[發明專利]一種GIS內部絕緣缺陷分類與定位方法及其系統

有效

• 申請號: 201611213656.7
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106646165B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 王小華;李錫;謝鼎力;榮命哲;劉定新;楊愛軍;吳翊
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 北京前審知識產權代理有限公司 11760
• 代理人: 陳姍姍

1.一種GIS內部絕緣缺陷分類與定位方法，其包括如下步驟：

第一步驟（S1）中，在GIS腔體的每個氣室的手孔蓋板內側平行于母線的位置設有內置式UHF傳感器（1），多個內置式UHF傳感器（1）構成天線陣列以接收GIS腔體內各個所述位置的絕緣缺陷產生的信號，內置式UHF傳感器（1）采用平面等角螺旋天線，內置式UHF傳感器（1）檢測的信號頻率范圍是300MHz-2GHz；

第二步驟（S2）中，各個UHF傳感器（1）發出的UHF信號經由放大濾波后通過模數轉換后輸入FPGA芯片（8），所述UHF信號采用三級放大，其中，第一級為增強型高速電子遷移率半導體晶體管，所述FPGA芯片（8）通過緩存的方式保存幅值大于預定閾值的UHF信號，當存儲數據量滿時，新采集的數據自動覆蓋最早的數據，實現循環保存；

第三步驟（S3）中，接收來自所述FPGA芯片（8）的UHF信號的信號特征提取與識別裝置（3）通過時頻分析得到時域特征以及通過小波分析得到小波系數；

第四步驟（S4）中，時域特征和小波系數組合的特征向量歸一化處理后，采用支持向量機裝置（4）對特征向量進行訓練，采用RBF核函數，對損失函數的懲罰因子C和gamma函數參數g進行CV交叉驗證，通過比較分類正確率獲得最佳的懲罰因子C和gamma函數參數g，其中，利用網格參數法(GA)和粒子群優化算法(PSO)尋優得到最優的SVM損失函數的懲罰因子C和gamma函數參數g；

第五步驟（S5）中，利用最佳的懲罰因子C和gamma函數參數g構建支持向量機模型（SVM），所述支持向量機模型（SVM）對提取的UHF信號進行識別以判斷絕緣缺陷的種類和位置，所述支持向量機模型（SVM）確定超平面使得各個特征向量到所述超平面的距離最大以確保分類準確。

2.根據權利要求1所述的一種GIS內部絕緣缺陷分類與定位方法，其特征在于：在第二步驟（S2）中，第一級采用低噪聲放大器放大，放大的所述UHF信號通過7階帶通濾波器濾波，所述FPGA芯片（8）采用DDR-SDRAM的方式進行UHF信號的數據短暫存儲。

3.根據權利要求1所述的一種GIS內部絕緣缺陷分類與定位方法，其特征在于：第三步驟（S3）中，信號特征提取與識別裝置（3）通過短時傅里葉變換得到能量密度分布作為時域特征以及通過伸縮和平移運算對信號進行多尺度的細化分析得到小波系數。

4.一種實施權利要求1-3中任一項所述的GIS內部絕緣缺陷分類與定位方法的GIS內部絕緣缺陷分類與定位系統，其包括用于采集GIS腔體的絕緣缺陷信號的多個內置式UHF傳感器（1）、用于采集多個內置式UHF傳感器（1）發出的UHF信號的UHF信號采樣裝置（2）、用于處理所述UHF信號的信號特征提取與識別裝置（3）和用于判斷絕緣缺陷的種類和位置的支持向量機裝置（4），其特征在于：

帶有平面等角螺旋天線的所述內置式UHF傳感器（1）經由阻抗變換器連接所述UHF信號驟采樣裝置（2），所述UHF信號采樣裝置（2）包括放大模塊（5）、濾波器（6）、AD轉換器（7）、FPGA芯片（8）和無線傳輸模塊（9），無線連接所述UHF信號采樣裝置（2）的信號特征提取與識別裝置（3）包括用于分析所述UHF信號的時域特征的時域分析模塊（10）和用于分析所述UHF信號小波系數的小波分析模塊（11），所述支持向量機裝置（4）包括用于歸一化處理的歸一模塊（12）、用于優化的CV交叉驗證模塊（13）和構建支持向量機模型的支持向量機計算模塊（14）。

5.根據權利要求4所述的GIS內部絕緣缺陷分類與定位系統，其特征在于：所述時域分析模塊（10）為短時傅里葉變換計算模塊，所述小波分析模塊（11）包括多尺度計算單元。

6.根據權利要求4所述的GIS內部絕緣缺陷分類與定位系統，其特征在于：信號特征提取與識別裝置（3）和/或所述支持向量機裝置（4）包括通用處理器、數字信號處理器、專用集成電路ASIC或現場可編程門陣列FPGA。

7.根據權利要求4所述的GIS內部絕緣缺陷分類與定位系統，其特征在于：信號特征提取與識別裝置（3）和/或所述支持向量機裝置（4）包括存儲器，所述存儲器包括一個或多個只讀存儲器ROM、隨機存取存儲器RAM、快閃存儲器或電子可擦除可編程只讀存儲器EEPROM。