一種基于頻譜分析的電力電纜局部放電缺陷類型判別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力電纜局部放電缺陷類型判別方法，尤其是涉及一種基于局部 放電波形頻譜分析的電力電纜局部放電缺陷類型判別的方法，屬于電力行業(yè)檢測技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力電纜存在絕緣故障時，往往會發(fā)生局部放電現(xiàn)象，而局部放電現(xiàn)象又會造成 缺陷的擴大和電纜絕緣的劣化。因此局部放電對電力電纜絕緣早期故障反應(yīng)靈敏，電力電 纜的局部放電檢測是檢測電纜絕緣狀態(tài)的有效手段，目前已經(jīng)被大量應(yīng)用與電纜的投運、 維護和檢修過程中。
[0003] 但局部放電類型和代表的故障時多種多樣的，而且作為電力電纜局部放電檢測中 的重要參量，局部放電類型與其絕緣狀況有著密切聯(lián)系，所以對采集的局部放電信號進行 識別和故障分類是必要的，對于保證電力電纜的安全可靠運行及指導(dǎo)電力電纜的檢修工作 有著十分重要的意義。
[0004] 而傳統(tǒng)的電力電纜局部放電缺陷類型的判別，主要以局部放電信號的時域波形為 依據(jù)，通過檢測人員的經(jīng)驗來進行主觀判斷。本發(fā)明提供一種特殊的局部放電波形頻域處 理方法，可有效提高局部放電缺陷判定的準(zhǔn)確性和檢測效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供了一種電力電纜局部放電缺陷類型判別的方 法，該方法基于信號處理的歸一化處理和時域波形到頻域波形的時頻變換，實現(xiàn)了電力電 纜局部放電缺陷類型的智能識別、判定，提高了電力電纜局部放電檢測的智能化水平和檢 測效率。
[0006] 發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0007] -種基于頻譜分析的電力電纜局部放電缺陷類型判別方法，本發(fā)明特征在于，包 括以下步驟：
[0008] 1)讀取電力電纜局部放電檢測儀器采集得到去除背景噪音和干擾后的電力電纜 局部放電量的時域波形，對得到的局部放電時域波形圖進行等效時頻分析，將信號進行歸 一化處理，然后將歸一化信號進行時頻變換，將時域的特征波形轉(zhuǎn)換為頻域波形，得到局部 放電波形的頻域特征圖譜，并提取相應(yīng)的局部放電波形頻普特征量；
[0009] 2)將上述得到的局放放電波形頻域特征量與數(shù)據(jù)庫中的典型放電缺陷故障的頻 譜圖形進行對比分析，根據(jù)測量目標(biāo)頻譜與數(shù)據(jù)庫各類缺陷標(biāo)準(zhǔn)頻譜的相似度確定局部放 電的缺陷類型；
[0010] 3)根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的電力電纜局部放電缺陷類型和頻率圖譜，如所得頻譜 與數(shù)據(jù)庫類所有類型缺陷頻譜相似度都不符合要求，則輸出處理后的頻譜圖形以供檢測人 員自行判斷。
[0011] 本發(fā)明所述的步驟1)具體為：
[0012] 首先對讀取的局部放電的時域波形進行歸一化處理。歸一化是一種無量綱處理手 段，使物理系統(tǒng)數(shù)值的絕對值變成某種相對值關(guān)系，是簡化計算，縮小量值的有效辦法，是 將局部放電信號的時域波形進行時頻變換的必要條件。
[0013] 以s(t)代表采集得到的單個局部放電波形的時域信號，將信號s(t)進行歸一化 處理如下：
[0014]
[0015] 將歸一化信號進行時頻變換，將時域的特征波形轉(zhuǎn)換為頻域波形：
[0016]
[0017] 本發(fā)明所述的步驟2)具體為：
[0018] 不同放電缺陷類型由于放電機理不同，放電頻域圖譜差異較大，且頻譜峰值不同。 缺陷判定過程分為兩部，首先判斷目標(biāo)波形頻譜圖形與典型故障頻譜圖形的相似度，如無 法得出結(jié)果則進一步判斷目標(biāo)局放頻譜圖的峰值分布特性：
[0019] a)將處理得到的局部放電頻域波形與數(shù)據(jù)庫中的典型放電缺陷故障的頻譜圖形 進行對比分析，首先對比目標(biāo)局放頻譜圖形與典型故障頻譜圖形的相似度，如目標(biāo)局放頻 譜與某一典型故障頻譜相似度達到一定值，則判定為該故障類型，如目標(biāo)局放頻譜未能與 任意典型故障頻譜相似度符合要求，則判定為其他故障，如目標(biāo)局放頻譜與多個典型故障 頻譜相似度符合要求，則進一步研判目標(biāo)局放頻譜圖的峰值分布特性；
[0020] b)進一步計算目標(biāo)局部放電頻譜圖峰值分布特性與各典型故障頻譜圖峰值分布 特性的差異值，取其中差異值最小者，則目標(biāo)局部放電為該類型故障。
[0021] 本發(fā)明所述的步驟a)具體為：
[0022] 假設(shè)目標(biāo)頻譜圖形為F(?)，六種典型放電信號的模板頻譜函數(shù)分別為& (?)~ A6(co)，分別求取目標(biāo)頻譜與六種故障模板頻譜函數(shù)的波形差異值，
[0023] Xn=f|F(co)-An(co) |d?(n= 1，2, 3,4, 5,6)
[0024] 如Xi~X6中最小值Xx低于判斷閾值X，其余五個波形差異值均大于此閾值，說明 目標(biāo)頻譜圖形與該典型放電信號的模板頻譜圖形極度吻合，則直接判斷此次局部放電為第 x種故障；
[0025] 如&~乂6中無低于判斷閾值X的值，說明目標(biāo)頻譜圖形與該典型放電信號的模板 頻譜圖形皆不吻合，判斷故障類型為"其他"；
[0026] 如XfX6中低于判斷閾值X的值有多個，設(shè)Xa，Xb，X。皆小于判斷閾值X，則進一 步分析目標(biāo)波形的頻譜圖峰值分布特性。
[0027] 本發(fā)明所述的步驟b)具體為：
[0028] 取目標(biāo)頻譜圖波形中主峰、次峰及第三峰的頻率依次為Y3，六種典型放電信 號的模板頻譜圖中，主峰、次峰及第三峰的頻率依次為Ai~A3、Bi~B3、（；~(：3、Di~D3、 Ei~EpFrF3;
[0029] 依次計算目標(biāo)頻譜與六種典型故障的頻譜峰值差異值；
[0030] Zj= |Y1~A11 +1Y2-A21 +1Y3-A3
[0031] Z2=lYfBj+IVBj+IVBj
[0032] Z3=lYfCj+IVCj+IVCj
[0033] Z4=lYfDj+lVDj+lVDj
[0034] Z5=lYfEj+IVEj+IVEj
[0035] Z6=lYfFj+IVFj+IVFj
[0036] 選取Zi~Z 6中最小值Z n，則可判定目標(biāo)局部放電為第n種典型故障；整個判定流 程框圖見圖4。
[0037] 本發(fā)明所述的步驟3)具體為：
[0038] 根據(jù)目標(biāo)頻譜與六種故障模板頻譜函數(shù)的波形差異值&的最小值，或目標(biāo)頻譜與 六種典型故障的頻譜峰值差異值 Zn最小值，判定局部放電為第n種故障，并輸出其頻譜圖。
[0039] 本發(fā)明的有益效果是：
[0040] 本發(fā)明應(yīng)用時頻分析技術(shù)，將時域波形轉(zhuǎn)換為頻域圖譜，以局部放電的頻率特性 進行判斷，由系統(tǒng)自動進行頻譜分析，具有檢測速度快，準(zhǔn)確性高，步驟簡單的特點，并且 輸出可視化的電力電纜局放放電的頻域波形圖，有利于檢測人員直觀評估電力電纜缺陷類 型，提高電力電纜局部放電檢測的智能化水平和檢測效率。
【附圖說明】
[0041] 圖1為本發(fā)明專利的流程框圖；
[0042]圖2為電纜本體受損故障的局部放電時域波形圖；
[0043] 圖3為電纜本體受損故障的局部放電處理后的頻譜圖；
[0044] 圖4為電纜典型故障類型判定計算流程框圖。
【具體實施方式】
[0045] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0046] 見圖1，圖2,圖3,圖4,一種基于頻譜分析的電力電纜局部放電缺陷類型判別方 法，本發(fā)明特征在于，包括以下步驟：
[0047]1)讀取電力電纜局部放電檢測儀器采集得到去除背景噪音和干擾后的電力電纜 局部放電量的時域波形，對得到的局部放電時域波形圖進行等效時頻分析，將信號進行歸 一化處理，然后將歸一化信號進行時頻變換，將時域的特征波形轉(zhuǎn)換為頻域波形，得到局部 放電波形的頻域特征圖譜，并提取相應(yīng)的局部放電波形頻普特征量；
[0048]2)將上述得到的局放放電波形頻域特征量與數(shù)據(jù)庫中的典型放電缺陷故障的頻 譜圖形進行對比分析，根據(jù)測量目標(biāo)頻譜與數(shù)據(jù)庫各類缺陷標(biāo)準(zhǔn)頻譜的相似度確定局部放 電的缺陷類型；
[0049] 3)根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的電力電纜局部放電缺陷類型和頻率圖譜，如所得頻譜 與數(shù)據(jù)庫類所有類型缺陷頻譜相似度都不符合要求，則輸出處理后的頻譜圖形以供檢測人 員自行判斷。
[0050] 本發(fā)明所述的步驟1)具體為：
[0051] 首先對讀取的局部放電的時域波形進行歸一化處理。歸一化是一種無量綱處理手 段，使物理系統(tǒng)數(shù)值的絕對值變成某種相對值關(guān)系，是簡化計算，縮小量值的有效辦法，是 將局部放電信號的時域波形進行時頻變換的必要條件。
[0052] 以s(t)代表采集得到的單個局部放電波形的時域信號，將信號s(t)進行歸一化 處理如下：
[0053]
[0054] 將歸一化信號進行時頻變換，將時域的特征波形轉(zhuǎn)換為頻域波形：
[0055]
[0056] 本發(fā)明所述的步驟2)具體為：
[0057] 不同放電缺陷類型由于放電機理不同，放電頻域圖譜差異較大，且頻譜峰值不同。 缺陷判定過程分為兩部，首先判斷目標(biāo)波形頻譜圖形與典型故障頻譜圖形的相似度，如無 法得出結(jié)果則進一步判斷目標(biāo)局放頻譜圖的峰值分布特性：
[0058] a)將處理得到的局部放電頻域波形與數(shù)據(jù)庫中的典型放電缺陷故障的頻譜圖形 進行對比分析，首先對比目標(biāo)局放頻譜圖形與典型故障頻譜圖形的相似度，如目標(biāo)局放頻 譜與某一典型故障頻譜相似度達到一定值，則判定為該故障類型，如目標(biāo)局放頻譜未能與 任意典型故障頻譜