一种三相共筒式超高压GIS局部放电的模式识别方法技术

本发明专利技术公开了一种三相共筒式超高压GIS局部放电的模式识别方法，包括步骤：采用超高频检测三相共筒式GIS局部放电，利用UHF传感器对局部放电信号采样；利用改进的小波阀值滤波方法对采集到的局部放信号进行消噪处理，得到真实的局部放电信号；通过基于相位分析模式算法提取采样信号的特征参数；利用改进的核主成分分析法对特征参数组成的特征空间进行降维处理，得到降维后的特征参数矩阵；利用基于簇思想的K近邻分类法对GIS绝缘缺陷类型进行模式识别。本发明专利技术所述三相共筒式超高压GIS局部放电的模式识别方法，可以克服现有技术中功能少、适用范围小和准确性差等缺陷，以实现功能多、适用范围广和准确性好的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种三相共筒式超高压GIS局部放电的模式识别方法
本专利技术涉及高压电放电识别
，具体地，涉及一种三相共筒式超高压GIS局部放电的模式识别方法。
技术介绍
气体绝缘开关设备（GaslnsulatedSwitchgear，简称GIS）是特高压电网中的重要组成设备之一，它将一座变电站中的断路器、电流互感器、电压互感器、避雷器、隔离开关、接地开关、母线、电缆终端、进出线套管等优化设计后分别装在各自密封间中最后集中组装在一个充以SF6作为绝缘介质的整体外壳中。GIS内部影响绝缘介质性能的缺陷主要有：严重的安装错误、导体之间接触不良、高压导体突出物、固定微粒、绝缘子缺陷、蒸气等。GIS的发展趋于三相共筒化、复合化和智能化，由于实现了小型化，可在工厂内进行整机装配和试验合格后以间隔的形式运达现场，因此可缩短现场安装工期，同时可靠性又得到了提高。三相共筒式GIS在内部结构，电场分布等方面与共轴式GIS有着明显的不同，现有技术研究主要集在共轴式GIS，但对于三相共筒式超高压GIS局部放电检测模式识别的研究较少。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在功能少、适用范围小和准确性差等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种三相共筒式超高压GIS局部放电的模式识别方法，以实现功能多、适用范围广和准确性好的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种三相共筒式超高压GIS局部放电的模式识别方法，包括以下步骤：步骤1：采用超高频检测三相共筒式GIS局部放电，利用UHF传感器对局部放电信号采样；步骤2：利用改进的小波阀值滤波方法对采集到的局部放信号进行消噪处理，得到真实的局部放电信号；步骤3：通过基于相位分析模式算法提取采样信号的特征参数；步骤4：利用改进的核主成分分析法对特征参数组成的特征空间进行降维处理，得到降维后的特征参数矩阵；步骤5：利用基于簇思想的K近邻分类法对GIS绝缘缺陷类型进行模式识别。进一步地，在步骤2中，所述利用改进的小波阀值滤波方法对采集到的局部放信号进行消噪处理的操作，具体采用自适应阈值计算方法；该自适应阈值计算方法如下：其中，j为尺度，Nj为该尺度上小波系数的个数，Median(|Cj,k|)为该尺度上所有小波系数的中位数，α称为信噪比因子，是信号的信噪比在阀值计算中的体现，βj称为尺度因子，是尺度上小波系数的最大值纠正采样序列长度不同引起的估计误差，Tj为计算的阀值。进一步地，在步骤3中，所述特征参数包括偏斜度Sk、陡峭度Ku、局部峰点数Pe、互相关系数Cc和放电因数Q。进一步地，所述偏斜度Sk具体为：上式中，w是半周期内的相窗数；xi是第i个相窗的相位；其中，yi是谱图的纵坐标，代表视在放电量q或放电次数n；参数μ代表采集到的局部放电图谱中心处的位置，σ代表图谱的中心处对称轴所体现的陡峭情况，Δx则是关于局部放电图谱的一个与平均分布相关的参数，图谱中的某点所对应的相位；偏斜度Sk反映谱图形状相对于正态分布的左右偏斜情况：Sk=0说明该谱图形状左右对称；Sk>0说明该谱图相对于正态分布形状向左偏；Sk<0说明该谱图相对于正态分布形状向右偏。进一步地，所述陡峭度Ku具体为：上式中，w是半周期内的相窗数；xi是第i个相窗的相位；其中，yi是谱图的纵坐标，代表视在放电量q或放电次数n；参数μ代表采集到的局部放电图谱中心处的位置，σ代表图谱的中心处对称轴所体现的陡峭情况，Δx则是关于局部放电图谱的一个与平均分布相关的参数，图谱中的某点所对应的相位；陡峭度Ku用于描述某种形状的分布对比于正态分布形状的突起程度：正态分布的陡峭度Ku为0；如果Ku>0，则说明该谱图轮廓比正态分布轮廓尖锐陡峭；如果Ku<0，则说明该谱图轮廓比正态分布轮廓平坦。进一步地，所述局部峰点数Pe，局部峰点数用于描述谱图轮廓上局部峰的个数；在轮廓点处是否有局部峰，需要用下面的差分方程判定：（yi-yi-1）>0，（yi+1-yi）<0；相位轴被等分的相窗越多，局部峰点数越大。进一步地，所述互相关系数Cc具体为：式中，是相窗i内的放电量，上标“+”、“-”对应于谱图正负半轴；c反应了正负半周期内的放电强弱和相位分布的相关性，互相关系数Cc接近于1意味着谱图正负半周的轮廓十分相似；Cc接近于0，谱图轮廓差异巨大。进一步地，所述放电因数Q具体为：式中，是相窗i内的放电重复率，上标“+”、“-”对应于谱图的正负半周。进一步地，在步骤4中，所述改进的核主成分分析法即改进的核主成分分析法，所采样的核函数为：+a)bexp(-||xi-xj||22σ2);]]>其中，(a∈R,b∈N,σ>0)，参数a、b与σ的选择是根据特征矩阵中元素的数值大小确定的，参数σ用于控制核函数的径向作用范围；xi和xj代表不同的样本向量，﹙xi，xj﹚代表样本向量的矢量积，R代表向量的取值范围在实数集，N代表整数集，k(xi,xj)代表结合多项式核函数与高斯核函数的优点而得到的新的核函数。进一步地，在步骤5中，所述K近邻分类法的算法具体包括：Step1：在训练集中，首先将所有局部放电数据进行预处理映射成为空间向量；Step2：从第一个类开始，对属于这个类别的所有信号数据进行两两相似度计算，设定一个最小阈值，根据统计获得相似度接近的一个个簇；Step3：对于每一个簇，将其中的所有信号数据合并，然后计算它的中心向量；此外，计算簇个数/类别总数，这个值代表此簇对这个类的贡献系数；Step4：当新文本到来后，进行预处理取得它的向量空间；Step5：将新文本的空间向量与Step3所生成的每一簇的中心向量计算距离，将这些距离与对应簇的贡献系数相乘，属于同一类别的簇计算的结果相加，比较得到最大的那一类别就是待分类典型缺陷局部放电所属类别。本专利技术各实施例的三相共筒式超高压GIS局部放电的模式识别方法，由于包括步骤：采用超高频检测三相共筒式GIS局部放电，利用UHF传感器对局部放电信号采样；利用改进的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相共筒式超高压GIS局部放电的模式识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用超高频检测三相共筒式GIS局部放电，利用UHF传感器对局部放电信号采样；步骤2：利用改进的小波阀值滤波方法对采集到的局部放信号进行消噪处理，得到真实的局部放电信号；步骤3：通过基于相位分析模式算法提取采样信号的特征参数；步骤4：利用改进的核主成分分析法对特征参数组成的特征空间进行降维处理，得到降维后的特征参数矩阵；步骤5：利用基于簇思想的K近邻分类法对GIS绝缘缺陷类型进行模式识别。

【技术特征摘要】
1.一种三相共筒式超高压GIS局部放电的模式识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用超高频检测三相共筒式超高压GIS局部放电，利用UHF传感器对局部放电信号采样；步骤2：利用改进的小波阈值滤波方法对采集到的局部放电信号进行消噪处理，得到真实的局部放电信号；步骤3：通过基于相位分析模式算法提取采样信号的特征参数；步骤4：利用改进的核主成分分析法对特征参数组成的特征空间进行降维处理，得到降维后的特征参数矩阵；步骤5：利用基于簇思想的K近邻分类法对GIS绝缘缺陷类型进行模式识别，在步骤5中，所述K近邻分类法的算法具体包括：Step1：在训练集中，首先将所有局部放电数据进行预处理映射成为空间向量；Step2：从第一个类开始，对属于这个类别的所有信号数据进行两两相似度计算，设定一个最小阈值，根据统计获得相似度接近的一个个簇；Step3：对于每一个簇，将其中的所有信号数据合并，然后计算它的中心向量；此外，计算簇个数/类别总数，这个值代表此簇对这个类的贡献系数；Step4：当新文本到来后，进行预处理取得它的空间向量；Step5：将新文本的空间向量与Step3所生成的每一簇的中心向量计算距离，将这些距离与对应簇的贡献系数相乘，属于同一类别的簇计算的结果相加，比较得到最大的那一类别就是待分类典型缺陷局部放电所属类别。2.根据权利要求1所述的三相共筒式超高压GIS局部放电的模式识别方法，其特征在于，在步骤2中，所述利用改进的小波阈值滤波方法对采集到的局部放电信号进行消噪处理的操作，具体采用自适应阈值计算方法；该自适应阈值计算方法如下：其中，j为尺度，Nj为该尺度上小波系数的个数，Median(|Cj,k|)为该尺度上所有小波系数的中位数，α称为信噪比因子，是信号的信噪比在阈值计算中的体现，βj称为尺度因子，是尺度上小波系数的最大值纠正采样序列长度不同引起的估计误差，Tj为计算的阈值。3.根据权利要求1或2所述的三相共筒式超高压GIS局部放电的模式识别方法，其特征在于，在步骤3中，所述特征参数包括偏斜度Sk、陡峭度Ku、局部峰点数Pe、互相关系数Cc和放电因数Q。4.根据权利要求3所述的三相共筒式超高压GIS局部放电的模式识别方法，其特征在于，所述偏斜度Sk具体为：上式中，w是半周期内的相窗数；xi是第i个相窗的相位；其中，yi是谱图的纵坐标，yi表示的是在第i个相窗内发生局部放电记录的放电次数n；参数μ代表采集到的局部放电谱图中心处的位置，σ代表谱图的中心处对称轴所体现的陡峭情况，Δx则是关于局部放电谱图的一个与平均分布相关的参数，谱图中的某点所对应的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广东，温定筠，吕景顺，孙亚明，张世才，毛光辉，王晓飞，胡春江，张凯，王维洲，郭光焰，曹银利，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网甘肃省电力公司，国网甘肃省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：