CN111579938B - 基于多传感器的多源局部放电信号分离方法、监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于多传感器的多源局部放电信号分离方法、监测系统，该分离方法包括：S101：通过至少两个局放传感器监测局放信号，根据局放信号形成波形图，并通过波形图判断是否捕获到异常信号，若是，则执行S102，若否，则执行S101；S102：获取局放传感器捕获的异常信号在至少两个时刻的峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间大小；S103：通过峰值比值、上升沿时间大小以及波形持续时间大小中的至少一个分离不同放电源的局放信号。本发明通过多个传感器同步监测局放信号，根据不同放电源局放信号到达不同传感器的差异性和公共性，来分离不同放电源的局放信号，能够精确分离多个放电源的局放信号，避免了多源局放信号相互干扰，导致后台误判的问题。
Description
技术领域
本发明涉及局放信号处理领域，尤其涉及一种基于多传感器的多源局部放电信号分离方法、监测系统。
背景技术
局放监测系统中，PRPD、PRPS图谱包含有局放相位、局放类型、局放严重度等重要信息。在多源放电情况下，多个放电源的局放信号相互干扰，导致监测状态监测到的PRPD、PRPS图谱是多个局放信号灯叠加，导致最终上传的PRPD、PRPS图谱有误，最终导致后级的局放分析软件误判。因此，需要分离不同放电源的局放信号。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出一种基于多传感器的多源局部放电信号分离方法、监测系统，通过多个传感器同步监测局放信号，根据不同放电源局放信号到达不同传感器的差异性和公共性，来分离不同放电源的局放信号，能够精确分离多个放电源的局放信号，避免了多源局放信号相互干扰，导致后台误判的问题。
为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案为：一种基于多传感器的多源局部放电信号分离方法，所述基于多传感器的多源局部放电信号分离方法包括：S101：通过至少两个间隔预设距离的局放传感器监测局放信号，根据所述局放信号形成波形图，并通过所述波形图判断是否捕获到异常信号，若是，则执行S102，若否，则执行S101；S102：获取所述局放传感器捕获的所述异常信号在至少两个时刻的峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间大小；S103：通过所述峰值比值、上升沿时间大小以及波形持续时间大小中的至少一个分离不同放电源的局放信号。
进一步地，所述预设距离为50cm-100cm。
进一步地，所述获取所述局放传感器捕获的所述异常信号在至少两个时刻的峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间大小的具体步骤包括：
获取所述局放传感器捕获所述异常信号的时刻，提取所述异常信号在所述时刻以及其他时刻的峰值、上升沿、波形持续时间，根据所述峰值、上升沿、波形持续时间计算峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间大小。
进一步地，提取所述异常信号在所述时刻以及所述时刻后依次3个时刻的峰值、上升沿、波形持续时间，根据所述峰值、上升沿、波形持续时间计算峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间大小。
进一步地，所述通过所述峰值比值、上升沿时间大小以及波形持续时间大小中的至少一个分离不同放电源的局放信号的步骤具体包括：
通过所述峰值比值、上升沿时间大小以及波形持续时间大小中的任一个分离不同放电源的局放信号，并在无法分离时，选择其他两个分离不同放电源的局放信号。
进一步地，所述通过所述峰值比值分离不同放电源的局放信号的步骤具体包括：获取任意两个异常信号的峰值比值的对数，将所述对数相同的时刻对应的异常信号确定为同一个局放信号。
进一步地，通过公式DBi＝20log(Ni)获取所述峰值比值的对数，其中，DBi为所述峰值比值在第i个时刻的对数，Ni为所述异常信号在第i个时刻的峰值比值。
进一步地，所述通过上升沿时间大小分离不同放电源的局放信号的步骤具体包括：
判断所述局放传感器捕获的异常信号在相同时刻的上升沿时间大小，根据所述上升沿时间大小对所述异常信号进行分类以分离不同放电源的局放信号。
进一步地，所述通过所述波形持续时间大小分离不同放电源的局放信号的步骤具体包括：
判断所述局放传感器捕获的异常信号在相同时刻的波形持续时间大小，根据所述波形持续时间大小对所述异常信号进行分类以分离不同放电源的局放信号。
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两个局放传感器、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基于多传感器的多源局部放电信号分离方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过多个传感器同步监测局放信号，根据不同放电源局放信号到达不同传感器的差异性和公共性，来分离不同放电源的局放信号，能够精确分离多个放电源的局放信号，避免了多源局放信号相互干扰，导致后台误判的问题。
附图说明
图1为本发明基于多传感器的多源局部放电信号分离方法一实施例的流程图；
图2为本发明基于多传感器的多源局部放电信号分离方法中传感器捕获的异常信号一实施例的示意图；
图3为根据图2中的异常信号分离局放信号一实施例的示意图；
图4本发明基于多传感器的多源局部放电信号分离方法中获取上升沿时间一实施例的示意图；
图5为根据图4的异常信号波形分离局放信号一实施例的示意图；
图6为基于多传感器的多源局部放电信号分离方法中获取波形持续时间一实施例的示意图；
图7为根据图6的异常信号波形分离局放信号一实施例的示意图；
图8为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1-7，其中，图1为本发明基于多传感器的多源局部放电信号分离方法一实施例的流程图图；图2为本发明基于多传感器的多源局部放电信号分离方法中传感器捕获的异常信号一实施例的示意图；图3为根据图2中的异常信号分离局放信号一实施例的示意图；图4本发明基于多传感器的多源局部放电信号分离方法中获取上升沿时间一实施例的示意图；图5为根据图4的异常信号波形分离局放信号一实施例的示意图；图6为基于多传感器的多源局部放电信号分离方法中获取波形持续时间一实施例的示意图；图7为根据图6的异常信号波形分离局放信号一实施例的示意图。结合附图1-7对本发明基于多传感器的多源局部放电信号分离方法作详细说明。
在本实施例中，执行基于多传感器的多源局部放电信号分离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基于多传感器的多源局部放电信号分离方法。
在本实施例中，基于多传感器的多源局部放电信号分离方法包括：
S101：通过至少两个间隔预设距离的局放传感器监测局放信号，根据局放信号形成波形图，并通过波形图判断是否捕获到异常信号，若是，则执行S102，若否，则执行S101。
在本实施例中，预设距离的范围为50cm-100cm。
在一个具体的实施例中，局放传感器的数量为2个，放电源的数量也为2个，通过这两个局放传感器同步接收多个放电源的发出的局放信号。
在本实施例中，处理器接收局放传感器监测并发送的局放信号，根据预设的触发门限判断是否捕获到异常信号，若其中一个局放传感器发送的局放信号波形的幅值超过该预设的触发门限，则确定捕获到异常信号。
其中，触发门限的大小可根据实际情况进行设置，在此不做限定。
S102：获取局放传感器捕获的异常信号在至少两个时刻的峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间大小。
在本实施例中，获取局放传感器捕获的所述异常信号在至少两个时刻的峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间大小的具体步骤包括：获取局放传感器捕获异常信号的时刻，提取异常信号在时刻以及其他时刻的峰值、上升沿、波形持续时间，根据所述峰值、上升沿、波形持续时间计算峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间大小。
在一个具体的实施例中，提取异常信号在被捕获到的时刻以及该时刻后依次3个时刻的峰值、上升沿、波形持续时间，根据峰值、上升沿、波形持续时间计算峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间大小。
其中，峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间为任意两个局放传感器发送的异常信号的峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间大小。
S103：通过峰值比值、上升沿时间大小以及波形持续时间大小中的至少一个分离不同放电源的局放信号。
在本实施例中，通过峰值比值、上升沿时间大小以及波形持续时间大小中的至少一个分离不同放电源的局放信号的步骤具体包括：通过峰值比值、上升沿时间大小以及波形持续时间大小中的任一个分离不同放电源的局放信号，并在无法分离时，选择其他两个分离不同放电源的局放信号。
在本实施例中，通过峰值比值分离不同放电源的局放信号的步骤具体包括：获取任意两个异常信号的峰值比值的对数，将对数相同的时刻对应的异常信号确定为同一个局放信号。
在本实施例中，通过公式DBi＝20log(Ni)获取峰值比值的对数，其中，DBi为峰值比值在第i个时刻的对数，Ni为异常信号在第i个时刻的峰值比值。
在本实施例中，通过上升沿时间大小分离不同放电源的局放信号的步骤具体包括：判断局放传感器捕获的异常信号在相同时刻的上升沿时间大小，根据上升沿时间大小对异常信号进行分类以分离不同放电源的局放信号。
在本实施例中，通过波形持续时间大小分离不同放电源的局放信号的步骤具体包括：判断局放传感器捕获的异常信号在相同时刻的波形持续时间大小，根据波形持续时间大小对异常信号进行分类以分离不同放电源的局放信号。
下面结合图2-7对本发明基于多传感器的多源局部放电信号分离方法做进一步说明。
方案1、通过峰值比值分离局放信号：
局放传感器S1和S2附近有两个放电源，通过局放传感器S1和S2同步监测局放信号。局放传感器S1和局放传感器S2监测波形如图2。
局放传感器S1在T0时刻捕获到一个幅值超过预设门限的异常信号，则查看局放传感器S2的T0时刻的波形，同时提取局放传感器S1和局放传感器S2在T0时刻的峰值M1_0和M2_0，并且求其比值N0＝M1_0/M2_0；
类似地，可得在T1、T2、T3时刻两个局放传感器抓到异常波形的峰值比值N1、N2、N3；
因为放电源1、放电源2位置固定，传感器S1、传感器S2位置固定，也就是说放电源1到传感器S1和到传感器S2的距离差几乎不变，也就说局放信号从放电源1发出，到传感器S1和传感器S2的衰减差也几乎不变，为某一固定值。同理，局放信号从放电源2发出，到传感器S1和传感器S2的衰减差也几乎不变，为另一固定值。
见图1，可见放电源1距离传感器S1距离近，距离传感器S2远，传感器S1捕获到放电源1的信号较大；放电源2距离传感器S1距离远，距离传感器S2近，传感器S2捕获到放电源1的信号较大。
分析可知传感器S1在T0、T1、T2、T3四个时刻捕获到的异常信号峰值分别为4、3、4、3个单位；传感器S2在T0、T1、T2、T3四个时刻捕获到的异常信号峰值分别为2、5、2、5个单位；
根据N0＝M1_0/M2_0可得N0＝2；同理可得N1＝0.6，N2＝2，N3＝0.6；
将比值求对数可得DB0＝20log(N0)＝6；同理可得DB1＝-4.44；DB2＝6；DB3＝-4.44；
很明显，可知T0、T2时刻捕获的异常信号是某一个放电源所辐射出；T1，T3时刻捕获的异常信号是另一个放电源所辐射出。传感器S1和S2多源局放信号分离后的波形如图3所示。
如果在某些特殊情况峰值比值DB0～DBX值非常接近，无法区分，通过其他方案(上升沿时间、波形持续时间)再进行分类。
方案2、通过上升沿时间分离局放信号：
局放传感器S1和S2附近有两个放电源，用局放传感器S1和S2同步监测局放信号。局放传感器S1和局放传感器S2监测波形如图4。局放传感器S1在T0时刻捕获到一个异常信号，则查看局放传感器S2的T0的波形，同时提取局放传感器S1和局放传感器S2在T0时刻的上升沿时间T1_0和T2_0，
类似地，可得在T1、T2、T3时刻两个局放传感器波形的上升沿时间T1_1、T2_1、T1_2、T2_2、T1_3、T2_3；
放电源1距离传感器S1，距离传感器S2远，而电气设备因为结构原因有等效电容效应，有低通效应，放电源辐射出的局放信号在传感器S1的上升沿小于在传感器S2的上升沿。即应该有T1_0<T2_0；
比较局放传感器S1和S2在四个异常时刻T0～T3时异常波形的上升沿时间。
传感器S1异常波形的上升沿小于传感器S2对应时刻异常波形上升沿的分一类，传感器S1异常波形的上升沿大于传感器S2对应时刻异常波形上升沿的分另一类；局放传感器S1和S2监测到的局放信号分离后的波形如图5所示。
如果在某些特殊情况两个局放传感器的上升沿时间非常接近，无法区分，通过其他方案(峰值比值、波形持续时间)再进行分类。
方案3、通过波形持续时间分离局放信号：
局放传感器S1和S2附近有两个放电源，通过局放传感器S1和S2同步监测局放信号。局放传感器S1和局放传感器S2监测波形如图6。
局放传感器S1在T0时刻捕获到一个异常信号，则查看局放传感器S2的T0的波形，同时提取局放传感器S1和局放传感器S2监测到的异常信号在T0时刻的波形持续时间TC1_0和TC2_0，
类似地，可得在T1、T2、T3时刻两个局放传感器监测到的异常信号的波形持续时间TC1_1、TC2_1、TC1_2、TC2_2、TC1_3、TC2_3；放电源1距离传感器S1，距离传感器S2远，放电源1辐射出的局放信号到传感器S2的衰减比局放信号到传感器S1的衰减大，具体表现出传感器S1在门限值上持续时间更长。即应该有TC1_0>TC2_0；
比较局放传感器S1和S2在四个异常时刻T0～T3时异常信号的波形持续时间。
局放传感器S1中异常信号的波形持续时间小于局放传感器S2对应时刻的波形持续时间的分一类，局放传感器S1中异常信号的波形持续时间大于局放传感器S2对应时刻波形持续时间的分另一类；局放传感器S1和S2监测到的异常信号基于波形持续时间分离得到的局放信号波形如图7所示。
如果在某些特殊情况两个局放传感器的上升沿时间非常接近，无法区分，通过其他方案(峰值比值、上升沿时间)再进行分类。
如果某些脉冲信号非常特殊，微观上已经是多个局放信号的重叠，可能会出现特征值与放电源1、放电源2的局放信号波形均不一样，无法准确聚类，这样也没关系，这个概率非常小，大概在万分之一左右，这些特殊的点在生成PRPD、PRPS图谱时直接抛弃即可，既不归类到放电点1的图谱也不归类到放电2的图谱。直接抛弃，不会影响后续系统的局放信号分析。
有益效果：本发明的基于多传感器的多源局部放电信号分离方法通过多个传感器同步监测局放信号，根据不同放电源局放信号到达不同传感器的差异性和公共性，来分离不同放电源的局放信号，能够精确分离多个放电源的局放信号，避免了多源局放信号相互干扰，导致后台误判的问题。
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8，图8为本发明局放监测系统一实施例的结构图，结合图8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两个局放传感器、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基于多传感器的多源局部放电信号分离方法。
有益效果：本发明的局放监测系统通过多个传感器同步监测局放信号，根据不同放电源局放信号到达不同传感器的差异性和公共性，来分离不同放电源的局放信号，能够精确分离多个放电源的局放信号，避免了多源局放信号相互干扰，导致后台误判的问题。
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 (6)
1.一种基于多传感器的多源局部放电信号分离方法，其特征在于，所述多源局部放电分离方法包括：
S101：通过至少两个间隔预设距离的局放传感器监测局放信号，根据所述局放信号形成波形图，并通过所述波形图判断是否捕获到异常信号，若是，则执行S102，若否，则执行S101；
S102：获取所述局放传感器捕获的所述异常信号在至少两个时刻的峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间大小；
S103：通过所述峰值比值、上升沿时间大小以及波形持续时间大小中的任一个分离不同放电源的局放信号，并在无法分离时，选择其他两个分离不同放电源的局放信号；
通过所述峰值比值分离不同放电源的局放信号的步骤具体包括：获取任意两个异常信号的峰值比值的对数，将所述对数相同的时刻对应的异常信号确定为同一个局放信号；
通过上升沿时间大小分离不同放电源的局放信号的步骤具体包括：判断所述局放传感器捕获的异常信号在相同时刻的上升沿时间大小，根据所述上升沿时间大小对所述异常信号进行分类以分离不同放电源的局放信号；
通过所述波形持续时间大小分离不同放电源的局放信号的步骤具体包括：判断所述局放传感器捕获的异常信号在相同时刻的波形持续时间大小，根据所述波形持续时间大小对所述异常信号进行分类以分离不同放电源的局放信号。
2.如权利要求1所述的基于多传感器的多源局部放电信号分离方法，其特征在于，所述预设距离为50cm-100cm。
3.如权利要求2所述的基于多传感器的多源局部放电信号分离方法，其特征在于，所述获取所述局放传感器捕获的所述异常信号在至少两个时刻的峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间大小的具体步骤包括：
获取所述局放传感器捕获所述异常信号的时刻，提取所述异常信号在所述时刻以及其他时刻的峰值、上升沿、波形持续时间，根据所述峰值、上升沿、波形持续时间计算峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间大小。
4.如权利要求3所述的基于多传感器的多源局部放电信号分离方法，其特征在于，提取所述异常信号在所述时刻以及所述时刻后依次3个时刻的峰值、上升沿、波形持续时间，根据所述峰值、上升沿、波形持续时间计算峰值比值、上升沿时间大小、波形持续时间大小。
5.如权利要求1所述的基于多传感器的多源局部放电信号分离方法，其特征在于，通过公式DBi＝20log(Ni)获取所述峰值比值的对数，其中，DBi为所述峰值比值在第i个时刻的对数，Ni为所述异常信号在第i个时刻的峰值比值。
6.一种局放监测系统，其特征在于，所述局放监测系统包括至少两个局放传感器、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1-5任一项所述的基于多传感器的多源局部放电信号分离方法。
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