CN104020398B - 一种换流变压器局部放电波形特征提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于高压直流输电设备局部放电检测技术领域的一种换流变压器局部放电波形特征提取方法，尤其涉及基于多元特征提取包的换流变压器局部放电波形特征提取方法。包括文件读取、文件筛选、预处理、调用多元特征提取包，获取放电波形时频空间特征、整合并储存提取到的局部放电波形空间特征等步骤，应用于高压直流输电系统中的换流变压器局部放电检测及绝缘缺陷诊断。本发明针对换流变压器局部放电波形特征提取问题，采用调用多元特征提取包的思路，提出了有效的解决方法。本发明弥补了换流变压器局部放电波形特征提取方法不足的问题，具有快速准确、特征全面详实的特点。

Description

一种换流变压器局部放电波形特征提取方法

技术领域

本发明属于高压直流输电设备局部放电检测技术领域，特别涉及一种换流变压器局部放电波形特征提取方法，尤其涉及基于多元特征提取包的换流变压器局部放电波形特征提取方法。

背景技术

换流变压器是高压直流输电系统中的关键设备，是交、直流输电系统中的换流、逆变两端接口的核心设备，它的投入和安全运行是工程取得发电效益的关键和重要保证。油纸绝缘是换流变压器的主要绝缘形式，由于换流变压器的特殊功能，其绝缘承受的电压比较复杂，不仅包括交流电压，还有直流电压、交直流复合电压，谐波分量及极性反转电压，这就大大增加了换流变压器绝缘出现问题的可能性。

局部放电是诊断换流变压器绝缘缺陷最有效的方法之一，通过统计计算局部放电的个数、放电量大小等特征信息，可以实现换流变压器绝缘缺陷状态评估，其中局部放电波形作为局部放电的原始信号，包含了丰富的放电信息，通过提取局部放电波形的特征，可以有效判断绝缘缺陷类型，实现绝缘缺陷严重程度诊断。所谓换流变压器局部放电波形特征是换流变压器内因绝缘缺陷引起的放电信号波形所包含的形状、频谱等特征，包括波形上升时间、下降时间、特征谱峰位置、时频联合分布等。由于换流变压器与普通变压器在结构和功能上的区别，目前还没有应用于换流变压器局部放电波形特征提取的有效方法：首先测量得到的局部放电波形文件中往往会包含一些无效文件，增加了波形特征提取的难度；另外，由于现场各类噪声的干扰，如白噪声、窄带噪声及周期脉冲噪声等，同样增加了波形特征提取难度；第三，波形中包含有多维空间特征，只提取一维特征并不能满足要求。

本发明从换流变压器绝缘局部放电特征出发，设计了一种针对换流变压器的局部放电波形特征提取方法及系统，弥补了换流变压器局部放电波形特征提取方法不足的问题，该方法可以有效去除冗余无效文件，通过多次滤波实现深度去噪，调用多元特征提取包获取局部放电波形的多维单独特征，甚至实现时-频联合特征的提取，具有快速准确，特征信息全面详实的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种换流变压器局部放电波形特征提取方法，其特征在于，该方法是基于多元特征提取包的换流变压器局部放电波形特征提取方法；包含以下步骤：

1)，读取局部放电波形文件，寻址局部放电波形文件组，并将文件录入检测

系统当中；

2)，检索文件，筛选有效局部放电波形文件，同时删除冗余文件；

3)，索引局部放电波形文件组，设置系统参数，对局部放电波形实施预处理；

4)，调用多元特征提取包，获取局部放电波形时频空间特征；

5)，整合并储存提取到的局部放电波形空间特征。

所述步骤3)中索引到局部放电波形文件组，对其局部放电波形实施预处理，包括步骤如下：

步骤31，设置采样率、阈值等系统参数；

步骤32，对局部放电波形进行一次滤波，初步消除噪声干扰；

步骤33，对局部放电波形进行二次滤波，深度消除噪声干扰；

步骤34，进行局部放电波形阈值检波，然后进行最大归一化处理，得到预处理后局部放电波形。

所述步骤4)获取局部放电波形时频空间特征，对预处理后局部放电波形采用调用多元特征提取包方式处理，包括：

步骤41，时域特征提取包，对局部放电波形数组一一检索，输出满足条件的数组坐标，结合已设置的系统参数计算局部放电波形的上升时间、下降时间、持续时间及波形宽度；；提取局部放电波形的时域特征；

步骤42，频域特征提取包，用于提取局部放电波形的频域特征；生成局部放电波形的功率谱及频谱，经过时-频转换后，检索频谱图峰值，记录峰值个数；

步骤43，时频联合特征提取包，用于提取局部放电波形的时频联合特征，生成CDW时频谱图，并提取峰值位置，同时实现时域和频域空间的联合变换。

本发明的有益效果是本发明所谓换流变压器局部放电波形特征提取是指建立特定功能方法，识别换流变压器内因绝缘缺陷而引起的局部放电波形，并提取能够代表局部放电波形自有信息的基本特征。弥补了换流变压器局部放电波形特征提取方法不足的问题，该方法可以有效去除冗余无效文件，通过多次滤波实现深度去噪，调用多元特征提取包获取局部放电波形的多维单独特征，甚至实现时-频联合特征的提取，具有快速准确，特征信息全面详实的特点，解决了换流变压器局部放电波形特征提取问题。

附图说明

图1为基于多元特征提取包的换流变压器局部放电波形特征提取流程示意图。

图2为预处理示意图。

图3为多元特征提取包示意图。

具体实施方式

本发明提供一种换流变压器局部放电波形特征提取方法，本发明所谓换流变压器局部放电波形特征提取是指建立特定功能方法，识别换流变压器内因绝缘缺陷而引起的局部放电波形，并提取能够代表波形自有信息的基本特征。下面结合附图予以说明。

如图1所示，本发明方法是基于多元特征提取包的换流变压器局部放电波形特征提取方法，具体步骤包括：

步骤1)：寻址局部放电波形文件组，读取局部放电波形文件，并将文件导入检测系统当中；

步骤2)：检索文件，筛选有效的局部放电波形的信息文件，同时删除冗余文件；

步骤3)：索引局部放电波形文件组，设置系统参数，对局部放电波形实施预处理，所述步骤3中包含4个子步骤：(如图2所示)

子步骤31：设置采样率、阈值等系统参数；

子步骤32：对局部放电波形进行一次滤波，初步消除噪声干扰；

子步骤33：对局部放电波形进行二次滤波，深度消除噪声干扰；

子步骤34：进行局部放电波形最大归一化处理，进行阈值检波。

由于不同放电模式下的脉冲峰值各不相同，即使对同一放电模式，考虑到放电的分散性，脉冲峰值也会有波动，所以对采集到的数据值要以脉冲峰值为基准进行归一化处理，有利于减小数据分散性，便于统一分析和特征提取，以一次放电信号最大值作为基数，将信号进行全局归一处理，然后进行波形阈值检波，删除无用信号数据。

步骤4)：调用多元特征提取包，获取局部放电波形时频空间特征，所述步骤4中包含3个子步骤：(如图3所示)

子步骤41：采用时域特征提取包提取局部放电波形的时域特征；

子步骤42：采用频域特征提取包提取局部放电波形的频域特征；

子步骤43：采用时频联合特征提取包提取局部放电波形的时频联合特征。

步骤5)：整合并储存提取到的局部放电波形空间特征。

所述子步骤41对波形数组一一检索，输出满足条件的数组坐标，结合已录入参数计算局部放电波形的上升时间、下降时间、持续时间及波形宽度。

所述子步骤42生成局部放电波形的功率谱及频谱，经过时-频转换后，检索频谱图峰值，记录峰值个数。

所述子步骤43同时实现时域和频域空间的联合变换，生成CWD时频谱图，并提取峰值位置。

然后将特征打包整合预存等待输出；频域特征提取包通过分段变换生成局部放电波形的Welch功率谱，频谱采用快速离散傅里叶变换，随后计算功率面积，并且检索频谱峰值等信息。时频联合特征提取包选取内核函数，通过Choi-Williams变换生成局部放电波形的CWD时频谱图，并且检索到峰值的坐标位置。

Claims (1)

1.一种换流变压器局部放电波形特征提取方法，其特征在于，该方法是基于多元特征提取包的换流变压器局部放电波形特征提取方法；包含以下步骤：

1)，读取局部放电波形文件，寻址局部放电波形文件组，并将文件录入检测系统当中；

2)，检索文件，筛选有效的局部放电波形文件，同时删除冗余文件；

3)，索引局部放电波形文件组，设置系统参数，对局部放电波形实施预处理；包括步骤如下：

步骤31，设置采样率和阈值的系统参数；

步骤32，对局部放电波形进行一次滤波，初步消除噪声干扰；

步骤33，对局部放电波形进行二次滤波，深度消除噪声干扰；

步骤34，进行局部放电波形阈值检波，然后进行最大归一化处理，得到预处理后局部放电波形；

4)，调用多元特征提取包，获取局部放电波形时频空间特征；对局部放电波形采用调用多元特征提取包方式处理，包括：

步骤41，时域特征提取包，对局部放电波形数组一一检索，输出满足条件的数组坐标，结合已设置的系统参数计算局部放电波形的上升时间、下降时间、持续时间及波形宽度；提取局部放电波形的时域特征；

步骤42，频域特征提取包，用于提取局部放电波形的频域特征；生成局部放电波形的功率谱及频谱，经过时-频转换后，检索频谱图峰值，记录峰值个数；

步骤43，时频联合特征提取包，用于提取局部放电波形的时频联合特征，生成CWD时频谱图，并提取峰值位置，同时实现时域和频域空间的联合变换；

5)，整合并储存提取到的局部放电波形空间特征。