一种基于EWT的电缆局部放电定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于EWT的电缆局部放电定位方法，该定位方法如下：从电缆两端接地线上通过高频电流互感器获得局部放电信号s1和s2；利用经验小波变换对局部放电信号进行分解，获得多个分量；选取特征分量x1和x2进行互相关计算，求得两端局部放电信号到达的时间差Δt，并求取特征分量中心频率对应的速度v0；最后求取的利用时间差与传播速度得到局部放电位置，实现电缆局部放电精准定位。将经验小波变换与互相关算法相结合，针对局部放电信号自身特性，去除噪声干扰，有效提取局部放电特征，实现电缆局部放电精准定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于EWT的电缆局部放电定位方法
本专利技术涉及的是电缆局部放电诊断技术，尤其涉及的是一种基于EWT的电缆局部放电定位方法。
技术介绍
随着城市化进程的不断发展，电缆越来越得到应用，随之带来的问题也愈加明显。电缆大多布置在电缆沟中，一旦发生故障，不能像架空线那样容易被发现解决。因此，做好电缆的状态监测与早期故障预警变得极为关键，而局部放电检测被认为是对电缆状态评估的最有效的手段。通过对电缆的局部放电定位，发现电缆异常状态点，利于及时发现排除安全隐患。在电缆局部放电信号的处理过程中，离散小波变换(DWT)是常用到的处理方法之一，但是在离散小波变换中，由于小波基函数数量众多，而信号的特征提取与小波基函数有很大的关系，通常为了得到较好的特征频率成分的提取，往往都需要人为的去试验，找到一个较为合适的小波基函数。然而，这个小波基函数可能并不能完全的依据信号本身特性而进行特征提取，即非最优。且局部放电信号带宽范围较大，噪声干扰复杂，一般的小波变换的应用程度较为困难。于是，针对这问题，专利技术一种更为有效可靠的电缆局部放电定位方法尤为重要。
技术实现思路
本专利技术旨在解决以上小波变换在处理电缆局部放电信号存在的问题，将经验小波变换与互相关算法相结合，针对局部放电信号自身特性，去除噪声干扰，有效提取局部放电特征，实现电缆局部放电精准定位。本专利技术按以下步骤实现：步骤1：从电缆两端接地线上，利用高频电流互感器(HFCT)采集局部放电信号s1和s2。步骤2：对局部放电信号s1和s2进行经验小波变换，将采集到的局放电信号实现不同频率成分分离，得到各个分量IMF(包含局部放电信号、噪声信号等)。利用s1和s2的频谱信息来求得所需带通滤波器的形式，从而实现对原始信号的傅里叶频谱进行自适应的分割，并构造出适应处理原始信号的带通滤波器，得出经验尺度函数和经验小波函数关于频率带的划分：先对原始信号傅里叶频谱进行划分，假定原始信号傅里叶频谱的频率取值范围为ω(ω∈[0,π])，综合考虑确定极大值个数将此频域分成N个带宽不等的频带分区，每个频带边界的中心角频率为ωn(ω0＝0,ωN＝π)，把这些频带记为定义每个频带的边界带宽为τn，称此以ωn为中心角频率，频宽为2τn的区域为过渡段。经验小波变换的细节系数Wxs1(n,t)、Wxs2(n,t)和近似系数Wos1(n,t)、Wos2(n,t)分别为信号s1和s2与小波函数和尺度函数的内积：得到重构信号：步骤3：(1)在多个IMF分量中选择局部放电特征分量x1和x2，进行互相关计算求取两端局部放电信号到达的时间差Δt。利用xcorr函数对局部放电特征分量x1和x2进行互相关计算互相关函数序列为：相关系数的计算：求取相关序列：对c元素求取绝对值，取最大值即为两个信号的时间差Δt。(2)求取局部放电特征分量x1和x2中心频率对应的速度。电缆中局部放电信号传播系数：其实部α为衰减系数，表针局部放电信号传播时的衰减特性；虚部β为相位系数，表示局部放电信号传播的相位变化特性。局部放电传播的速度可表示为：v＝w/β则局部放电特征分量中心频率对应的速度可表示为：v0＝wc/β步骤4：利用计算的时间差Δt与传播速度v0，求取局部放电位置。电缆线路关系如图8所示，设电缆的总长度为L,局部放电位置距离首端的距离为x,则距离末端的距离为L-x,局部放电信号到达首端的时间为t1,到达末端的时间为t2。Δt＝0，t1＝t2,则局部放电位置处于电缆中点。Δt>0,t1>t2,则局部放电位置处于靠近末端的位置。Δt<0,t1<t2,则局部放电位置处于靠近首端的位置。则由线路关系得到距离公式：x-(L-x)＝Δt*v0；最终，局部放电位置距离首端的长度可表示为：本专利技术有益效果：将经验小波变换与互相关算法相结合，针对局部放电信号自身特性，去除噪声干扰，有效提取局部放电特征，实现电缆局部放电精准定位。附图说明图1是本专利技术基于EWT的电缆局部放电定位方法流程示意图；图2是电缆局部放电仿真模型；图3是电缆局部放电模拟信号的仿真模型；图4是电缆局部放电模拟信号；图5是电缆接地线两端测得的局部放电信号(图5a是电缆首端局部放电信号，图5b是电缆末端局部放电信号)；图6是加入白噪声后的局部放电信号(图6a是首端局部放电信号加入噪声，图6b是末端局部放电信号加入噪声)；图7是局部放电信号EWT分解图(图7a是首端局部放电信号EWT分解，图7b是末端局部放电信号EWT分解)；图8是电缆线路关系图。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。如图1所示，本专利技术提供了一种基于经验小波变换(EWT)的电缆局部放电定位方法，该方法包括以下步骤：(1)从电缆两端接地线上通过高频电流互感器(HFCT)获得局部放电信号s1和s2；(2)利用经验小波变换对局部放电信号进行分解，获得多个分量IMF；(3)选取特征分量x1和x2进行互相关计算，求得两端局部放电信号到达的时间差Δt，并求取特征分量中心频率对应的速度v0；(4)最后求取的利用时间差与传播速度得到局部放电位置，实现电缆局部放电精准定位。本专利技术旨在解决小波变换在处理电缆局部放电信号存在的问题，将经验小波变换与互相关算法相结合，针对局部放电信号自身特性，去除噪声干扰，有效提取局部放电特征，实现电缆局部放电精准定位。为了使本领域的技术人员更好的了解本专利技术,下面列举一个更为详细的实施例,本专利技术实施例提供了一种基于EWT的电缆局部放电定位方法,该方法包括以下步骤：步骤1：从电缆两端接地线上，利用高频电流互感器(HFCT)采集局部放电信号s1和s2。步骤2：对局部放电信号s1和s2进行经验小波变换，将采集到的局放电信号实现不同频率成分分离，得到各个分量IMF(包含局部放电信号、噪声信号等)。利用s1和s2的频谱信息来求得所需带通滤波器的形式，从而实现对原始信号的傅里叶频谱进行自适应的分割，并构造出适应处理原始信号的带通滤波器，得出经验尺度函数和经验小波函数关于频率带的划分：先对原始信号傅里叶频谱进行划分，假定原始信号傅里叶频谱的频率取值范围为ω(ω∈[0,π])，综合考虑确定极大值个数将此频域分成N个带宽不等的频带分区，每个频带边界的中心角频率为ωn(ω0＝0,ωN＝π)，把这些频带记为定义每个频带的边界带宽为τn，称此以ωn为中心角频率，频宽为2τn的区域为过渡段。经验小波变换的细节系数Wxs1(n,t)、Wxs2(n,t)和近似系数Wos1(n,t)、Wos2(n,t)分别为信号s1和s2与小波函数和尺度函数的内积：得到重构信号：步骤3：(1)在多个IMF分量中选择局部放电特征分量x1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于EWT的电缆局部放电定位方法，其特征在于，该定位方法如下：从电缆两端接地线上通过高频电流互感器获得局部放电信号s1和s2；利用经验小波变换对局部放电信号进行分解，获得多个分量；选取特征分量x1和x2进行互相关计算，求得两端局部放电信号到达的时间差Δt，并求取特征分量中心频率对应的速度v0；最后求取的利用时间差与传播速度得到局部放电位置，实现电缆局部放电精准定位。

【技术特征摘要】
1.一种基于EWT的电缆局部放电定位方法，其特征在于，该定位方法如下：从电缆两端接地线上通过高频电流互感器获得局部放电信号s1和s2；利用经验小波变换对局部放电信号进行分解，获得多个分量；选取特征分量x1和x2进行互相关计算，求得两端局部放电信号到达的时间差Δt，并求取特征分量中心频率对应的速度v0；最后求取的利用时间差与传播速度得到局部放电位置，实现电缆局部放电精准定位。2.根据权利要求1所述的一种基于EWT的电缆局部放电定位方法，其特征在于：利用局部放电信号s1和s2的频谱信息来求得所需带通滤波器的形式，从而实现对原始信号的傅里叶频谱进行自适应的分割，并构造出适应处理原始信号的带通滤波器，得出经验尺度函数和经验小波函数3.根据权利要求1所述的一种基于EWT的电缆局部放电定位方法，其特征在于，关于频率带的划分：先对原始信号傅里叶频谱进行划分，假定原始信号傅里叶频谱的频率取值范围为ω(ω∈[0,π])，综合考虑确定极大值个数将此频域分成N个带宽不等的频带分区，每个频带边界的中心角频率为ωn(ω0＝0,ωN＝π)，把这些频带记为定义每个频带的边界带宽为τn，称此以ωn为中心角频率，频宽为2τn的区域为过渡段。4.根据权利要求1所述的一种基于EWT的电缆局部放电定位方法，其特征在于：经验小波变换的细节系数Wxs1(n,t)、Wxs2(n,t)和近似系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，王丹，滕松，梁睿，迟鹏，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32