CN111551827A - 应用于局放定位的波头起始时间检测方法、监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用于局放定位的波头起始时间检测方法、监测系统,该检测方法包括:S101:根据至少四个局放传感器捕获的局放信号的波形数据获取原始波形数字序列;S102:根据波头起始时间以及模极大值对应的时刻分别获取第一局放信号时间差、第二局放信号时间差;S103:多次执行S101、S102,分别获取第一局放信号时间差、第二局放信号时间差的第一标准差、第二标准差;S104:根据第一标准差、第二标准差的大小确定两个局放传感器的时间差以及波头起始时间。本发明利用最大斜率法和小波变换法以及多次计算的方式获取两个局放传感器的波头时间差和波头起始时间,提高了数据的准确性,为后级定位算法的准确定位局放信号提供了基础数据保障。
Description
技术领域
本发明涉及局放信号处理领域,尤其涉及一种应用于局放定位的波头起始时间检测方法、监测系统。
背景技术
局部放电信号(即局放信号)的定位是局部放电监测中的一个难点,因为局放信号从放电源到局放传感器,可能有多条传播路径,并且在局放信号的传播过程中,该局放信号会受到其他干扰信号的影响,进而导致局放脉冲波头震荡,造成波头起始时间不明显的问题。
在现有技术中,通常使用传统的门限法识别局部放电信号,然而,门限法对产生局放脉冲波头震荡的局放信号在识别其波头起始时间时可能误判,而局放起始时间的误判会将误差引入到后级定位算法中,并且因为定位算法是在一个错误的数据基础上得出结果的原因,该误差通过后级算法无法修正。因此,需要能够正确识别局放信号的波头起始时间。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提出一种应用于局放定位的波头起始时间检测方法、监测系统,通过多个局放传感器同步监测局放信号,利用最大斜率法和小波变换法在局放信号的原始波形数字序列中精确的找出波头起始时间,并利用局放信号有重复性的特点,多次计算两个局放传感器的波头时间差,根据计算结果确定波头时间差和波头起始时间,进一步提高了数据的准确性,为后级定位算法的准确定位局放信号提供了基础数据保障。
为解决上述问题,本发明采用的一个技术方案为:一种应用于局放定位的波头起始时间检测方法,所述波头起始时间检测方法包括:S101:通过至少四个局放传感器同步监测局放信号,根据所述局放传感器捕获的局放信号的波形数据获取原始波形数字序列;S102:根据所述原始波形数字序列获取波头起始时间以及模极大值对应的时刻,通过所述波头起始时间、模极大值对应的时刻分别获取第一局放信号时间差、第二局放信号时间差,其中,所述第一局放信号时间差为其中一个局放传感器的波头起始时间与其他局放传感器的波头起始时间的时间差,第二局放信号时间差为其中一个局放传感器对应的所述时刻与其他局放传感器对应的时刻的时间差;S103:多次执行S101、S102,分别获取所述第一局放信号时间差、第二局放信号时间差的第一标准差、第二标准差;S104:根据与相同两个局放传感器对应的第一标准差、第二标准差的大小确定所述两个局放传感器的时间差以及波头起始时间。
进一步地,所述局放传感器的AD采样率一致,且至少四个所述局放传感器不位于同一个平面上。
进一步地,所述根据所述原始波形数字序列获取波头起始时间以及模极大值对应的时刻的具体步骤包括:计算所述原始数字波形序列中相邻两个数据的斜率,根据所述斜率获取波头起始时间;对所述原始数字波形序列进行小波变换以获取局放信号波形,根据所述局放信号波形获取模极大值对应的时刻。
进一步地,所述计算所述原始数字波形序列中相邻两个数据的斜率,根据所述斜率获取波头起始时间的步骤具体包括:获取所述原始数字波形序列中相邻两个数据的斜率形成的斜率数组,根据所述斜率数组获取斜率最大值,确定所述斜率最大值对应的时间为所述波头起始时间。
进一步地,通过公式Kn1=(D1_N-D1_N+1)获取相邻两个数据的斜率,其中,D1_N、D1_N+1分别为第一局放传感器对应的原始数字波形序列中的第N个、第N+1个数据,Kn1为该第N个、第N+1个数据形成的波形的斜率。
进一步地,所述第一标准差通过公式(1)得到,
其中,ΔT12_krms为第一局放传感器、第二局放传感器获取的局放信号的第一标准差,ΔT12_n为第n次执行是S102时第一局放传感器与第二局放传感器之间的第一局放信号时间差,ΔT12_aver为多次执行S101、S102获取的第一局放传感器与第二局放传感器的第一局放信号时间差的平均值。
进一步地,所述第二标准差通过公式(2)得到,
其中,ΔT12_drms为第一局放传感器、第二局放传感器获取的局放信号的第二标准差,ΔT12d_n为第n次执行是S102时第一局放传感器与第二局放传感器之间的第二局放信号时间差,ΔT12d_aver为多次执行S101、S102获取的第一局放传感器与第二局放传感器的第二局放信号时间差的平均值。
进一步地,所述根据与相同两个局放传感器对应的第一标准差、第二标准差的大小确定所述两个局放传感器的时间差以及波头起始时间的步骤具体包括:判断所述第一标准差是否小于所述第二标准差;若是,则确定所述第二局放信号时间差的平均值为所述两个局放传感器的时间差,根据所述时间差确定波头起始时间;若否,则确定所述第一局放信号时间差的平均值为所述两个局放传感器的时间差,根据所述时间差确定波头起始时间。
进一步地,所述确定所述两个局放传感器的时间差以及波头起始时间的步骤之后包括:
将所述时间差、波头起始时间发送给后级定位系统,通过所述后级定位系统进行局放定位。
基于相同的发明构思,本申请还提出一种局放监测系统,所述局放监测系统包括至少四个局放传感器、监控后台;
所述监控后台包括处理器、存储器,所述处理器与所述存储器耦合连接;
所述处理器与所述局放传感器连接,接收所述局放传感器发送的局放信号;
所述存储器存储有计算机程序,所述处理器根据所述计算机程序执行如上所述的应用于局放定位的波头起始时间检测方法。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:通过多个局放传感器同步监测局放信号,利用最大斜率法和小波变换法在局放信号的原始波形数字序列中精确的找出波头起始时间,并利用局放信号有重复性的特点,多次计算两个局放传感器的波头时间差,根据计算结果确定波头时间差和波头起始时间,进一步提高了数据的准确性,为后级定位算法的准确定位局放信号提供了基础数据保障。
附图说明
图1为本发明应用于局放定位的波头起始时间检测方法一实施例的流程图;
图2为本发明应用于局放定位的波头起始时间检测方法中获取第一局放信号时间差一实施例的示意图;
图3为本发明应用于局放定位的波头起始时间检测方法中获取第二局放信号时间差一实施例的示意图;
图4本发明局放监测系统一实施例的结构图。
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
请参阅图1-3,其中,图1为本发明应用于局放定位的波头起始时间检测方法一实施例的流程图;图2为本发明应用于局放定位的波头起始时间检测方法中获取第一局放信号时间差一实施例的示意图;图3为本发明应用于局放定位的波头起始时间检测方法中获取第二局放信号时间差一实施例的示意图。结合附图1-3对本发明应用于局放定位的波头起始时间检测方法作详细说明。
在本实施例中,执行应用于局放定位的波头起始时间检测方法的设备为监控后台,监控后台包括处理器和存储器,处理器根据存储器中存储的计算机程序执行应用于局放定位的波头起始时间检测方法。
在本实施例中,应用于局放定位的波头起始时间检测方法包括:
S101:通过至少四个局放传感器同步监测局放信号,根据局放传感器捕获的局放信号的波形数据获取原始波形数字序列。
在本实施例中,局放传感器的AD采样率一致,且至少四个局放传感器不位于同一个平面上。
在本实施例中,局放传感器的数量可以为四个、五个以及其他数量,在此不做限定。
在一个具体的实施例中,局放传感器的数量为4个,将其编号为第一局放传感器、第二局放传感器、第三局放传感器、第四局放传感器,通过这4个局放传感器同步接收放电源的发出的局放信号。并对局放传感器发送的局放信号数据进行分析,获取每个局放传感器对应的原始波形数字序列,该原始波形数字序列包括1024个数据,其中,第一局放传感器的原始数字波形序列为D1_0~D1_1023。
S102:根据原始波形数字序列获取波头起始时间以及模极大值对应的时刻,通过波头起始时间、模极大值对应的时刻分别获取第一局放信号时间差、第二局放信号时间差,其中,第一局放信号时间差为其中一个局放传感器的波头起始时间与其他局放传感器的波头起始时间的时间差,第二局放信号时间差为其中一个局放传感器对应的时刻与其他局放传感器对应的时刻的时间差。
在本实施例中,根据原始波形数字序列获取波头起始时间以及模极大值对应的时刻的具体步骤包括:计算原始数字波形序列中相邻两个数据的斜率,根据该斜率获取波头起始时间;对原始数字波形序列进行小波变换以获取局放信号波形,根据局放信号波形获取模极大值对应的时刻,将模极大值对应的时刻作为通过小波变换法得到的波头起始时间。
在本实施例中,计算原始数字波形序列中相邻两个数据的斜率,根据斜率获取波头起始时间的步骤具体包括:获取原始数字波形序列中相邻两个数据的斜率形成的斜率数组,根据斜率数组获取斜率最大值,确定斜率最大值对应的时间为波头起始时间。
在本实施例中,通过公式Kn1=(D1_N-D1_N+1)获取相邻两个数据的斜率,其中,D1_N、D1_N+1分别为第一局放传感器对应的原始数字波形序列中的第N个、第N+1个数据,Kn1为该第N个、第N+1个数据形成的波形的斜率。
在本实施例中,模极大值为局放信号的波形经小波变换后形成的波形的模的最大值,根据该最大值确定波头起始时间。
S103:多次执行S101、S102,分别获取第一局放信号时间差、第二局放信号时间差的第一标准差、第二标准差。
在本实施例中,由于放电源发出的局放信号具有重复性,因此,通过局放传感器多次捕获局放信号,并根据该局放信号获取多个第一局放信号时间差、第二局放信号时间差。
在本实施例中,重复执行S101、S102的次数可根据需求自由设置在,在此不做限定。
在本实施例中,第一标准差通过公式(1)得到,
其中,ΔT12_krms为第一局放传感器、第二局放传感器获取的局放信号的第一标准差,ΔT12_n为第n次执行是S102时第一局放传感器与第二局放传感器之间的第一局放信号时间差,ΔT12_aver为多次执行S101、S102获取的第一局放信号时间差的平均值,该第一局放时间差为第一局放传感器与第二局放传感器接收到局放信号的时间差。
在本实施例中,第二标准差通过公式(2)得到,
其中,ΔT12_drms为第一局放传感器、第二局放传感器获取的局放信号的第二标准差,ΔT12d_n为第n次执行是S102时第一局放传感器与第二局放传感器之间的第二局放信号时间差,ΔT12d_aver为多次执行S101、S102获取的第二局放信号时间差的平均值,该第二局放信号时间差为第一局放传感器与第二局放传感器接收到局放信号的时间差。
S104:根据与相同两个局放传感器对应的第一标准差、第二标准差的大小确定两个局放传感器的时间差以及波头起始时间。
在本实施例中,根据对应相同两个局放传感器的第一标准差、第二标准差的大小确定两个局放传感器的时间差以及波头起始时间的步骤具体包括:判断第一标准差是否小于第二标准差;若是,则确定第二局放信号时间差的平均值为两个局放传感器的时间差,根据时间差确定波头起始时间;若否,则确定第一局放信号时间差的平均值为两个局放传感器的时间差,根据时间差确定波头起始时间。
在本实施例中,确定两个局放传感器的时间差以及波头起始时间的步骤之后包括:将时间差、波头起始时间发送给后级定位系统,通过后级定位系统进行局放定位。
下面结合图2-3对本发明应用于局放定位的波头起始时间检测方法做进一步说明。
通过至少四个局放传感器同步监测局放信号,且所有局放传感器的AD采样率一致。为保证至少四个局放传感器均能捕获到局放信号,需至少四个局放传感器不布置在一个平面上。设局放传感器的数量为四个,编号为S1、S2、S3、S4,分析局放传感器S1发送的局放信号数据,可得采集到的局放传感器S1原始波形数字序列D1_0~D1_1023,共1024个数据。
计算局放传感器S1的原始波形数字序列中相邻两个数据形成的波形的斜率Kn1=(D1_N-D1_N+1);得到一个个数为1023个的斜率数组,然后在该斜率数组中求出斜率最大值Kmax。Kmax对应的时间认为是局放传感器S1接收到的波形波头的起始时间T1。
类似的,可得局放传感器S2~S4对应的起始时间T2、T3、T4;
然后根据公式ΔT12=T1-T2;ΔT13=T1-T3;ΔT14=T1-T4;可求出局放传感器S1与局放传感器S2~S4接收到的局放信号时间差(第一局放信号时间差)ΔT12、ΔT13、ΔT14。
利用局放信号有重复性的特点,多次捕获局放信号,得到一组第一局放信号时间差ΔT12_1、ΔT12_2、ΔT12_n;对这一组数据求平均,得到第一局放信号的平均值ΔT12_aver=(ΔT12_1+ΔT12_2+…+ΔT12_n)/n;然后求求得第一局放信号时间差的标准差,即同理可求得局放传感器S1与局放传感器S3的第一局放信号时间差的标准差ΔT13_krms,局放传感器S1与局放传感器S4的第一局放信号时间差的标准差ΔT14_krms。
将局放传感器S1~S4的原始波形数字序列进行小波变换,得到图3显示的波形图谱,根据该波形图谱求出每个局放传感器的波形图谱中模极大值对应的时刻T1d、T2d、T3d、T4d。
然后根据公式ΔT12d=T1d-T2d;ΔT13d=T1d-T3d;ΔT14d=T1d-T4d;可求出局放传感器S1与局放传感器S2~S4接收到的局放信号时间差(第二局放信号时间差)ΔT12d、ΔT13d、ΔT14d。
利用局放信号有重复性的特点,通过局放传感器多次捕获局放信号,得到一组第二局放信号时间差ΔT12d_1、ΔT12d_2、ΔT12d_n;对这一组数据求平均,获取第二局放信号时间差的平均值ΔT12d_aver=(ΔT12d_1+ΔT12d_2+…+ΔT12d_n)/n;然后根据该平均值获取第二局放信号时间差的标准差,即同理,可求得局放传感器S1与局放传感器S3的第二局放信号时间差的标准差ΔT13_drms,以及局放传感器S1与局放传感器S4的第二局放信号时间差的标准差ΔT14_drms。
比较ΔT12_krms与ΔT12_drms,如果ΔT12_drms较小,说明用小波变换得到的波头起始时间离散性能好,将小波变换求得的ΔT12d_aver作为两个局放信号的时间差(局放信号到达局放传感器S1与到局放传感器S2的时间差),根据该时间差确定波头起始时间,并将该时间差和波头起始时间发送给后级定位系统。
如果ΔT12_krms较小,说明用斜率法得到的波头起始时间离散性能好,用斜率法求得的ΔT12_aver作为两个局放信号的时间差(局放信号到达局放传感器S1与到局放传感器S2的时间差),根据该时间差确定波头起始时间,并将该时间差和波头起始时间发送给后级定位系统。
同理可求出局放传感器S1与到局放传感器S3的时间差、局放传感器S1与到局放传感器S4的时间差以及局放传感器S3、局放传感器S4接收到局放信号的时间(波头起始时间)。
在本实施例中,确定时间差后,根据该时间差对应的求取波头起始时间方法获取局放传感器S1第一次捕获的局放信号的波头起始时间,进而根据该波头起始时间以及局放传感器S1与其他局放传感器的时间差确定其他局放传感器的波头起始时间。
有益效果:本发明的应用于局放定位的波头起始时间检测方法通过多个局放传感器同步监测局放信号,利用最大斜率法和小波变换法在局放信号的原始波形数字序列中精确的找出波头起始时间,并利用局放信号有重复性的特点,多次计算两个局放传感器的波头时间差,根据计算结果确定波头时间差和波头起始时间,进一步提高了数据的准确性,为后级定位算法的准确定位局放信号提供了基础数据保障。
基于相同的发明构思,本发明还提出一种局放监测系统,请参阅图4,图4为本发明局放监测系统一实施例的结构图,结合图4对本发明的局放监测系统作具体说明。
在本实施例中,局放监测系统包括至少四个局放传感器、监控后台;监控后台包括处理器、存储器,处理器与存储器耦合连接;处理器与局放传感器连接,接收局放传感器发送的局放信号;存储器存储有计算机程序,处理器根据计算机程序执行如上述实施例所述的应用于局放定位的波头起始时间检测方法。
有益效果:本发明的局放监测系统通过多个局放传感器同步监测局放信号,通过多个局放传感器同步监测局放信号,利用最大斜率法和小波变换法在局放信号的原始波形数字序列中精确的找出波头起始时间,并利用局放信号有重复性的特点,多次计算两个局放传感器的波头时间差,根据计算结果确定波头时间差和波头起始时间,进一步提高了数据的准确性,为后级定位算法的准确定位局放信号提供了基础数据保障。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种应用于局放定位的波头起始时间检测方法,其特征在于,所述波头起始时间检测方法包括:
S101:通过至少四个局放传感器同步监测局放信号,根据所述局放传感器捕获的局放信号的波形数据获取原始波形数字序列;
S102:根据所述原始波形数字序列获取波头起始时间以及模极大值对应的时刻,通过所述波头起始时间、模极大值对应的时刻分别获取第一局放信号时间差、第二局放信号时间差,其中,所述第一局放信号时间差为其中一个局放传感器的波头起始时间与其他局放传感器的波头起始时间的时间差,第二局放信号时间差为其中一个局放传感器对应的所述时刻与其他局放传感器对应的时刻的时间差;
S103:多次执行S101、S102,分别获取所述第一局放信号时间差、第二局放信号时间差的第一标准差、第二标准差;
S104:根据与相同两个局放传感器对应的第一标准差、第二标准差的大小确定所述两个局放传感器的时间差以及波头起始时间。
2.如权利要求1所述的应用于局放定位的波头起始时间检测方法,其特征在于,所述局放传感器的AD采样率一致,且至少四个所述局放传感器不位于同一个平面上。
3.如权利要求1所述的应用于局放定位的波头起始时间检测方法,其特征在于,所述根据所述原始波形数字序列获取波头起始时间以及模极大值对应的时刻的具体步骤包括:
计算所述原始数字波形序列中相邻两个数据的斜率,根据所述斜率获取波头起始时间;
对所述原始数字波形序列进行小波变换以获取局放信号波形,根据所述局放信号波形获取模极大值对应的时刻。
4.如权利要求3所述的应用于局放定位的波头起始时间检测方法,其特征在于,所述计算所述原始数字波形序列中相邻两个数据的斜率,根据所述斜率获取波头起始时间的步骤具体包括:
获取所述原始数字波形序列中相邻两个数据的斜率形成的斜率数组,根据所述斜率数组获取斜率最大值,确定所述斜率最大值对应的时间为所述波头起始时间。
5.如权利要求4所述的应用于局放定位的波头起始时间检测方法,其特征在于,通过公式Kn1=(D1_N-D1_N+1)获取相邻两个数据的斜率,其中,D1_N、D1_N+1分别为第一局放传感器对应的原始数字波形序列中的第N个、第N+1个数据,Kn1为该第N个、第N+1个数据形成的波形的斜率。
8.如权利要求1所述的应用于局放定位的波头起始时间检测方法,其特征在于,所述根据与相同两个局放传感器对应的第一标准差、第二标准差的大小确定所述两个局放传感器的时间差以及波头起始时间的步骤具体包括:
判断所述第一标准差是否小于所述第二标准差;
若是,则确定所述第二局放信号时间差的平均值为所述两个局放传感器的时间差,根据所述时间差确定波头起始时间;
若否,则确定所述第一局放信号时间差的平均值为所述两个局放传感器的时间差,根据所述时间差确定波头起始时间。
9.如权利要求1所述的应用于局放定位的波头起始时间检测方法,其特征在于,所述确定所述两个局放传感器的时间差以及波头起始时间的步骤之后包括:
将所述时间差、波头起始时间发送给后级定位系统,通过所述后级定位系统进行局放定位。
10.一种局放监测系统,其特征在于,所述局放监测系统包括至少四个局放传感器、监控后台;
所述监控后台包括处理器、存储器,所述处理器与所述存储器耦合连接;
所述处理器与所述局放传感器连接,接收所述局放传感器发送的局放信号;
所述存储器存储有计算机程序,所述处理器根据所述计算机程序执行如权利要求1-9任一项所述的应用于局放定位的波头起始时间检测方法。
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