CN109709459A - 一种用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法 - Google Patents

Abstract

一种用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法，可解决目前局部放电的测量和信号处理，成本较高的技术问题。包括以下步骤：S100、首先通过读取示波器的实验波形获取放电相位和对应的放电量两列数据；S200、将放电相位按照从小到大排序，对应的放电量也随之重新排序；S300、将一个周期即360°等分成N个相位区间，N取大于100的整数；S400、从第1个相位区间开始，直到第N个区间结束，在每个相位区间内查找数据，看是否有步骤S200中的放电相位数据落在其中；S500、输出每个区间内的最大放电量、平均放电量、放电次数；本发明方法成本低，实用性、可操作性强。同时，该图谱分析方法除了能对局部放电图谱进行分析，也可以用于一般高电压实验结果的图谱分析。

Description

一种用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法

技术领域

本发明涉及电压信号图谱分析技术领域，具体涉及一种用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法。

背景技术

在用脉冲电流法测局部放电时，可以利用示波器的两个通道分别测局部放电信号和电压信号，局部放电信号可以是检测阻抗法测得的电压或者罗氏线圈测得的电流等信号，电压信号是指由电容分压器将试验交流电源的高压信号变成的低压信号。

标定后将波形保存下来，读取后并处理可以得到放电相位和对应的放电量，数据提取算法可以用来处理这些数据，得到一个周期内的最大放电量、平均放电量、放电次数的具体数值，图谱分析方法可以分析得出放电图谱正负半周的图形特征统计量。

目前局部放电的测量和信号处理一般通过局放仪来实现，但局放仪价格较高，实验成本高，不利于实验室小规模实验。

发明内容

本发明提出的一种用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法，可解决目前局部放电的测量和信号处理，成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法，包括以下步骤：

S100、首先通过读取示波器的实验波形获取放电相位和对应的放电量两列数据；

S200、将放电相位按照从小到大排序，对应的放电量也随之重新排序；

S300、将一个周期即360°等分成N个相位区间，N取大于100的整数；

S400、从第1个相位区间开始，直到第N个区间结束，在每个相位区间内查找数据，看是否有步骤S200中的放电相位数据落在其中；

如果没有，则该相位区间内的最大放电量、平均放电量、放电次数均为0；

如果有，挑出这些相位对应的放电量，则该相位区间内的最大放电量为这些放电量数据的最大值，平均放电量为这些放电量数据的平均值，放电次数为这些放电量的个数；

S500、输出每个区间内的最大放电量、平均放电量、放电次数；

基于所述各个相位区间的最大放电量、平均放电量、放电次数，绘出相位-最大放电量、相位-平均放电量、相位-放电次数的图谱；

所述图谱均是一个周期内的图像，即包括了正负半周，图谱分析可以用数据来体现正负半周图像的特征。

进一步的，所述步骤S500中绘出相位-最大放电量、相位-平均放电量、相位-放电次数的图谱；

具体包括：

S501、取步骤S400中N个相位区间中每个区间的中间值，以此N个数据代表每个区间，其中小于180°的称为正半周相位区间中点，大于180°的称为负半周相位区间中点；

S502、将N个区间内的最大放电量数据分为正半周中的最大放电量数据和负半周中的最大放电量数据；

S503、将N个区间内的平均放电量数据分为正半周中的平均放电量数据和负半周中的平均放电量数据；

S504、将N个区间内的放电次数数据分为正半周中的放电次数和负半周中的放电次数；

其中，

偏斜度S_k：描述图形对比于正态分布时的偏斜度，等于0时图形左右对称，大于0时图形相对于正态分布曲线左偏，小于0右偏；

尖峰度K_u：反映图形峰值的尖锐程度，正态分布时等于0，大于0时图形轮廓比正态分布尖锐，小于0时比正态分布平坦；

相关系数cc：评价正负半周图形的差异，等于1说明正负半周轮廓十分相似，等于0说明差异很大；

峰值个数P：图谱的峰值个数；

不对称度ASY：反映正负半周放电剧烈程度的差异。

由上述技术方案可知，本发明的用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法，能够在脉冲电流法测局部放电的基础上，对得到的放电相位及其对应的放电量数据进行处理，计算出最大放电量、平均放电量、放电次数的值，从而得到相位-最大放电量、相位-平均放电量、相位-放电次数的图谱，再通过计算得到这些图谱的一系列统计量特征，来反映图谱的形状特点。

采用本发明方法可以在实验室条件下较为便捷地得到相位-最大放电量、相位-平均放电量、相位-放电次数的图谱及其统计量特征，相比采用局放仪这种硬件设备，本方法成本低，实用性、可操作性强。同时，该图谱分析方法除了能对局部放电图谱进行分析，也可以用于一般高电压实验结果的图谱分析。

附图说明

图1是本发明方法步骤流程图；

图2是本发明的数据提取算法的程序框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例所述的用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法，包括以下步骤：

S100、首先通过读取示波器的实验波形获取放电相位和对应的放电量两列数据；

S200、将放电相位按照从小到大排序，对应的放电量也随之重新排序；

S300、将一个周期即360°等分成N个相位区间，N取大于100的整数；

S400、从第1个相位区间开始，直到第N个区间结束，在每个相位区间内查找数据，看是否有步骤S200中的放电相位数据落在其中；

如果没有，则该相位区间内的最大放电量、平均放电量、放电次数均为0；

如果有，挑出这些相位对应的放电量，则该相位区间内的最大放电量为这些放电量数据的最大值，平均放电量为这些放电量数据的平均值，放电次数为这些放电量的个数；

S500、输出每个区间内的最大放电量、平均放电量、放电次数；

基于所述各个相位区间的最大放电量、平均放电量、放电次数，绘出相位-最大放电量、相位-平均放电量、相位-放电次数的图谱；

所述图谱均是一个周期内的图像，即包括了正负半周，图谱分析可以用数据来体现正负半周图像的特征。

下面结合图2具体说明：

数据提取算法说明：

S100.首先通过读取示波器的实验波形获取放电相位和对应的放电量两列数据；

S200.将放电相位按照从小到大排序，对应的放电量也随之重新排序；

S300.将一个周期即360°等分成N个相位区间，N一般取大于100的整数，可以自行赋值，越大精度越高；

S400.从第1个相位区间开始，直到第N个区间结束，在每个相位区间内查找数据，看是否有放电相位数据(即第2步中得到的放电相位数据)落在其中，如果没有，则该相位区间内的最大放电量、平均放电量、放电次数均为0，如果有，可以挑出这些相位对应的放电量，则该相位区间内的最大放电量为这些放电量数据的最大值，平均放电量为这些放电量数据的平均值，放电次数为这些放电量的个数；

S500.输出每个区间内的最大放电量、平均放电量、放电次数。

图谱分析方法说明：

在上面数据提取算法的基础上，得到了各个相位区间的最大放电量、平均放电量、放电次数，可以由此绘出相位-最大放电量、相位-平均放电量、相位-放电次数的图谱，这些图谱均是一个周期内的图像，即包括了正负半周，图谱分析可以用数据来体现正负半周图像的特征。

具体步骤如下：

S501、取之前数据提取算法中N个相位区间中每个区间的中间值，以此N个数据代表每个区间，其中小于180°的称为正半周相位区间中点，大于180°的称为负半周相位区间中点；

S502、将N个区间内的最大放电量数据分为正半周中的最大放电量数据和负半周中的最大放电量数据；

S503、将N个区间内的平均放电量数据分为正半周中的平均放电量数据和负半周中的平均放电量数据；

S504、将N个区间内的放电次数数据分为正半周中的放电次数和负半周中的放电次数；

图谱分析统计量介绍：

(1)偏斜度S_k：描述图形对比于正态分布时的偏斜度，等于0时图形左右对称，大于0时图形相对于正态分布曲线左偏，小于0右偏；

(2)尖峰度K_u：反映图形峰值的尖锐程度，正态分布时等于0，大于0时图形轮廓比正态分布尖锐，小于0时比正态分布平坦；

(3)相关系数cc：评价正负半周图形的差异，等于1说明正负半周轮廓十分相似，等于0说明差异很大；

(4)峰值个数P：图谱的峰值个数；

(5)不对称度ASY：反映正负半周放电剧烈程度的差异。

1.统计量计算方法：

(1)偏斜度S_k：

①对于相位-最大放电量图谱：在正半周中，由正半周相位区间中点值和正半周中的最大放电量数据可以计算出S_k+，此时y_i表示正半周最大放电量中不为0的数据，表示y_i对应的正半周相位区间中点值，n为其个数；在负半周中，由负半周相位区间中点值和负半周中的最大放电量数据可以计算出S_k-，此时y_i表示负半周最大放电量中不为0的数据，表示y_i对应的负半周相位区间中点值，n为其个数。

②对于相位-平均放电量图谱：在正半周中，由正半周相位区间中点值和正半周中的平均放电量数据可以计算出S_k+，此时y_i表示正半周平均放电量中不为0的数据，表示y_i对应的正半周相位区间中点值，n为其个数；在负半周中，由负半周相位区间中点值和负半周中的平均放电量数据可以计算出S_k-，此时y_i表示负半周平均放电量中不为0的数据，表示y_i对应的负半周相位区间中点值，n为其个数。

③对于相位-放电次数图谱：在正半周中，由正半周相位区间中点值和正半周中的放电次数可以计算出S_k+，此时y_i表示正半周放电次数中不为0的数据，表示y_i对应的正半周相位区间中点值，n为其个数；在负半周中，由负半周相位区间中点值和负半周中的放电次数可以计算出S_k-，此时y_i表示负半周放电次数中不为0的数据，表示y_i对应的负半周相位区间中点值，n为其个数。

(2)尖峰度K_u：

①对于相位-最大放电量图谱：在正半周中，由正半周相位区间中点值和正半周中的最大放电量数据可以计算出K_u+，此时y_i表示正半周最大放电量中不为0的数据，表示y_i对应的正半周相位区间中点值，n为其个数；在负半周中，由负半周相位区间中点值和负半周中的最大放电量数据可以计算出K_u-，此时y_i表示负半周最大放电量中不为0的数据，表示y_i对应的负半周相位区间中点值，n为其个数。

②对于相位-平均放电量图谱：在正半周中，由正半周相位区间中点值和正半周中的平均放电量数据可以计算出K_u+，此时y_i表示正半周平均放电量中不为0的数据，表示y_i对应的正半周相位区间中点值，n为其个数；在负半周中，由负半周相位区间中点值和负半周中的平均放电量数据可以计算出K_u-，此时y_i表示负半周平均放电量中不为0的数据，表示y_i对应的负半周相位区间中点值，n为其个数。

③对于相位-放电次数图谱：在正半周中，由正半周相位区间中点值和正半周中的放电次数可以计算出K_u+，此时y_i表示正半周放电次数中不为0的数据，表示y_i对应的正半周相位区间中点值，n为其个数；在负半周中，由负半周相位区间中点值和负半周中的放电次数可以计算出K_u-，此时y_i表示负半周放电次数中不为0的数据，表示y_i对应的负半周相位区间中点值，n为其个数。

(3)相关系数cc：

①对于相位-最大放电量图谱：x_i表示正半周每个相位区间内的最大放电量，y_i表示负半周每个相位区间内的最大放电量，n为x_i、y_i的个数

②对于相位-平均放电量图谱：x_i表示正半周每个相位区间内的平均放电量，y_i表示负半周每个相位区间内的平均放电量，n为x_i、y_i的个数

③对于相位-放电次数图谱：x_i表示正半周每个相位区间内的放电次数，y_i表示负半周每个相位区间内的放电次数，n为x_i、y_i的个数

(4)不对称度ASY：

①对于相位-最大放电量图谱：表示正半周每个相位区间内不为0的最大放电量，n₁为其个数；表示负半周每个相位区间内不为0的最大放电量，n₂为其个数

②对于相位-平均放电量图谱：表示正半周每个相位区间内不为0的平均放电量，n₁为其个数；表示负半周每个相位区间内不为0的平均放电量，n₂为其个数

(5)峰值个数P：

当图谱的横坐标x_i与纵坐标y_i满足以下方程组时，(x_i，y_i)为一个峰值点：

①对于相位-最大放电量图谱：在正半周中，x_i表示正半周相位区间中点值，y_i表示x_i对应的正半周最大放电量；在负半周中，x_i表示负半周相位区间中点值，y_i表示x_i对应的负半周最大放电量

②对于相位-平均放电量图谱：在正半周中，x_i表示正半周相位区间中点值，y_i表示x_i对应的正半周平均放电量；在负半周中，x_i表示负半周相位区间中点值，y_i表示x_i对应的负半周平均放电量

③对于相位-放电次数图谱：在正半周中，x_i表示正半周相位区间中点值，y_i表示x_i对应的正半周放电次数；在负半周中，x_i表示负半周相位区间中点值，y_i表示x_i对应的负半周放电次数。

综上，本发明实施例的用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法，能够在脉冲电流法测局部放电的基础上，对得到的放电相位及其对应的放电量数据进行处理，计算出最大放电量、平均放电量、放电次数的值，从而得到相位-最大放电量、相位-平均放电量、相位-放电次数的图谱，再通过计算得到这些图谱的一系列统计量特征，来反映图谱的形状特点。该图谱分析方法除了能对局部放电图谱进行分析，也可以用于一般高电压实验结果的图谱分析。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100、首先通过读取示波器的实验波形获取放电相位和对应的放电量两列数据；

S200、将放电相位按照从小到大排序，对应的放电量也随之重新排序；

S300、将一个周期即360°等分成N个相位区间，N取大于100的整数；

S400、从第1个相位区间开始，直到第N个区间结束，在每个相位区间内查找数据，看是否有步骤S200中的放电相位数据落在其中；

如果没有，则该相位区间内的最大放电量、平均放电量、放电次数均为0；

如果有，挑出这些相位对应的放电量，则该相位区间内的最大放电量为这些放电量数据的最大值，平均放电量为这些放电量数据的平均值，放电次数为这些放电量的个数；

S500、输出每个区间内的最大放电量、平均放电量、放电次数；

基于所述各个相位区间的最大放电量、平均放电量、放电次数，绘出相位-最大放电量、相位-平均放电量、相位-放电次数的图谱；

所述图谱均是一个周期内的图像，即包括了正负半周，图谱分析用数据来体现正负半周图像的特征。

2.根据权利要求1所述的用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法，其特征在于：所述步骤S500中绘出相位-最大放电量、相位-平均放电量、相位-放电次数的图谱；

具体包括：

S501、取步骤S400中N个相位区间中每个区间的中间值，以此N个数据代表每个区间，其中小于180°的称为正半周相位区间中点，大于180°的称为负半周相位区间中点；

S502、将N个区间内的最大放电量数据分为正半周中的最大放电量数据和负半周中的最大放电量数据；

S503、将N个区间内的平均放电量数据分为正半周中的平均放电量数据和负半周中的平均放电量数据；

S504、将N个区间内的放电次数数据分为正半周中的放电次数和负半周中的放电次数；

其中，

偏斜度S_k：描述图形对比于正态分布时的偏斜度，等于0时图形左右对称，大于0时图形相对于正态分布曲线左偏，小于0右偏；

尖峰度K_u：反映图形峰值的尖锐程度，正态分布时等于0，大于0时图形轮廓比正态分布尖锐，小于0时比正态分布平坦；

相关系数cc：评价正负半周图形的差异，等于1说明正负半周轮廓十分相似，等于0说明差异很大；

峰值个数P：图谱的峰值个数；

不对称度ASY：反映正负半周放电剧烈程度的差异。

3.根据权利要求2所述的用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法，其特征在于：所述偏斜度S_k的计算方法包括：

偏斜度S_k：

对于相位-最大放电量图谱：在正半周中，由正半周相位区间中点值和正半周中的最大放电量数据计算出S_k+，此时y_i表示正半周最大放电量中不为0的数据，表示y_i对应的正半周相位区间中点值，n为其个数；在负半周中，由负半周相位区间中点值和负半周中的最大放电量数据计算出S_k-，此时y_i表示负半周最大放电量中不为0的数据，表示y_i对应的负半周相位区间中点值，n为其个数；

对于相位-平均放电量图谱：在正半周中，由正半周相位区间中点值和正半周中的平均放电量数据计算出S_k+，此时y_i表示正半周平均放电量中不为0的数据，表示y_i对应的正半周相位区间中点值，n为其个数；在负半周中，由负半周相位区间中点值和负半周中的平均放电量数据计算出S_k-，此时y_i表示负半周平均放电量中不为0的数据，表示y_i对应的负半周相位区间中点值，n为其个数；

对于相位-放电次数图谱：在正半周中，由正半周相位区间中点值和正半周中的放电次数计算出S_k+，此时y_i表示正半周放电次数中不为0的数据，表示y_i对应的正半周相位区间中点值，n为其个数在负半周中，由负半周相位区间中点值和负半周中的放电次数计算出S_k-，此时y_i表示负半周放电次数中不为0的数据，表示y_i对应的负半周相位区间中点值，n为其个数。

4.根据权利要求2所述的用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法，其特征在于，所述尖峰度K_u的具体算法如下：

尖峰度K_u：

对于相位-最大放电量图谱：在正半周中，由正半周相位区间中点值和正半周中的最大放电量数据计算出K_u+，此时y_i表示正半周最大放电量中不为0的数据，表示y_i对应的正半周相位区间中点值，n为其个数；在负半周中，由负半周相位区间中点值和负半周中的最大放电量数据计算出K_u-，此时y_i表示负半周最大放电量中不为0的数据，表示y_i对应的负半周相位区间中点值，n为其个数；

对于相位-平均放电量图谱：在正半周中，由正半周相位区间中点值和正半周中的平均放电量数据计算出K_u+，此时y_i表示正半周平均放电量中不为0的数据，表示y_i对应的正半周相位区间中点值，n为其个数；在负半周中，由负半周相位区间中点值和负半周中的平均放电量数据计算出K_u-，此时y_i表示负半周平均放电量中不为0的数据，表示y_i对应的负半周相位区间中点值，n为其个数；

对于相位-放电次数图谱：在正半周中，由正半周相位区间中点值和正半周中的放电次数计算出K_u+，此时y_i表示正半周放电次数中不为0的数据，表示y_i对应的正半周相位区间中点值，n为其个数；在负半周中，由负半周相位区间中点值和负半周中的放电次数计算出K_u-，此时y_i表示负半周放电次数中不为0的数据，表示y_i对应的负半周相位区间中点值，n为其个数。

5.根据权利要求2所述的用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法，其特征在于，所述相关系数cc的具体算法如下：

相关系数cc:

对于相位-最大放电量图谱：x_i表示正半周每个相位区间内的最大放电量，y_i表示负半周每个相位区间内的最大放电量，n为x_i、y_i的个数；

对于相位-平均放电量图谱：x_i表示正半周每个相位区间内的平均放电量，y_i表示负半周每个相位区间内的平均放电量，n为x_i、y_i的个数；

对于相位-放电次数图谱：x_i表示正半周每个相位区间内的放电次数，y_i表示负半周每个相位区间内的放电次数，n为x_i、y_i的个数。

6.根据权利要求2所述的用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法，其特征在于，所述不对称度ASY的具体算法如下：

不对称度ASY:

对于相位-最大放电量图谱：表示正半周每个相位区间内不为0的最大放电量，n₁为其个数；表示负半周每个相位区间内不为0的最大放电量，n₂为其个数；

对于相位-平均放电量图谱：表示正半周每个相位区间内不为0的平均放电量，n₁为其个数；表示负半周每个相位区间内不为0的平均放电量，n₂为其个数。

7.根据权利要求2所述的用于局部放电在线监测数据的图谱分析方法，其特征在于，所述峰值个数P为:

峰值个数P:

当图谱的横坐标x_i与纵坐标y_i满足以下方程组时,(x_i，y_i)为一个峰值点：

对于相位-最大放电量图谱：在正半周中，x_i表示正半周相位区间中点值，y_i表示x_i对应的正半周最大放电量；在负半周中，x_i表示负半周相位区间中点值，y_i表示x_i对应的负半周最大放电量；

对于相位-平均放电量图谱：在正半周中，x_i表示正半周相位区间中点值，y_i表示x_i对应的正半周平均放电量；在负半周中，x_i表示负半周相位区间中点值，y_i表示x_i对应的负半周平均放电量；

对于相位-放电次数图谱：在正半周中，x_i表示正半周相位区间中点值，y_i表示x_i对应的正半周放电次数；在负半周中，x_i表示负半周相位区间中点值，y_i表示x_i对应的负半周放电次数。