[發明專利]基于分層式去噪模型的充油套管局部放電脈沖信號處理方法及系統

有效

• 申請號: 202010121616.X
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111239565B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 張璐;吳奕南;吳經鋒;韓彥華;丁彬;王森;蒲路;江濤;孫蕾;郭璨;趙浩翔;王辰曦;李高陽;張大寧;穆海寶;張冠軍
• 申請（專利權）人: 國網陜西省電力公司電力科學研究院;陜西中試電力科技有限公司;國家電網有限公司;西安交通大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 西安西交通盛知識產權代理有限責任公司 61217
• 代理人: 蔡和平

本發明公開了一種基于分層式去噪模型的充油套管局部放電脈沖信號處理方法及系統，包括：利用軟件方法，對不同的干擾采用不同的去噪算法分層處理；采用分層式結構模型，模型的每一層分別對一種特定的噪聲進行濾除，同時保證每層去除干擾后的信號畸變小，以使下一層處理效果更佳。在實際調試時，根據實際應用場景靈活配置和重組，以達到有效去除各種干擾的目的，并保證原有的局部放電能量損失較小。本發明抗干擾能力強，噪聲濾除效果好，在具有多種干擾的實際情況中可得到較好的應用。

技術領域

本發明屬于電力設備在線監測技術領域，涉及充油套管局部放電脈沖信號的處理，特別涉及一種基于分層式去噪模型的充油套管局部放電脈沖信號處理方法及系統。

背景技術

充油套管是變壓器的重要部件之一，也是電氣設備中唯一承受內絕緣和外絕緣的電氣設備。變壓器出線套管結構復雜、設計緊湊，在運行過程中由于設計缺陷、安裝不當、外部環境因素等原因產生局部放電，并不斷發展，最終導致套管炸裂，變壓器停運等嚴重后果。根據德國漢諾威大學統計，套管導致的變壓器事故次數約占變壓器重大故障次數的45％。套管故障是造成變壓器非計劃停運的直接原因之一，具有偶發性強、故障影響時間長的特點。近年來我國電力系統內發生了多起套管爆炸事故，這些事故往往導致局部區域乃至大面積停電，給國民經濟和社會穩定帶來巨大的負面影響。

脈沖電流法是常用的套管局部放電在線監測方法，在線監測裝置一般安裝在套管末屏處。套管末屏有外部接地、內部接地和常接地三種接地形式。由于在正常運行中，末屏電流不僅包含局部放電電流分量，還包括整個套管的接地電流分量，末屏電流易受電網運行波動和干擾脈沖信號的影響，這使得套管末屏電流的成分較為復雜，末屏電流信號數據處理的難度較大，并且實際應用時通常存在較多電磁干擾，會使套管末屏電流中出現脈沖干擾成分，使末屏電流信號數據處理的難度進一步加大。

目前所使用的局部放電在線監測系統，通常只能對一種噪聲成分進行濾除，而對于實際應用中包含低頻噪聲、白噪聲和脈沖干擾等成分的復雜噪聲，需要一套靈活的，可靠的處理方法及系統來進行局部放電脈沖信號的數據處理。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于分層式去噪模型的充油套管局部放電脈沖信號處理方法及系統，以解決上述存在的一個或多個技術問題。本發明采用分層式去噪模型，根據實際應用中的噪聲情況，靈活配置和重組各個噪聲濾除模塊，能夠更有效地濾除噪聲，使局部放電檢測結果準確。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的一種基于分層式去噪模型的充油套管局部放電脈沖信號處理方法，包括以下步驟：采用包括FIR濾波法、小波分析和包絡線法的分層式去噪模型，逐步濾除輸入信號中的低頻噪聲、連續的周期性干擾和脈沖干擾，獲得局部放電脈沖信號。

本發明的進一步改進在于，所述逐步濾除輸入信號中的低頻噪聲、連續的周期性干擾和脈沖干擾中，采用FIR濾波法濾除輸入信號中的低頻噪聲；其中，數字FIR濾波器在FPGA中實現，采用多級橫向濾波器結構；每級濾波器的系數根據需要的類型和參數預先計算并置入CPU程序內，在采集窗口界面進行選擇；其中，所述低頻噪聲的頻率為30～300kHz。

本發明的進一步改進在于，所述逐步濾除輸入信號中的低頻噪聲、連續的周期性干擾和脈沖干擾中，采用小波分析濾除連續的周期性干擾，抑制白噪聲；其中，連續的周期性干擾和白噪聲都屬于平穩信號，局部放電信號屬于非平穩信號。

本發明的進一步改進在于，所述逐步濾除輸入信號中的低頻噪聲、連續的周期性干擾和脈沖干擾中，用小波包分解去除平穩干擾噪聲的步驟包括：

(1)小波分解，包括：對給定的--d,波函數，對原始的局部放電信號進行小波包分解；

(2)計算最佳樹結構，包括：對一給定熵，計算最佳小波包樹結構；