一种用于超高压电缆的局放时频混合特征参数提取方法

1.一种用于超高压电缆的局放时频混合特征参数提取方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤(1)，将超高压电缆的采样信号x(i)，进行傅里叶变换，得到输出序列X[k]，

其中，i为采样信号的第i个点；k为输出序列X[k]的第k个点；N为采样信号的点数最大值；
步骤(2)，对输入序列X[k]进行进行滤波及归一化处理，得到处理后的序列S(m)，

其中，m是三角滤波器传递函数Hm(k)的第m个片段；M为处理后的序列S(m)点数的最大值，Hm(k)为三角滤波器传递函数，如公式(3)所示，

其中，输入序列X[k]的采样频率为fs，
步骤(3)，设置搜索的循环次数，多次搜索避免局部收敛；
步骤(4)，搜索滤波及归一化处理后的输出序列S(m)的最大幅值点，保存其处的幅值及位置；
步骤(5)，从最大幅值点开始向后搜索，寻找第1个低于90％、50％、10％最大幅值的点，保存对应的幅值及位置；
步骤(6)，从最大幅值点开始向前搜索，寻找第1个低于90％、50％、10％最大幅值的点，保存对应的幅值及位置；
步骤(7)，从最大幅值点后的第一个零点开始向前搜索，寻找第二个零点，保存其处的幅值及位置；
步骤(8)，根据步骤(4)‐步骤(7)的搜索，获得当前脉冲的上升时间、下降时间，脉冲宽度、高度，功率，负脉冲返回时间，脉冲持续时间；
步骤(9)，重复步骤(4)‐步骤(8)，直到循环次数完毕；
步骤(10)，根据公式(4)，计算全部脉冲对应的分形维Dw，

D0,k1,k2是根据分形布朗曲线标定的参数，L(δ)是步长为δ情况下的全部脉冲的时域曲线长度，δ为最小采样间隔；
步骤(11)，根据公式(5)，计算全部脉冲对应的多维度倒谱参数c(n)，

其中，M为处理后的序列S(m)点数的最大值，m是三角滤波器传递函数Hm(k)的第m个片段；
步骤(12)，根据步骤(8)、步骤(10)、步骤(11)，得到局放时频混合特征参数。
2.根据权利要求1所述的一种用于超高压电缆的局放时频混合特征参数提取方法，其特征在于：步骤(8)，获得当前脉冲的上升时间为步骤(6)最大幅值10％对应的点与90％对应的点之间的位置差的绝对值；下降时间为步骤(5)最大幅值10％对应的点与90％对应的点之间的位置差的绝对值；脉冲宽度为步骤(5)最大幅值50％对应的点与步骤(6)最大幅值
50％对应的点之间的位置差的绝对值；高度为步骤(4)最大幅值绝对值；功率为步骤(5)最大幅值10％点与步骤(6)最大幅值10％对应的点之间的所有点幅值的平均值；负脉冲返回时间为步骤(7)第一个零点与第二个零点之间的位置差的绝对值；脉冲持续时间为步骤(5)最大幅值10％点与步骤(6)最大幅值10％对应的点之间的位置差的绝对值。

一种用于超高压电缆的局放时频混合特征参数提取方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种用于超高压电缆的局放时频混合特征参数提取方法，属于电力电缆故障检测技术领域。\n背景技术\n[0002] 随着现代化建设的发展和科学技术的不断进步，对电缆的研究、制造和应用有了迅速的发展，从发电站到城乡电网，从配电所到工厂街道，电缆线路以其独具的特点，得到越来越广泛的应用，其数量成倍增长，在许多场合起着架空线所无法替代的作用，在这样庞大而复杂的电缆网络中，由于电缆的生产质量、施工不当、运行维护不善等诸多因素，将造成电缆故障。因此，及时准确地诊断出电缆故障点并加以排除，迅速恢复供电，已经成为供电部门面临的又一新课题，保证电缆正常运行是确保可靠供电的重点，其中，电缆绝缘老化情况占到很大的比重，因此电缆绝缘情况是保证可靠供电的重要手段之一，最佳的方法是我们能够提前作出判断，提前预防，提早排除故障，传统的主要手段是通过停电预试的方法进行检测和定位，由于这种方法需要停电，会带来一定的经济损失，尤其对超高压的电力电缆，影响和损失是巨大的。\n[0003] 目前，通过超高压电缆内部局放信号的带电检测方法，来检测电缆内部的故障点，需要对超高压电缆时域参数包括脉冲上升下降时间、脉冲宽度等，频域参数包括幅度谱和功率谱参数等进行特征参数提取，现有的特征参数提取方法，存在以下缺点，[0004] (1)时域特征参数或频域特征参数易受噪声影响，未考虑电缆传输过程给局放信号带来的衰减等因素；\n[0005] (2)早期的局放信号较微弱并且淹没在噪声中，易出现漏检现象，影响提取精确度；\n[0006] (3)频域特征参数的计算量大，不适合采用模式识别的方法进行自动识别。\n发明内容\n[0007] 本发明的目的克服现有的对超高压电缆的特征参数提取方法，未考虑电缆传输过程给局放信号带来的衰减等因素、易出现漏检现象，频域特征参数的计算量大的问题。本发明的用于超高压电缆的局放时频混合特征参数提取方法，相比之前的单纯采用普通时域参数或频谱参数提取特征参数，不仅引入了精细的时域特征和分形维，而且还引入了修正的倒谱特征，可以抵抗电缆传输信道对特征的影响，效率更高、精度更高，具有良好的应用前景。\n[0008] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：\n[0009] 一种用于超高压电缆的局放时频混合特征参数提取方法，其特征在于：包括以下步骤，\n[0010] 步骤(1)，将超高压电缆的采样信号x(i)，进行傅里叶变换，得到输出序列X[k]，[0011]\n[0012] 其中，i为采样信号的第i个点；k为输出序列X[k]的第k个点；N为采样信号的点数最大值；\n[0013] 步骤(2)，对输入序列X[k]进行进行滤波及归一化处理，得到处理后的序列S(m)，[0014]\n[0015] 其中，m是三角滤波器传递函数Hm(k)的第m个片段；M为处理后的序列S(m)点数的最大值，Hm(k)为三角滤波器传递函数，如公式(3)所示，\n[0016]\n[0017] 其中，输入序列X[k]的采样频率为fs，\n[0018] 步骤(3)，设置搜索的循环次数，多次搜索避免局部收敛；\n[0019] 步骤(4)，搜索滤波及归一化处理后的输出序列S(m)的最大幅值点，保存其处的幅值及位置；\n[0020] 步骤(5)，从最大幅值点开始向后搜索，寻找第1个低于90％、50％、10％最大幅值的点，保存对应的幅值及位置；\n[0021] 步骤(6)，从最大幅值点开始向前搜索，寻找第1个低于90％、50％、10％最大幅值的点，保存对应的幅值及位置；\n[0022] 步骤(7)，从最大幅值点后的第一个零点开始向前搜索，寻找第二个零点，保存其处的幅值及位置；\n[0023] 步骤(8)，根据步骤(4)‐步骤(7)的搜索，获得当前脉冲的上升时间、下降时间，脉冲宽度、高度，功率，负脉冲返回时间，脉冲持续时间；\n[0024] 步骤(9)，重复步骤(4)‐步骤(8)，直到循环次数完毕；\n[0025] 步骤(10)，根据公式(4)，计算全部脉冲对应的分形维Dw，\n[0026]\n[0027] D0,k1,k2是根据分形布朗曲线标定的参数，L(δ)是步长为δ情况下的全部脉冲的时域曲线长度，δ为最小采样间隔；\n[0028] 步骤(11)，根据公式(5)，计算全部脉冲对应的多维度倒谱参数c(n)，[0029]\n[0030] 其中，M为处理后的序列S(m)点数的最大值；\n[0031] 步骤(12)，根据步骤(8)、步骤(10)、步骤(11)，得到局放时频混合特征参数。\n[0032] 前述的一种用于超高压电缆的局放时频混合特征参数提取方法，其特征在于：步骤(8)，获得当前脉冲的上升时间为步骤(6)最大幅值10％对应的点与90％对应的点之间的位置差的绝对值；下降时间为步骤(5)最大幅值10％对应的点与90％对应的点之间的位置差的绝对值；脉冲宽度为步骤(5)最大幅值50％对应的点与步骤(6)最大幅值50％对应的点之间的位置差的绝对值；高度为步骤(4)最大幅值绝对值；功率为步骤(5)最大幅值10％点与步骤(6)最大幅值10％对应的点之间的所有点幅值的平分和；负脉冲返回时间为步骤(7)第一个零点与第二个零点之间的位置差的绝对值；脉冲持续时间为步骤(5)最大幅值10％点与步骤(6)最大幅值10％对应的点之间的位置差的绝对值。\n[0033] 本发明的有益效果是：本发明的用于超高压电缆的局放时频混合特征参数提取方法，能够获得当前脉冲的上升时间、下降时间，脉冲宽度、高度，功率，负脉冲返回时间，脉冲持续时间，相比之前的单纯采用普通时域参数或频谱参数提取特征参数，不仅引入了精细的时域特征和分形维，而且还引入了修正的倒谱特征，可以抵抗电缆传输信道对特征的影响，效率更高、精度更高，具有良好的应用前景。\n附图说明\n[0034] 图1是本发明的用于超高压电缆的局放时频混合特征参数提取方法的流程图。\n具体实施方式\n[0035] 下面将结合说明书附图，对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。\n[0036] 如图1所示，本发明的用于超高压电缆的局放时频混合特征参数提取方法，包括以下步骤，\n[0037] 步骤(1)，将超高压电缆的采样信号x(i)，进行傅里叶变换，得到输出序列X[k]，[0038]\n[0039] 其中，i为采样信号的第i个点；k为输出序列X[k]的第k个点；N为采样信号的点数最大值；\n[0040] 步骤(2)，对输入序列X[k]进行进行滤波及归一化处理，得到处理后的序列S(m)，这里的归一化处理能够简化计算，\n[0041]\n[0042] 其中，m是三角滤波器传递函数Hm(k)的第m个片段；M为处理后的序列S(m)点数的最大值，Hm(k)为三角滤波器传递函数，如公式(3)所示，\n[0043]\n[0044] 其中，输入序列X[k]的采样频率为fs，\n[0045] 步骤(3)，设置搜索的循环次数，多次搜索避免局部收敛，优选3‐5次搜索；\n[0046] 步骤(4)，搜索滤波及归一化处理后的输出序列S(m)的最大幅值点，保存其处的幅值及位置；\n[0047] 步骤(5)，从最大幅值点开始向后搜索，寻找第1个低于90％、50％、10％最大幅值的点，保存对应的幅值及位置；\n[0048] 步骤(6)，从最大幅值点开始向前搜索，寻找第1个低于90％、50％、10％最大幅值的点，保存对应的幅值及位置；\n[0049] 步骤(7)，从最大幅值点后的第一个零点开始向前搜索，寻找第二个零点，保存其处的幅值及位置；\n[0050] 步骤(8)，根据步骤(4)‐步骤(7)的搜索，获得当前脉冲的上升时间、下降时间，脉冲宽度、高度，功率，负脉冲返回时间，脉冲持续时间；\n[0051] 步骤(9)，重复步骤(4)‐步骤(8)，直到循环次数完毕；\n[0052] 步骤(10)，根据公式(4)，计算全部脉冲对应的分形维Dw，\n[0053]\n[0054] D0,k1,k2是根据分形布朗曲线标定的参数，L(δ)是步长为δ情况下的全部脉冲的时域曲线长度，δ为最小采样间隔；\n[0055] 步骤(11)，根据公式(5)，计算全部脉冲对应的多维度倒谱参数c(n)，[0056]\n[0057] \n[0058] 其中，M为处理后的序列S(m)点数的最大值；\n[0059] 步骤(12)，根据步骤(8)、步骤(10)、步骤(11)，得到局放时频混合特征参数。\n[0060] 其中，步骤(8)，获得当前脉冲的上升时间为步骤(6)最大幅值10％对应的点与\n90％对应的点之间的位置差的绝对值；下降时间为步骤(5)最大幅值10％对应的点与90％对应的点之间的位置差的绝对值；脉冲宽度为步骤(5)最大幅值50％对应的点与步骤(6)最大幅值50％对应的点之间的位置差的绝对值；高度为步骤(4)最大幅值绝对值；功率为步骤(5)最大幅值10％点与步骤(6)最大幅值10％对应的点之间的所有点幅值的平分和；负脉冲返回时间为步骤(7)第一个零点与第二个零点之间的位置差的绝对值；脉冲持续时间为步骤(5)最大幅值10％点与步骤(6)最大幅值10％对应的点之间的位置差的绝对值。\n[0061] 综上所述，本发明的能够获得当前脉冲的上升时间、下降时间，脉冲宽度、高度，功率，负脉冲返回时间，脉冲持续时间，相比之前的单纯采用普通时域参数或频谱参数提取特征参数，不仅引入了精细的时域特征和分形维，而且还引入了修正的倒谱特征，可以抵抗电缆传输信道对特征的影响，效率更高、精度更高，具有良好的应用前景。\n[0062] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。