[发明专利]基于不同频段放电幅值和的局部放电三维聚类识别方法

说明书

技术领域

本发明属于电力设备局部放电检测技术领域，具体涉及一种基于不同频段放电幅值和的局部放电三维聚类识别方法，用于电力设备局部放电类型的识别。

背景技术

电力设备的绝缘材料是保证电力设备正常运行的重要组件，但是由于绝缘材料在强电场作用下老化或绝缘材料加工缺陷，在电力设备运行中绝缘材料内部会出现局部放电，局部放电的发展会加速绝缘材料的老化，从而导致电力设备寿命缩短，所以必须尽早发现和识别局部放电的类型，采用措施减缓电力设备的老化。

局部放电脉冲电流信号为ns级脉冲信号，脉冲电流为宽频带信号，其激发的超高频电磁波信号同样为宽频带信号，带宽从几十MHz到上GHz，而基于电磁波耦合原理的局部放电超高频检测的测量带宽可以达到几十MHz到上GHz的频率，所以利用局部放电超高频检测能够测量到更为丰富的局部放电频率信息。

由于不同放电类型的脉冲电流波形不尽相同，其激发的电磁波信号包含的频率信息也不全相同，所以通过提取这些局部放电频率信息特征能够很有效地区分局部放电类型，众多研究中主要是利用不同频率段的信息进行局部放电类型识别，还有利用小波分解的方式提取特征参量，特征参量有能量特征参量，分形特征参量，也取得了比较好的结果。

发明内容

本发明的目的是为了解决更加有效提取能够识别局部放电类型的局部放电电磁波能量特征的问题，提供了一种基于不同频段放电幅值和的局部放电三维聚类识别方法，并验证了在局部放电类型识别中的有效性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

基于不同频段放电幅值和的局部放电三维聚类识别方法，包括以下步骤：

1)采集多种放电类型的多个局部放电超高频单次波形，对每个局部放电超高频单次波形进行FFT变换至频域，得到FFT序列(x,f)，其中x＝[x₁,x₂,….x_i,…x_m]，x的长度为m，x_i是每个FFT变换点的幅值，f为频率数组，f＝[f₁,f₂,….f_i,…f_m]，f_i为频率点，f的长度为m；

2)统计同一种放电类型多个单次波形在每个频率点的最大值，得到放电频率峰最大值的分布谱图H_max(f)，计算H_max(f)在0～2500MHz范围内的放电频率幅值和F_max；

3)再将局部放电信号主频率段0～2500MHz范围分为多个频段，计算每个频段的F_maxi；

4)计算各频段的F_maxi相对于整个频率段F_max的比重值K_maxi；

5)选择三个合适频段k，j和l的K_max-k、K_max-j和K_max-l分别作为X坐标、Y坐标和Z坐标，构建局部放电信号的三维频段识别图，用于不同局部放电的类型识别。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中的放电频率幅值和F_max的计算公式如下：

其中i为频率点，N为FFT变换的总频率点数，x_i为每个FFT变换点的幅值。

本发明进一步的改进在于，步骤3)局部放电信号主频率段0～2500MHz分为六个频率段，用fbi表示，其中i＝1,2,3,4,5,6，即0≤fb1<100MHz，100≤fb2＜200MHz、200≤fb3＜300MHz、300≤fb4＜500MHz、500≤fb5＜1000MHz和1000≤f6≤2500MHz。

本发明进一步的改进在于，步骤4)中计算各频段的F_maxi相对于整个频域的比重值K_maxi的具体公式如下：

式中N_f为频段的个数。

本发明进一步的改进在于，步骤5)的选择三个最佳的频段k，j和l的K_max-k，K_max-j和K_max-l分别作为X坐标、Y坐标和Z坐标的方法如下：