專利名稱：基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)，特別是涉及基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
絕緣子運(yùn)行環(huán)境惡劣，其表面的積污不可避免。當(dāng)遇到霧、毛毛雨、露等潮濕天氣時(shí)，絕緣子的電氣強(qiáng)度將明顯下降，容易引發(fā)污穢閃絡(luò)事故，即污閃。污閃事故危害巨大，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。但是有計(jì)劃的定期清洗和檢修以及相應(yīng)的防污閃措施并不能杜絕污閃事故的發(fā)生。因此，開展絕緣子污穢監(jiān)測，對其外絕緣強(qiáng)度進(jìn)行判別并及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息，提前采取具有針對性的預(yù)防措施，可有效避免污閃事故的發(fā)生，對提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定性具有重要的理論意義和實(shí)際工程意義。目前，國內(nèi)外主要采用等值鹽密法、電導(dǎo)率法和泄漏電流法進(jìn)行絕緣子污穢監(jiān)測，相應(yīng)的根據(jù)等值鹽密、電導(dǎo)率和泄漏電流來判別污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度。等值鹽密法和電導(dǎo)率法采用人工測量，操作較復(fù)雜，不能實(shí)時(shí)判別污穢絕緣子的外絕緣狀態(tài)，泄漏電流法需要對絕緣子進(jìn)行改造，以便加裝電流傳感器，現(xiàn)場安裝調(diào)試復(fù)雜，造價(jià)較高。所以，這三種方法還無法滿足現(xiàn)場工作的要求。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對上述問題，提供一種基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別方法和系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)絕緣子外絕緣強(qiáng)度的判別和污閃預(yù)警。一種基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別方法，包括提取絕緣子污穢放電聲發(fā)射信號的能量和頻譜信息；對污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度按照預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，判別污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度；根據(jù)所述外絕緣強(qiáng)度發(fā)布絕緣子污閃預(yù)警信息。相應(yīng)地，一種基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元，用于提取絕緣子污穢放電聲發(fā)射信號的能量和頻譜信息；與所述數(shù)據(jù)采集單元相連的判斷劃分單元，用于對污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度按照預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，判別污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度；與所述判斷劃分單元相連的報(bào)警發(fā)布單元，用于根據(jù)所述外絕緣強(qiáng)度發(fā)布絕緣子
污閃預(yù)警信息。實(shí)施本發(fā)明，具有如下有益效果首先，目前對于絕緣子污穢放電還沒有有效的在線監(jiān)測方法和實(shí)用的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度的判別方法，本方法可以填補(bǔ)這方面的空白；其次，本判別方法所采用的系統(tǒng)安裝和操作都簡單易行，容易被工作人員接受和掌握；最后，本方法成本低，易于推廣。


圖I為本發(fā)明基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別方法的流程圖；圖2為本發(fā)明基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別方法的實(shí)施例流程圖；圖3為本發(fā)明基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別系統(tǒng)的示意圖；圖4為本發(fā)明基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別系統(tǒng)的實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。圖I為本發(fā)明基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別方法的流程圖，包括SlOl :提取絕緣子污穢放電聲發(fā)射信號的能量和頻譜信息；S102:對污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度按照預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，判別污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度；S103 :根據(jù)所述外絕緣強(qiáng)度發(fā)布絕緣子污閃預(yù)警信息。理論研究表明，在絕緣子污穢放電發(fā)展的整個(gè)過程中，放電的出現(xiàn)是間歇的、時(shí)強(qiáng)時(shí)弱的，但它總的趨勢是確定的，即由微弱的輝光放電到強(qiáng)烈的局部電弧放電。當(dāng)絕緣子沒有放電時(shí)，無聲波信號發(fā)射，隨著絕緣子污穢放電程度的發(fā)展，放電逐步增強(qiáng)，聲信號也逐漸增大。也就是說，在絕緣子污穢放電的過程中，聲波發(fā)射信號也是從無到有，由弱變強(qiáng)發(fā)展。即從開始的輕微的電暈聲，到后面嗡嗡的電弧聲。因此，根據(jù)絕緣子污穢放電聲發(fā)射信號的強(qiáng)弱就可以判斷出污穢絕緣子是否即將閃絡(luò)。絕緣子污閃是一個(gè)漸進(jìn)的過程，根據(jù)絕緣子污穢放電發(fā)展的趨勢和階段，并結(jié)合污穢放電強(qiáng)度與等值鹽密ESDD之間的密切相關(guān)關(guān)系，得知絕緣子污穢放電強(qiáng)度與其外絕緣強(qiáng)度之間存在對應(yīng)關(guān)系。同時(shí)，絕緣子污穢放電聲發(fā)射信號強(qiáng)度與放電強(qiáng)度之間也存在對應(yīng)關(guān)系?？梢?，絕緣子污穢放電聲發(fā)射信號與污穢放電強(qiáng)度及其外絕緣強(qiáng)度都存在對應(yīng)關(guān)系。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究表明，隨著絕緣子污穢放電能量的增加，其聲發(fā)射信號能量相應(yīng)增加，聲信號的中心頻譜降低。因此，根據(jù)污穢放電聲發(fā)射信號的能量和頻率特征量，可對污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度進(jìn)行階段劃分，為發(fā)布絕緣子污閃預(yù)警信息提供依據(jù)。提取采用的絕緣子污穢放電聲發(fā)射信號，該信號經(jīng)過放大和濾波處理后，通過高速數(shù)據(jù)采集電路將其裝換為數(shù)字信號，最終將聲信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電壓信號。對數(shù)字化的聲信號進(jìn)行預(yù)處理，濾除或抑制監(jiān)測環(huán)境中的噪聲信號；經(jīng)過預(yù)處理的污穢放電聲發(fā)射信號，提取表征聲信號能量和頻率特征的有效特征量；根據(jù)提取的聲信號特征量，對污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度進(jìn)行分類識別，得出判別結(jié)果。最后，依據(jù)外絕緣強(qiáng)度狀況發(fā)布污閃預(yù)警信息。圖2為本發(fā)明基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別方法的實(shí)施例流程圖。與圖I相比，圖2是本發(fā)明實(shí)施例的示意圖。S201 :提取絕緣子污穢放電聲發(fā)射信號的能量和頻譜信息；
S202:根據(jù)污穢絕緣子污穢閃絡(luò)的閃絡(luò)速度，將所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)至少設(shè)置安全、報(bào)警、危險(xiǎn)三個(gè)階段；S203 :根據(jù)所述污穢放電聲發(fā)射信號的能量計(jì)算能量特征向量；根據(jù)所述頻譜信息計(jì)算頻譜特征向量；S204:按照隨機(jī)森林方法訓(xùn)練，利用所述能量特征向量、所述頻譜特征向量，判別污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度；S205 :根據(jù)所述外絕緣強(qiáng)度發(fā)布絕緣子污閃預(yù)警信息。低頻聲傳感器的晶片振蕩頻率為20Hz 20kHz，中心頻率約為12kHz。放大和濾波處理電路由模擬電子電路構(gòu)成，高速數(shù)據(jù)采集電路由單片機(jī)控制進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，將聲信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電壓信號。數(shù)字電壓聲信號作為污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別的輸入量，反映出絕緣子污穢放點(diǎn)的強(qiáng)弱和發(fā)展趨勢信息，為實(shí)現(xiàn)絕緣子外絕緣強(qiáng)度的判別提供依據(jù)。 采用基于小波變換的聲發(fā)射信號預(yù)處理方法，濾除或抑制監(jiān)測環(huán)境中的噪聲，為后續(xù)的聲信號特征量提取和絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別奠定基礎(chǔ)。對預(yù)處理后的聲信號的能量和頻譜信息進(jìn)行分析，提取與聲信號能量和頻譜相關(guān)的特征量，并對提取的特征量進(jìn)行核主成分分析，將樣本從低維的狀態(tài)空間非線性的映射到高維核空間，作為后續(xù)絕緣子外絕緣強(qiáng)度分類識別的樣本數(shù)據(jù)。在核空間采用隨機(jī)森林方法訓(xùn)練得到分類器群，根據(jù)分類器群的分類結(jié)果對每個(gè)測試樣本進(jìn)行投票表決決定其最終分類，即得出最終的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別結(jié)果，為發(fā)布絕緣子污閃預(yù)警信息提供依據(jù)。最后，根據(jù)上述識別結(jié)果以及實(shí)際監(jiān)測需求發(fā)布污閃預(yù)警信息。圖3為本發(fā)明基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別系統(tǒng)的示意圖，包括數(shù)據(jù)采集單元，用于提取絕緣子污穢放電聲發(fā)射信號的能量和頻譜信息；與所述數(shù)據(jù)采集單元相連的判斷劃分單元，用于對污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度按照預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，判別污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度；與所述判斷劃分單元相連的報(bào)警發(fā)布單元，用于根據(jù)所述外絕緣強(qiáng)度發(fā)布絕緣子
污閃預(yù)警信息。圖3與圖I相對應(yīng)，圖中各個(gè)單元的運(yùn)行方式與方法中的相同。圖4為本發(fā)明基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別系統(tǒng)的實(shí)施例示意圖。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述判斷劃分單元，包括標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置單元，用于根據(jù)污穢絕緣子污穢閃絡(luò)的閃絡(luò)速度，將所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)至少設(shè)置安全、報(bào)警、危險(xiǎn)三個(gè)階段。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述判斷劃分單元，還包括特征提取單元，用于根據(jù)所述污穢放電聲發(fā)射信號的能量計(jì)算能量特征向量；并根據(jù)所述頻譜信息計(jì)算頻譜特征向量；與所述特征提取單元相連的模糊分析單元，用于按照隨機(jī)森林方法訓(xùn)練，利用所述能量特征向量、所述頻譜特征向量，判別污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度。
圖4與圖2相對應(yīng)，圖中各個(gè)單元的運(yùn)行方式與方法中的相同。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別方法，其特征在于，包括 提取絕緣子污穢放電聲發(fā)射信號的能量和頻譜信息； 對污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度按照預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，判別污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度； 根據(jù)所述外絕緣強(qiáng)度發(fā)布絕緣子污閃預(yù)警信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別方法，其特征在于，對污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度按照預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分的步驟，包括 根據(jù)污穢絕緣子污穢閃絡(luò)的閃絡(luò)速度，將所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)至少設(shè)置安全、報(bào)警、危險(xiǎn)三個(gè)階段。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別方法，其特征在于，判別污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度的步驟，包括 根據(jù)所述污穢放電聲發(fā)射信號的能量計(jì)算能量特征向量； 根據(jù)所述頻譜信息計(jì)算頻譜特征向量； 按照隨機(jī)森林方法訓(xùn)練，利用所述能量特征向量、所述頻譜特征向量，判別污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度。
4.一種基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別系統(tǒng)，其特征在于，包括 數(shù)據(jù)采集單元，用于提取絕緣子污穢放電聲發(fā)射信號的能量和頻譜信息； 與所述數(shù)據(jù)采集單元相連的判斷劃分單元，用于對污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度按照預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，判別污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度； 與所述判斷劃分單元相連的報(bào)警發(fā)布單元，用于根據(jù)所述外絕緣強(qiáng)度發(fā)布絕緣子污閃預(yù)警信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷劃分單元，包括 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置單元，用于根據(jù)污穢絕緣子污穢閃絡(luò)的閃絡(luò)速度，將所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)至少設(shè)置安全、報(bào)警、危險(xiǎn)三個(gè)階段。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷劃分單元，還包括 特征提取單元，用于根據(jù)所述污穢放電聲發(fā)射信號的能量計(jì)算能量特征向量；并根據(jù)所述頻譜信息計(jì)算頻譜特征向量； 與所述特征提取單元相連的模糊分析單元，用于按照隨機(jī)森林方法訓(xùn)練，利用所述能量特征向量、所述頻譜特征向量，判別污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于聲發(fā)射信號的污穢絕緣子外絕緣強(qiáng)度判別方法和系統(tǒng)，該方法包括提取絕緣子污穢放電聲發(fā)射信號的能量和頻譜信息；對污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度按照預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，判別污穢絕緣子的外絕緣強(qiáng)度；根據(jù)所述外絕緣強(qiáng)度發(fā)布絕緣子污閃預(yù)警信息。采用本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)絕緣子外絕緣強(qiáng)度的判別和污閃預(yù)警，而且，成本低，易于推廣。
文檔編號G01R31/12GK102937693SQ201210488218
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者易滿成, 舒乃秋, 黃慧紅, 李自品, 李智寧, 方健, 彭輝, 汪游胤, 陳俊 申請人:廣州供電局有限公司