[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

公開了一種GIS內部絕緣缺陷分類與定位方法及其系統，包括在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，各個UHF傳感器發出的UHF信號經由放大濾波后通過模數轉換后輸入FPGA芯片，接收來自FPGA芯片的UHF信號的信號特征提取與識別裝置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；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對特征向量進行訓練，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)；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。

技術領域

本發明屬于電氣技術領域，涉及電力設備的帶電檢測技術，特別是涉及一種GIS內部絕緣缺陷分類與定位方法及其GIS內部絕緣缺陷分類與定位系統。

背景技術

GIS(氣體絕緣金屬封閉組合電器)是電力系統非常關鍵的設備，如果在運行的過程中發生了故障又得不到及時的處理，將有可能給電網的運行帶來嚴重的危害。在GIS的加工制造與運行過程中，內部很難避免會產生絕緣缺陷。絕緣缺陷在高電壓的作用下，會產生電場畸變，產生局部放電現象。一方面，局放現象是絕緣缺陷的表征與體現，另一方面，局放會導致GIS的絕緣特性進一步劣化，最嚴重的后果就是導致設備絕緣擊穿，影響整個電力系統的安全穩定運行。所以對GIS內部的局部放電進行檢測十分必要。由于GIS是封閉式設備，不僅需要檢測到局放，更進一步地，還需要對產生局放的絕緣缺陷進行類型識別與定位，方便工作人員安排檢修。

針對GIS局放檢測，缺陷分類與定位，學者們已經進行了一些研究。已公開的發明專利《GIS特高頻局部放電信號識別方法及系統》對局放信號進行預處理，得到三維譜圖，并將三維譜圖投影后提取放電特征參數。已公開的發明專利《基于GK模糊聚類的GIS局部放電類型識別方法》提取GIS局部放電灰度圖像的分形特征，通過GK模糊聚類算法隔離干擾信號，采用支持向量機分類算法識別GIS局放類型。已公開的發明專利《一種GIS絕緣缺陷局部放電圖譜模式識別方法》根據局放圖譜的相位、幅值特征建立數學模型，用大量放電數據進行訓練，并通過神經網絡算法識別局放類型。以上專利中所涉及的局放識別方法及系統，都是基于相位分辨的局部放電(PRPD)圖譜進行的，即將每一個帶有相位標識的局部放電脈沖及其放電量按照工頻相位顯示出來，放電脈沖沒有時間信息，屬于一段時間內的局放脈沖的疊加，具有統計意義。

但是局部放電電流上升沿極陡，一般在ns級，所以激發的超高頻信號頻率范圍達到數GHz，持續時間約數十ns。對UHF信號直接識別有較大的難度，并且對硬件設備要求較高。但是，諸多文獻中已經證實，UHF信號的原始波形無論在時域還是頻域都有著豐富的信息，其特征能夠反映絕緣缺陷的類型、位置。目前市場上的局放檢測設備普遍進行檢波、低頻采樣、獲取統計特性的方法，與之有顯著區別的是，本發明公開了一種基于高速采樣的GIS絕緣缺陷檢測系統，并通過時頻分析與小波分析方法提取UHF原始波形的時頻域特征，建立支持向量機算法模型，通過大量放電信息的訓練，從而實現實際檢測工作中對絕緣缺陷種類和位置的分類識別。

發明內容

為了增強電力系統運行可靠性，減少由于絕緣缺陷導致的GIS設備故障，本發明提供了一種GIS內部絕緣缺陷分類與定位方法及其GIS內部絕緣缺陷分類與定位系統。本發明的目的包括：(1)檢測GIS內部是否存在絕緣缺陷；(2)采集絕緣缺陷產生的局部放電UHF信號，并提取其時頻域特征；(3)識別絕緣缺陷的類型；(4)實現絕緣缺陷的定位。

本發明的目的是通過以下技術方案予以實現：

本發明的一方面，一種GIS內部絕緣缺陷分類與定位方法包括如下步驟：

第一步驟中，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，多個內置式UHF傳感器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。