[發明專利]一種變電站電纜受雷擊干擾檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201310578186.4
• 申請日: 2013-11-16
• 公開（公告）號: CN103558484A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 林莘;李冰;曹辰;吳冠男;王飛鳴
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種變電站電纜受雷擊干擾檢測裝置，其特征在于，包括分壓電路、電壓比較器、電壓保持器、A/D轉換電路、上位機和計算機，其中，分壓電路輸出端連接電壓比較器的輸入端和A/D轉換電路的一路輸入端，電壓比較器的輸出端連接電壓保持器的輸入端，電壓保持器的輸出端連接A/D轉換電路的另一路輸入端，A/D轉換電路的輸出端連接上位機的輸入端，上位機的輸出端連接計算機的輸入端。

2.根據權利要求1所述的變電站電纜受雷擊干擾檢測裝置，其特征在于，所述的分壓電路包括第一電阻、第二電阻和穩壓二極管，所述的第一電阻的一端作為變電站電纜受雷擊干擾檢測裝置的輸入端，第一電阻的另一端同時連接第二電阻的一端、穩壓二極管的陰極和電壓比較器的輸入端，第二電阻的另一端連接二極管的陽極，并接地。

3.采用權利要求1所述的變電站電纜受雷擊干擾檢測裝置進行檢測的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、采集歷史數據，包括變電站電纜的雷擊干擾電壓信號、短路故障干擾電壓信號和開關操作干擾電壓信號；

步驟2、對采集的歷史數據進行H-S轉換，建立模時頻矩陣，具體如下：

步驟2-1、對采集的歷史數據進行特征提取，即根據采集信號的采樣頻率和采樣時間段，確定每個采樣時間段內的電壓信號；

步驟2-2、根據采樣時間段中每個采樣點所對應的電壓值，通過比較確定電壓峰值所在采樣時間段，并確定當前信號頻率；

步驟2-3、反復執行步驟2-1至步驟2-2進行多次特征提取；

步驟2-4、根據電壓峰值所在采樣時間段內采集點的個數和特征提取的次數建立模時頻矩陣，該矩陣的行數為特征提取的次數，矩陣的列數為采樣時間段內采集點的個數，矩陣中的元素為該采樣點所對應的電壓值；

步驟3、計算模時頻矩陣每行數據的能量值，通過比較確定能量值最大值并確定該行數據所對應的信號頻率值；

步驟4、反復執行步驟2至步驟3直至獲得全部歷史數據的能量值最大值及對應信號頻率值；

步驟5、根據所有歷史數據的最大能量值構建樣本集，并對樣本集進行分類，構建分類器，具體如下：

步驟5-1、隨機建立一個三維坐標系，并在該坐標系中建立分類超平面，根據該分類超平面的法向量和坐標系原點到該分類超平面的距離構建目標函數，并結合約束條件，即分類超平面的法向量取最小值和目標函數關于樣本值所獲結果最小為1，獲得最優分類超平面的法向量和坐標系原點到該分類超平面的距離，進而獲取最優分類超平面函數；

步驟5-2、構建一級分類器，即將所有樣本的最大能量值代入所獲得的最優超平面函數中，判斷其所獲函數值是否在設定范圍內，即當所獲函數值大于等于1，則該樣本為雷擊干擾電壓信號，并執行步驟5-3；當所獲函數值小于等于-1，則該樣本為短路故障干擾電壓信號或開關操作干擾電壓信號；

步驟5-3、構建二級分類器，即將屬于雷擊干擾電壓信號的樣本的最大能量值代入所獲得的最優超平面函數中，判斷其所獲函數值是否在設定范圍內，即當所獲函數值大于等于1，則該樣本為直擊雷擊干擾電壓信號，并執行步驟5-4；當所獲函數值小于等于-1，則該樣本為感應雷擊干擾電壓信號；

步驟5-4、構建三級分類器，即將屬于直擊雷擊干擾電壓信號的樣本的最大能量值代入所獲得的最優超平面函數中，判斷其所獲函數值是否在設定范圍內，即當所獲函數值大于等于1，則該樣本為雷擊地網干擾電壓信號；當所獲函數值小于等于-1，則該樣本為雷擊電壓互感器干擾電壓信號；

步驟5-5、完成分類器的構建；

步驟6、當被測變電站二次電纜電壓信號超過設定電壓值時，采集被測變電站電纜多個周期內的干擾電壓信號；

步驟7、重復步驟2至步驟3，獲得采集干擾電壓信號的能量值最大值和對應的信號頻率值，并將上述值送入構建的分類器中進行分類；

步驟8、若被測變電站電纜的干擾電壓信號為短路故障干擾電壓信號或開關操作干擾電壓信號，則計算機顯示結果；若被測變電站電纜的干擾電壓信號為感應雷擊干擾電壓信號，則計算機顯示結果，并建議檢測是否導致設備故障并更換電纜；若被測變電站電纜的干擾電壓信號為雷擊地網干擾電壓信號，則計算機顯示結果，并建議更改電纜布線及接地方式；若被測變電站電纜的干擾電壓信號為雷擊電壓互感器干擾電壓信號，則計算機顯示結果，并建議檢測是否導致設備故障及檢測電壓互感器是否損壞。

4.根據權利要求3所述的變電站電纜受雷擊干擾檢測方法，其特征在于，步驟6所述的設定電壓值為0.15倍的穩定運行電壓值。

5.根據權利要求3所述的變電站電纜受雷擊干擾檢測方法，其特征在于，步驟5-1所述的根據該分類超平面的法向量和坐標系原點到該分類超平面的距離構建目標函數，并結合約束條件，具體公式如下：

ω·x+b=0s.t.min12||ω||2min|(ω·xi)+b|=1---(1)]]>

其中，ω為分類超平面的法向量；b為坐標系原點到該分類超平面的距離；x為函數變量；x_i為第i個樣本值。