[發明專利]一種基于超聲波檢測的GIS局部放電模式識別方法

有效

• 申請號: 201010607433.5
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102539527A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 陳雋;劉文浩;陳敏;李軍浩;司文榮;袁鵬
• 申請（專利權）人: 湖北省電力試驗研究院;西安交通大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/44
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 雷速

技術領域

本發明涉及一種放電檢測方法，具體是一種氣體絕緣組合電器(gas?insulated?substation，GIS)局部放電模式識別方法。

背景技術

封閉式氣體絕緣組合電器(Gas?Insulated?Switchgear，GIS)具有良好的絕緣性能，廣泛應用于高壓輸電系統中。GIS運行可靠性高、維護工作量小、檢修周期長，但是由于其的全封閉結構特點，一旦出現事故，造成的后果比分離敞開式設備嚴重得多，其故障修復尤為復雜。

GIS在制造及安裝過程中容易引入缺陷，如灰塵、導電微粒、應力過高、金屬尖端、內裝松動等，隨著GIS運行年限的增加，缺陷會逐漸發展嚴重，在過電壓或操作過程等外界誘因下，就會引發擊穿或閃絡現象。在發生這些絕緣故障前，常伴有局部放電的現象。局部放電的出現往往說明GIS存在安裝、制造、甚至設計方面的缺陷。

上述局部放電現象會激發達數千兆赫茲(GHz)的電磁波，幾百千赫茲的超聲波，GIS內部局部放電持續發展容易引發絕緣擊穿故障，因而出現停電事故，給國民經濟造成損失，所以對GIS的局部放電進行監測及定位就顯得尤為重要。

為保證其正常運行，需對GIS進行在線絕緣狀態檢測和日常維護。現有技術采用超聲波檢測法，其使用固定在GIS外壁上的壓電傳感器接收其內部缺陷產生的超聲波信號(10kHz～500kHz)，由此來判別是否存在缺陷及其位置。由于該技術受電氣干擾小，不受試品容量限制以及能夠對缺陷進行有效定位，已經開始得到推廣。但在定性地判斷缺陷的有無和進行定位之前，需要對檢測獲取的超聲波信號進行判別，這也是廣大超聲檢測系統使用者目前所關注的。

GIS典型缺陷包括自由金屬顆粒、母線和筒壁尖刺、絕緣子內部缺陷以及金屬件松動等。而對超聲檢測來說，獲取的信號形式可能有：背景噪聲、電暈放電、內部放電和懸浮放電以及金屬自由顆粒跳動放電。進行局部放電模式識別工作一直以來都是研究的熱點和重點，但目前常用的辦法都是將采集原始信號進行特征提取之后直接采用智能算法進行識別，其識別效果通常較差。

發明內容

本發明提供一種基于超聲波檢測的GIS局部放電模式識別方法，利用超聲波法檢測到的局部放電信號的不同表達形式進行分級識別，有效的提高了識別效果。

一種基于超聲波檢測的GIS局部放電模式識別方法，包括以下步驟：

(a)利用超聲波傳感器對GIS設備進行原始信號采樣，所述原始信號包含局部放電信號和噪聲信號；

(b)在幅值模式下對原始信號進行50Hz和100Hz頻率相關成分提取，進行放電信號和干擾噪聲的分離；

(c)將分離出的局部放電信號在飛行模式下對分離出的局部放電信號進行特征參數提取，判別檢測獲得的信號是否來自于自由金屬微粒，如屬于自由金屬微粒，則輸出識別結果為金屬微粒放電，如不屬于，則進行步驟(d)；

(d)將局部放電信號在相位模式下進行特征算子提取，根據相位模式下提取的特征算子，輸入神經網絡，判斷局部放電信號是否屬于電暈放電、內部放電或者懸浮放電。

本發明與傳統的GIS局部放電模式識別完全基于相位模式進行識別不同，首先利用幅值模式進行信噪分離，再利用飛行模式進行自由金屬微粒判別，然后利用相位模式進行其他放電類型識別，逐級識別的方法極大的提高了識別準確度，實驗室和現場檢測均證明了本發明的有效性和準確性。

附圖說明

圖1本發明基于超聲波檢測的GIS局部放電模式識別方法的流程示意圖；

圖2本發明中局部放電信號基于幅值模式的頻率成分分布圖；

圖3實驗室采集到的GIS典型缺陷局部放電對應超聲信號的飛行圖；

圖4本發明中基于飛行模式的參數提取方法描述示意圖；

圖5實驗室采集到的GIS典型缺陷對應的相位模式譜圖。

具體實施方式

下面將結合本發明中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述。

圖1所示為本發明基于超聲波檢測的GIS局部放電模式識別方法的流程示意圖，所述方法包括如下步驟：

步驟10：利用超聲波傳感器對GIS設備進行原始信號采樣，所述原始信號包含局部放電信號和噪聲信號。具體的，可在GIS設備相應位置設置超聲波傳感器，例如GIS設備的外殼金屬體不連續的地方。

步驟20：在幅值模式下對原始信號進行放電信號和干擾噪聲的分離。具體的，將步驟10采樣獲得的原始信號在幅值模式下進行50Hz和100Hz頻率相關成分提取，進行放電信號和干擾噪聲的分離。