[发明专利]一种基于超声信号包络谱的GIS局部放电特征提取方法

说明书

本发明属于GIS绝缘缺陷故障诊断技术领域，尤其涉及一种基于超声信号包络谱的GIS局部放电特征提取方法，该方法可以帮助识别不同类型的局部放电绝缘缺陷。包括：设计三种GIS典型绝缘缺陷，采集局部放电超声信号；利用FIR带通滤波器对局放超声信号进行滤波处理；利用Hilbert变换对滤波后的局放超声信号进行包络提取；对信号包络进行工频相关性及相位模式分析，得到不同缺陷类型的测量特征。本发明根据GIS局部放电检测得到的超声信号，提出了基于超声信号包络谱的GIS局部放电特征提取方法。本发明基于超声信号的包络谱，得到各种典型缺陷的频谱、相位分布等测量特征，为局放超声信号的缺陷类型识别奠定基础。

技术领域

本发明属于GIS绝缘缺陷故障诊断技术领域，尤其涉及一种基于超声信号包 络谱的GIS局部放电特征提取方法，该方法可以帮助识别不同类型的局部放电绝 缘缺陷。

背景技术

封闭式组合电器(Gas Insulated Switchgear,GIS)是一种以SF₆气体作 为绝缘介质的气体绝缘金属封闭开关设备。与传统的敞开式变电站相比，GIS具 有占地面积小、运行可靠性高、安全性强、维修周期长等显著优点。因此自20 世纪60年代实用化以来，GIS在国内外电力系统中得到广泛应用。

由于GIS在电网中应用的广泛性及其重要程度，它的运行情况与整个电网能 否正常安全工作息息相关。对GIS局部放电进行在线监测故障识别可以在掌握其 绝缘情况的同时避免停运带来的负面影响，对于保证整个电力系统的安全稳定运 行具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种基于超声信号包络谱的 GIS局部放电特征提取方法。其目的是为了基于超声信号的包络谱，得到各种典 型缺陷的频谱、相位分布等测量特征，为局放超声信号的缺陷类型识别奠定基础。

为实现上述目的，本发明是采用下述技术方案来实现的：

一种基于超声信号包络谱的GIS局部放电特征提取方法，包括下述步骤：

步骤1：设计三种GIS典型绝缘缺陷，采集局部放电超声信号；

步骤2：利用FIR带通滤波器对局放超声信号进行滤波处理；

步骤3：利用Hilbert变换对滤波后的局放超声信号进行包络提取；

步骤4：对信号包络进行工频相关性及相位模式分析，得到不同缺陷类型的 测量特征。

所述FIR为Finite Impulse Response即有限长单位冲激响应滤波器；所述Hilbert为希尔伯特变换，即一种由数学家希尔伯特提出的信号处理算法。

所述步骤1：设计三种GIS典型绝缘缺陷，采集局部放电超声信号的具体方 法包括：

首先，三种GIS典型绝缘缺陷的制作过程为：

(1)制作GIS高压导体金属针尖模型时，用铝制金属材料制成高压导体尖 端，两电极间相距选取在15mm到20mm之间，模拟GIS中的电晕放电；

(2)制作悬浮电极模型时，用环氧树脂制成一圆柱，在其中放置一片金属， 圆柱的上下表面分别施加以高压与接地，则环氧树脂中的金属可近似看作一悬浮 电极，模拟GIS中的悬浮放电；

(3)制作自由金属微粒模型时，在上下电极之间放置一颗金属小球以模拟 自由金属微粒放电。