[發(fā)明專利]變壓器脈沖電流局部放電波形的分類和去噪方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711122304.5
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107942210A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 司文榮;傅晨釗;吳天逸;陳璐;袁鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)上海市電力公司;華東電力試驗研究院有限公司;西安茂榮電力設(shè)備有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G06N3/08
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31225
• 代理人: 應(yīng)小波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變壓器脈沖電流局部放電檢測技術(shù)，尤其是涉及一種利用Wigner時頻分布構(gòu)建變壓器脈沖電流局部放電波形的快速分類和去噪方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

對110kV及以上高電壓等級變壓器電力設(shè)備的絕緣進(jìn)行在線監(jiān)測、帶電檢測或離線耐壓試驗時，基于局部放電脈沖峰值-時間序列的傳統(tǒng)檢測系統(tǒng)對于存在多局放源(包含兩個)或異常干擾噪聲源時，若信號源頻譜重疊，其獲取的數(shù)據(jù)將是隨機(jī)混疊的峰值-時間/相位序列，相應(yīng)的PRPD(phase resolved partial discharge)放電譜圖也是隨機(jī)混疊的，使用統(tǒng)計分析獲取的放電指紋將與故障特征數(shù)據(jù)庫中的單個缺陷的放電指紋不匹配。因此，對此類問題再使用單一缺陷模型構(gòu)造的數(shù)據(jù)庫對監(jiān)測或檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行識別分析，診斷系統(tǒng)可能無法給出準(zhǔn)確結(jié)果。

針對上述工況，國外意大利Bologna大學(xué)于2002年開始、國內(nèi)西安交通大學(xué)則于2008年開始，相繼提出了基于寬帶檢測的多局放源檢測技術(shù)。即將傳統(tǒng)的脈沖峰值-時間序列檢測改為脈沖波形-時間序列檢測，即記錄單個局放脈沖波形及其獲取時間點(相位)；使用某種方法將獲取的脈沖群進(jìn)行快速分類，并將具有相似性脈沖組成的各子類脈沖群轉(zhuǎn)換成峰值-時間序列，然后再按傳統(tǒng)的PRPD放電譜圖進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，與由單個人工缺陷模型構(gòu)造的放電模式進(jìn)行對比并做出放電模式判別。與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中放電模式無關(guān)的子脈沖群，可判斷為噪聲(或是無效數(shù)據(jù))。這樣，該系統(tǒng)不僅解決了峰值-時間序列的混疊問題，而且可以對存在干擾的多局放源進(jìn)行檢測和識別。隨后，清華大學(xué)、華北電力大學(xué)于2009年開始也對該技術(shù)進(jìn)行了研究和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種變壓器脈沖電流局部放電波形的分類和去噪方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種變壓器脈沖電流局部放電波形的分類和去噪方法，該方法包括：采用高速采集單元記錄變壓器交流耐壓下的脈沖電流放電信號、放電時刻和試驗電壓波形數(shù)據(jù)；

對測量得到的數(shù)據(jù)處理成脈沖電流波形-時間序列，基于Wigner時頻分布算法對脈沖電流波形-時間序列對應(yīng)的脈沖群進(jìn)行特征參數(shù)提取，形成2D特征參數(shù)分布圖；

對2D特征參數(shù)分布圖使用無監(jiān)督聚類競爭學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)算法對獲取的脈沖群進(jìn)行快速分類，從而實現(xiàn)變壓器脈沖電流局部放電波形的快速分類和去噪。

優(yōu)選地，所述的2D特征參數(shù)分布圖用于直觀顯示不同脈沖群類聚特性。

優(yōu)選地，該方法具體包括以下步驟：

步驟1，基于交流耐壓試驗和局部放電脈沖電流寬帶檢測系統(tǒng)，對變壓器試品進(jìn)行試驗，獲取振交流電壓波形下的局部放電脈沖電流波形、放電時刻和試驗電壓波形數(shù)據(jù)；

步驟2，局部放電脈沖波形數(shù)據(jù)采集基于脈沖波形觸發(fā)技術(shù)記錄單個時域波形和對應(yīng)放電時刻；

步驟3，形成脈沖波形-時間序列并繪制對應(yīng)的PRPD譜圖；

步驟4，采用Wigner時頻分布算法對脈沖電流波形-時間序列對應(yīng)的脈沖群進(jìn)行特征參數(shù)提取，形成2D特征參數(shù)分布圖；

步驟5，基于2D特征參數(shù)分布圖使用無監(jiān)督聚類競爭學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)分析算法對獲取的脈沖群進(jìn)行快速分類；

步驟6，分類結(jié)果的子脈沖群PRPD譜圖繪制，用于區(qū)分干擾源和局部放電源，從而實現(xiàn)快速分類和去噪。

優(yōu)選地，所述的交流耐壓試驗和局部放電脈沖電流寬帶檢測系統(tǒng)包括電容分壓器、檢測阻抗、采集存儲傳輸裝置、交流試驗高壓電源和控制器，所述的控制器分別與采集存儲傳輸裝置和交流試驗高壓電源連接，所述的交流試驗高壓電源分別與電容分壓器、檢測阻抗連接，所述的檢測阻抗與變壓器試品連接，所述的采集存儲傳輸裝置分別與電容分壓器和變壓器試品連接。

優(yōu)選地，所述的電容分壓器包括依次串聯(lián)的電容C1和電容C2，用于對交流高電壓進(jìn)行分壓，將低壓臂電壓波形信號傳送至采集存儲傳輸裝置。

優(yōu)選地，所述的交流耐壓試驗和局部放電脈沖電流寬帶檢測系統(tǒng)的各參數(shù)如下：

a)檢測阻抗響應(yīng)帶寬需達(dá)到ns級，不會畸變局部放電脈沖電流的時域波形；

b)C1和C2組成的電容分壓器的響應(yīng)帶寬需達(dá)到μs級，不會畸變交流試驗電壓的時域波形；

c)采集存儲傳輸裝置的采樣率：局部放電脈沖電流信號在100MS/s及以上，模擬帶寬50MHz及以上；試驗電壓波形信號在1MS/s及以上，模擬帶寬500kHz及以上。

優(yōu)選地，所述的脈沖波形-時間序列P(t_j)具體為：