一种基于达芬振子的电气设备微弱局部放电信号提取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于达芬振子的电气设备微弱局部放电信号提取方法，包括以下步骤：建立达芬振子检测方程；设定达芬振子检测方程的检测参数；通过达芬振子检测方程检测微弱局部放电脉冲信号。本发明专利技术利用达芬振子在微弱脉冲信号激励下出现的瞬态同步突变现象来判断信号的有无，可以快速检测出强噪声背景中的微弱局部放电脉冲信号，最低检测信噪比能达到‑20dB，极大提高了检测的灵敏度。本发明专利技术取任意两个振子运动轨迹之差为系统输出，仅需计算两个振子运动轨迹的差值即可得到检测结果，计算量小，准确率高。

A method of extracting partial discharge signals of weak electrical equipment based on Duffing oscillator

【技术实现步骤摘要】
一种基于达芬振子的电气设备微弱局部放电信号提取方法
本专利技术涉及电气设备领域，特别涉及一种基于达芬振子的电气设备微弱局部放电信号提取方法。
技术介绍
高压电气设备在制造、安装、运行和检修过程中，均可能造成内部电极表面脏污、毛刺、自由粒子、接触不良引起浮电位等缺陷。上述缺陷最初可能无害，也不容易发现，但在高电压作用下会导致设备内部电场畸变，畸形电场发展到一定程度，将形成设备内部的局部放电现象，以致最终发展为放电击穿事故，需要停电检修，造成很大的经济损失，电气设备的电压等级越高，停电造成的损失越大。因此，高压电气设备的安全稳定运行对整个电力系统至关重要，一旦发生故障，就必将引起所辖局部地区甚至全部地区停电。同时由于它是大型的封闭式组合结构系统，停电检修时除了需要较长的检修时间外，还要投入大量的人力和物力，造成重大的经济损失。高压电气设备中早期局部放电是非常微弱的，且设备运行现场存在大量噪声干扰，因此如何从强噪声环境中准确地提取出微弱放电脉冲信号是高压电气设备绝缘检测的关键所在。目前常用的微弱脉冲信号检测方法有小波阈值去噪法、数字滤波法、傅里叶频域变换法等。常用的数字滤波法是一种时域处理方法，对滤除离微弱信号频率较远的噪声效果较好，但当噪声与微弱信号在相同频段内，就不能有效地将信号和噪声分离。脉冲信号有很宽的频谱，当通带带宽较小时，大部分噪声被滤除，但同时脉冲信号的部分谐波分量也被滤除，以致脉冲信号也被削弱；当通带带宽较大时脉冲信号的大部分谐波分量被保留，但同时噪声成分也增加了。常用的小波分析非常适用于非平稳信号的时频局部分析以及奇异特征的提取，但对小波基函数的选择没有一个通用的标准，对小波分解尺度也没有一个确定的范围。采用不同的小波函数其检测效果有很大差别。总之，从实际的效果来看，这些方法很难有效地区别噪声和放电信号，特别是当干扰信号非常强烈时，将局部放电信号完全淹没时，上述检测方法很难准确检测出来。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种计算量小、检测灵敏度高、适用范围广的基于达芬振子的电气设备微弱局部放电信号提取方法。本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种基于达芬振子的电气设备微弱局部放电信号提取方法，包括以下步骤：步骤一：建立达芬振子检测方程；步骤二：设定达芬振子检测方程的检测参数；步骤三：通过达芬振子检测方程检测微弱局部放电脉冲信号。上述基于达芬振子的电气设备微弱局部放电信号提取方法，所述步骤一中，达芬振子检测方程为式中xi、yi为振子运动轨迹，为xi、yi的导数，i＝1,2,…,N；N表示振子个数，N＞2；ε为阻尼比，fcos(ωt)为周期策动力，k为耦合系数，s(t)为被检测微弱局部放电脉冲信号，；当i＝1时，mi＝1，当i＝2,…,N，mi＝0，即只将信号加入到第一个振子上；取其中任意两个振子运动轨迹之差为系统输出。上述基于达芬振子的电气设备微弱局部放电信号提取方法，所述步骤二中，设定参数振子个数N、阻尼比ε、周期策动力频率ω、耦合系数k。上述基于达芬振子的电气设备微弱局部放电信号提取方法，所述步骤三中，微弱局部放电脉冲信号的检测包括正微弱局部放电脉冲信号检测和负微弱局部放电脉冲信号检测；正微弱局部放电脉冲信号检测步骤为：3-1-1)采集一个正微弱局部放电脉冲信号s(t)；3-1-2)将被测脉冲信号s(t)加入到第一个振子上；3-1-3)通过设定一个正的阈值，若检测到系统输出大于该正的阈值，则判断检测到一个正脉冲信号；负微弱局部放电脉冲信号检测步骤为：3-1-1)采集一个负微弱局部放电脉冲信号s(t)；3-1-2)将被测脉冲信号s(t)加入到第一个振子上；3-1-3)通过设定一个负的阈值，若检测到系统输出小于该负的阈值，则判断检测到一个负脉冲信号。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术利用达芬振子在微弱脉冲信号激励下出现的瞬态同步突变现象来判断信号的有无，可以快速检测出强噪声背景中的微弱局部放电脉冲信号，最低检测信噪比能达到-20dB，极大提高了检测的灵敏度。2、本专利技术取任意两个振子运动轨迹之差为系统输出，仅需计算两个振子运动轨迹的差值即可得到检测结果，计算量小，准确率高；3、本专利技术的达芬振子检测方程中检测参数较少，参数设置简单，一旦参数设定能适用于不同强度的正、负微弱局部放电脉冲信号的检测，适用范围广。附图说明图1为本专利技术的流程图。图2为本专利技术的实施例中采集的正微弱局部放电脉冲信号示意图。图3为本专利技术的实施例中正微弱局部放电脉冲信号检测结果示意图。图4为本专利技术的实施例中采集的负微弱局部放电脉冲信号示意图。图5为本专利技术的实施例中负微弱局部放电脉冲信号检测结果示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，一种基于达芬振子的电气设备微弱局部放电信号提取方法，包括以下步骤：步骤一：建立达芬振子检测方程。式中xi、yi为振子运动轨迹，为xi、yi的导数，i＝1,2,…,N；N表示振子个数，N＞2；ε为阻尼比，fcos(ωt)为周期策动力，k为耦合系数，s(t)为被检测微弱局部放电脉冲信号，；当i＝1时，mi＝1，当i＝2,…,N，mi＝0，即只将信号加入到第一个振子上。步骤二：设定达芬振子检测方程的检测参数。具体参数为：振子个数N＝3,阻尼比ε＝0.3,周期策动力频率ω＝1,耦合系数k＝0.1,初始值都小于零，此时检测方程为：取两个振子运动轨迹之差为系统输出：D(t)＝x1(t)-x2(t)；式中s(t)为被检测微弱局部放电脉冲信号，加入到第一个振子上。步骤三：通过达芬振子检测方程检测微弱局部放电脉冲信号。微弱局部放电脉冲信号的检测包括正微弱局部放电脉冲信号检测和负微弱局部放电脉冲信号检测。正微弱局部放电脉冲信号检测步骤为：3-1-1)采集一个正微弱局部放电脉冲信号s(t)，如图2所示；3-1-2)将被测脉冲信号s(t)加入到第一个振子上；3-1-3)通过设定一个正的阈值，若检测到系统输出D(t)＝x1(t)-x2(t)大于该正的阈值，则判断检测到一个正脉冲信号，如图3所示。负微弱局部放电脉冲信号检测步骤为：3-1-1)采集一个负微弱局部放电脉冲信号s(t)，如图4所示；3-1-2)将被测脉冲信号s(t)加入到第一个振子上；3-1-3)通过设定一个负的阈值，若检测到系统输出D(t)＝x1(t)-x2(t)小于该负的阈值，则判断检测到一个负脉冲信号，如图5所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于达芬振子的电气设备微弱局部放电信号提取方法，包括以下步骤：步骤一：建立达芬振子检测方程；步骤二：设定达芬振子检测方程的检测参数；步骤三：通过达芬振子检测方程检测微弱局部放电脉冲信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于达芬振子的电气设备微弱局部放电信号提取方法，包括以下步骤：步骤一：建立达芬振子检测方程；步骤二：设定达芬振子检测方程的检测参数；步骤三：通过达芬振子检测方程检测微弱局部放电脉冲信号。2.根据权利要求所述的基于达芬振子的电气设备微弱局部放电信号提取方法，其特征在于：所述步骤一中，达芬振子检测方程为式中xi、yi为振子运动轨迹，为xi、yi的导数，i＝1,2,…,N；N表示振子个数，N＞2；ε为阻尼比，fcos(ωt)为周期策动力，k为耦合系数，s(t)为被检测微弱局部放电脉冲信号，；当i＝1时，mi＝1，当i＝2,…,N，mi＝0，即只将信号加入到第一个振子上；取其中任意两个振...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴勇峰，徐英花，
申请(专利权)人：湖南工程学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43