[发明专利]基于频谱能量分布概率的直流局部放电信号分类识别方法

说明书

一种基于频谱能量分布概率的直流局部放电信号分类识别方法，依次进行模型搭建步骤、数据采集步骤、平滑降噪处理步骤、频谱划分步骤、分布概率求取步骤。其有益效果是:通过绘制三元能量概率分布图，可对不同直径针板模型下的局部放电进行识别。该研究拟为识别电力设备在直流电压下的放电类型、评估放电危害奠定基础。

技术领域

本发明涉及高压直流输电领域，特别是一种基于频谱能量分布概率的直流局部放电信号分类识别方法。

背景技术

高压直流输电具有输送容量大、送电距离远、输送功率的大小和方向可以快速控制和调节、对环境影响小等特点，特别适合缓解我国用电负荷与发电能源分布极不均衡的现状。目前我国高压直流输电的最高电压等级为±800kV，而近日开工建设的晋北-江苏±800kV特高压直流输电工程将使我国特高压直流输电工程更加发展壮大。

在长期高电压作用下，电气设备不可避免地出现绝缘性能下降、局部放电等问题。局部放电不仅是电力设备绝缘老化的结果，而且是引起绝缘老化的重要原因，它与绝缘内部的缺陷密切相关。作为一种有效监视电气设备绝缘状况的参数，在直流电压作用下局部放电的研究显得尤为重要。

长久以来人们对于高压直流局放的研究远远落后于交流。从20世纪80年代末开始，荷兰Delft工业大学对高压直流下的局部放电进行了系列研究，以直流电压下局部放电的物理分析开始，并将局部放电分析应用于电容器和高压直流电缆局部放电的检测。1995年U.Fromm等人发展了直流电压下内部气隙重复放电的数学模型，提出了将放电幅值、放电脉冲次数以及相邻放电之间的时间间隔作为直流下局部放电的最基本的参数；2004年P.H.F.Morshuis总结了Delft工业大学十几年有关高压直流局部放电的工作，从一定程度上解释了直流下局部放电的产生与发展过程。

由于不同性质的缺陷对设备绝缘的危害程度不同，因而直流局部放电研究的首要问题是缺陷的识别。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于频谱能量分布概率的直流局部放电信号分类识别方法。具体设计方案为：

一种基于频谱能量分布概率的直流局部放电信号分类识别方法，依次进行模型搭建步骤、数据采集步骤、平滑降噪处理步骤、频谱划分步骤、分布概率求取步骤，所述模型搭建步骤为高压直流电源及直流局部放电模拟、检测模型；所述数据采集步骤中，利用标准脉冲发生器对检测系统进行脉冲放电量幅值标定，读取该测量系统所显示信号幅值；所述平滑降噪处理部分，对高频耦合电流传感器采集到的原始局放脉冲波形，采用Savitzky-Golay算法进行降噪，所述频谱划分步骤中，采用直流局放脉冲波形频率特点对放电类型进行分类与识别；所述分布概率求取步骤中，计算得到各个频段的能量分布概率，并绘于能量分布概率图中。

所述高压直流电源及直流局部放电模拟、检测模型包括高压直流电源、保护电阻、电阻分压器、油纸绝缘缺陷模型、真空泵、高频耦合电流传感器、示波器，所述高压直流电源的一端接保护电阻的一端，保护电阻的另一端、电阻分压器的一个固定端接油纸绝缘缺陷模型的一端，电阻分压器的另一个固定端、高压直流电源的另一端接参考地，电阻分压器的滑动端接示波器的输入端，示波器的输出端、油纸绝缘缺陷模型的另一端接高频耦合电流传感器，所述油纸绝缘缺陷模型的内部与真空泵连通，整个实验在屏蔽室内完成，直流电压采用倍压电路产生，局部放电的检测利用意大利TechImp公司研制的局部放电检测仪实现。

所述数据采集步骤中，首先利用标准脉冲发生器对检测系统进行脉冲放电量幅值标定，由一个放电量已知并且可调节的脉冲信号源，以脉冲的形式将电荷注入高压电极，局放测量系统的增益调节至最大，调节触发值至脉冲电流信号水平，然后逐渐增加脉冲电流信号的幅值，直到该测量系统能够获取脉冲电流信号为止，继续增加脉冲源输出信号幅值，读取该测量系统所显示信号幅值。

拟合得到的放电幅值-放电强度关系式为Q＝0.77477+0.06794U-3.81892×10^-5U²。