系统、存储介质及终端设备

阅读:484发布:2020-05-12

专利汇可以提供电气设备局部放电定位方法及系统、存储介质及终端设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种电气设备局部放电 定位 方法及系统、存储介质及终端设备包括获取电气设备的声压 信号 的工频的谐频截止 频率 ;采用线性 相移 多 阻带 梳状 滤波器 对是电气设备的声压信号进行滤波,以获取滤除工频的谐频后得到的残差信号;计算所述残差信号的峭度,并设定峭度 阈值 ;若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电;基于所判定的局部放电时间段和局部放 电信号 模型生成包含 相位 特征的局部放电信号;根据局部放电信号的相位特征来实现局部放电定位。本发明的电气设备局部放电定位方法及系统、存储介质及终端设备能够实现变电站局部放电的准确快速定位。,下面是电气设备局部放电定位方法及系统、存储介质及终端设备专利的具体信息内容。

1.一种基于相位特征的电气设备局部放电定位方法,其特征在于:包括以下步骤获取电气设备的声压信号的工频的谐频截止频率;获取电气设备的声压信号的工频的谐频截止频率包括以下步骤:对电气设备的声压信号进行FFT变换,获取噪声频谱特征;根据所述噪声频谱中的工频的谐频频谱特征,确定最高谐频幅值,并将预设百分比的最高谐频幅值作为截止阈值;若大于等于某一频率的谐频的幅值均小于截止阈值,设定该频率为谐频截止频率;
采用线性相移阻带梳状滤波器对电气设备的声压信号进行滤波,以获取滤除工频的谐频后得到的残差信号;所述多阻带梳状滤波器的阻带的谐频中心频率包括频率低于所述谐频截止频率且幅值超过所述截止阈值的所有谐频频率;
计算所述残差信号的峭度,并设定峭度阈值;若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电;
基于所判定的局部放电时间段和局部放电信号模型生成包含相位特征的局部放电信号;
根据局部放电信号的相位特征来实现局部放电定位;
基于所判定的局部放电时间段和局部放电信号模型生成包含相位特征的局部放电信号包括以下步骤:
构造局部放电信号模型
并对局部放电噪声进行归一化处理;其中γj是离散化的波形参数集, α表示带宽因子,τ表示局部放电发生的时刻,f0表示局部放电脉冲中心频率, 表示初相位;
α和f0由局部放电放电先验知识确定其取值范围,τ根据判定发生局部放电的时间段来确定其取值范围, 是需要寻优求解的数值参数,t表示时间;
针对不同的局部放电信号模型的参数组合,计算归一化处理的局部放电噪声信号与残差信号的内积,获取内积最大的局部放电信号,并获取该局部放电信号的相位信息。
2.根据权利要求1所述的基于相位特征的电气设备局部放电定位方法,其特征在于:所述多阻带梳状滤波器为FIR滤波器。
3.根据权利要求1所述的基于相位特征的电气设备局部放电定位方法,其特征在于:计算所述残差信号的峭度,并设定峭度阈值;若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电包括以下步骤:
确定滑移窗口长度;
计算所述残差信号的峭度 其中i表示峭度值的序号,W为滑移窗
口长度,Sr表示残差信号,j表示窗口内残差信号的序号;
设定峭度阈值,若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电。
4.根据权利要求3所述的基于相位特征的电气设备局部放电定位方法,其特征在于:将所述声压信号在工频周期内的采样点数向上圆整至偶数的值作为滑移窗口长度。
5.根据权利要求3所述的基于相位特征的电气设备局部放电定位方法,其特征在于:所述峭度阈值为 和σ分别表示所述残差信号的峭度的均值和方差。
6.一种基于相位特征的电气设备局部放电定位系统,其特征在于:包括获取模、滤波模块、判定模块、生成模块和定位模块;
获取模块用于获取电气设备的声压信号的工频的谐频截止频率;获取电气设备的声压信号的工频的谐频截止频率包括以下步骤:对电气设备的声压信号进行FFT变换,获取噪声频谱特征;根据所述噪声频谱中的工频的谐频频谱特征,确定最高谐频幅值,并将预设百分比的最高谐频幅值作为截止阈值;若大于等于某一频率的谐频的幅值均小于截止阈值,设定该频率为谐频截止频率;
滤波模块用于采用线性相移多阻带梳状滤波器对电气设备的声压信号进行滤波,以获取滤除工频的谐频后得到的残差信号;所述多阻带梳状滤波器的阻带的谐频中心频率包括频率低于所述谐频截止频率且幅值超过所述截止阈值的所有谐频频率;
判定模块用于计算所述残差信号的峭度,并设定峭度阈值;若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电;
生成模块用于基于所判定的局部放电时间段和局部放电信号模型生成包含相位特征的局部放电信号;
定位模块用于根据局部放电信号的相位特征来实现局部放电定位;
基于所判定的局部放电时间段和局部放电信号模型生成包含相位特征的局部放电信号包括以下步骤:
构造局部放电信号模型 并
对局部放电噪声进行归一化处理;其中γj是离散化的波形参数集, α表示带宽因子,τ表示局部放电发生的时刻,f0表示局部放电脉冲中心频率, 表示初相位;α和f0由局部放电放电先验知识确定其取值范围,τ根据判定发生局部放电的时间段来确定其取值范围, 是需要寻优求解的数值参数,t表示时间;
针对不同的局部放电信号模型的参数组合,计算归一化处理的局部放电噪声信号与残差信号的内积,获取内积最大的局部放电信号,并获取该局部放电信号的相位信息。
7.一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,该程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述基于相位特征的电气设备局部放电定位方法。
8.一种终端设备,其特征在于,包括:处理器及存储器
所述存储器用于存储计算机程序,所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序,以使所述终端设备执行如权利要求1至5中任一项所述基于相位特征的电气设备局部放电定位方法。

说明书全文

电气设备局部放电定位方法及系统、存储介质及终端设备

技术领域

[0001] 本发明涉及信号处理的技术领域,特别是涉及一种电气设备局部放电定位方法及系统、存储介质及终端设备。

背景技术

[0002] 变电站或者输电线路由于制造工艺或者长期运行产生的积污或腐蚀,会引起电场强度的变化而发生局部放电。局部放电伴随声光热以及化学反应等现象,会产生电能量的损耗并加速部件的老化,影响供电设备工作的稳定性。因此,局部放电监测已成为电气设备在线监测的重要组成部分。然而,由于电气设备局部放电噪声具有瞬时性,并且在故障早期所产生的局部放电噪声信号较为微弱,同时测试现场存在着大量的谐频噪声和其它干扰,严重影响了噪声源监测和局部放电定位的准确性。
[0003] 局部放电可根据多通道声压信号相位特征来确定其方位。但在实施过程中,采集得到的声压信号常常受到变压器本体谐频噪声、机噪声等干扰,并且这些噪声大大超过了放电所产生的噪声。因此,去除谐频噪声,快速分离放电噪声并保持其相位的保真度,对于基于相位特征的局部放电准确定位有很大的意义。传统的局部放电信号处理方法有FFT阈值滤波法、自适应数字滤波法、经验模态分解法,小波分析法等。这些方法不同程度地存在着阈值选择困难、模态混叠、收敛速度慢以及计算量大等缺点。近年来,根据信号先验特征构造原子函数,采用稀疏分解的方法可以分离局部放电信号,但其最突出的问题是计算量巨大。

发明内容

[0004] 鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种电气设备局部放电定位方法及系统、存储介质及终端设备,通过对变电站噪声的频谱分析,采用线性相移阻带梳状滤波器滤除谐频噪声,再通过计算残余信号的峭度来确定疑似局部放电发生的时段,最后通过稀疏分解提取局部放电噪声信号,从而实现变电站局部放电的准确快速定位。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种基于相位特征的电气设备局部放电定位方法,包括以下步骤:获取电气设备的声压信号的工频的谐频截止频率;采用线性相移多阻带梳状滤波器对是电气设备的声压信号进行滤波,以获取滤除工频的谐频后得到的残差信号;所述多阻带梳状滤波器的阻带的谐频中心频率包括频率低于所述谐频截止频率且幅值超过所述截止阈值的所有谐频频率;计算所述残差信号的峭度,并设定峭度阈值;若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电;基于所判定的局部放电时间段和局部放电信号模型生成包含相位特征的局部放电信号;根据局部放电信号的相位特征来实现局部放电定位。
[0006] 于本发明一实施例中,获取电气设备的声压信号的工频的谐频截止频率包括以下步骤:
[0007] 对电气设备的声压信号进行FFT变换,获取噪声频谱特征;
[0008] 根据所述噪声频谱中的工频的谐频的频谱特征,确定最高谐频幅值,并将预设百分比的最高谐频幅值作为截止阈值;
[0009] 若大于等于某一频率的谐频的幅值均小于截止阈值,设定该频率为谐频截止频率。
[0010] 于本发明一实施例中,所述多阻带梳状滤波器为FIR滤波器。
[0011] 于本发明一实施例中,计算所述残差信号的峭度,并设定峭度阈值;若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电包括以下步骤:
[0012] 确定滑移窗口长度;
[0013] 计算所述残差信号的峭度 其中i表示峭度值的序号,W为滑移窗口长度,Sr表示残差信号,j表示窗口内残差信号的序号;
[0014] 设定峭度阈值,若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电。
[0015] 于本发明一实施例中,将所述声压信号在工频周期内的采样点数向上圆整至偶数的值作为滑移窗口长度。
[0016] 于本发明一实施例中,所述峭度阈值为 和σ分别表示所述残差信号的峭度的均值和方差。
[0017] 于本发明一实施例中,基于所判定的局部放电时间段和局部放电信号模型生成包含相位特征的局部放电信号包括以下步骤:
[0018] 构造局部放电信号模型并对局部放电噪声进行归一化处理;其中γj是离散化的波形参数集, α表示带宽因子,τ表示局部放电发生的时刻,f0表示局部放电脉冲中心频率, 表示初相位;
A和f0由局部放电放电先验知识确定其取值范围,τ根据判定发生局部放电的时间段来确定其取值范围, 是需要寻优求解的数值参数;
[0019] 针对不同的局部放电信号模型的参数组合,计算归一化处理的局部放电噪声信号与残差信号的内积,获取内积最大的局部放电信号,并获取该局部放电信号的相位信息。
[0020] 相应地,本发明还提供一种基于相位特征的电气设备局部放电定位系统,包括获取模、滤波模块、判定模块、生成模块和定位模块;
[0021] 获取模块用于获取电气设备的声压信号的工频的谐频截止频率;
[0022] 滤波模块用于采用线性相移多阻带梳状滤波器对是电气设备的声压信号进行滤波,以获取滤除工频的谐频后得到的残差信号;所述多阻带梳状滤波器的阻带的谐频中心频率包括频率低于所述谐频截止频率且幅值超过所述截止阈值的所有谐频频率;
[0023] 判定模块用于计算所述残差信号的峭度,并设定峭度阈值;若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电;
[0024] 生成模块用于基于所判定的局部放电时间段和局部放电信号模型生成包含相位特征的局部放电信号;
[0025] 定位模块用于根据局部放电信号的相位特征来实现局部放电定位。
[0026] 另外,本发明还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述基于相位特征的电气设备局部放电定位方法。
[0027] 最后,本发明还提供一种终端设备,包括:处理器及存储器;所述存储器用于存储计算机程序,所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序,以使所述终端设备执行上述基于相位特征的电气设备局部放电定位系统方法。
[0028] 如上所述,本发明的电气设备局部放电定位方法及系统、存储介质及终端设备,具有以下有益效果:
[0029] (1)通过滤除谐频噪声,提高了局部放电信号的信噪比,提高了判断是否发生局部放电的准确性;
[0030] (2)通过计算残差信号峭度,可以快速、准确地估计疑似发生放电的时段,大大减小了稀疏分解算法的计算量;
[0031] (3)通过具有线性相位特性的多阻带梳状滤波器滤波,保持了残差信号中局部放电信号的相位特征,以实现基于相位的局部放电噪声源定位;
[0032] (4)相较于现有技术,不仅求解速度快,而且能够保持各通道相位的特征不变,从而实现基于相位特征的放电噪声源精确定位。附图说明
[0033] 图1显示为本发明的基于相位特征的电气设备局部放电定位方法于一实施例中的流程图
[0034] 图2显示为本发明的基于相位特征的电气设备局部放电定位方法于一实施例中的噪声时域图和频谱图;
[0035] 图3显示为本发明的基于相位特征的电气设备局部放电定位方法于一实施例中的多阻带梳状滤波器幅频和相频的曲线图;
[0036] 图4显示为本发明的基于相位特征的电气设备局部放电定位方法于一实施例中的声压信号、残差噪声、峭度和局部放电信号的曲线图;
[0037] 图5显示为本发明的基于相位特征的电气设备局部放电定位系统于一实施例中的结构示意图;
[0038] 图6显示为本发明的终端设备于一实施例中的结构示意图。
[0039] 元件标号说明
[0040] 51    获取模块
[0041] 52    滤波模块
[0042] 53    判定模块
[0043] 54    生成模块
[0044] 55    定位模块
[0045] 6     终端设备
[0046] 61    处理器
[0047] 62    存储器

具体实施方式

[0048] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0049] 需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0050] 本发明的基于相位特征的电气设备局部放电定位方法及系统、存储介质及终端设备以识别、分离局部放电噪声,并进行多通道局部放电噪声线性相移为基础,大大提高了求解速度,且经过分离的多通道信号相互之间的相位差维持不变,从而实现基于相位特征的放电噪声源精确定位。
[0051] 如图1所示,于一实施例中,本发明的基于相位特征的电气设备局部放电定位方法包括以下步骤:
[0052] 步骤S1、获取电气设备的声压信号的工频的谐频截止频率。
[0053] 具体地,通过对所采集的电气设备的声压信号进行频谱分析来得到噪声的频谱特征,继而确定工频的谐频截止频率。其中工频是指电系统的发电、输电、变电与配电设备以及工业与民用电气设备采用的额定频率,单位赫兹Hz。例如,中国所采用的工频为50Hz,有些国家所采用的工频为60Hz。
[0054] 优选地,所述电气设备包括变压器。
[0055] 于一实施例中,获取电气设备的声压信号的工频的谐频截止频率包括以下步骤:
[0056] 11)对电气设备的声压信号进行FFT变换,获取噪声频谱特征。
[0057] 对于变压器而言,噪声信号包括变压器本体谐频噪声、放电噪声、风机噪声和其它噪声。其中,变压器本体谐频噪声集中于工频及以工频为基频的谐频成分;放电噪声为短时脉冲噪声;风机噪声为低频周期性噪声;其它噪声包括背景噪声和随机噪声。
[0058] 12)根据所述噪声频谱中的工频的谐频的频谱特征,确定最高谐频幅值,并将预设百分比的最高谐频幅值作为截止阈值。
[0059] 优选地,预设百分比为10%。
[0060] 13)若大于等于某一频率的谐频的幅值均小于截止阈值,设定该频率为谐频截止频率。
[0061] 步骤S2、采用线性相移多阻带梳状滤波器对电气设备的声压信号进行滤波,以获取滤除工频的谐频后得到的残差信号;所述多阻带梳状滤波器的阻带的谐频中心频率包括频率低于所述谐频截止频率且幅值超过所述截止阈值的所有谐频频率。
[0062] 于本发明一实施例中,采用线性相移多阻带梳状滤波器对电气设备的声压信号进行滤波,以获取滤除工频的谐频后得到的残差信号包括以下步骤:
[0063] 21)生成多阻带梳状滤波器,所述多阻带梳状滤波器的阻带中心频率包括频率低于所述谐频截止频率且幅值超过所述截止阈值的所有谐频频率。
[0064] 具体地,根据噪声的频谱图和谐频截止频率,确定频率低于所述谐频截止频率且幅值超过所述截止阈值的所有谐频频率作为所述多阻带梳状滤波器的阻带中心频率。优选地,所述多阻带梳状滤波器的阻带中心频率为从工频至谐频截止频率的所有谐频频率。
[0065] 优选地,所述多阻带梳状滤波器为FIR滤波器。FIR(Finite Impulse Response,有限长单位冲激响应)滤波器,又称为非递归型滤波器,是数字信号处理系统中最基本的元件,它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性,同时其单位抽样响应是有限长的,因而滤波器是稳定的系统。因此,保证了所述多阻带梳状滤波器的线性相移特性。
[0066] 22)采用所述多阻带梳状滤波器对电气设备的声压信号进行滤波,以获取滤除工频的谐频后得到的残差信号。
[0067] 步骤S3、计算所述残差信号的峭度,并设定峭度阈值;若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电。
[0068] 于本发明一实施例中,计算所述残差信号的峭度,并设定峭度阈值;若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电包括以下步骤:
[0069] 31)确定滑移窗口长度。
[0070] 具体地,将声压信号在工频周期内的采样点数向上圆整至偶数的值作为滑移窗口长度。
[0071] 32)计算所述残差信号的峭度 其中i表示峭度值的序号,W为滑移窗口长度,Sr表示残差信号,j表示窗口内残差信号的序号。
[0072] 33)设定峭度阈值,若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电。
[0073] 具体地,所述峭度阈值为 和σ分别表示所述残差信号的峭度的均值和方差。
[0074] 步骤S4、基于所判定的局部放电时间段和局部放电信号模型生成包含相位特征的局部放电信号。
[0075] 于本发明一实施例中,基于所判定的局部放电时间段和局部放电信号模型生成包含相位特征的局部放电信号包括以下步骤:
[0076] 41)构造局部放电信号模型 并对局部放电噪声进行归一化处理;其中γj是离散化的波形参数集, α表示带宽因子,τ表示局部放电发生的时刻,f0表示局部放电脉冲中心频率, 表示初相位。
[0077] 具体地,τ∈{τi},α∈{αk}, A和f0可由局部放电放电先验知识确定其取值范围,τ根据判定发生局部放电的时间段来确定其取值范围, 是需要寻优求解的数值参数。优选地,α为一个正的常数。
[0078] 42)针对不同的局部放电信号模型的参数组合,计算归一化处理的局部放电噪信号与残差信号的内积,获取内积最大的局部放电信号,并获取该局部放电信号的相位信息。
[0079] 步骤S5、根据局部放电信号的相位特征来实现局部放电定位。
[0080] 具体地,对于多通道声压信号而言,根据局部放电信号的相位特征来估计各通道的延时,再结合空间坐标来实现局部放电噪声源的空间定位。
[0081] 下面通过具体实施例来进一步阐述本发明的基于相位特征的电气设备局部放电定位方法。在该实施例中电气设备为变电站,则变电站局部放电定位方法包括以下步骤:
[0082] 1)获取变电站的声压信号的工频的谐频截止频率。
[0083] 具体地,对变电站的多通道声压信号进行FFT变换,获得噪声频谱特征;如图2所示,以频率为400Hz的最高谐频的幅值的10%作为截止阈值;若大于等于某一频率的谐频的幅值均小于截止阈值,设定该频率为谐频截止频率。
[0084] 其中,变电站噪声主要包括变压器本体噪声、局部放电噪声、风机噪声和其它噪声。变压器或电抗器的本体噪声集中于50Hz及以50Hz为基频的谐频成分;局部放电噪声为短时脉冲噪声,主要频段为可听声段20Hz~20KHz;风机噪声为低频周期性信号,其它噪声包括白噪声和背景噪声等。
[0085] 2)采用线性相移多阻带梳状滤波器对是电气设备的声压信号进行滤波,以获取滤除工频的谐频后得到的残差信号;所述多阻带梳状滤波器的阻带的谐频中心频率包括频率低于所述谐频截止频率且幅值超过所述截止阈值的所有谐频频率。
[0086] 如图3所示,所确定的谐频截止频率和频谱曲线为依据,确定多阻带梳状滤波器的阻带中心频率为[100、250、300、350、400、450、550]。
[0087] 3)计算所述残差信号的峭度,并设定峭度阈值;若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电。
[0088] 如图4所示,首先确定峭度计算时的滑移窗口宽度;再计算残差信号的峭度,并绘制峭度曲线;计算峭度的均值和方差以得到峭度阈值,最后在0.2s处发现峭度异常的数据段,即可判定此处发生局部放电。
[0089] 4)基于所判定的局部放电时间段和局部放电信号模型生成包含相位特征的局部放电信号。
[0090] 对于内积最大的局部放电信号,获取该局部放电信号的时延、相位、频率、衰减指数等信息。
[0091] 5)根据局部放电信号的相位特征来实现局部放电定位。
[0092] 具体地,通过多通道相位信息确定局部放电信号的空间位置
[0093] 如图5所示,于一实施例中,本发明的基于相位特征的电气设备局部放电定位系统包括获取模块51、滤波模块52、判定模块53、生成模块54和定位模块55。
[0094] 获取模块51用于获取电气设备的声压信号的工频的谐频截止频率。
[0095] 具体地,通过对所采集的电气设备的声压信号进行频谱分析来得到噪声的频谱特征,继而确定工频的谐频截止频率。其中工频是指电力系统的发电、输电、变电与配电设备以及工业与民用电气设备采用的额定频率,单位赫兹Hz。例如,中国所采用的工频为50Hz,有些国家所采用的工频为60Hz。
[0096] 优选地,所述电气设备包括变压器。
[0097] 于一实施例中,获取模块51获取电气设备的声压信号的工频的谐频截止频率执行以下步骤:
[0098] a)对电气设备的声压信号进行FFT变换,获取噪声频谱特征。
[0099] 对于变压器而言,噪声信号包括变压器本体谐频噪声、放电噪声、风机噪声和其它噪声。其中,变压器本体谐频噪声集中于工频及以工频为基频的谐频成分;放电噪声为短时脉冲噪声;风机噪声为低频周期性噪声;其它噪声包括背景噪声和随机噪声。
[0100] b)根据所述噪声频谱中的工频的谐频的频谱特征,确定最高谐频幅值,并将预设百分比的最高谐频幅值作为截止阈值。
[0101] 优选地,预设百分比为10%。
[0102] c)若大于等于某一频率的谐频的幅值均小于截止阈值,设定该频率为谐频截止频率。
[0103] 滤波模块52与获取模块51相连,用于采用线性相移多阻带梳状滤波器对电气设备的声压信号进行滤波,以获取滤除工频的谐频后得到的残差信号;所述多阻带梳状滤波器的阻带的谐频中心频率包括频率低于所述谐频截止频率且幅值超过所述截止阈值的所有谐频频率。
[0104] 于本发明一实施例中,滤波模块52采用线性相移多阻带梳状滤波器对电气设备的声压信号进行滤波,以获取滤除工频的谐频后得到的残差信号包执行以下步骤:
[0105] a)生成多阻带梳状滤波器,所述多阻带梳状滤波器的阻带中心频率包括频率低于所述谐频截止频率且幅值超过所述截止阈值的所有谐频频率。
[0106] 具体地,根据噪声的频谱图和谐频截止频率,确定频率低于所述谐频截止频率且幅值超过所述截止阈值的所有谐频频率作为所述多阻带梳状滤波器的阻带中心频率。优选地,所述多阻带梳状滤波器的阻带中心频率为从工频至谐频截止频率的所有谐频频率。
[0107] 优选地,所述多阻带梳状滤波器为FIR滤波器。FIR(Finite Impulse Response,有限长单位冲激响应)滤波器,又称为非递归型滤波器,是数字信号处理系统中最基本的元件,它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性,同时其单位抽样响应是有限长的,因而滤波器是稳定的系统。因此,保证了所述多阻带梳状滤波器的线性相移特性。
[0108] b)采用所述多阻带梳状滤波器对电气设备的声压信号进行滤波,以获取滤除工频的谐频后得到的残差信号。
[0109] 判定模块53与滤波模块52相连,用于计算所述残差信号的峭度,并设定峭度阈值;若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电。
[0110] 于本发明一实施例中,判定模块53计算所述残差信号的峭度,并设定峭度阈值;若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电执行以下步骤:
[0111] a)确定滑移窗口长度。
[0112] 具体地,将声压信号在工频周期内的采样点数向上圆整至偶数的值作为滑移窗口长度。
[0113] b)计算所述残差信号的峭度 其中i表示峭度值的序号,W为滑移窗口长度,Sr表示残差信号,j表示窗口内残差信号的序号。
[0114] c)设定峭度阈值,若峭度大于所述峭度阈值,则判定在所述峭度对应的时间段内发生局部放电。
[0115] 具体地,所述峭度阈值为 和σ分别表示所述残差信号的峭度的均值和方差。
[0116] 生成模块54与判定模块53和滤波模块52相连,用于基于所判定的局部放电时间段和局部放电信号模型生成包含相位特征的局部放电信号。
[0117] 于本发明一实施例中,生成模块54基于所判定的局部放电时间段和局部放电信号模型生成包含相位特征的局部放电信号执行以下步骤:
[0118] a)构造局部放电信号模型 并对局部放电噪声进行归一化处理;其中γj是离散化的波形参数集, α表示带宽因子,τ表示局部放电发生的时刻,f0表示局部放电脉冲中心频率, 表示初相位。
[0119] 具体地,τ∈{τi},α∈{αk}, A和f0可由局部放电放电先验知识确定其取值范围,τ根据判定发生局部放电的时间段来确定其取值范围, 是需要寻优求解的数值参数。优选地,α为一个正的常数。
[0120] b)针对不同的局部放电信号模型的参数组合,计算归一化处理的局部放电噪声信号与残差信号的内积,获取内积最大的局部放电信号,并获取该局部放电信号的相位信息。
[0121] 定位模块55与生成模块54相连,用于根据局部放电信号的相位特征来实现局部放电定位。
[0122] 具体地,对于多通道声压信号而言,根据局部放电信号的相位特征来估计各通道的延时,再结合空间坐标来实现局部放电噪声源的空间定位。
[0123] 需要说明的是,应理解以上系统的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分,实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上,也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现;也可以全部以硬件的形式实现;还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现,部分模块通过硬件的形式实现。例如,x模块可以为单独设立的处理元件,也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现,此外,也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中,由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起,也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路,具有信号的处理能力。在实现过程中,上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
[0124] 例如,以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路,例如:一个或多个特定集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,简称ASIC),或,一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor,简称DSP),或,一个或者多个现场可编程阵列(FieldProgrammableGateArray,简称FPGA)等。再如,当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时,该处理元件可以是通用处理器,例如中央处理器(CentralProcessingUnit,简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如,这些模块可以集成在一起,以片上系统(system-on-a-chip,简称SOC)的形式实现。
[0125] 本发明的存储介质上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述基于相位特征的电气设备局部放电定位方法。本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0126] 如图6所示,于一实施例中,本发明的终端设备6包括处理器61及存储器62。
[0127] 所述存储器62用于存储计算机程序,所述处理器61用于执行所述存储器62存储的计算机程序,以使所述终端设备执行上述基于相位特征的电气设备局部放电定位方法。
[0128] 优 选地 ,所 述处 理器 61 可以 是通 用处 理器 ,包 括中 央处 理 器(CentralProcessingUnit,简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor,简称NP)等;还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing,简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray,简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
[0129] 综上所述,本发明的电气设备局部放电定位方法及系统、存储介质及终端设备通过滤除谐频噪声,提高了局部放电信号的信噪比,提高了判断是否发生局部放电的准确性;通过计算残差信号峭度,可以快速、准确地估计疑似发生放电的时段,大大减小了稀疏分解算法的计算量;通过具有线性相位特性的多阻带梳状滤波器滤波,保持了残差信号中局部放电信号的相位特征,以实现基于相位的局部放电噪声源定位;相较于现有技术,不仅求解速度快,而且能够保持各通道相位的特征不变,从而实现基于相位特征的放电噪声源精确定位。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0130] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
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