[发明专利]基于全线钢轨电位特征提取的在线钢轨绝缘缺陷诊断方法

权利要求书

1.基于全线钢轨电位特征提取的在线钢轨绝缘缺陷诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：数据的获取和存储：通过各测量点的钢轨电位测量装置获取各测量点实时钢轨电位数据信息，通过信息交互获取包括发车间隔、负荷电流和相关设备状态；将采集的数据存储至实时数据库；

步骤2：对历史数据进行管理，选取线路运营初始，线路情况良好的阶段，对该阶段历史数据进行处理，组成不同参考组别：

对于历史数据中的不同发车间隔t_h，满足计算周期内ZT_h＝0时，整理出多组与短时平均负荷电流AVI_qh对应的各测量点的钢轨电位短时平均值AVE_ih、短时钢轨电位最大值MAX_ih、短时钢轨电位最小值MIN_ih、短时绝对平均值ABV_ih作为不同的参考组别，此处的短时特征量均以对应的发车间隔作为计算周期，计算公式如下：

MAX_ih＝max(I_ihn,n＝1,2,3....N),i＝1,2,...I (3)

MIN_ih＝min(I_ihn,n＝1,2,3....N),i＝1,2,...I (4)

其中，n代表一个计算周期内的第n个数据，N代表该计算周期内该类数据总个数；q代表线路上第q个牵引所，Q代表线路牵引所总个数；i代表线路第i个测量点，I代表线路测量点总个数；

步骤3：对实时数据进行特征量提取，通过条件特征匹配到参考组别进行绝缘诊断：

3.1实时数据处理：

以24h内的运营时间作为诊断周期，对该周期内不同发车间隔t_s，满足周期内ZT_s＝0时，计算各牵引所q的短时平均负荷电流AVI_qs作为匹配参考值的条件量；各测量点i的钢轨电位的短时平均值AVE_is、短时钢轨电位最大值MAX_is、短时钢轨电位最小值MIN_is、短时绝对值的算数平均值ABV_is作为绝缘诊断的特征量，计算公式如下：

MAX_is＝max(I_isn,n＝1,2,3....N),i＝1,2,...I (8)

MIN_is＝min(I_isn,n＝1,2,3....N),i＝1,2,...I (9)

3.2匹配参考组别，将t_s＝t_h、ZT_s＝0、实时计算的AVI_qs与AVI_qh的对比差别最小作为匹配参考组别的匹配条件，E为最小化目标，其中E表达如下：

3.3数据比较：将各测量点计算的特征量与匹配到的参考组别对比，计算偏差ΔU_ixj与偏移率σ_i如下：

ΔU_ixj＝U_ixj-me-U_ix-ref,i＝1,2,...I (12)

其中，j代表诊断周期内第j次比较，j＝1,2,3…；x代表选取的诊断特征量；U_ixj-me为第i个测量点的特征量x在诊断周期内的第j次比较时的数据，U_ix-ref为第i个测量点的特征量x所对应的被比较的参考值；

3.4异常诊断：对不同测量点i，当偏移率σ_i≤u_x时，u_x为偏移率限值；认为第j次比较测量点i钢轨电位特征量x异常，异常次数k_ix加1；

3.5可疑缺陷单次诊断：在第j次比较中，对不同诊断特征量x进行分析时，存在任一测量点诊断特征量x异常的情形下，比较不同测量点i的ΔU_ixj；若比较短时钢轨电位最大值或短时绝对平均值，则取最大的ΔU_ixj为本次指标x的异常比较结果；若比较短时钢轨电位最小值，则取最小的ΔU_ixj为本次指标x的异常比较结果；异常比较结果指向的测量点i为第j次比较诊断特征量x时可疑缺陷测量点，则将此测量点诊断特征量x的可疑缺陷统计量m_ix加1；

3.6综合诊断特征量进行缺陷单次诊断：在第j次比较时，针对选取的诊断特征量不同，诊断特征量x的异常比较结果指向的测量点i满足：

当取最大值、最小值和绝对值的算数平均值作为诊断特征量时，至少存在两个指标比较结果后指向的同一i，测量点可疑缺陷统计量n_i加1；

当取最大值和最小值作为诊断指标时，存在两种可能，最大值指向的i与最小值指向的i为同一i，n_i+1；最大值指向的i与最小值指向的i不为同一i，均将不同的n_i加1；

当取最大值或最小值作为诊断指标时，该指标异常结果指向i，n_i加1；

3.7诊断周期内下一组数据处理与比较：更新j，将j加1，重复步骤3.1至步骤3.6，直至诊断周期结束；

步骤4：对诊断结果进行概率统计，最终通过给定限值实现缺陷定位：

每个诊断周期的比较次数为J，用矩阵[K]代表异常次数，矩阵[M]代表可疑缺陷次数，矩阵[N]代表缺陷次数；初始矩阵元素均为0；其中[K]、[M]中行代表为测量点，列代表被比较特征量；[N]中行代表为测量点；

统计诊断周期内的各测量点各特征量异常比率与各测量点缺陷比率当β_i≥β_u,i＝1,...10时的i为定位的存在缺陷的测量点，若所有β_i＜β_u，则不存在缺陷点；其中β_u为额定缺陷比率。