[发明专利]变压器脉冲电流局部放电波形的分类和去噪方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及变压器脉冲电流局部放电检测技术，尤其是涉及一种利用Wigner时频分布构建变压器脉冲电流局部放电波形的快速分类和去噪方法及系统。

背景技术

对110kV及以上高电压等级变压器电力设备的绝缘进行在线监测、带电检测或离线耐压试验时，基于局部放电脉冲峰值-时间序列的传统检测系统对于存在多局放源(包含两个)或异常干扰噪声源时，若信号源频谱重叠，其获取的数据将是随机混叠的峰值-时间/相位序列，相应的PRPD(phase resolved partial discharge)放电谱图也是随机混叠的，使用统计分析获取的放电指纹将与故障特征数据库中的单个缺陷的放电指纹不匹配。因此，对此类问题再使用单一缺陷模型构造的数据库对监测或检测数据进行识别分析，诊断系统可能无法给出准确结果。

针对上述工况，国外意大利Bologna大学于2002年开始、国内西安交通大学则于2008年开始，相继提出了基于宽带检测的多局放源检测技术。即将传统的脉冲峰值-时间序列检测改为脉冲波形-时间序列检测，即记录单个局放脉冲波形及其获取时间点(相位)；使用某种方法将获取的脉冲群进行快速分类，并将具有相似性脉冲组成的各子类脉冲群转换成峰值-时间序列，然后再按传统的PRPD放电谱图进行数据处理，与由单个人工缺陷模型构造的放电模式进行对比并做出放电模式判别。与系统数据库中放电模式无关的子脉冲群，可判断为噪声(或是无效数据)。这样，该系统不仅解决了峰值-时间序列的混叠问题，而且可以对存在干扰的多局放源进行检测和识别。随后，清华大学、华北电力大学于2009年开始也对该技术进行了研究和应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种变压器脉冲电流局部放电波形的分类和去噪方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种变压器脉冲电流局部放电波形的分类和去噪方法，该方法包括：采用高速采集单元记录变压器交流耐压下的脉冲电流放电信号、放电时刻和试验电压波形数据；

对测量得到的数据处理成脉冲电流波形-时间序列，基于Wigner时频分布算法对脉冲电流波形-时间序列对应的脉冲群进行特征参数提取，形成2D特征参数分布图；

对2D特征参数分布图使用无监督聚类竞争学习网络算法对获取的脉冲群进行快速分类，从而实现变压器脉冲电流局部放电波形的快速分类和去噪。

优选地，所述的2D特征参数分布图用于直观显示不同脉冲群类聚特性。

优选地，该方法具体包括以下步骤：

步骤1，基于交流耐压试验和局部放电脉冲电流宽带检测系统，对变压器试品进行试验，获取振交流电压波形下的局部放电脉冲电流波形、放电时刻和试验电压波形数据；

步骤2，局部放电脉冲波形数据采集基于脉冲波形触发技术记录单个时域波形和对应放电时刻；

步骤3，形成脉冲波形-时间序列并绘制对应的PRPD谱图；

步骤4，采用Wigner时频分布算法对脉冲电流波形-时间序列对应的脉冲群进行特征参数提取，形成2D特征参数分布图；

步骤5，基于2D特征参数分布图使用无监督聚类竞争学习网络分析算法对获取的脉冲群进行快速分类；

步骤6，分类结果的子脉冲群PRPD谱图绘制，用于区分干扰源和局部放电源，从而实现快速分类和去噪。

优选地，所述的交流耐压试验和局部放电脉冲电流宽带检测系统包括电容分压器、检测阻抗、采集存储传输装置、交流试验高压电源和控制器，所述的控制器分别与采集存储传输装置和交流试验高压电源连接，所述的交流试验高压电源分别与电容分压器、检测阻抗连接，所述的检测阻抗与变压器试品连接，所述的采集存储传输装置分别与电容分压器和变压器试品连接。

优选地，所述的电容分压器包括依次串联的电容C1和电容C2，用于对交流高电压进行分压，将低压臂电压波形信号传送至采集存储传输装置。

优选地，所述的交流耐压试验和局部放电脉冲电流宽带检测系统的各参数如下：

a)检测阻抗响应带宽需达到ns级，不会畸变局部放电脉冲电流的时域波形；

b)C1和C2组成的电容分压器的响应带宽需达到μs级，不会畸变交流试验电压的时域波形；

c)采集存储传输装置的采样率：局部放电脉冲电流信号在100MS/s及以上，模拟带宽50MHz及以上；试验电压波形信号在1MS/s及以上，模拟带宽500kHz及以上。

优选地，所述的脉冲波形-时间序列P(t_j)具体为：