CN104573335A - 一种局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法，涉及智能电网领域,包括下列步骤：局部放电海量实时电物理量高速同步高分辨率数据采集与处理；局部放电海量实时电物理量采集时标t确定；局部放电海量实时电物理量一个周期内最大放电电流i_max提取；局部放电海量实时电物理量一个周期内持续放电时间最长t_cxmax提取；局部放电海量实时电物理量一个周期内放电次数k值提取；局部放电海量实时电物理量特征信息组合TZXX（i_max，t_cxmax，k，t）。本发明通过智能化信息处理，从局部放电海量实时电物理量数据中提取出描述局部放电特性的特征信息，从而大量减少实时传输信息，提高局部放电在线监测实时性和可靠性效率。

Description

一种局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法

技术领域

本发明涉及智能电网及物联网技术领域，特别涉及一种局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法。

背景技术

随着21世纪信息控制技术的快速发展，智能电网已成为未来电网的发展方向，目前，世界各国都在进行智能电网的技术攻关和试点建设。智能电网在技术上包含四个基本特征，即数字化、信息化、自动化和互动化，其中，信息化是智能电网区别于传统电网的一个非常重要的特征。在坚强智能电网的体系框架下，信息通信技术发挥着基础支撑作用，而实时、高速、双向、集成的信息通信平台则是智能电网安全高效、自愈互动运行的基础，没有这样的基础信息通信平台作支撑，任何信息化和智能化的特征都无法实现。

局部放电对电力系统的影响大，局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电，它是由于设备绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷，在高电场强度作用下发生重复击穿和熄灭的现象。它表现为绝缘内气体的击穿、小范围内固体或液体介质的局部击穿或金属表面的边缘及尖角部位场强集中引起局部击穿放电等。这种放电的能量是很小的，所以它的短时存在并不影响到电气设备的绝缘强度。但若电气设备绝缘在运行电压下不断出现局部放电，这些微弱的放电将产生累积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。通过精确采集与高效传输，实时了解局部放电海量实时电物理量特征信息，采取相应措施如改善电能质量、改变系统运行方式等保证系统安全、稳定运行。可见，智能电网对信息通信提出了更高的要求和更大的挑战。

发明内容

本发明提供一种局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法，便于控制中心或调度实时了解广域海量电物理量局部放电特征信息，采取相应措施防止局部放电影响电力系统安全、稳定运行。

采用本发明提出的方法提取局部放电海量实时电物理量特征信息，可以显著减少实时传输的数据量，提高局部放电海量实时电物理量特征信息传输效率，有效保证特征信息传输实时性，减小因网络堵塞引起的信息传输延时与丢包，能够满足智能电网海量局部放电实时采集与可靠传输需求，对智能电网实时高效、集成双向的基础信息通信平台建设起到积极的推动作用，对于类似具有海量数据远程实时传输要求的工农业信息通信系统也具有一定的参考价值。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的。

一种局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法，包括以下步骤：

（1）对局部放电海量实时电物理量进行高速同步高分辨率数据采集与处理；

（2）确定局部放电海量实时电物理量每个采集周期的时标t，该时标t用于特征信息分类存储、传输和还原的数据检索；

（3）提取局部放电海量实时电物理量一个周期内的最大放电电流i_max；

（4）提取局部放电海量实时电物理量一个周期内最长持续放电时间t_cxmax；

（5）提取局部放电海量实时电物理量一个周期内放电次数k；

（6）组合局部放电海量实时电物理量特征信息，获得TZXX（i_max，t_cxmax，k，t）。

在上述技术方案中，步骤（1）所述采集与处理的具体操作为：

对测控对象的电物理量即电压和电流进行多路同步高速高分辨率实时数据采集，其中，路数不低于8路独立通道交流采样；同步信号为A相电压U_A过零点的上升沿；采样频率不低于1MHz；AD转换不低于16位。

在上述技术方案中，步骤（2）所述时标t 值是A相电压U_A过零点后的上升沿与全球定位系统GPS或北斗授时系统BDS的秒脉冲所对应的时钟值。

在上述技术方案中，步骤（3）所述提取最大放电电流i_max的具体操作为：

采用数据比较法获取本周期的局部放电电流最大值i_max，将本周期的T=0采集时刻的局部放电电流数据存放为存储的局部放电较大电流值i_jd，，，然后依次将本周期内各个采集时刻的局部放电电流i与存储的局部放电较大电流值i _jd相比较，如果i＞i_jd，则将当前局部放电脉冲电流最大值i赋值给存储局部放电电流值i_jd；如果i≤i_jd，则i_jd不变；当本周期全部数据比较完成时，局部放电较大电流值i_jd成为本周期内局部放电电流最大值i_max。

在上述技术方案中，步骤（4）所述提取最长持续放电时间t_cxmax的具体操作为：

采用数据比较法获取本周期最大持续放电时间t_cxmax，将本周期的第一个局部放电持续时间存放为存储的局部放电较大持续时间长值t_cxjd，然后，依次将本周期内各个局部放电持续时间t_cx与存储的局部放电较大持续时间长值t_cxjd相比较，如果t_cx＞t_cxjd，则将当前局部放电持续时间t_cx赋值给存储局部放电持续时间最长值t_cxjd；如果t_cx≤t_cxjd，t_cxjd不变；当本周期全部局部放电持续时间比较完成时，t_cxjd值成为本周期内局部放电最大持续时间值t_cxmax。

在上述技术方案中，步骤（5）所述提取放电次数k的具体操作为：

采集时标t对应的周期内的电流值过滤其基波电流，剩余电流为局部放电电流，放电电流值连续3个及以上数值为零记为1次局部放电，一个周期记录的局部放电次数之和为局部放电次数k。

在上述技术方案中，步骤（6）组合特征信息的具体操作为：

将采集时标t、一个周期内局部放电电流最大值i_max、一个周期内局部放电持续时间最大值t_cxmax及一个周期内局部放电次数k共4个局部放电海量实时电物理量特征信息组合为一个周期的特征信息集TZXX，记为TZXX（i_max，t_cxmax，k，t）。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和积极效果：

1.利用信号预处理技术对局部放电海量实时电物理量数据进行去噪、去冗余和过滤处理，确保信源数据的精简有效；

2.采用特征信息提取，为局部放电海量实时电物理量数据的轻型化传输和存储，提高海量局部放电实时数据的传输效率和实时性提供一种思路；

3.通过特征信息提取，保证实现轻型化的码流传输，在网络资源有限的情况下，可以显著提高海量局部放电特征信息传输的实时性与可靠性；

4. 局部放电海量实时电物理量特征信息提取，为控制中心和调度提供实时局部放电特征信息，通过对特征信息分析、判断，最后做出相应措施防止局部放电对电力系统产生危害。

总之，本发明局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法在信息源对局部放电海量实时电物理量特征信息进行提取，可以显著减少海量局部放电实时信息的数据传输和存储量，提高局部放电实时数据的传输速度和传输效率，显著提高海量局部放电信息传输的实时性与可靠性。

附图说明

图1是本方法实施例流程图。

图2是本方法采集时标t提取流程图。

图3是本方法最大放电电流i_max提取流程图。

图4是本方法持续放电时间最长t_cxmax提取流程图。

图5是本方法放电次数k提取流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明方法作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例提供一种局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法，按以下步骤实现：

（1）对局部放电海量实时电物理量进行高速同步高分辨率数据采集与处理；

对测控对象的电物理量-电压和电流进行多路同步高速高分辨率实时数据采集，其中：路数不低于8路独立通道交流采样；同步信号为A相电压U_A过零点的上升沿；采样频率不低于1MHz；AD转换不低于16位。

（2）确定局部放电海量实时电物理量每个采集周期的时标t，该时标t用于特征信息分类存储、传输和还原的数据检索；

局部放电海量实时电物理量特征信息中时标t值是A相电压U_A过零点后的上升沿与全球定位系统GPS或北斗授时系统BDS的秒脉冲所对应的时钟值，用于特征信息分类存储、传输和还原的数据检索。如图2所示，为采集时标t提取流程图。当A相电压上升沿到来时，此时采集时刻为各路同步采集时刻，对应的GPS或BAIDU授时系统的时间为确定的采集时标t， 否则继续进行海量实时电物理量局部放电高速同步高分辨率数据采集与处理。

（3）提取局部放电海量实时电物理量一个周期内的最大放电电流i_max；

如图3所示，为最大放电电流i_max提取流程图。设置电流门槛值，值为额定电流的2至3倍。按步骤（1）对局部放电海量实时电物理量高速同步高分辨率数据采集与处理后，电流采集数据大于电流门槛值，冲击脉冲宽度大于采集时间，且连续有放电脉冲时，判断为发生局部放电。采用数据比较法辨识本周期的最大放电电流i_max，即：将本周期的T=0时刻的局部放电电流数据（即本周期内的第一个数据）存放为存储的局部放电较大电流值i_jd，然后依次将本周期内各个采集时刻的局部放电电流i与存储的局部放电较大电流值i _jd相比较，如果i＞i_jd，则将当前局部放电脉冲电流最大值i赋值给存储局部放电电流值i_jd；如果i≤i_jd，则i_jd不变；当本周期全部数据比较完成时，局部放电较大电流值i_jd成为本周期内局部放电电流最大值i_max。

（4）提取局部放电海量实时电物理量一个周期内最长持续放电时间t_cxmax；

如图4所示，为持续放电时间最长t_cxmax提取流程图。设置电流门槛值，值为额定电流的2至3倍。按步骤（1）局部放电海量实时电物理量高速同步高分辨率数据采集与处理后，电流采集数据大于电流门槛值，冲击脉冲宽度大于采集时间，且连续有放电脉冲时，判断为发生局部放电。将本周期的第一个局部放电持续时间存放为存储的局部放电较大持续时间长值t_cxjd，然后，依次将本周期内各个局部放电持续时间t_cx与存储的局部放电较大持续时间长值t_cxjd相比较，如果t_cx＞t_cxjd，则将当前局部放电持续时间t_cx赋值给存储局部放电持续时间最长值t_cxjd；如果t_cx≤t_cxjd，t_cxjd不变；当本周期全部局部放电持续时间比较完成时，t_cxjd值成为本周期内局部放电最大持续时间值t_cxmax。

（5）提取局部放电海量实时电物理量一个周期内放电次数k；

如图5所示，为放电次数k提取流程图。采集时标t对应的周期内的电流值过滤其基波电流，剩余电流为局部放电电流，放电电流值连续3个及以上数值为零记为1次局部放电，一个周期记录的局部放电次数之和为局部放电次数k。

 (6) 组合局部放电海量实时电物理量特征信息，获得TZXX（i_max，t_cxmax，k，t）；

将采集时标t、一个周期内局部放电电流最大值i_max、一个周期内局部放电持续时间最大值t_cxmax及一个周期内局部放电次数k共4个局部放电海量实时电物理量特征信息组合为一个周期的特征信息集TZXX，记为TZXX（i_max，t_cxmax，k，t）。特征信息集通过特征信息编码进行轻型传输，提高了局部放电海量实时电物理量数据传输实时性和可靠性。

Claims (7)

1.一种局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）对局部放电海量实时电物理量进行高速同步高分辨率数据采集与处理；

（2）确定局部放电海量实时电物理量每个采集周期的时标t，该时标t用于特征信息分类存储、传输和还原的数据检索；

（3）提取局部放电海量实时电物理量一个周期内的最大放电电流i_max；

（4）提取局部放电海量实时电物理量一个周期内最长持续放电时间t_cxmax；

（5）提取局部放电海量实时电物理量一个周期内放电次数k；

（6）组合局部放电海量实时电物理量特征信息，获得TZXX（i_max，t_cxmax，k，t）。

2.根据权利要求1所述的一种局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法，其特征在于步骤（1）所述采集与处理的具体操作为：

对测控对象的电物理量即电压和电流进行多路同步高速高分辨率实时数据采集，其中，路数不低于8路独立通道交流采样；同步信号为A相电压U_A过零点的上升沿；采样频率不低于1MHz；AD转换不低于16位。

3.根据权利要求1所述的一种局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法，其特征在于：步骤（2）所述时标t 值是A相电压U_A过零点后的上升沿与全球定位系统GPS或北斗授时系统BDS的秒脉冲所对应的时钟值。

4.根据权利要求1所述的一种局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法，其特征在于步骤（3）所述提取最大放电电流i_max的具体操作为：

采用数据比较法获取本周期的局部放电电流最大值i_max，将本周期的T=0采集时刻的局部放电电流数据存放为存储的局部放电较大电流值i_jd，，，然后依次将本周期内各个采集时刻的局部放电电流i与存储的局部放电较大电流值i _jd相比较，如果i＞i_jd，则将当前局部放电脉冲电流最大值i赋值给存储局部放电电流值i_jd；如果i≤i_jd，则i_jd不变；当本周期全部数据比较完成时，局部放电较大电流值i_jd成为本周期内局部放电电流最大值i_max。

5.根据权利要求1所述的一种局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法，其特征在于步骤（4）所述提取最长持续放电时间t_cxmax的具体操作为：

采用数据比较法获取本周期最大持续放电时间t_cxmax，将本周期的第一个局部放电持续时间存放为存储的局部放电较大持续时间长值t_cxjd，然后，依次将本周期内各个局部放电持续时间t_cx与存储的局部放电较大持续时间长值t_cxjd相比较，如果t_cx＞t_cxjd，则将当前局部放电持续时间t_cx赋值给存储局部放电持续时间最长值t_cxjd；如果t_cx≤t_cxjd，t_cxjd不变；当本周期全部局部放电持续时间比较完成时，t_cxjd值成为本周期内局部放电最大持续时间值t_cxmax。

6.根据权利要求1所述的一种局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法，其特征在于步骤（5）所述提取放电次数k的具体操作为：

采集时标t对应的周期内的电流值过滤其基波电流，剩余电流为局部放电电流，放电电流值连续3个及以上数值为零记为1次局部放电，一个周期记录的局部放电次数之和为局部放电次数k。

7.根据权利要求1所述的一种局部放电海量实时电物理量特征信息提取方法，其特征在于步骤（6）组合特征信息的具体操作为：

将采集时标t、一个周期内局部放电电流最大值i_max、一个周期内局部放电持续时间最大值t_cxmax及一个周期内局部放电次数k共4个局部放电海量实时电物理量特征信息组合为一个周期的特征信息集TZXX，记为TZXX（i_max，t_cxmax，k，t）。