[发明专利]一种基于超声波检测的GIS局部放电模式识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种放电检测方法，具体是一种气体绝缘组合电器(gas insulated substation，GIS)局部放电模式识别方法。

背景技术

封闭式气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear，GIS)具有良好的绝缘性能，广泛应用于高压输电系统中。GIS运行可靠性高、维护工作量小、检修周期长，但是由于其的全封闭结构特点，一旦出现事故，造成的后果比分离敞开式设备严重得多，其故障修复尤为复杂。

GIS在制造及安装过程中容易引入缺陷，如灰尘、导电微粒、应力过高、金属尖端、内装松动等，随着GIS运行年限的增加，缺陷会逐渐发展严重，在过电压或操作过程等外界诱因下，就会引发击穿或闪络现象。在发生这些绝缘故障前，常伴有局部放电的现象。局部放电的出现往往说明GIS存在安装、制造、甚至设计方面的缺陷。

上述局部放电现象会激发达数千兆赫兹(GHz)的电磁波，几百千赫兹的超声波，GIS内部局部放电持续发展容易引发绝缘击穿故障，因而出现停电事故，给国民经济造成损失，所以对GIS的局部放电进行监测及定位就显得尤为重要。

为保证其正常运行，需对GIS进行在线绝缘状态检测和日常维护。现有技术采用超声波检测法，其使用固定在GIS外壁上的压电传感器接收其内部缺陷产生的超声波信号(10kHz～500kHz)，由此来判别是否存在缺陷及其位置。由于该技术受电气干扰小，不受试品容量限制以及能够对缺陷进行有效定位，已经开始得到推广。但在定性地判断缺陷的有无和进行定位之前，需要对检测获取的超声波信号进行判别，这也是广大超声检测系统使用者目前所关注的。

GIS典型缺陷包括自由金属颗粒、母线和筒壁尖刺、绝缘子内部缺陷以及金属件松动等。而对超声检测来说，获取的信号形式可能有：背景噪声、电晕放电、内部放电和悬浮放电以及金属自由颗粒跳动放电。进行局部放电模式识别工作一直以来都是研究的热点和重点，但目前常用的办法都是将采集原始信号进行特征提取之后直接采用智能算法进行识别，其识别效果通常较差。

发明内容

本发明提供一种基于超声波检测的GIS局部放电模式识别方法，利用超声波法检测到的局部放电信号的不同表达形式进行分级识别，有效的提高了识别效果。

一种基于超声波检测的GIS局部放电模式识别方法，包括以下步骤：

(a)利用超声波传感器对GIS设备进行原始信号采样，所述原始信号包含局部放电信号和噪声信号；

(b)在幅值模式下对原始信号进行50Hz和100Hz频率相关成分提取，进行放电信号和干扰噪声的分离；

(c)将分离出的局部放电信号在飞行模式下对分离出的局部放电信号进行特征参数提取，判别检测获得的信号是否来自于自由金属微粒，如属于自由金属微粒，则输出识别结果为金属微粒放电，如不属于，则进行步骤(d)；

(d)将局部放电信号在相位模式下进行特征算子提取，根据相位模式下提取的特征算子，输入神经网络，判断局部放电信号是否属于电晕放电、内部放电或者悬浮放电。

本发明与传统的GIS局部放电模式识别完全基于相位模式进行识别不同，首先利用幅值模式进行信噪分离，再利用飞行模式进行自由金属微粒判别，然后利用相位模式进行其他放电类型识别，逐级识别的方法极大的提高了识别准确度，实验室和现场检测均证明了本发明的有效性和准确性。

附图说明

图1本发明基于超声波检测的GIS局部放电模式识别方法的流程示意图；

图2本发明中局部放电信号基于幅值模式的频率成分分布图；

图3实验室采集到的GIS典型缺陷局部放电对应超声信号的飞行图；

图4本发明中基于飞行模式的参数提取方法描述示意图；

图5实验室采集到的GIS典型缺陷对应的相位模式谱图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本发明基于超声波检测的GIS局部放电模式识别方法的流程示意图，所述方法包括如下步骤：

步骤10：利用超声波传感器对GIS设备进行原始信号采样，所述原始信号包含局部放电信号和噪声信号。具体的，可在GIS设备相应位置设置超声波传感器，例如GIS设备的外壳金属体不连续的地方。

步骤20：在幅值模式下对原始信号进行放电信号和干扰噪声的分离。具体的，将步骤10采样获得的原始信号在幅值模式下进行50Hz和100Hz频率相关成分提取，进行放电信号和干扰噪声的分离。