本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，特別涉及一種電氣設(shè)備早期故障診斷方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、電氣設(shè)備因絕緣劣化發(fā)生故障前往往存在早期故障階段，具有間歇性擊穿的故障特征，通過(guò)檢測(cè)間歇性擊穿暫態(tài)信號(hào)可以對(duì)電氣設(shè)備早期故障進(jìn)行診斷。由于間歇性擊穿暫態(tài)信號(hào)中存在多個(gè)擊穿波形，時(shí)域分析難以捕捉到故障的全貌，無(wú)法直接從時(shí)域中提取故障特征；而采用頻域波形進(jìn)行分析時(shí)，也同樣存在多個(gè)奇異點(diǎn)，使得傳統(tǒng)的傅里葉頻域分析方法也無(wú)法有效地提取和識(shí)別與故障相關(guān)的特征信息。因此，如何能夠更好地應(yīng)對(duì)間歇性擊穿暫態(tài)信號(hào)的復(fù)雜性，對(duì)電氣設(shè)備早期故障進(jìn)行診斷，是目前亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電氣設(shè)備早期故障診斷方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題。

2、為了對(duì)披露的實(shí)施例的一些方面有一個(gè)基本的理解，下面給出了簡(jiǎn)單的概括。該概括部分不是泛泛評(píng)述，也不是要確定關(guān)鍵/重要組成元素或描繪這些實(shí)施例的保護(hù)范圍。其唯一目的是用簡(jiǎn)單的形式呈現(xiàn)一些概念，以此作為后面的詳細(xì)說(shuō)明的序言。

3、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供了一種電氣設(shè)備早期故障診斷方法。

4、在一個(gè)實(shí)施例中，所述電氣設(shè)備早期故障診斷方法，包括：

5、采集電氣設(shè)備的故障電流信號(hào)；

6、對(duì)所述故障電流信號(hào)進(jìn)行多尺度時(shí)頻分析，得到各尺度的高頻頻域信號(hào)和低頻頻域信號(hào)；

7、根據(jù)所述高頻頻域信號(hào)和所述低頻頻域信號(hào)進(jìn)行頻域信號(hào)重構(gòu)，得到時(shí)域信號(hào)；

8、對(duì)得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行差分極值點(diǎn)計(jì)算，得到差分極值點(diǎn)；并將第一個(gè)出現(xiàn)的一階差分極值點(diǎn)作為間歇性故障發(fā)生時(shí)刻。

9、在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述故障電流信號(hào)進(jìn)行多尺度時(shí)頻分析，得到各尺度的高頻頻域信號(hào)和低頻頻域信號(hào)包括：

10、獲取多個(gè)尺度分量，并基于每個(gè)尺度分量對(duì)所述故障電流信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分解，得到各尺度的高頻頻域信號(hào)和低頻頻域信號(hào)；其中，每個(gè)尺度分量包括信號(hào)最高頻率、尺度以及信號(hào)采集頻率。

11、在一個(gè)實(shí)施例中，所述時(shí)頻分解的公式為：

12、

13、式中，表示對(duì)應(yīng)尺度的頻域信號(hào)；ω表示分解后的頻帶；是信號(hào)f(t)的傅里葉分解、為第n次迭代的為第i個(gè)尺度的頻域信號(hào)、為拉格朗日乘子、α為懲罰因子、為第n次迭代中尺度l的中心頻率、ωi為第i次迭代的中心頻率、l為尺度數(shù)、n為迭代次數(shù)。

14、在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述高頻頻域信號(hào)和所述低頻頻域信號(hào)進(jìn)行頻域信號(hào)重構(gòu)，得到時(shí)域信號(hào)包括：

15、將所有高頻頻域信號(hào)全部置為零，所有低頻頻域信號(hào)保持不變，逐尺度進(jìn)行頻域信號(hào)重構(gòu)，得到時(shí)域信號(hào)。

16、在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行差分極值點(diǎn)計(jì)算，得到差分極值點(diǎn)包括：

17、對(duì)重構(gòu)得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行差分運(yùn)算處理，得到差分運(yùn)算結(jié)果；并基于所述差分運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行極值點(diǎn)計(jì)算，得到差分極值點(diǎn)。

18、在一個(gè)實(shí)施例中，所述差分運(yùn)算處理的計(jì)算公式為：

19、f'(n)＝f(n)-f(n-1),n＝1,2,3…n

20、式中，f'(n)為狀態(tài)量一階導(dǎo)數(shù)的離散化序列、f(n)、f(n-1)分別為狀態(tài)量在離散化序列的第n個(gè)和n-1個(gè)取值；n、n分別指代狀態(tài)量離散化的取值和最大值。

21、在一個(gè)實(shí)施例中，所述極值點(diǎn)計(jì)算公式為：

22、f”(nk)s.t.(f'(nk)-f'(nk-1))×(f'(nk)-f'(nk+1))＞0?k＝1,2,3…m

23、式中，f”(nk)為狀態(tài)量二階導(dǎo)數(shù)的離散化序列的第nk項(xiàng)；f'(nk)、f'(nk-1)分別為狀態(tài)量一階導(dǎo)數(shù)離散化序列的第nk、nk-1項(xiàng)；nk為極值點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的離散序列號(hào)；k，m分別為指極值點(diǎn)的序號(hào)和總數(shù)。

24、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供了一種電氣設(shè)備早期故障診斷系統(tǒng)。

25、在一個(gè)實(shí)施例中，所述電氣設(shè)備早期故障診斷系統(tǒng)，包括：

26、故障信號(hào)采集模塊，用于采集電氣設(shè)備的故障電流信號(hào)；

27、多尺度時(shí)頻分析模塊，用于對(duì)所述故障電流信號(hào)進(jìn)行多尺度時(shí)頻分析，得到各尺度的高頻頻域信號(hào)和低頻頻域信號(hào)；

28、頻域信號(hào)重構(gòu)模塊，用于根據(jù)所述高頻頻域信號(hào)和所述低頻頻域信號(hào)進(jìn)行頻域信號(hào)重構(gòu)，得到時(shí)域信號(hào)；

29、故障時(shí)間判斷模塊，用于對(duì)得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行差分極值點(diǎn)計(jì)算，得到差分極值點(diǎn)；并將第一個(gè)出現(xiàn)的一階差分極值點(diǎn)作為間歇性故障發(fā)生時(shí)刻。

30、在一個(gè)實(shí)施例中，所述多尺度時(shí)頻分析模塊在對(duì)所述故障電流信號(hào)進(jìn)行多尺度時(shí)頻分析，得到各尺度的高頻頻域信號(hào)和低頻頻域信號(hào)時(shí)，獲取多個(gè)尺度分量，并基于每個(gè)尺度分量對(duì)所述故障電流信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分解，得到各尺度的高頻頻域信號(hào)和低頻頻域信號(hào)；其中，每個(gè)尺度分量包括信號(hào)最高頻率、尺度以及信號(hào)采集頻率。

31、在一個(gè)實(shí)施例中，所述時(shí)頻分解的公式為：

32、

33、式中，表示對(duì)應(yīng)尺度的頻域信號(hào)；ω表示分解后的頻帶；是信號(hào)f(t)的傅里葉分解、為第n次迭代的為第i個(gè)尺度的頻域信號(hào)、為拉格朗日乘子、α為懲罰因子、為第n次迭代中尺度l的中心頻率、ωi為第i次迭代的中心頻率、l為尺度數(shù)、n為迭代次數(shù)。

34、在一個(gè)實(shí)施例中，所述頻域信號(hào)重構(gòu)模塊在根據(jù)所述高頻頻域信號(hào)和所述低頻頻域信號(hào)進(jìn)行頻域信號(hào)重構(gòu)，得到時(shí)域信號(hào)時(shí)，將所有高頻頻域信號(hào)全部置為零，所有低頻頻域信號(hào)保持不變，逐尺度進(jìn)行頻域信號(hào)重構(gòu)，得到時(shí)域信號(hào)。

35、在一個(gè)實(shí)施例中，所述故障時(shí)間判斷模塊在對(duì)得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行差分極值點(diǎn)計(jì)算，得到差分極值點(diǎn)時(shí)，對(duì)重構(gòu)得到的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行差分運(yùn)算處理，得到差分運(yùn)算結(jié)果；并基于所述差分運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行極值點(diǎn)計(jì)算，得到差分極值點(diǎn)。

36、在一個(gè)實(shí)施例中，所述差分運(yùn)算處理的計(jì)算公式為：

37、f'(n)＝f(n)-f(n-1),n＝1,2,3…n

38、式中，f'(n)為狀態(tài)量一階導(dǎo)數(shù)的離散化序列、f(n)、f(n-1)分別為狀態(tài)量在離散化序列的第n個(gè)和n-1個(gè)取值；n、n分別指代狀態(tài)量離散化的取值和最大值。

39、在一個(gè)實(shí)施例中，所述極值點(diǎn)計(jì)算公式為：

40、f”(nk)s.t.(f'(nk)-f'(nk-1))×(f'(nk)-f'(nk+1))＞0k＝1,2,3…m

41、式中，f”(nk)為狀態(tài)量二階導(dǎo)數(shù)的離散化序列的第nk項(xiàng)；f'(nk)、f'(nk-1)分別為狀態(tài)量一階導(dǎo)數(shù)離散化序列的第nk、nk-1項(xiàng)；nk為極值點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的離散序列號(hào)；k，m分別為指極值點(diǎn)的序號(hào)和總數(shù)。

42、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三方面，提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備。

43、在一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述方法的步驟。

44、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第四方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

45、在一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述方法的步驟。

46、本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

47、本發(fā)明對(duì)暫態(tài)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，保留特征頻帶，最后重構(gòu)為時(shí)域信號(hào)并提取故障特征，能夠更好地應(yīng)對(duì)間歇性擊穿暫態(tài)信號(hào)的復(fù)雜性，從而提高電氣設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確性和可靠性。

48、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。