[发明专利]一种换流站消防管道泄漏监测定位方法

说明书

本发明属于管道泄漏监测技术领域，具体涉及一种换流站消防管道泄漏监测定位方法，首先采用频带能量占比法确定变分模态分解所需模态数，而后采用互相关法筛选其中含噪较高的模态，之后利用小波阈值去噪法对其进行去噪。进而根据去噪后信号构建包含其时频域信息的特征向量，并将其作为输入训练轻量级高效梯度提升树模型来判定管道泄漏的发生。本发明具有对管道泄漏监测准确、高效的优点。

技术领域

本发明属于管道泄漏监测技术领域，具体涉及一种换流站消防管道泄漏监测定位方法。

背景技术

换流站是指在高压直流输电系统中，为了完成将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电的转换，并达到电力系统对于安全稳定及电能质量的要求而建立的站点。

近年来，由消防管道遭受换流站入地电流的影响出现老化、腐蚀、穿孔和泄漏等事故频发，从而带来极大的消防安全隐患。因此换流站消防管道泄漏监测定位方法的研究显得尤为重要。原始的管道泄漏监测方法主要依靠操作人员通过听音设备判断管道泄漏状态，如利用“不间断夜流量检测”法发现管道存在泄漏时，操作人员需要通过听音设备逐步排查搜寻泄漏点的位置。经过多年研究，听音设备由最初的听音棒提升为目前的电子听漏仪，电子听漏仪可在一定程度上抑制背景噪声，但仍依靠工作人员的经验来判断漏点的位置，人力成本太高并且会造成损伤发现不及时的情况，造成严重的后果。因此，市场急需高效率、准确性高且节省人力的管道泄漏监测定位方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种换流站消防管道泄漏监测定位方法，用以对管道泄漏进行高效、准确的进行监测定位。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种换流站消防管道泄漏监测定位方法，包括如下步骤：

步骤一、对所采集次声波信号s[n]进行离散傅里叶变换，计算得到其频谱各点并计算频谱总能量其中，m为采集信号总长度；

步骤二、根据次声波信号的频带宽度f_b以及所采集次声波信号s[n]的采样频率f_s，确定所采集信号频谱的划分份数其中，[]_向下取整表示对方框中数进行向下取整操作，则频谱中第i份点数区间为

步骤三、根据步骤二所得各频谱区间，分别计算各区间内频谱的能量，则第i份频谱能量为

步骤四、计算各份频谱能量与频谱总能量的比值，则第i份频谱能量与频谱总能量的比值为

步骤五、统计的个数，记为K；

步骤六、对采集次声波信号s[n]进行变分模态分解(Variation ModeDecomposition，VMD)，其分解层数也即分解所得模态数为K；即其中IMF_x[n]为分解所得第x个模态分量，res[n]为分解所得残差分量；

步骤七、计算各模态分量IMF_x[n]与采集次声波信号s[n]之间的互相关系数，并与阈值th比较，若ρ(x)≥th，则保留该模态分量，否则，对该模态分量进行小波阈值去噪处理，小波基选用db4，小波分解层数为3层，阈值为σ为小波系数标准差；其中，阈值th＝0.5；

步骤八、根据步骤七中所保留的模态分量重构采集次声波信号

步骤九、对重构信号分别进行时域特征提取以及频域特征提取；

步骤十、根据步骤九所得时域及频域特征因子，构建特征向量，并将其送入预先训练好的轻量级的高效梯度提升树(Light Gradient Boosting Machine，LGBM)模型中进行分类识别；从而判断当前采集次声波信号是否包含泄漏信息，进而得出当前管道是否存在泄漏。