[发明专利]一种基于滑动窗口的局部放电单脉冲提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压电气设备局部放电单脉冲提取方法，属高压电气设备状态在线监测、带电检测技术领域。

背景技术

局部放电检测是发现高压电气设备内部绝缘缺陷的重要手段之一。传统的局部放电检测一般采用脉冲“峰值-时间”序列检测方法，即提取基于工频相位的放电特征谱图，如“最大放电幅值对相位分布”、“平均放电幅值对相位分布”、“放电次数对相位分布”等谱图，仅从统计学上分析放电随工频相位的分布特性，损失了局部放电单脉冲的时频特征；并且放电脉冲个数的统计采用相位开窗法，与实际放电脉冲个数存在较大差异。然而，放电单脉冲的提取、分析对放电类型判断、放电源位置查找至关重要。

单脉冲提取的基本任务是确定脉冲的起始时间t(s)和终止时间t(e)，对信号的离散采样时间序列{x(i)}而言，即需要找到单脉冲的起点x(s)和终点x(e)，由于采样时间序列上叠加有白噪声，为了将单脉冲从白噪背景中提取出来，本发明提出一种基于滑动窗口的局部放电单脉冲提取方法，将传统的脉冲“峰值-时间”序列检测改为脉冲“波形-时间”序列检测，为单脉冲分析奠定基础。

发明内容

本发明的目的是，为了对高压电气设备内部局部放电单脉冲进行分析，本发明公开了一种基于滑动窗口的局部放电单脉冲提取方法。

本发明的技术方案是，针对信号的离散采样时间序列{x(i)}，x(i)为采样点i的幅值，截取由无脉冲区域组成的背景信号x_i(i＝1,2,…,n)，统计得到背景白噪的均值μ和方差σ²，利用脉冲信号连续性及其能量有限特性，确定脉冲幅值阈值T_a和滑动窗口能量阈值T_e，通过搜索采样时间序列，依据幅值阈值T_a判断是否存在单脉冲，存在脉冲则建立滑动窗口，通过滑动窗口最终确定单脉冲的起点和终点，实现单脉冲的提取。

针对传统局部放电检测采用的脉冲“峰值-时间”序列检测存在的放电脉冲个数计算不准确、损失局部放电单脉冲时频特征等问题，本发明将传统的脉冲“峰值-时间”序列检测改为脉冲“波形-时间”序列检测，通过单脉冲提取保证了放电脉冲个数这一重要放电参量计算的准确性，同时提取的单脉冲保留了脉冲的时频特征，对放电类型判断、放电源位置查找提供基础数据；为单脉冲分析奠定基础。

本发明方法的步骤如下：

(1)针对信号的离散采样时间序列{x(i)}，截取由无脉冲区域组成的背景信号x_i(i＝1,2,…,n)，统计得到背景白噪的均值μ和方差σ²，确定脉冲幅值阈值T_a和滑动窗口能量阈值T_e；

(2)从i＝0开始对信号的采样序列{x(i)}进行搜索，当x(i)的绝对值大于阈值T_a时，即|x(i)|>T_a时，认为信号中存在一个单脉冲P(i)，然后以x(i)为中心，向前后搜索脉冲P(i)的起点和终点；

(3)以x(i)为能量中心，建立滑动数据窗W(k)，k＝(i-M,...,i,...,i+M)，2M+1为窗口内采样点数量，M由局部放电检测方式(高频、特高频、超声波)及系统采样速率确定，则W(k)内信号的能量E(k)为：

E(k)=Σj=i-Mi+M[x(j)]2---(1)]]>

式中，{x(j)}为采样时间序列中的一段，x(j)为采样点j的幅值，信号能量E(k)为归一化能量，以下相同。该数据窗内总的数据点数N为：