[發明專利]基于波形特征識別的斷路器狀態檢測方法

有效

• 申請號: 201610908008.7
• 申請日: 2016-10-18
• 公開（公告）號: CN106526468B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 李賓賓;柯艷國;田宇;羅沙;朱勝龍;朱太云;楊為;程登峰;葉劍濤
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網安徽省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種基于波形特征識別的斷路器狀態檢測方法，其特征是包括如下步驟：

步驟1、采集一段正常工況下斷路器的正常分合閘電流信號x(t)；

步驟2、將電流信號x(t)分解為m個固有模式函數分量IMF，即：

x(t)＝∑c_i(t)+r_i(t)；

其中，c_i(t)為電流信號x(t)的一個IMF分量，i＝1,…,m；r_i(t)為差值信號；

步驟3、將前p階IMF分量相加，p≤m，構成去噪后的電流信號z(t)為：

步驟4、對于電流去噪信號z(t)進行分析，得到正常工況下斷路器的分合閘電流信號特征向量集X為：是與正常分合閘電流信號的特征向量所對應的特征點的坐標；

步驟5、針對現場實際工況進行信號采集，獲得被測斷路器的分合閘電流信號，按照與步驟2～步驟4的相同方式獲得實際工況下被測斷路器的電流信號特征向量集Y為：是與被測斷路器的分合閘電流信號的特征向量所對應的特征點的坐標；

步驟6、計算獲得向量集合相似度d為：

其中，k為特征向量的個數，j＝1，2…k；

若d值大于或等于0.9，判斷被測斷路器與正常工況下斷路器的分合閘電流信號波形相似，現場實際工況為正常工況，被測斷路器為正常；

若d值小于0.9，因被測斷路器與正常工況下斷路器的分合閘電流信號波形存在較大偏差，判斷為被測斷路器出現故障；

所述步驟2中將電流信號x(t)分解為m個固有模式函數分量IMF是按如下步驟進行：

步驟2.1、對所述電流信號x(t)進行求導，獲得時間序列y(t)，將所述時間序列y(t)中相鄰兩點乘積記為：py_r(t)，則有：py_r(t)＝y_r(t)×y_r-1(t)，r＝2,3,…,n-1；

步驟2.2、根據py_r(t)和y(t)的值，按如下方式依次找尋電流信號x(t)的所有局部極大值點eb(t)和所有局部極小值點es(t)：

若py_r(t)＜0，且y_r-1(t)＜0，則x_r-1(t)為局部極小值點es(t)；

若py_r(t)＜0，且y_r-1(t)＞0，則x_r-1(t)為局部極大值點eb(t)；

若py_r(t)＞0，則x_r-1(t)為非極值點；

當py_r(t)＝0，且y_r-1(t)＝0，令py_r(t)'為：py_r(t)'＝y_r(t)×y_r-2(t)，則有：

若py_r(t)'＜0，且y_r-2(t)＜0，則x_r-1(t)為局部極小值點es(t)；

若py_r(t)'＜0，且y_r-2(t)＞0，則x_r-1(t)為局部極大值點eb(t)；

若y_r-2(t)＝0，則x_r-1(t)為非極值點；

步驟2.3、將步驟2.2中所有局部極大值點eb(t)和所有局部極小值點es(t)用三次樣條插值函數s(t)連接起來，分別求出上包絡線e_max(t)和下包絡線e_min(t)，所述三次樣條插值函數s(t)是在電流信號x(t)的每一個小區間上不超過三次的多項式，并有：

其中，m_q和m_q+1為三次樣條插值函數s(t)在對應的小區間兩端點處的二階導數值；所述小區間定義為[t_q,t_q+1]；

步驟2.4、計算獲得上包絡線和下包絡線的均值m(t)為：m(t)＝(e_max(t)+e_min(t))/2，將電流信號x(t)減去所述均值m(t)，得到更新時間序列y₁(t)；

步驟2.5、判斷所述更新時間序列y₁(t)是否同時滿足條件A和條件B：

條件A、在整個信號長度上，極值點和過零點的數目相等或者相差一個；

條件B、在任意時刻，由極大值點定義的上包絡線和由極小值點定義的下包絡線的平均值為零；

若同時滿足條件A和條件B，則y₁(t)為固有模式函數分量；

若不同時滿足條件A和條件B，則將y₁(t)作為一個原始分量，重復步驟2.1～2.4，直至更新時間序列y₁(t)同時滿足條件A和條件B時，將更新時間序列y₁(t)記為c_i(t)，c_i(t)即為電流信號x(t)的一個固有模式函數分量；

步驟2.6、將c_i(t)從電流信號x(t)中分離出來，得到差值信號r_i(t)為：r_i(t)＝x(t)-c_i(t)；以所述差值信號r_i(t)作為更新的待處理電流信號；

步驟2.7、重復步驟2.1～2.6，直至滿足迭代終止準則，得到全部m個固有模式函數分量，所述迭代終止準則為：所得到的更新時間序列y_i(t)為窄帶信號；

所述電流信號x(t)即被分解為由式(1)表征的若干個IMF分量和剩余的差值信號之和：

x(t)＝∑c_i(t)+r_i(t) (1)；

所述步驟4是按如下過程獲得特征向量集X：

步驟4.1、記信號起始點O為坐標原點O(0,0)，從起始點O開始，每間隔n₀個點選取一個特征點T，所述特征點T的坐標記為n₀＝round(f/1000)，round表示取整數運算，特征點個數w為：w＝round(n/n₀)，j＝1,2,...,w，f為采樣頻率，n為采樣點個數；

步驟4.2、分別連接坐標原點O與各特征點T，得到各特征向量，以所述各特征向量構成電流信號的特征向量集X，

所述步驟5是按如下過程獲得特征向量集Y：

針對現場實際工況進行信號采集，獲得被測斷路器的分合閘電流信號，按照與步驟4.1～步驟4.2相同的方式獲得特征向量集Y，