[发明专利]一种基于局部区域小波变换的GIS设备特征值提取方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统中GIS设备在线监测数据处理领域，具体涉及一种基于局部区域小波变换的GIS设备特征值提取方法。

背景技术

相对于敞开式电器设备，GIS(Gas Insulted Switchgear，六氟化硫气体全封闭组合电器)具有体积较小、设备运行安全可靠等技术上的先进性和经济上的优越性，已在我国各电压等级电网中得到广泛应用。不过一旦GIS发生故障，其所引起的停电时间较长，会产生破坏设备、影响整个电网的安全稳定运行等不利影响。

目前，针对可靠性不高且易产生规律性故障的设备，多是通过定期检修的预防性检修方式来排查故障。而随着GIS设备生产制造质量日益上升，可靠性大大提升，且使用数量日益增多，若采取定期检修策略，不仅消耗大量人力和时间，引起较大范围停电，而且可能因检修不当引入新故障。因此，GIS等电力设备现逐步采用状态检修等方法。状态检修是一个综合性的决策过程，利用预防性实验、在线监测、历史记录以及同类设备家族缺陷等全过程的数据资料，通过状态评价和最佳策略的选择等多种技术手段和经济手段来综合评估设备当前状态，预测事态发展，从而动态地制定设备检修计划。

状态检修依赖于实时采样数据，其决策过程中所需数据资料均由在线监测得到。在线监测负责实时对设备电气量或非电气量进行采样，通过对采样值进行数据处理和判定，为状态检修过程提供具体操作依据。

GIS设备分/合闸线圈电流的波形中包含反映GIS状态的信息，线圈电流曲线波形具有一定的变化趋势，其关键位置的特征点(如电流极大值、极小值点)在GIS处于正常运行状态时，其时间坐标以及电流坐标位于一定数据范围之内。当GIS状态异常或发生故障时，其分/合闸线圈时间-电流曲线总体变化趋势不变，但其关键位置的特征点位置会发生漂移。通过捕捉曲线在关键位置的特征点，提取相关特征值，分析其在时间轴和电流轴上的位移等变化量，可以作为判定GIS状态的依据，用于定量分析GIS机械操动机构的变动情况。

在对采样值的数据处理过程中，核心步骤在于实时、准确地提取特征值。但是由于GIS处于高干扰、高噪声的电力环境，智能电子单元对GIS采样值进行数模转换时会产生噪声干扰，还有其他种种外界条件因素的影响使得GIS在线检测采集到的数据会无可避免带有扰动和毛刺，给正确提取特征值带来较大困难。所以如何从海量原始采样数据中排除干扰，并且高效、准确地提取特征值，成为GIS状态判断的关键。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于局部区域小波变换的GIS设备特征值提取方法，该方法针对GIS设备分/合闸线圈电流曲线，依据曲线经验特征值进行筛选分区，仅对所分区域进行局部小波去噪，对去噪后的曲线数据进行特征值提取，具有计算量少、高效实用的优点。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于局部区域小波变换的GIS设备特征值提取方法，包括以下步骤：

(1)获取当前GIS设备分闸时间-电流曲线，以及正常运行状态下GIS设备分闸时间-电流曲线的基准运行曲线的经验特征值；

(2)对当前GIS设备分闸时间-电流曲线进行基于特征点的分区，得到若干个特征区域；

(3)对上述特征区域内的曲线数据进行小波去噪；

(4)对去噪后的曲线数据进行特征值提取；

(5)将提取的特征值与步骤(1)所述的经验特征值进行对比，判定所监测设备当前的运行状态，进而决定是否进行检修。

具体的，所述步骤(2)中，对当前GIS设备分闸时间-电流曲线，以时间轴为顺序依次选取以下5个特征点：起始电流、铁心启动电流、铁心停止电流、线圈最大工作电流和终止电流。

具体的，所述步骤(2)中，基于特征点进行分区的步骤如下：

(2-1)获取第一特征区域：以基准运行曲线起始电流时间坐标为中心，T＝1ms为半径，前后延伸，截取该时间段上采样点作为第一特征区域；

(2-2)获取第二特征区域：以基准运行曲线铁心启动电流与铁心停止电流中点时间坐标为中心，T＝5ms为半径，前后延伸，截取该时间段上采样点作为第二特征区域；

(2-3)获取第三特征区域：以基准运行曲线线圈最大工作电流与终止电流的中点时间坐标为中心，T＝10ms为半径，前后延伸，截取该时间段上的采样点作为第三特征区域。采用以上分区方法后，只需处理分区内数据，即可有效判断断路器状态，从而避免对整个曲线进行数据分析，减少数据处理计算工作量，准确前提下不失高效。