專利名稱：用于現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下局部放電測(cè)量裝置及其信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于GIS設(shè)備絕緣狀況檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓 下局部放電測(cè)量裝置及其信號(hào)處理方法，適用于超高壓(750kV)GIS設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的沖 擊電壓下局部放電信號(hào)處理。
背景技術(shù)：
(Gas-insulated metal-enclosed switchgear, GIS)在制造、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和安裝中可能發(fā)生的問(wèn)題有零部件松動(dòng)、脫落，電極表面刮傷或安 裝錯(cuò)位引起的電極表面缺陷，導(dǎo)電微粒進(jìn)入或工具遺忘在裝置內(nèi)等。上述意外因素均會(huì)導(dǎo) 致絕緣故障，相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，GIS的絕緣事故中約有2/3發(fā)生在未進(jìn)行過(guò)現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn) 的設(shè)備上?，F(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)的目的是檢查總體裝配的絕緣性能是否完好，因此GIS在現(xiàn)場(chǎng)組 裝后必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)。近年來(lái)，局部放電測(cè)量已成為GIS絕緣監(jiān)測(cè)的重要手段。GIS在作現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試 驗(yàn)的同時(shí)測(cè)量局部放電，對(duì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后設(shè)備的絕緣缺陷發(fā)揮了重要作用，國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)(GB)和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(IEC)均對(duì)GIS的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及局部放電檢測(cè)方法給出了具體的規(guī) 定，可以說(shuō)對(duì)GIS進(jìn)行工頻耐壓及局部放電測(cè)量的方法和技術(shù)已達(dá)到比較成熟的階段。然而，隨著設(shè)備電壓等級(jí)的不斷提高，對(duì)于高電壓等級(jí)設(shè)備的工頻耐壓試驗(yàn)與沖 擊耐壓試驗(yàn)的等效性已不能滿足要求。研究發(fā)現(xiàn)，SF6氣體中的隱患對(duì)于不同的電壓波形 其靈敏度不同。工頻耐壓試驗(yàn)對(duì)檢查介質(zhì)污染、SF6氣體受潮等引起的絕緣擊穿相當(dāng)靈敏， 但對(duì)于金屬表面有劃痕，導(dǎo)體表面狀態(tài)不良等靈敏度不高，隱患不易發(fā)現(xiàn)。而在沖擊耐壓試 驗(yàn)下，由于極不均勻電場(chǎng)擊穿時(shí)電暈穩(wěn)定化作用差，因此，沖擊試驗(yàn)對(duì)檢查固定金屬微粒、 零件遺留在GIS設(shè)備內(nèi)部、屏蔽罩安裝不當(dāng)?shù)惹闆r非常有效。因此GIS設(shè)備雖然做過(guò)交流 耐壓試驗(yàn)還不足以發(fā)現(xiàn)所有隱患。此外，對(duì)于某些缺陷，工頻電壓雖然可以激發(fā)、暴露缺陷 但由于其持續(xù)性的特點(diǎn)也同時(shí)會(huì)使缺陷進(jìn)一步擴(kuò)大，從而給設(shè)備造成更大的損傷。沖擊電 壓由于其一過(guò)性的特點(diǎn)，在激發(fā)、暴露缺陷的同時(shí)，并不會(huì)擴(kuò)大缺陷。因此根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī) 定，針對(duì)GIS設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)進(jìn)行沖擊電壓特別是操作沖擊電壓試驗(yàn)并在本項(xiàng)目研究的 基礎(chǔ)上同時(shí)進(jìn)行沖擊電壓下局部放電的檢測(cè)以便更有效地發(fā)現(xiàn)缺陷就是一個(gè)迫切需要解 決的問(wèn)題。本方法的提出的另一個(gè)有利條件是IEC60060-3對(duì)電力設(shè)備做現(xiàn)場(chǎng)沖擊耐壓試 驗(yàn)所使用的雷電沖擊、操作沖擊波形做了明確規(guī)定，推薦的波形具有產(chǎn)生效率高因而適合 現(xiàn)場(chǎng)使用又具有和實(shí)驗(yàn)室相應(yīng)波形的一致性因而便于對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較的優(yōu)點(diǎn)，這也是本方 法的提出與以后實(shí)施的重要標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)?；谝陨?，在進(jìn)行GIS現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓試驗(yàn)的同時(shí)進(jìn) 行局部放電測(cè)量對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部隱患，確保設(shè)備安全運(yùn)行具有重要的實(shí)際意義。因此，沖 擊電壓下局部放電測(cè)量技術(shù)具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。目前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行沖擊電壓下局部放電檢測(cè)沒(méi)有成熟的方法，也缺乏相關(guān)試驗(yàn)標(biāo) 準(zhǔn)，基于此本方法提出在標(biāo)準(zhǔn)的沖擊耐壓試驗(yàn)的同時(shí)進(jìn)行局部放電檢測(cè)，使用羅格夫斯基 線圈的方式從GIS試品的接地線上取得位移電流信號(hào)，并通過(guò)一些信號(hào)處理技術(shù)提取局部放電信號(hào)。本技術(shù)的提出對(duì)于電力設(shè)備的絕緣安全和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行都有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種用于現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下局部 放電測(cè)量裝置及其信號(hào)處理方法，該裝置通過(guò)羅氏線圈檢測(cè)GIS接地線上的位移電流信 號(hào)，不僅現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量回路搭建簡(jiǎn)單，而且配合信號(hào)處理方法的測(cè)量方式，使操作更容易，而且 能夠保障人員及設(shè)備的安全。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)解決的這種用于現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下的局部放電測(cè)量裝置，包括電流傳感器、分接頭，電壓 衰減器，電壓瞬態(tài)抑制器以及后端處理及顯示系統(tǒng)，所述電流傳感器的輸出端通過(guò)積分電 阻和同軸電纜連接至分接頭的輸入端，所述分接頭的輸出端一路連接至電壓衰減器的輸入 端，另一路連接至電壓瞬態(tài)抑制器的輸入端；所述電壓衰減器和電壓瞬態(tài)抑制器的輸出端 分別連接至后端處理及顯示系統(tǒng)上。上述后端處理及顯示系統(tǒng)為工控機(jī)。上述電流傳感器采用羅氏線圈電流傳感器，所述羅氏線圈電流傳感器穿套在沖擊 電壓耐壓試驗(yàn)回路的待測(cè)GIS設(shè)備接地線上，將接地電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，并使用同 軸電纜將電壓信號(hào)傳輸至后級(jí)的信號(hào)處理系統(tǒng)。上述羅氏線圈電流傳感器采用百兆級(jí)工作頻率及高初始磁導(dǎo)率的Ni-Zn磁芯?；谏鲜鲇糜诂F(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下的局部放電測(cè)量裝置，本發(fā)明提供一種信號(hào)處理方 法，包括以下步驟1)后端處理及顯示系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡分別采集電壓衰減器和電壓瞬態(tài)抑制器 (TVS)輸出的電壓信號(hào)，并對(duì)兩路電壓信號(hào)分別進(jìn)行離散小波變換，使用變比例萎縮去噪方 法對(duì)離散小波進(jìn)行處理，得到去噪后的局部放電脈沖信號(hào)；2)對(duì)步驟1)得到的局部放電脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，提取其基于小波變換的特征信 息，結(jié)合統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的建立以及放電脈沖類型識(shí)別首先對(duì)去噪后的局部放電脈沖信號(hào)進(jìn)行三層小波包分解，分別提取第三層從低頻 到高頻多個(gè)頻率成份的信號(hào)特征，得到小波包分解系數(shù)X3i，對(duì)小波包分解系數(shù)X3i重構(gòu)，以 S3i表示X3i的重構(gòu)信號(hào)，i取值為0 7，由于信號(hào)頻帶較寬，僅對(duì)第三層進(jìn)行分析，總信 號(hào)S可以表示為
7S = Y4S31,
i=0然后對(duì)去噪后的局部放電脈沖信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到局部放電信號(hào)的頻 譜特征參數(shù)；最后以S3i對(duì)局部放電信號(hào)的頻譜特征進(jìn)行分類，構(gòu)造特征向量，確定正常與局放 故障狀態(tài)下，特征向量的特征值及容差范圍，設(shè)向量的元素E3i/E的特征值為Cj， 容差范圍 是Α:
η
Vx7.,^ _fi
=-，
η
η為試驗(yàn)次數(shù)；xjk為小波分解系數(shù)X3i中的元素，然后依照下式對(duì)Cj進(jìn)行歸一化處 理，得到歸一化矩陣T'T' = [ C。/C，C1ZC, C2/C，C3/C，C4/C，C5/C, C6/C, c7/c]；Cj 的容差范圍 Δ . =K(-^(x]k -CjYf，其中 K = 3，4，5
n k=\同樣，也對(duì)容差Δ Cj進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化矩陣AC'AC' = [ Δ C0/C, AC1ZC, Δ C2/C, Δ C3/C, Δ C4/C, Δ C5/C, Δ C6/C, Δ C7/C]3)將步驟1)和2)中得到的特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，得到?jīng)_擊電壓下局部放電 次數(shù)、脈沖幅值、放電脈沖時(shí)間序列參數(shù)、缺陷局部放電頻率特征以及不同電壓等級(jí)下的放 電概率信息。以上步驟1)中，所述的使用變比例萎縮去噪方法對(duì)離散小波進(jìn)行處理的方法為(1)首先在信號(hào)小波系數(shù)高斯分布的前提下，基于最小均方差MSE得到原始小波 系數(shù)X的估計(jì)為Y的函數(shù)，記為x = h (Y)，其均方誤差表示為MSE = E (x-h (Y)) 2 ；(2)使用線性回歸的方法推導(dǎo)出原始小波系數(shù)X的比例估計(jì)設(shè)X、Y的數(shù)學(xué)期望分別是μ χ，μ γ，標(biāo)準(zhǔn)差分別是σ χ，σ γ，X與Y的相關(guān)系數(shù)是r， X與Y的線性關(guān)系為Z = /^(7) = α + W^則最小均方差MSE = min{E(X-(a+bY))2}；由最佳
線性預(yù)測(cè)得到ΚΥ) = μχ+^{Υ-μγ),
σγ其最小均方誤差MMSE = x(}-r2)·,式中！·是X與Y的相關(guān)系數(shù)， r= I 2，因此 MMSE =噪聲方差估計(jì)σ η采用小波去噪中值估計(jì)法得到on = M(|Y(i, j) |)/0. 6745, Y(i, j) e HH1σ χ的值根據(jù)局部噪聲尺度變化而設(shè)定，采用基于局部自適應(yīng)一維窗口的極大似 然法和最大后驗(yàn)概率估計(jì)法計(jì)算σχ。所述Qx根據(jù)下式計(jì)算
Λ
σ2χ{ ) = argmax ]~[ ρ(Υ(η)σ2)
σ2>0 (n)eN(i)=max(0,-^— Z Y1 { )-O1n)
M(n) (n>N(i)式中ρ (Y (η) σ 2)為服從零均值。以上步驟2)中所述頻譜特征參數(shù)包括主頻范圍，中心頻率和相角特征。本發(fā)明具有以下有益效果(1)本發(fā)明用于現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下的局部放電測(cè)量裝置是通過(guò)羅氏線圈檢測(cè)GIS接 地線上的位移電流信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量回路搭建簡(jiǎn)單，該種測(cè)量方式不僅操作容易，而且保障了 人員及設(shè)備的安全。(2)本發(fā)明在對(duì)羅氏線圈輸出的較大幅值的電壓信號(hào)進(jìn)行前期硬件處理時(shí)，采用 衰減器和電壓瞬態(tài)抑制器同時(shí)處理的方式，不但能夠?qū)⒏叻档碾妷盒盘?hào)處理至后級(jí)信號(hào) 處理裝置所允許的范圍內(nèi)，而且能夠有效獲取接地電流信號(hào)的波形，有效凸顯接地電流信號(hào)上疊加的局部放電脈沖信號(hào)。(3)本發(fā)明提供的后級(jí)信號(hào)處理方法能夠有效的去除現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的背景噪聲，濾 除位移電流信號(hào)，提取局部放電脈沖信號(hào)，并能夠分析局部放電脈沖信號(hào)的特征參數(shù)及統(tǒng) 計(jì)信息，建立沖擊電壓下局部放電數(shù)據(jù)庫(kù)。綜上所述，本發(fā)明 能夠有效提高對(duì)GIS設(shè)備的絕緣狀態(tài)評(píng)估及判斷的效果，對(duì)超 高壓等級(jí)的電力系統(tǒng)安全運(yùn)行有極其重大的意義。


圖1為本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理圖；圖2為位移電流信號(hào)與局部放電信號(hào)疊加仿真結(jié)果；圖3為本發(fā)明在一臺(tái)800kV GIS上的接線示意圖；圖4為使用本方法對(duì)沖擊電壓下局部放電測(cè)量的結(jié)果示例；圖5為沖擊電壓下局部放電次數(shù)、脈沖幅值、放電脈沖時(shí)間序列參數(shù)、缺陷局部放 電頻率特征以及不同電壓等級(jí)下的放電概率信息，其中(a)表示的是待提取局部放電脈沖 的放電次數(shù)、脈沖幅值及時(shí)間序列參數(shù)示例；(b)表示的是通過(guò)多次試驗(yàn)得到的放電概率 隨施加電壓變化的統(tǒng)計(jì)信息示例。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述參見(jiàn)圖1，這種用于現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下的局部放電測(cè)量裝置，包括電流傳感器、分接 頭，電壓衰減器，電壓瞬態(tài)抑制器TVS以及后端處理及顯示系統(tǒng)。在本發(fā)明中，盡量選擇測(cè) 量頻帶較寬，測(cè)量電流較大的電流傳感器，這樣才能夠?qū)⒏哳l的局部放電信號(hào)從μ S級(jí)的 位移電流中提取出來(lái)，并盡量保證電流傳感器的靈敏度滿足測(cè)量要求。本發(fā)明的較佳實(shí)施 例中，電流傳感器選用羅氏線圈電流傳感器，此傳感器采用百兆級(jí)工作頻率及高初始磁導(dǎo) 率的Ni-Zn磁芯。將羅氏線圈電流傳感器穿套在沖擊電壓耐壓試驗(yàn)回路的待測(cè)GIS設(shè)備接 地線上，將接地電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，并使用同軸電纜將電壓信號(hào)傳輸至后級(jí)的信號(hào) 處理系統(tǒng)。具體連接關(guān)系為電流傳感器的輸出端通過(guò)積分電阻和同軸電纜連接至分接頭 的輸入端，分接頭的輸出端一路連接至電壓衰減器的輸入端，另一路連接至電壓瞬態(tài)抑制 器TVS的輸入端。電壓衰減器和電壓瞬態(tài)抑制器TVS的輸出端分別連接至后端處理及顯示 系統(tǒng)上。圖3所示的是以現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)SOOkV GIS為例，沖擊電壓下局部放電測(cè)量的安裝示意 圖，將高頻電流傳感器穿套在GIS的接地線上，并用匹配50Ω電纜將信號(hào)傳入以上所述的 由電壓傳感器和TVS組成的信號(hào)處理系統(tǒng)。上述的電壓衰減器和電壓瞬態(tài)抑制器的選擇采用仿真計(jì)算的方法得到(1)輸出電壓為單位值時(shí)試品電容C = InF上產(chǎn)生的位移電流根據(jù)位移電流計(jì)算 公式(1)，得標(biāo)準(zhǔn)雷電波在試品電容C = InF上產(chǎn)生的位移電流數(shù)學(xué)表達(dá)式如式(2)所示i = C—(1)
dt V，I = CX 1.03725 X (2468900 X exp (-2468900t) -14659 X exp (-14659 X t)) (2)仿真求得輸出電壓U為單位值時(shí)在試品電容C上產(chǎn)生的位移電流I
的最大幅值為2. 5kA左右，其頻率分布主要為0 IOMHz。(2)典型局放脈沖仿真 局放脈沖通常采用以下四種函數(shù)進(jìn)行仿真單指數(shù)衰減形式Y(jié)1 (t) = ke1'τ(3)雙指數(shù)衰減形式y(tǒng)2 (t) = A (e—1.3t/ τ —e—2.2t/ τ)(4)單指數(shù)衰減振蕩形式Y(jié)1 (t) = Ae_t/'sin(2 π fct)(5)雙指數(shù)衰減振蕩形式y(tǒng)2 (t) = A (e"L 3t/ τ -e"2'2t/ τ) sin (2 Ji fct) (6)式中τ為衰減系數(shù)，fc為振蕩頻率，A為脈沖幅值。(3)位移電流疊加局放脈沖將輸出電壓U設(shè)為IkV時(shí)再進(jìn)行位移電流與脈沖信號(hào)的疊加(假設(shè)四種局放脈沖 分別發(fā)生對(duì)應(yīng)于位移電流的位置為1 μ s、2 μ s、3 μ s和4 μ s處)，結(jié)果如圖4所示。實(shí)際GIS試品做耐壓試驗(yàn)時(shí)，試品上所加電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于lkV，這里假設(shè)試品上電壓 為IOOOkV,而局放脈沖幅值A(chǔ)仍然采用單位值IV，則在此電壓下位移電流疊加局放脈沖，局 部放電信號(hào)也同時(shí)衰減1000倍。這樣，局部放電信號(hào)將湮沒(méi)在現(xiàn)場(chǎng)的背景噪聲中。(4)電壓瞬態(tài)抑制器TVS的選擇局部放電信號(hào)相對(duì)位移電流信號(hào)較小，選擇通流較大，鉗制電壓較低的TVS即可 滿足需要，在以上條件下選擇型號(hào)為1. 5KE6. 8CA的TVS，其鉗位電壓為10. 5V，最大通流為 150A。圖4所示的是以現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)SOOkV GIS為例，使用本方法測(cè)得的局部放電測(cè)量結(jié)果， 圖中黃色線表示通過(guò)衰減器后的信號(hào)，藍(lán)色線表示通過(guò)TVS后的信號(hào)。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，后端處理及顯示系統(tǒng)采用工控機(jī)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還提出的用于現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下的局部放電測(cè)量裝置的后端信號(hào)處理方法， 包括以下步驟1)后端處理及顯示系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡分別采集電壓衰減器和電壓瞬態(tài)抑制器 TVS輸出的電壓信號(hào)，并對(duì)兩路電壓信號(hào)分別進(jìn)行離散小波變換，使用變比例萎縮去噪方法 對(duì)離散小波進(jìn)行處理，得到去噪后的局部放電脈沖信號(hào)；所述的使用變比例萎縮去噪方法 對(duì)離散小波進(jìn)行處理的方法為(1)首先在信號(hào)小波系數(shù)高斯分布的前提下，基于最小均方差MSE得到原始小波 系數(shù)X的估計(jì)為Y的函數(shù)，記為x = h (Y)，其均方誤差表示為MSE = E(X-h(Y))2 ；(2)使用線性回歸的方法推導(dǎo)出原始小波系數(shù)X的比例估計(jì)設(shè)X、Y的數(shù)學(xué)期望分別是μ χ，μ γ，標(biāo)準(zhǔn)差分別是σ χ，σ γ，X與Y的相關(guān)系數(shù)是r， X與Y的線性關(guān)系為Z = /^(7) = α + W^則最小均方差MSE = min{E(X-(a+bY))2}；由最佳
線性預(yù)測(cè)得到ΚΥ) = μχ+^{Υ-μγ),
σγ其最小均方誤差=；式中r是X與Y的相關(guān)系數(shù)，
權(quán)利要求
1.一種用于現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下的局部放電測(cè)量裝置，其特征在于包括電流傳感器、分 接頭，電壓衰減器，電壓瞬態(tài)抑制器(TVS)以及后端處理及顯示系統(tǒng)，所述電流傳感器的輸 出端通過(guò)積分電阻和同軸電纜連接至分接頭的輸入端，所述分接頭的輸出端一路連接至電 壓衰減器的輸入端，另一路連接至電壓瞬態(tài)抑制器(TVS)的輸入端；所述電壓衰減器和電 壓瞬態(tài)抑制器(TVS)的輸出端分別連接至后端處理及顯示系統(tǒng)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部放電測(cè)量裝置，其特征在于所述后端處理及顯示系統(tǒng) 為工控機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部放電測(cè)量裝置，其特征在于所述電流傳感器采用羅氏 線圈電流傳感器，所述羅氏線圈電流傳感器穿套在沖擊電壓耐壓試驗(yàn)回路的待測(cè)GIS設(shè)備 接地線上，將接地電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，并使用同軸電纜將電壓信號(hào)傳輸至后級(jí)的信 號(hào)處理系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的局部放電測(cè)量裝置，其特征在于所述羅氏線圈電流傳感器 采用百兆級(jí)工作頻率及高初始磁導(dǎo)率的Ni-Zn磁芯。
5.一種基于權(quán)利要求1所述的用于現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下的局部放電測(cè)量裝置的信號(hào)處理 方法，其特征在于，包括以下步驟1)后端處理及顯示系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡分別采集電壓衰減器和電壓瞬態(tài)抑制器 (TVS)輸出的電壓信號(hào)，并對(duì)兩路電壓信號(hào)分別進(jìn)行離散小波變換，使用變比例萎縮去噪方 法對(duì)離散小波進(jìn)行處理，得到去噪后的局部放電脈沖信號(hào)；2)對(duì)步驟1)得到的局部放電脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，提取其基于小波變換的特征信息，結(jié) 合統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的建立以及放電脈沖類型識(shí)別首先對(duì)去噪后的局部放電脈沖信號(hào)進(jìn)行三層小波包分解，分別提取第三層從低頻到高 頻多個(gè)頻率成份的信號(hào)特征，得到小波包分解系數(shù)X3i，對(duì)小波包分解系數(shù)X3i重構(gòu)，以S3i表 示X3i的重構(gòu)信號(hào)，i取值為O 7，由于信號(hào)頻帶較寬，僅對(duì)第三層進(jìn)行分析，總信號(hào)S可以 表示為7X = Σ ,!=O然后對(duì)去噪后的局部放電脈沖信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到局部放電信號(hào)的頻譜特 征參數(shù)；最后以S3i對(duì)局部放電信號(hào)的頻譜特征進(jìn)行分類，構(gòu)造特征向量，確定正常與局放故 障狀態(tài)下，特征向量的特征值及容差范圍，設(shè)向量的元素E3i/E的特征值為Cj，容差范圍是 ACj:ηΣ χβc, =^~，ηη為試驗(yàn)次數(shù)；Xjk為小波分解系數(shù)X3i中的元素，然后依照下式對(duì)Cj進(jìn)行歸一化處理， 得到歸一化矩陣T'T' = [C0/C，C1ZC, C2/C，C3/C，C4/C，C5/C，C6/C, c7/c]；Cj 的容差范圍Δ . =K(-fj(x]k-C])2j，其中 K = 3,4,5n k=\同樣，也對(duì)容差Δ .進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化矩陣AC' AC' = [ Δ C0/C, AC1ZC, Δ C2/C, Δ C3/C, Δ C4/C, Δ C5/C, Δ C6/C, Δ C7/C] 3)將步驟1)和2)中得到的特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，得到?jīng)_擊電壓下局部放電次數(shù)、 脈沖幅值、放電脈沖時(shí)間序列參數(shù)、缺陷局部放電頻率特征以及不同電壓等級(jí)下的放電概率信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號(hào)處理方法，其特征在于，步驟1)中，所述的使用變比例萎 縮去噪方法對(duì)離散小波進(jìn)行處理的方法為(1)首先在信號(hào)小波系數(shù)高斯分布的前提下，基于最小均方差MSE得到原始小波系數(shù)X 的估計(jì)為Y的函數(shù)，記為=X = h (Y)，其均方誤差表示為=MSE = E(X-h(Y))2 ；(2)使用線性回歸的方法推導(dǎo)出原始小波系數(shù)X的比例估計(jì)設(shè)X、Y的數(shù)學(xué)期望分別是μχ，μ Y，標(biāo)準(zhǔn)差分別是οχ，οΥ，Χ與Y的相關(guān)系數(shù)是r，x與 Y的線性關(guān)系為1 = h(Y) = a + bY，則最小均方差MSE = min {Ε (X- (a+bY))2}；由最佳線性預(yù)測(cè)得到力⑴=^，其最小均方誤差^^^；=《(pp);式中！·是X與Y的相關(guān)系數(shù)/ = IJ7:" ’因此
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信號(hào)處理方法，其特征在于，所述Qx根據(jù)下式計(jì)算
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號(hào)處理方法，其特征在于，步驟2)中所述頻譜特征參數(shù)包 括主頻范圍，中心頻率和相角特征。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下的局部放電測(cè)量裝置及其信號(hào)處理方法，該裝置包括電流傳感器、分接頭，電壓衰減器，電壓瞬態(tài)抑制器以及后端處理及顯示系統(tǒng)，所述電流傳感器的輸出端通過(guò)積分電阻和同軸電纜連接至分接頭的輸入端，所述分接頭的輸出端一路連接至電壓衰減器的輸入端，另一路連接至電壓瞬態(tài)抑制器的輸入端；所述電壓衰減器和電壓瞬態(tài)抑制器的輸出端分別連接至后端處理及顯示系統(tǒng)上。本發(fā)明用于現(xiàn)場(chǎng)沖擊電壓下的局部放電測(cè)量裝置是通過(guò)羅氏線圈檢測(cè)GIS接地線上的位移電流信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量回路搭建簡(jiǎn)單，該種測(cè)量方式不僅操作容易，而且保障了人員及設(shè)備的安全。
文檔編號(hào)G01R31/12GK102103183SQ20101056852
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者任明, 孫強(qiáng), 李彥明, 王守國(guó), 董明, 趙學(xué)風(fēng) 申請(qǐng)人:西北電網(wǎng)有限公司, 西安交通大學(xué)