[發明專利]基于自相關-小波模極大值分析的電纜局部放電定位方法

有效

• 申請號: 201510092868.3
• 申請日: 2015-03-02
• 公開（公告）號: CN104730424B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 高樹國;范輝;潘瑾;陳志勇;劉賀晨;劉云鵬;劉宏亮;陳二松
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網河北省電力公司電力科學研究院;河北省電力建設調整試驗所
• 主分類號: G01R31/11
• 分類號: G01R31/11
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 徐瑞豐;董金國

1.一種基于自相關-小波模極大值分析的電纜局部放電定位方法，其特征在于，其包括以下步驟：

(1)采集并初步處理局部放電信號：

通過布置在電纜一端的局部放電檢測裝置采集電纜中的局部放電信號，經濾波放大后，由局部放電檢測裝置中的高速數字采集卡將模擬信號轉換成數字信號，最后保存處理后的局部放電信號為局部放電數據；

(2)提取局部放電入射波-反射波脈沖數據段：

對步驟(1)中采集到的局部放電數據進行濾波處理后，設定閾值，提取出包含局部放電信號的完整入射波和反射波數據的局部放電入射波-反射波脈沖數據段x(n)；所述閾值需超過反射波幅值而低于入射波幅值；

(3)進行自相關分析：

對步驟(2)中的入射波-反射波脈沖數據段x(n)進行自相關處理，提取入射波與反射波的波前時間差的估計值dN；

(4)進行小波模極大值分析：

對步驟(3)中的入射波-反射波脈沖數據段x(n)進行N層小波分解和重構，提取各層小波重構信號的最大值點作為入射波波前位置，之后以步驟(3)自相關分析得到的入射波與反射波的波前時間差的估計值dN作為參照，提取反射波小波模極大值時刻，計算入射波和反射波波前時間差，計算局部放電點位置。

2.根據權利要求書1所述的基于自相關-小波模極大值分析的電纜局部放電定位方法，其特征在于：所述步驟(1)中所述局部放電檢測裝置包括局部放電耦合電容Ck、局部放電檢測阻抗Zm、信號濾波器、信號放大器和數據采集裝置；所述局部放電耦合電容Ck的一端接在測試電纜的線芯上，其另一端和局部放電檢測阻抗Zm串聯后接地，所述信號濾波器的輸入端接在局部放電檢測阻抗Zm兩端，所述信號濾波器的輸出端經信號放大器接入數據采集裝置的輸入端；所述數據采集裝置為高速數字采集卡，所述測試電纜的線芯接高壓電源，其屏蔽層兩端接地。

3.根據權利要求書1或2所述的基于自相關-小波模極大值分析的電纜局部放電定位方法，其特征在于：所述步驟(2)中所述局部放電入射波-反射波脈沖數據段x(n)的提取過程為：設定合適閾值，保證該閾值超過反射波幅值而低于入射波幅值，提取以入射波為起點的長度為的信號區間，記為x(n)；

其中，L為信號區間長度；

l為電纜長度；

v為信號在電纜中的傳播速度；

Fs為采樣頻率；

為信號在電纜中傳播的最大時長，以保證采樣次數為L的信號區間內包含完整入射波和反射波信號；

x(n)中的n表示時間序號，n的取值范圍為1～L。

4.根據權利要求書3所述的基于自相關-小波模極大值分析的電纜局部放電定位方法，其特征在于：所述步驟(3)中自相關分析的步驟如下：

3-1、按照如下公式(1)計算出自相關分析結果序列R_xx(k)：

其中，R_xx(k)為自相關分析結果序列；

k為偏移量，k＝0，±1、±2、±3，…，±L；

3-2、提取自相關分析結果序列R_xx(k)的主峰和次峰之間的距離，作為入射波和反射波的波前時間差的估計值dN；所述主峰即最大值點，所述次峰即次最大值點。

5.根據權利要求書4所述的基于自相關-小波模極大值分析的電纜局部放電定位方法，其特征在于：所述步驟(4)中小波模極大值分析的步驟如下：

4-1、對步驟(3)中取得的局部放電入射波-反射波脈沖數據段x(n)進行N尺度的小波分解；

4-2、對范圍是2～N-1尺度下的小波變換高頻分量進行小波重構，提取第i層小波重構信號的模最大值點位置作為入射波的波前位置，記為x_li,i＝2，3，...，N-1，其對應峰值為A_li；

4-3、以步驟(3)中自相關分析得到的入射波與反射波的波前時間差的估計值dN為參照，在[x_li+dN-δ_n，x_li+dN+δ_n]區間內查找找最大值作為第i層小波重構信號模極大值點，作為反射波的波前位置，記為x_2i，其對應峰值為A_2i；其中，δ_n為自相關信號振蕩周期；

4-4、分析A_2i/A_1i的值是否滿足隨i增大逐漸增大的規律，若滿足上述規律則進行步驟4-5；

若不滿足上述規律，則表明由x_2i確定的脈沖信號為干擾信號，則返回步驟(3)進行自相關分析，重新計算入射波與反射波的波前時間差的估計值dN；

4-5、依照如下公式(2)計算第i層小波重構信號確定的入射波與反射波波前時間差ΔN_i：

ΔN_i＝x_2i-x_1i (式2)

其中，ΔN_i為第i層小波重構信號確定的入射波與反射波波前時間差；

x_2i為第i層小波重構信號確定的反射波的波前位置；

x_1i為第i層小波重構信號確定的入射波的波前位置；

從而依照如下公式(3)計算入射波與反射波傳播時間差Δτ：

Δτ＝ΔN/Fs (式3)

其中，Fs為采樣頻率；

ΔN為ΔN_i平均值；

4-6、將入射波與反射波傳播時間差Δτ代入如下公式(4)計算得到局部放電點位置；

其中，l_pd為局部放電點位置與電纜A端的距離；

l為電纜長度；

v為信號在電纜中的傳播速度。