局部放电信号的特征参数提取方法及相关设备与流程

专利2025-11-08  27


本发明涉及信息处理,特别是涉及一种局部放电信号的特征参数提取方法及相关设备。


背景技术:

1、为满足高压输电线路走廊的灵活性,保证输电环节的可靠性及稳定性,诸如气体绝缘全封闭组合电器(gis)、气体绝缘金属封闭输电线路(gil)等气体绝缘类的高压电气设备,通常是高压输电系统中的重要组成部分之一。在高压电气设备的生产、装配和运行的现实场景中,常常会产生各类缺陷,导致设备运行过程中内部电场分布发生畸变,产生局部放电信号,对设备运行造成不良影响。

2、在针对设备的局部放电信号进行定位等信号分析时,需对局部放电信号的起始时刻和截止时刻等特征参数进行提取,继而实现后续的信号处理。目前,主要是利用示波器对待分析的局部放电信号进行测量,当触发预定门限阈值后,对波形进行放大,由工作人员手动针对放大的波形进行定位,从而获得局部放电信号的起始时刻和截止时刻等特征参数。

3、然而,在高压电气设备的实际运行场景中,时常会受到各类随机噪声干扰,当信号的信噪比较低时,实际信号可能因为随机噪声的干扰被淹没。基于现有的特征参数提取方式进行处理时,若是检测的信号的信噪比较低,示波器测量到的信号包含了大量随机噪声的影响,该信号呈现则与实际的局部放电信号存在一定的差异,导致无法提取准确的特征参数,使得信号分析的准确性较差,不利于维护设备运行安全。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明实施例提供了一种局部放电信号的特征参数提取方法,以解决的问题。

2、本发明实施例还提供了一种局部放电信号的特征参数提取装置,用以保证上述方法实际中的实现及应用。

3、为实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:

4、一种局部放电信号的特征参数提取方法,包括:

5、确定局部放电信号对应的解析信号;

6、对所述解析信号进行模值求解,获得所述解析信号对应的信号模值;

7、依据预设的时间尺度对所述信号模值进行幅值检测,获得所述信号模值对应的有效幅值;

8、基于所述有效幅值,确定第一门限值和第二门限值;所述第二门限值小于所述第一门限值;

9、依据所述第一门限值和预设的参考点数,对所述解析信号进行信号筛选,获得第一信号段和第二信号段;所述第一信号段为模值大于所述第一门限值的上升沿信号,所述第二信号段为模值小于所述第一门限值的下降沿信号;

10、确定上升沿峰值点,所述上升沿峰值点为所述第一信号段的峰值点;

11、在所述解析信号的上升沿区域中,构建第一三角形、第二三角形和第三三角形;所述第一三角形、所述第二三角形和所述第三三角形具有相似关系;

12、基于所述第一三角形、所述第二三角形和所述第三三角形,确定第一调整长度;

13、对所述上升沿峰值点的横坐标与所述第一调整长度进行差运算,将运算结果作为所述局部放电信号对应的起始时间;

14、确定所述第二信号段对应的下降沿参考点;所述下降沿参考点的纵坐标等于所述第一门限值,横坐标对应所述第一门限值与所述第二门限值之间的下降沿信号;

15、在所述第二信号段区域中,构建第四三角形、第五三角形和第六三角形;所述第四三角形、所述第五三角形和所述第六三角形具有相似关系;

16、基于所述第四三角形、所述第五三角形和所述第六三角形,确定第二调整长度;

17、对所述下降沿参考点的横坐标与所述第二调整长度进行求和运算,将运算结果作为所述局部放电信号对应的截止时间;

18、将所述起始时间和所述截止时间作为所述局部放电信号的特征参数。

19、上述的方法,可选的,所述基于所述有效幅值,确定第一门限值和第二门限值,包括:

20、将预设的第一门限系数与所述有效幅值进行乘积运算,将运算结果作为所述第一门限值;

21、将预设的第二门限系数与所述第一门限值进行乘积运算,将运算结果作为所述第二门限值。

22、上述的方法,可选的,所述在所述解析信号的上升沿区域中,构建第一三角形、第二三角形和第三三角形,包括:

23、确定第一参考点;所述第一参考点的纵坐标等于所述第一门限值,横坐标对应所述第一信号段的上升沿;

24、在所述第一门限值对应的水平线上确定横坐标与所述上升沿峰值点相对应的第二参考点;

25、将所述第一参考点、所述第二参考点和所述上升沿峰值点形成的三角形作为所述第一三角形;

26、确定第三参考点,所述第三参考点的纵坐标等于所述第二门限值,横坐标对应所述第二门限值与所述第一门限值之间的上升沿信号;

27、所述第一门限值对应的水平线上确定横坐标与所述第三参考点相对应的第四参考点;

28、将所述第三参考点、所述第四参考点和所述第一参考点形成的三角形作为所述第二三角形;

29、在横轴上确定横坐标与所述第三参考点相同的第五参考点;

30、确定所述解析信号对应的上升沿起始点;

31、将所述第三参考点、所述第五参考点和所述上升沿起始点形成的三角形作为所述第三三角形。

32、上述的方法,可选的,所述基于所述第一三角形、所述第二三角形和所述第三三角形,确定第一调整长度,包括:

33、对所述上升沿峰值点的横坐标与所述第一参考点的横坐标进行差分运算,将运算结果作为所述第一三角形对应的第一水平长度;

34、对所述上升沿峰值点的纵坐标与所述第一门限值进行差分运算,将运算结果作为所述第一三角形对应的第一竖直长度;

35、对所述第一门限值与所述第二门限值进行差分运算,将运算结果作为所述第二三角形对应的第二竖直长度;

36、基于所述第一水平长度、所述第一竖直长度和所述第二竖直长度,计算所述第二三角形对应的第二水平长度;

37、确定所述第三三角形对应的第三竖直长度;所述第三竖直长度等于所述第二门限值;

38、基于所述第二水平长度、所述第二竖直长度和所述第三竖直长度,计算所述第三三角形对应的第三水平长度;

39、对所述第一水平长度、所述第二水平长度和所述第三水平长度进行求和运算,将运算结果作为所述第一调整长度。

40、上述的方法,可选的,所述在所述第二信号段区域中,构建第四三角形、第五三角形和第六三角形,包括:

41、确定第六参考点,所述第六参考点的纵坐标等于所述第一门限值,横坐标对应所述第一门限值与所述第二门限值之间的下降沿信号;

42、确定下降沿峰值点,所述下降沿峰值点为所述第二信号段中模值大于所述第二门限值的下降沿信号的峰值点;

43、在所述第一门限值对应的水平线上确定横坐标与所述下降沿峰值点相对应的第七参考点;

44、将所述第六参考点、所述下降沿峰值点和所述第七参考点形成的三角形作为所述第四三角形;

45、确定第八参考点,所述第八参考点的纵坐标等于所述第二门限值,横坐标对应小于所述第二门限值的下降沿信号;

46、在所述第一门限值对应的水平线上确定横坐标与所述第八参考点相对应的第九参考点;

47、将所述第八参考点、所述第九参考点和所述第六参考点形成的三角形作为所述第五三角形;

48、确定所述解析信号对应的下降沿终止点;

49、在横轴上确定横坐标与所述第八参考点相同的第十参考点;

50、将所述第八参考点、所述下降沿终止点和所述第十参考点形成的三角形作为所述第六三角形。

51、上述的方法,可选的,所述基于所述第四三角形、所述第五三角形和所述第六三角形,确定第二调整长度,包括:

52、对所述第一门限值与所述下降沿峰值点的纵坐标进行差分运算,将运算结果作为所述第四三角形对应的第四竖直长度;

53、对所述下降沿峰值点的横坐标与所述第六参考点的横坐标进行差分运算,将运算结果作为所述第四三角形对应的第四水平长度;

54、对所述第一门限值和所述第二门限值进行差分运算,将运算结果作为所述第五三角形对应的第五竖直长度;

55、基于所述第四竖直长度、所述第四水平长度和所述第五竖直长度,计算所述第五三角形对应的第五水平长度;

56、确定所述第六三角形对应的第六竖直长度;所述第六竖直长度等于所述第二门限值;

57、基于所述第五竖直长度、所述第五水平长度和所述第六竖直长度,计算所述第六三角形对应的第六水平长度;

58、对所述第五水平长度和所述第六水平长度进行求和运算,将运算结果作为所述第二调整长度。

59、一种局部放电信号的特征参数提取装置,包括:

60、第一确定单元,用于确定局部放电信号对应的解析信号;

61、模值求解单元,用于对所述解析信号进行模值求解,获得所述解析信号对应的信号模值;

62、幅值检测单元,用于依据预设的时间尺度对所述信号模值进行幅值检测,获得所述信号模值对应的有效幅值;

63、第二确定单元,用于基于所述有效幅值,确定第一门限值和第二门限值;所述第二门限值小于所述第一门限值;

64、信号筛选单元,用于依据所述第一门限值和预设的参考点数,对所述解析信号进行信号筛选,获得第一信号段和第二信号段;所述第一信号段为模值大于所述第一门限值的上升沿信号,所述第二信号段为模值小于所述第一门限值的下降沿信号;

65、第三确定单元,用于确定上升沿峰值点,所述上升沿峰值点为所述第一信号段的峰值点;

66、第一构建单元,用于在所述解析信号的上升沿区域中,构建第一三角形、第二三角形和第三三角形;所述第一三角形、所述第二三角形和所述第三三角形具有相似关系;

67、第四确定单元,用于基于所述第一三角形、所述第二三角形和所述第三三角形,确定第一调整长度;

68、第一运算单元,用于对所述上升沿峰值点的横坐标与所述第一调整长度进行差运算,将运算结果作为所述局部放电信号对应的起始时间;

69、第五确定单元,用于确定所述第二信号段对应的下降沿参考点;所述下降沿参考点的纵坐标等于所述第一门限值,横坐标对应所述第一门限值与所述第二门限值之间的下降沿信号;

70、第二构建单元,用于在所述第二信号段区域中,构建第四三角形、第五三角形和第六三角形;所述第四三角形、所述第五三角形和所述第六三角形具有相似关系;

71、第六确定单元,用于基于所述第四三角形、所述第五三角形和所述第六三角形,确定第二调整长度;

72、第二运算单元,用于对所述下降沿参考点的横坐标与所述第二调整长度进行求和运算,将运算结果作为所述局部放电信号对应的截止时间;

73、第七确定单元,用于将所述起始时间和所述截止时间作为所述局部放电信号的特征参数。

74、上述的装置,可选的,所述第二确定单元,包括:

75、第一运算子单元,用于将预设的第一门限系数与所述有效幅值进行乘积运算,将运算结果作为所述第一门限值;

76、第二运算子单元,用于将预设的第二门限系数与所述第一门限值进行乘积运算,将运算结果作为所述第二门限值。

77、一种存储介质,所述存储介质包括存储的指令,其中,在所述指令运行时控制所述存储介质所在的设备执行如上述的局部放电信号的特征参数提取方法。

78、一种电子设备,包括存储器,以及一个或者一个以上的指令,其中一个或者一个以上指令存储于存储器中,且经配置以由一个或者一个以上处理器执行如上述的局部放电信号的特征参数提取方法。

79、基于上述本发明实施例提供的一种局部放电信号的特征参数提取方法,包括:确定局部放电信号对应的解析信号;对解析信号进行模值求解,获得解析信号对应的信号模值;依据预设的时间尺度对信号模值进行幅值检测,获得信号模值对应的有效幅值;基于有效幅值,确定第一门限值和第二门限值;第二门限值小于第一门限值;依据第一门限值和预设的参考点数,对解析信号进行信号筛选,获得第一信号段和第二信号段;第一信号段为模值大于第一门限值的上升沿信号,第二信号段为模值小于第一门限值的下降沿信号;确定上升沿峰值点,所述上升沿峰值点为第一信号段的峰值点;在解析信号的上升沿区域中,构建第一三角形、第二三角形和第三三角形;第一三角形、第二三角形和第三三角形具有相似关系;基于第一三角形、第二三角形和第三三角形,确定第一调整长度;对上升沿峰值点的横坐标与第一调整长度进行差运算,将运算结果作为局部放电信号对应的起始时间;确定第二信号段对应的下降沿参考点;所述下降沿参考点的纵坐标等于第一门限值,横坐标对应第一门限值与第二门限值之间的下降沿信号;在第二信号段区域中,构建第四三角形、第五三角形和第六三角形;第四三角形、第五三角形和第六三角形具有相似关系;基于第四三角形、第五三角形和第六三角形,确定第二调整长度;对下降沿参考点的横坐标与第二调整长度进行求和运算,将运算结果作为局部放电信号对应的截止时间;将起始时间和截止时间作为局部放电信号的特征参数。应用本发明实施例提供的方法,首先通过计算解析信号对局部放电信号的信号特征进行有效筛选,继而通过双门限与解析信号模值构建多组相似三角形,通过各个三角形评估信号的特征长度,在选取的参考点的基础上作进一步估计,继而实现信号特征参数的提取。有利于排除噪声干扰,对局部放电信号的起始时间和截止时间等特征参数进行有效提取,有利于提高信号分析的准确性。


技术特征:

1.一种局部放电信号的特征参数提取方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的局部放电信号的特征参数提取方法,其特征在于,所述基于所述有效幅值,确定第一门限值和第二门限值,包括:

3.根据权利要求1所述的局部放电信号的特征参数提取方法,其特征在于,所述在所述解析信号的上升沿区域中,构建第一三角形、第二三角形和第三三角形,包括:

4.根据权利要求3所述的局部放电信号的特征参数提取方法,其特征在于,所述基于所述第一三角形、所述第二三角形和所述第三三角形,确定第一调整长度,包括:

5.根据权利要求1所述的局部放电信号的特征参数提取方法,其特征在于,所述在所述第二信号段区域中,构建第四三角形、第五三角形和第六三角形,包括:

6.根据权利要求5所述的局部放电信号的特征参数提取方法,其特征在于,所述基于所述第四三角形、所述第五三角形和所述第六三角形,确定第二调整长度,包括:

7.一种局部放电信号的特征参数提取装置,其特征在于,包括:

8.根据权利要求7所述的局部放电信号的特征参数提取装置,其特征在于,所述第二确定单元,包括:

9.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质包括存储的指令,其中,在所述指令运行时控制所述存储介质所在的设备执行如权利要求1~6任意一项所述的局部放电信号的特征参数提取方法。

10.一种电子设备,其特征在于,包括存储器,以及一个或者一个以上的指令,其中一个或者一个以上指令存储于存储器中,且经配置以由一个或者一个以上处理器执行如权利要求1~6任意一项所述的局部放电信号的特征参数提取方法。


技术总结
本发明提供一种局部放电信号的特征参数提取方法及相关设备,该方法包括:对局部放电信号的解析信号进行模值求解,获得信号模值,并确定该信号模值的有效幅值;基于有效幅值确定第一门限值和第二门限值,基于第一门限值对解析信号进行信号筛选,得到第一信号段和第二信号段。在第一信号段中确定上升沿峰值点,并在解析信号的上升沿区域构建三个相似三角形,在上升沿峰值点的基础上,利用各个相似三角形对起始时间进行估计。在信号下降沿确定下降沿参考点,并在第二信号段区域构建三个相似三角形,在下降沿参考点的基础上,利用各个相似三角形对截止时间进行估计。应用本发明的方法,有利于排除噪声干扰,对局部放电信号的特征参数进行有效提取。

技术研发人员:张伟,丁懿,黄钟,李锐鹏,赵轩
受保护的技术使用者:西安西电开关电气有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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