CN110531234A - 一种输电线路放电脉冲的识别提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种输电线路放电脉冲识别与提取方法，属于智能电网技术领域，包括：实时采集监测电路输出的对应预设监测时窗的部分波形，处理得到相应的波形数组、波形平均值及波形标准差；对波形数组进行处理，以去除无效脉冲点得到对应有效脉冲点的有效波形数组；以不为0的点为起始点并以预设时间段为单位依次截取有效波形数组，以将每个预设时间段内所有不为0的点组成一个堆并处理得到相应的时间权；对所有时间权进行处理以判断部分波形是否具有周期性。本发明的有益效果：通过实时采集输电线路高频电流，计算并识别监测到的波形是否具有工频周期性来辨识波形是否为有效放电脉冲，可大幅降低线路上各种无规律干扰对监测的影响。
Description
技术领域
本发明涉及智能电网技术领域，具体涉及一种基于周期性判据的输电线路放电脉冲的识别提取方法。
背景技术
放电监测是电网里非常广泛应用的一种用于发现并预防电力设备绝缘异常的技术手段，如电缆接头局放监测、GIS局放监测、电力线路缺陷放电监测等等领域。
对于放电监测技术，如何准确识别出有效放电，对干扰进行抑制和排除对于降低监测终端通信费用及功耗并提升监测终端运行效率，以及长时间运行可靠性具有重要意义。
此外，对干扰进行抑制和排除也可大幅降低无效冗余数据，可显著提升后台分析计算效率与准确性。
目前输电线路缺陷放电检测主要以离线方式为主，包括超声法、紫外、红外检测，暂无基于高频放电脉冲电流监测来实现缺陷放电检测的方法。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种输电线路放电脉冲识别提取方法，通过计算周期性来判断采集波形是否为有效放电脉冲，将不具有周期性的干扰波删除，仅采集具有周期性的有效波来进行缺陷放电检测，能够降低和抑制偶然干扰的影响，提高脉冲放电监测的准确度和效率。
为达到以上目的，采取的技术方案是：
一种输电线路放电脉冲识别与提取方法，方法包括：
步骤S1、实时采集监测电路输出的对应预设监测时窗的部分波形，并处理得到相应的波形数组、波形平均值及波形标准差；
步骤S2、对所述波形数组进行处理，以去除无效脉冲点得到对应有效脉冲点的有效波形数组；
步骤S3、以不为0的点为起始点并以预设时间段为单位依次截取所述有效波形数组得到多个分组波形数组，将对应所述预设时间段的每个所述分组波形数组中所有不为0的点分别组成一个堆并处理得到相应的时间权；
步骤S4、对所有所述时间权进行处理以判断所述部分波形是否具有周期性，如果判断结果为是，进入步骤S5，如果判断结果为否，进入步骤S6：
步骤S5、在判断结果为是时，将所述部分波形上传至一分析端以进行缺陷放电检测，随后退出；
步骤S6、在判断结果为否时，删除所述部分波形并转步骤S1。
优选的，所述预设监测时窗为40ms。
优选的，步骤S1包括：
步骤S11、实时采集所述监测电路的高频电流数据并缓存至监测终端内存中,所述高频电流数据包括预处理波形的相关数据；
步骤S12、截取所述预处理波形中对应所述预设监测时窗的所述部分波形，并处理得到所述部分波形的所述波形数组、所述波形平均值及所述波形标准差。
优选的，所述步骤S1中，采用下述公式处理得到所述波形平均值：
其中，
μ用于表示所述波形平均值；
N用于表示大于等于1的正整数；
x(i)用于表示第i点的幅值；
i用于表示大于等于1的正整数。
优选的，所述步骤S1中，采用下述公式处理得到所述波形标准差：
其中，
s用于表示所述波形标准差
N用于表示大于等于1的正整数；
x(i)用于表示第i点的幅值；
i用于表示大于等于1的正整数；
μ用于表示所述波形平均值。
优选的，步骤S2具体步骤包括：
将所述波形数组中与所述波形平均值的差值绝对值小于预设阈值的点全部置零并删除，以得到对应有效脉冲点的所述有效波形数组。
优选的，所述步骤S2中，采用下述公式处理得到所述有效波形数组：
|x(i)-μ|<ks；
其中，
x[i]用于表示所述波形数组；
i用于表示大于等于1的正整数；
k用于表示大于等于1的常数；
s用于表示所述波形标准差。
优选的，步骤S3中包括：
多次遍历所述有效波形数组，每一次遍历时都以前一次截取的分组波形数组中最后一点的下一点为遍历的起始点，以此次遍历的起始点之后第一个不为0的点作为截取的起始点，基于所述预设时间段截取所述有效波形数组得到后一个所述分组波形数组，直到所述有效波形数组中剩余的数组对应的时间长度小于所述预设时间段，以得到每个所述预设时间段内所有不为0的点组成的堆，并处理得到相应的所述时间权；
其中，第一次遍历的起始点为所述有效波形数组的起始点。
优选的，步骤S3中，采用下述公式处理得到时间权：
其中，
T1用于表示时间权；
Ik用于表示分组波形数组中每个点的幅值；
tk用于表示分组波形数组中每个点的GPS绝对时间；
k用于表示大于等于1的正整数。
优选的，步骤S4中采用下述公式处理得到对所有时间权进行处理的处理结果：
δt＝Ti+1-Ti；
i＝1、2……m-1；
其中，
Ti用于表示每个堆的时间权；
m用于表示大于等于2的正整数；
仅在δt∈[10-ε,10+ε]∪[20-ε,20+ε]时，判断部分波形具有周期性，ε用于表示用户设置的常数。
本发明的有益效果：适用于脉冲放电检测的干扰抑制方法，通过实时采集输电线路高频电流，计算并识别监测到的波形是否具有工频周期性来辨识波形是否为有效放电脉冲，可大幅降低线路上各种无规律干扰对监测的影响。
附图说明
图1为本发明一种优选的实施例中，输电线路放电脉冲识别与提取方法的流程图；
图2为本发明一种优选的实施例中，步骤S1的流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种输电线路放电脉冲识别与提取方法，包括：
步骤S1、实时采集监测电路输出的对应预设监测时窗的部分波形，并处理得到相应的波形数组、波形平均值及波形标准差；
步骤S2、对上述波形数组进行处理，以去除无效脉冲点得到对应有效脉冲点的有效波形数组；
步骤S3、以不为0的点为起始点并以预设时间段为单位依次截取上述有效波形数组得到多个分组波形数组，将对应上述预设时间段的每个上述分组波形数组中所有不为0的点分别组成一个堆并处理得到相应的时间权；
步骤S4、对所有上述时间权进行处理以判断上述部分波形是否具有周期性，如果判断结果为是，进入步骤S5，如果判断结果为否，进入步骤S6：
步骤S5、在判断结果为是时，将上述部分波形上传至一分析端以进行缺陷放电检测，随后退出；
步骤S6、在判断结果为否时，删除上述部分波形并转步骤S1。
在本实施例中，以预设监测时窗为40ms为例，每次计算需截取40ms波形，通过分堆，然后计算时间权值，并计算相邻时间权值时间差来判断脉冲是否具备周期性，进一步判断监测波形是否为有效放电脉冲，通过此方法，可以排除大量无规律的干扰影响。
进一步的，如图2所示，上述步骤S1包括：
步骤S11、实时采集上述监测电路的高频电流数据并缓存至监测终端内存中,上述高频电流数据包括预处理波形的相关数据；
步骤S12、截取上述预处理波形中对应上述预设监测时窗的上述部分波形，并处理得到上述部分波形的上述波形数组、上述波形平均值及上述波形标准差。
具体的，实时采集高频电流并将数据缓存至监测终端内存中，监测终端内存应足够大，可存储至少5s时长的波形数据，设定预设监测时窗t，根据气体放电理论，缺陷放电一般出现于输电线路工频电压峰值附近，而工频电压周期为20ms，放电脉冲周期一般为10ms或20ms左右，在此预设监测时窗t取40ms。
从缓存的预处理波形中，自起始数据点往后截取一段40ms长度波形得到部分波形，假定该40ms部分波形的波形数组为x[n]，总长度为N。然后计算这40ms长度部分波形的波形平均值与波形标准差。
其中，上述步骤S1中，采用下述公式处理得到上述波形平均值：
其中，
μ用于表示上述波形平均值；
N用于表示大于等于1的正整数；
x(i)用于表示部分波形中第i点的幅值；
i用于表示大于等于1的正整数。
上述步骤S1中，采用下述公式处理得到上述波形标准差
其中，
s用于表示上述波形标准差
N用于表示大于等于1的正整数；
x(i)用于表示第i点的幅值；
i用于表示大于等于1的正整数；
μ用于表示上述波形平均值。
进一步的，上述波形数组中与上述波形平均值的差值绝对值小于预设阈值的点全部置零并删除，以得到对应有效脉冲点的上述有效波形数组。
其中，上述步骤S2中，采用下述公式处理得到上述有效波形数组：
|x(i)-μ|<ks；
其中，
x[i]用于表示上述波形数组；
i用于表示大于等于1的正整数；
k用于表示大于等于1的常数；
s用于表示上述波形标准差。
将部分波形的波形数组x[n]中，满足|x(i)-μ|<ks的点全部置零，其中k为一常数，可取k＝3；此时得到一新数据y[n]，并将原x[n]删除，y[n]数组中，不为0的点均为有效脉冲点。
进一步的，上述步骤S3中包括：
遍历有效波形数组，以第一个不为0的点为截取的起始点，并基于预设时间段截取有效波形数组得到一个分组波形数组，提取上述分组波形数组中所有不为0的点并组成前一个堆，计算该堆的时间权；
多次遍历有效波形数组，每一次遍历时都以前一次截取的分组波形数组中最后一点的下一点为遍历的起始点，以此次遍历的起始点之后第一个不为0的点作为截取的起始点，基于预设时间段截取有效波形数组得到后一个分组波形数组，直到有效波形数组中剩余的数组对应的时间长度小于预设时间段，以得到每个预设时间段内所有不为0的点组成的堆，并处理得到相应的时间权。
具体的，遍历y[n]数组，以第一个不为0的点为截取的起始点，将其后预设时间段Δt(Δt＝3ms)范围内的所有不为0的点分成一堆，假定该堆包含k个点，各点幅值依次为I1、I2、……Ik，其对应的GPS绝对时间依次为t1、t2、……tk。然后计算该堆的时间权。
其中，上述步骤S4中，采用下述公式处理得到上述时间权：
其中，
T1用于表示上述时间权；
Ik用于表示上述分组波形数组中每个点的幅值；
tk用于表示上述分组波形数组中每个点的GPS绝对时间；
k用于表示大于等于1的正整数。
第一堆时间权计算完后，自第一堆最后一点的下一点为遍历的起始点往后遍历，找到第一个不为0的点作为截取的起始点，然后再将其后Δt范围内所有不为0的点分成第二堆时间权，按同样方法计算时间权。
依次往后，计算出所有堆的时间权，假定有m个堆，最终得到T1、T2……Tm的一组序列，
然后依次计算δt＝Ti+1-Ti，单位：ms，其中i＝1、2……m-1；
在任意一个i值下，如满足δt∈[10-ε,10+ε]∪[20-ε,20+ε]，一般的，ε可取2，那么认为这40ms波形具有周期性，可以上传，反之，无周期性，则进行删除。然后继续进行下一轮周期性判断。
其中，上述步骤S4中采用下述公式处理得到上述对所有上述时间权进行处理的处理结果：
δt＝Ti+1-Ti；
i＝1、2……m-1；
其中，
Ti用于表示每个堆的上述时间权；
m用于表示大于等于2的正整数；
仅在δt∈[10-ε,10+ε]∪[20-ε,20+ε]时，判断上述部分波形具有周期性，ε用于表示用户设置的常数。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种输电线路放电脉冲识别与提取方法，其特征在于，方法包括：
步骤S1、实时采集监测电路输出的对应预设监测时窗的部分波形，并处理得到相应的波形数组、波形平均值及波形标准差；
步骤S2、对所述波形数组进行处理，以去除无效脉冲点得到对应有效脉冲点的有效波形数组；
步骤S3、以不为0的点为起始点并以预设时间段为单位依次截取所述有效波形数组得到多个分组波形数组，将对应所述预设时间段的每个所述分组波形数组中所有不为0的点分别组成一个堆并处理得到相应的时间权；
步骤S4、对所有所述时间权进行处理以判断所述部分波形是否具有周期性，如果判断结果为是，进入步骤S5，如果判断结果为否，进入步骤S6：
步骤S5、将所述部分波形上传至一分析端以进行缺陷放电检测，随后退出；
步骤S6、删除所述部分波形并转步骤S1。
2.如权利要求1所述的输电线路放电脉冲识别与提取方法，其特征在于，所述预设监测时窗为40ms。
3.如权利要求1所述的输电线路放电脉冲识别与提取方法，其特征在于，步骤S1包括：
步骤S11、实时采集所述监测电路的高频电流数据并缓存至监测终端内存中,所述高频电流数据包括预处理波形的相关数据；
步骤S12、截取所述预处理波形中对应所述预设监测时窗的所述部分波形，并处理得到所述部分波形的所述波形数组、所述波形平均值及所述波形标准差。
4.如权利要求1所述的输电线路放电脉冲识别与提取方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用下述公式处理得到所述波形平均值：
其中，
μ用于表示所述波形平均值；
N用于表示大于等于1的正整数；
x(i)用于表示第i点的幅值；
i用于表示大于等于1的正整数。
5.如权利要求4所述的输电线路放电脉冲识别与提取方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用下述公式处理得到所述波形标准差：
其中，
s用于表示所述波形标准差
N用于表示大于等于1的正整数；
x(i)用于表示第i点的幅值；
i用于表示大于等于1的正整数；
μ用于表示所述波形平均值。
6.如权利要求1所述的输电线路放电脉冲识别与提取方法，其特征在于，步骤S2具体步骤包括：
将所述波形数组中与所述波形平均值的差值绝对值小于预设阈值的点全部置零并删除，以得到对应有效脉冲点的所述有效波形数组。
7.如权利要求6所述的输电线路放电脉冲识别与提取方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用下述公式处理得到所述有效波形数组：
|x(i)-μ|<ks；
其中，
x[i]用于表示所述波形数组；
i用于表示大于等于1的正整数；
k用于表示大于等于1的常数；
s用于表示所述波形标准差。
8.如权利要求1所述的输电线路放电脉冲识别与提取方法，其特征在于，步骤S3中包括：
多次遍历所述有效波形数组，每一次遍历时都以前一次截取的分组波形数组中最后一点的下一点为遍历的起始点，以此次遍历的起始点之后第一个不为0的点作为截取的起始点，基于所述预设时间段截取所述有效波形数组得到后一个所述分组波形数组，直到所述有效波形数组中剩余的数组对应的时间长度小于所述预设时间段，以得到每个所述预设时间段内所有不为0的点组成的堆，并处理得到相应的所述时间权；
其中，第一次遍历的起始点为所述有效波形数组的起始点。
9.如权利要求1所述的输电线路放电脉冲识别与提取方法，其特征在于，步骤S3中，采用下述公式处理得到时间权：
其中，
T1用于表示时间权；
Ik用于表示分组波形数组中每个点的幅值；
tk用于表示分组波形数组中每个点的GPS绝对时间；
k用于表示大于等于1的正整数。
10.如权利要求1所述的输电线路放电脉冲识别与提取方法，其特征在于，步骤S4中采用下述公式处理得到对所有时间权进行处理的处理结果：
δt＝Ti+1-Ti；
i＝1、2……m-1；
其中，
Ti用于表示每个堆的时间权；
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仅在δt∈[10-ε,10+ε]∪[20-ε,20+ε]时，判断部分波形具有周期性，ε用于表示用户设置的常数。
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