基于温度曲线相似度的盘形悬式瓷绝缘子串劣化判定方法技术

现有的国家电力行业标准DL/T 664

【技术实现步骤摘要】
基于温度曲线相似度的盘形悬式瓷绝缘子串劣化判定方法


[0001]本专利技术涉及盘形悬式瓷绝缘子串低零值劣化诊断方法，属高压输变电设备运维检修


技术介绍

[0002]高压瓷绝缘子零值检测方法主要包括火花间隙法、绝缘电阻法、电压分布法、红外热像法、紫外成像法等。其中，红外热像法是最常用的非接触式带电检测方法。目前，应用红外热像法开展绝缘子劣化检测的依据是国家电力行业标准DL/T 664
‑
2016《带电设备红外诊断应用规范》，其中规定铁帽处正负1℃温差分别作为低零值绝缘子的红外检出判定阈值。由于绝缘子运行工况环境中复杂多因素的影响，对于在现场所获取的绝缘子测温数据，若仅依据单一的铁帽温差指标进行低零值判别，将存在一定的错误率；当绝缘子串存在多片低零值劣化，尤其是串中相邻多片连续劣化时，错误率会大幅升高。为了提升现场环境下绝缘子红外低零值诊断的准确率，本专利技术提出一种基于温度曲线相似度的瓷绝缘子串劣化判定方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是，提供一种基于温度曲线相似度的瓷绝缘子串劣化判定方法，以解决目前高压瓷绝缘子红外测零准确率不高的问题。
[0004]本专利技术的技术方案是，根据瓷绝缘子电压致热原理，正常绝缘子串的温度分布与电压分布相似，均呈现不对称的马鞍形，即正常绝缘子串铁帽温度曲线形态从整体上存在共性。若串中出现低零值劣化绝缘子，则劣化片承受电压大幅下降，甚至接近于零，同时邻近绝缘子分布电压也会发生一定改变，从而导致劣化片及邻近绝缘子温升变化，正常绝缘子串温度曲线的共性将从局部和整体上发生改变。现有的国家电力行业标准DL/T 664将瓷绝缘子串温度曲线的局部特征，即铁帽处正负1℃温差，分别作为低零值绝缘子的红外检出判定阈值。但由于实际运行工况环境中多种复杂因素的影响，该单一局部特征往往表现得不够显著，易造成劣化绝缘子漏检。因此，本专利技术基于绝缘子串温度曲线的整体特征，提出一种基于温度曲线相似度的瓷绝缘子劣化判定方法。首先，根据足量的正常绝缘子串铁帽温度数据生成绝缘子串基准温度曲线。接下来，利用三次函数插值法对绝缘子串基准温度曲线、待诊绝缘子串温度曲线进行预处理，得到两条平滑曲线。最后，利用嵌套区间距离法找出待诊绝缘子串和基准绝缘子两条温度曲线的区间距离极值，通过对所有嵌套区间的欧式距离极值进行方差分析来量化评估两条曲线相似度，从而判断待诊绝缘子串是否为劣化绝缘子串。
[0005]本专利技术的技术方案具体包括以下步骤：步骤一：获取绝缘子串基准温度曲线数据和待诊绝缘子串铁帽温度曲线数据；步骤二：对步骤一所述数据进行预处理；步骤三：利用嵌套区间欧式距离法对步骤二所述数据进行计算，获得绝缘子劣化
检测结果。
[0006]本专利技术所述方法具体过程如下：1、数据准备过程。对足量多串正常绝缘子样本的温度数据进行平均，得到绝缘子串基准温度曲线数据。待诊绝缘子串铁帽温度曲线数据；2、数据预处理过程。对温度曲线，采用三次函数插值法分别进行数据预处理。以曲线为例，步骤如下：（1）把温度曲线分别分成n个区间[)，)，...)]，共有n+1个数据节点，其中首末两个端点为。每个小区间的曲线是一个三次方程，三次函数方程满足以下条件：
①
在每个分段小区间[]上，()都是一个三次方程;
②
满足插值条件，即(i=0,1,2,...n);
③
曲线光滑，即，一阶导数连续；
④
则这个三次方程可以构造成如下形式：每个小区间有四个未知数，，，，有n个小区间，则有4n个未知数，解出这些未知数，我们需要4n个方程来求解；（2）找出4n个方程来求解4n个未知数，由于所有点必须满足插值条件，(i=0,1,2,...n)，除了两个端点，所有n
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1个内部点的每个点都满足：1个内部点的每个点都满足：前后两个分段三次方程，则有2(n
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1)个方程，加上两个端点分别满足第一个和最后一个三次方程，则总共有2n个方程；由于n
‑
1个内部点的一阶导数应该是连续的，即在第i区间的末点和第i+1区间的起点是同一个点，它们的一阶导数应该也相等，即则有n
‑
1个方程，另外，内部点的二阶导数也要连续，即也有n
‑
1个方程，总共有4n
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2个方程，剩下2个方程可以通过边界二阶导数为0得到，（3）方程推导：在每个子区间中，创建方程：创建方程：创建方程：
①
由 可得；
②
用表示步长，由推出
③
由推出推出可得
④
由推出设，则改写为可得
⑤
现在，，都可以表示成二阶导的关系式，将其代入到可得
⑥
将，，，代入 可得这样我们构造了一个以m为未知数的线性方程组；（4）求得二次微分值，该矩阵为三对角矩阵，常见解法为高斯消元法，可以对系数矩阵进行分解，分解为单位下三角矩阵和上三角矩阵。取自然边界条件:=0，即：
3、数据处理过程。对预处理后的A、B两条温度曲线采用嵌套区间欧式距离法进行相似度计算，步骤如下：
①
取由有限个点组成的绝缘子基准温度曲线和待诊绝缘子温度曲线A、B，将它们表示成，；
②
对链A、链B数据分别进行嵌套划分，即先将第1~p（p≥1）个数据划分为第一组，然后将第2~p+1（p≥1）个数据划分为第二组，依此类推，找出所有满足条件的划分，假设有k种，每一种划分W
j =｛（A
i
, B
i
）｝,（0≤i≤m, 1≤j≤k）；
③
在每一种划分W
j =｛（A
i
, B
i
）｝,（0≤i≤m, 1≤j≤k）中，先计算出每一种划分中所有点之间的欧式距离dist(a,b)，再求出所有步中的区间最大欧式距离值：；其中，dist(a,b)为每一种划分中从区间a到区间b的欧式距离，为每一种划分所有步中的区间最大欧式距离值；
④
计算所有划分方法中最大欧式距离的方差：其中为区间最大欧式距离值的方差，为所有步中的区间最大欧式距离值的均值。
[0007]如果得到的结果的小于一个设定的阈值ζ，便可判定这两条曲线相似，将此绝缘子串判定为正常绝缘子串；否则如果得到的结果的大于一个设定的阈值ζ，便可判定这两条曲线不相似，将此绝缘子串判定为劣化绝缘子串。经过大量的实验室模拟实验和现场试验数据验证后，阈值ζ设定为ζ=0.5。
[0008]本专利技术的优点是，所提出的基于温度曲线相似度的劣化判定方法，综合考虑了劣
化瓷绝缘子串温度曲线的整体特征，有助于国家电力行业标准DL/T 664
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2016《带电设备红外诊断应用规范》中瓷绝缘子红外测零判据的优化与完善，可促进绝缘子红外测零准确率进一步提升。
附图说明
[0009]图1是本专利技术总体流程图；图2是本专利技术所述案例的基准绝缘子串温度分布曲线图；图3是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于温度曲线相似度的瓷绝缘子串劣化判定方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：获取绝缘子串基准温度曲线数据和待诊绝缘子串铁帽温度曲线数据；S2：对步骤S1所述数据进行预处理；S3：利用嵌套区间欧式距离法对步骤S2所述数据进行计算，获得绝缘子劣化检测结果。2.所述步骤S1具体为：S1:数据准备过程，对足量多串正常绝缘子样本的温度数据进行平均，得到绝缘子串基准温度曲线数据，待诊绝缘子串铁帽温度曲线数据。3.所述步骤S2具体为：S2:数据预处理过程，将步骤S1中温度曲线，采用三次函数插值法分别进行数据预处理，得到预处理后的基准温度曲线A和待诊温度曲线B两条平滑曲线。4.所述步骤S3具体为：S3:数据处理过程，对步骤S2预处理后的A、B两条温度曲线采用嵌套区间欧式距离法进行相似度计算，步骤如下：
①
取由有限个点组成的预处理后绝缘子基准温度曲线和待诊绝缘子温度曲线A、B，将它们表示成，；
②
对链A、链B数据分别进行嵌套划分，即先将第1~p（p≥1）个数据划分为第一组，然后将第2~p+1（p≥...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹骏刚，王勋，张小刚，毛建旭，杨胜杰，邓林峰，姚建刚，
申请(专利权)人：湖南大学湖南智龙物联网技术有限公司，
类型：发明
国别省市：