基于长短时滑动窗口的局放脉冲实时检测方法及传感器技术

本发明专利技术公开了一种基于长短时滑动窗口的局放脉冲实时检测方法及传感器，该方法包括：获取待检测信号；根据长时滑动窗口截取待检测信号中信号幅值大于或等于设置的第一阈值的高幅值长时窗口信号；基于所述高幅值长时窗口信号，根据短时滑动窗口内信号的能量分布平均值和其滑过的所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值关系，以及所述短时滑动窗口在滑动过程中的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值关系，判断是否检测到局部放电脉冲信号，本发明专利技术实施例在检测局部放电脉冲时，基于信号幅值的急剧变化来辨识脉冲信号，可以最大程度的排除一部分上升沿变化缓慢的干扰信号，提高局部放电脉冲信号识别的准确性。提高局部放电脉冲信号识别的准确性。提高局部放电脉冲信号识别的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于长短时滑动窗口的局放脉冲实时检测方法及传感器


[0001]本专利技术涉及电力高压脉冲检测
，尤其涉及一种基于长短时滑动窗口的局放脉冲实时检测方法及传感器。

技术介绍

[0002]变电站、换流站内等电工高压电气设备由于制造缺陷，不妥善的维修，或者老化过程引起的绝缘损坏等原因，经常会导致在电场电极之间发生局部空间放电。局部放电脉冲信号是高电压电气设备潜在绝缘故障的早期征兆，有效检测局部放电脉冲信号对于电力设备的安全稳定运行具有重要意义。
[0003]绝缘介质中每次局部放电均会发生正负电荷中和，并伴随有1个陡的电流脉冲，同时向周围辐射电磁波。在变电站等强电磁环境中，通过宽带射频天线进行空间耦合局部放电检测遇到的常见电磁干扰信号，按其时频特征可分为周期性窄带干扰(如无线电广播、移动通信载波等)、脉冲型干扰(如电晕放电、电磁开关操作或电力电子器件产生的随机脉冲)和白噪声干扰。周期性窄带干扰信号的时域波形特征明显区别于局部放电脉冲信号，很容易在后续信号处理中进行辨识，且由于带宽较窄可以通过已广泛应用的模拟或数字滤波进行抑制，不是引起误判的主要原因。对局部放电辨识更具挑战性的是脉冲型干扰，由于与局部放电脉冲信号具有相似的时频特性，较难基于简单的波形特性(如宽度、幅值等)进行辨识，经常引起误判从而影响局部放电检测的可靠性。
[0004]目前没有成熟可靠的方法可以对变电站现场的脉冲型干扰信号达到较为理想的抑制效果。白噪声覆盖局部放电脉冲检测的全频段且在时域上持续存在，叠加在局部放电脉冲信号上会降低其信噪比，使其与其它脉冲型干扰信号在时域波形上更趋于相似，最终增加对局部放电脉冲信号的辨识难度并影响其信号源的定位精度。现有的白噪声抑制方法，如小波变换，在降低噪声的同时也容易因为参数设置不当而对局部放电脉冲信号的能量和波形造成衰减，对后续局部放电辨识、定位及诊断工作造成困难。
[0005]综上，现有技术不能准确从众多干扰信号中识别局部放电脉冲信号。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种基于长短时滑动窗口的局放脉冲实时检测方法及传感器，以解决现有技术不能准确识别局部放电脉冲信号的技术问题。
[0007]本专利技术提出的技术方案如下：
[0008]本专利技术实施例第一方面提供一种基于长短时滑动窗口的局放脉冲实时检测方法，获取待检测信号；根据长时滑动窗口截取待检测信号中信号幅值大于或等于设置的第一阈值的高幅值长时窗口信号；基于所述高幅值长时窗口信号，根据短时滑动窗口内信号的能量分布平均值和其滑过的所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值关系，以及所述短时滑动窗口在滑动过程中的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值关系，判断是否检测到局部放电脉冲信号，其中，所述长时滑动窗口的窗口长度大于所述短时滑动窗口的窗口
长度。
[0009]可选地，根据长时滑动窗口截取待检测信号中信号幅值大于或等于设定的第一阈值的长时窗口信号，包括：将所述长时滑动窗口以自身窗口长度为步长，滑过待检测信号，记录每个所述长时滑动窗口内的待检测信号的最大幅值；截取所述最大幅值大于或等于设定的第一阈值的所述长时滑动窗口内信号，得到高幅值长时窗口信号。
[0010]可选地，基于所述高幅值长时窗口信号，根据短时滑动窗口内信号的能量分布平均值和其滑过的所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值关系，以及所述短时滑动窗口在滑动过程中的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值关系，判断是否检测到局部放电脉冲信号，包括：将短时滑动窗口以设定的步长滑过每个所述高幅值长时窗口信号；基于截取的高幅值长时窗口信号，计算每个所述短时滑动窗口内信号的能量分布平均值，并记录每个短时滑动窗口内信号的最大幅值；基于所述短时滑动窗口内信号的能量分布平均值和所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值，以及所述短时滑动窗口在滑动过程中的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值，判断待检测信号中是否检测到局部放电脉冲信号。
[0011]可选地，基于所述短时滑动窗口内信号的能量分布平均值和所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值，以及所述短时滑动窗口在滑动过程中的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值，判断待检测信号中是否检测到局部放电脉冲信号，包括：分别判断所述短时滑动窗口信号的能量分布平均值和所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值，以及所述短时滑动窗口在滑动过程中的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值是否均大于或等于第二阈值；若所述短时滑动窗口信号的能量分布平均值和所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值，以及所述短时滑动窗口在滑动过程中的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值均大于或等于所述第二阈值，则检测到局部放电脉冲信号；若所述短时滑动窗口信号的能量分布平均值和所述高幅值长时窗口信号能量分布平均值的比值，或者短时滑动窗的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值小于所述第二阈值，则未检测到局部放电脉冲信号。
[0012]可选地，在检测到局部放电脉冲信号后，还包括：基于所述短时滑动窗口内信号的能量分布平均值和所述短时滑动窗口滑过的高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值，确定检测到的局部放电脉冲信号的起始时间和结束时间；基于所述起始时间和所述结束时间截取检测到的局部放电脉冲信号；将截取的局部放电脉冲信号发送至目标设备。
[0013]可选地，基于所述短时滑动窗口内信号的能量分布平均值和所述短时滑动窗口滑过的所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值，确定检测到的局部放电脉冲信号的起始时间和结束时间，包括：获取所述短时滑动窗口内信号的能量分布平均值和所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值关于时间的变化曲线；获取所述变化曲线中出现的三角波形的峰值，若所述三角波形的峰值大于第二阈值，则所述三角波形的开始上升时间和结束下降时间为检测到的局部放电脉冲信号的起始时间和结束时间。
[0014]可选地，所述能量分布平均值为时间窗口内的信号的标准差。
[0015]可选地，获取待检测信号，包括：获取待测设备所处空间的射频电磁波信号；对所述射频电磁波信号进行采样，得到待检测信号。
[0016]本专利技术实施例第二方面提供一种宽带射频局放传感器，包括：射频传感模块，设置
于待测设备所处空间，用于采集目标信号；数据采集及预处理模块，和所述射频传感模块连接，用于对获取的目标信号进行高速采样得到待检测信号，以及根据本专利技术上述方法对待检测信号进行局放脉冲信号检测及截取；通信及控制模块，和目标设备连接，用于对截取的数据进行回传及目标设备的控制命令的下达。
[0017]可选地，所述射频传感模块包括：信号接收模块，用于接收待测设备所处空间的射频电磁波信号；模拟调制模块，用于对所述信号接收模块接收的电磁波信号进行滤波和增益调节，得到目标信号。
[0018]可选地，所述数据采集及预处理模块包括：数据采集模块，对所述射频传感模块转发的目标信号进行高速采样，得到待检测信号；数据同步模块，用于对多个射频传感模块接收到的目标信号进行时间同步；数据预处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于长短时滑动窗口的局放脉冲实时检测方法，其特征在于：获取待检测信号；根据长时滑动窗口截取待检测信号中信号幅值大于或等于设置的第一阈值的高幅值长时窗口信号；基于所述高幅值长时窗口信号，根据短时滑动窗口内信号的能量分布平均值和其滑过的所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值关系，以及所述短时滑动窗口在滑动过程中的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值关系，判断是否检测到局部放电脉冲信号，其中，所述长时滑动窗口的窗口长度大于所述短时滑动窗口的窗口长度。2.根据权利要求1所述的基于长短时滑动窗口的局放脉冲实时检测方法，其特征在于：根据长时滑动窗口截取待检测信号中信号幅值大于或等于设定的第一阈值的高幅值长时窗口信号，包括：将所述长时滑动窗口以自身窗口长度为步长，滑过待检测信号，记录每个所述长时滑动窗口内的待检测信号的最大幅值；截取所述最大幅值大于或等于设定的第一阈值的所述长时滑动窗口内的信号，得到高幅值长时窗口信号。3.根据权利要求1所述的基于长短时滑动窗口的局放脉冲实时检测方法，其特征在于：基于所述高幅值长时窗口信号，根据短时滑动窗口内信号的能量分布平均值和其滑过的所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值关系，以及所述短时滑动窗口在滑动过程中的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值关系，判断是否检测到局部放电脉冲信号，包括：将短时滑动窗口以设定的步长滑过每个所述高幅值长时窗口信号；基于截取的高幅值长时窗口信号，计算每个所述短时滑动窗口内信号的能量分布平均值，并记录每个短时滑动窗口内信号的最大幅值；基于所述短时滑动窗口内信号的能量分布平均值和所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值，以及所述短时滑动窗口在滑动过程中的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值，判断待检测信号中是否检测到局部放电脉冲信号。4.根据权利要求3所述的基于长短时滑动窗口的局放脉冲实时检测方法，其特征在于：基于所述短时滑动窗口内信号的能量分布平均值和所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值，以及所述短时滑动窗口在滑动过程中的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值，判断待检测信号中是否检测到局部放电脉冲信号，包括：分别判断所述短时滑动窗口信号的能量分布平均值和所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值，以及所述短时滑动窗口在滑动过程中的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值是否均大于或等于第二阈值；若所述短时滑动窗口信号的能量分布平均值和所述高幅值长时窗口信号的能量分布平均值的比值，以及所述短时滑动窗口在滑动过程中的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值均大于或等于所述第二阈值，则检测到局部放电脉冲信号；若所述短时滑动窗口信号的能量分布平均值和所述高幅值长时窗口信号能量分布平均值的比值，或者短时滑动窗的两个相邻窗口内信号最大幅值的比值小于所述第二阈值，则未检测到局部放电脉冲信号。5.根据权利要求4所述的基于长...

【专利技术属性】
技术研发人员：田文锋，邓辉，黄辉，杨智豪，鞠登峰，曾鹏飞，孙晓艳，黄凤，梁云，李春龙，黄莉，高志东，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：