[发明专利]基于自相关-小波模极大值分析的电缆局部放电定位方法

权利要求书

1.一种基于自相关-小波模极大值分析的电缆局部放电定位方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)采集并初步处理局部放电信号：

通过布置在电缆一端的局部放电检测装置采集电缆中的局部放电信号，经滤波放大后，由局部放电检测装置中的高速数字采集卡将模拟信号转换成数字信号，最后保存处理后的局部放电信号为局部放电数据；

(2)提取局部放电入射波-反射波脉冲数据段：

对步骤(1)中采集到的局部放电数据进行滤波处理后，设定阈值，提取出包含局部放电信号的完整入射波和反射波数据的局部放电入射波-反射波脉冲数据段x(n)；所述阈值需超过反射波幅值而低于入射波幅值；

(3)进行自相关分析：

对步骤(2)中的入射波-反射波脉冲数据段x(n)进行自相关处理，提取入射波与反射波的波前时间差的估计值dN；

(4)进行小波模极大值分析：

对步骤(3)中的入射波-反射波脉冲数据段x(n)进行N层小波分解和重构，提取各层小波重构信号的最大值点作为入射波波前位置，之后以步骤(3)自相关分析得到的入射波与反射波的波前时间差的估计值dN作为参照，提取反射波小波模极大值时刻，计算入射波和反射波波前时间差，计算局部放电点位置。

2.根据权利要求书1所述的基于自相关-小波模极大值分析的电缆局部放电定位方法，其特征在于：所述步骤(1)中所述局部放电检测装置包括局部放电耦合电容Ck、局部放电检测阻抗Zm、信号滤波器、信号放大器和数据采集装置；所述局部放电耦合电容Ck的一端接在测试电缆的线芯上，其另一端和局部放电检测阻抗Zm串联后接地，所述信号滤波器的输入端接在局部放电检测阻抗Zm两端，所述信号滤波器的输出端经信号放大器接入数据采集装置的输入端；所述数据采集装置为高速数字采集卡，所述测试电缆的线芯接高压电源，其屏蔽层两端接地。

3.根据权利要求书1或2所述的基于自相关-小波模极大值分析的电缆局部放电定位方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述局部放电入射波-反射波脉冲数据段x(n)的提取过程为：设定合适阈值，保证该阈值超过反射波幅值而低于入射波幅值，提取以入射波为起点的长度为的信号区间，记为x(n)；

其中，L为信号区间长度；

l为电缆长度；

v为信号在电缆中的传播速度；

Fs为采样频率；

为信号在电缆中传播的最大时长，以保证采样次数为L的信号区间内包含完整入射波和反射波信号；

x(n)中的n表示时间序号，n的取值范围为1～L。

4.根据权利要求书3所述的基于自相关-小波模极大值分析的电缆局部放电定位方法，其特征在于：所述步骤(3)中自相关分析的步骤如下：

3-1、按照如下公式(1)计算出自相关分析结果序列R_xx(k)：

其中，R_xx(k)为自相关分析结果序列；

k为偏移量，k＝0，±1、±2、±3，…，±L；

3-2、提取自相关分析结果序列R_xx(k)的主峰和次峰之间的距离，作为入射波和反射波的波前时间差的估计值dN；所述主峰即最大值点，所述次峰即次最大值点。

5.根据权利要求书4所述的基于自相关-小波模极大值分析的电缆局部放电定位方法，其特征在于：所述步骤(4)中小波模极大值分析的步骤如下：

4-1、对步骤(3)中取得的局部放电入射波-反射波脉冲数据段x(n)进行N尺度的小波分解；

4-2、对范围是2～N-1尺度下的小波变换高频分量进行小波重构，提取第i层小波重构信号的模最大值点位置作为入射波的波前位置，记为x_li,i＝2，3，...，N-1，其对应峰值为A_li；

4-3、以步骤(3)中自相关分析得到的入射波与反射波的波前时间差的估计值dN为参照，在[x_li+dN-δ_n，x_li+dN+δ_n]区间内查找找最大值作为第i层小波重构信号模极大值点，作为反射波的波前位置，记为x_2i，其对应峰值为A_2i；其中，δ_n为自相关信号振荡周期；

4-4、分析A_2i/A_1i的值是否满足随i增大逐渐增大的规律，若满足上述规律则进行步骤4-5；

若不满足上述规律，则表明由x_2i确定的脉冲信号为干扰信号，则返回步骤(3)进行自相关分析，重新计算入射波与反射波的波前时间差的估计值dN；

4-5、依照如下公式(2)计算第i层小波重构信号确定的入射波与反射波波前时间差ΔN_i：

ΔN_i＝x_2i-x_1i (式2)

其中，ΔN_i为第i层小波重构信号确定的入射波与反射波波前时间差；

x_2i为第i层小波重构信号确定的反射波的波前位置；

x_1i为第i层小波重构信号确定的入射波的波前位置；

从而依照如下公式(3)计算入射波与反射波传播时间差Δτ：

Δτ＝ΔN/Fs (式3)

其中，Fs为采样频率；

ΔN为ΔN_i平均值；

4-6、将入射波与反射波传播时间差Δτ代入如下公式(4)计算得到局部放电点位置；

其中，l_pd为局部放电点位置与电缆A端的距离；

l为电缆长度；

v为信号在电缆中的传播速度。