CN104483602A - 局部放电信号识别方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种局部放电信号识别方法及装置。该方法包括:获取并显示高压设备的输出信号,输出信号包括脉冲信号和正弦信号,脉冲信号包括目标信号;对脉冲信号进行频谱分析获得频域信号;对频域信号进行带通滤波获得带通频域信号;对带通频域信号进行时域分析获得时域信号,并获取时域信号中的目标信号;依据标准放电信号的特征判断目标信号是否为局部放电信号。本发明实施例依据高压设备输出信号中的脉冲信号与正弦信号的相位的相关性,将脉冲信号中的目标信号和干扰信号进行初步分离,并通过目标信号和标准放电信号的特征进行对比,确定该目标信号是否为局部放电信号,避免了将干扰信号误认为局部放电信号,提高了检测精确度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及信号处理技术领域,尤其涉及一种局部放电信号识别方法及装置。
背景技术
随着电力网络和用电事业的飞速发展,对电力网络和用电的安全运行也越来越被电力***所重视。具体到高压设备,由于其自身的制造缺陷、绝缘材料的老化或安装初期遗留的隐患,在运行过程中会产生局部放电信号,该局部放电信号在高压设备中的一个或几个很小的区域时放电能量很小,且短期内不会影响高压设备的绝缘性,但是长期的局部放电将会使高压设备的绝缘性严重下降或绝缘性消失,导致严重事故发生。为了避免事故的发生,需要对局部放电信号进行检测。
高压设备正常的输出信号是正弦信号,由于受干扰信号和局部放电信号的影响,高压设备的输出信号将同时包括正弦信号、干扰信号和局部放电信号,其中局部放电信号属于脉冲信号,现有技术通过局部放电信号识别装置来检测高压设备的输出信号中是否包括脉冲信号来判断有无局部放电信号。
由于干扰信号也属于脉冲信号,检测高压设备的输出信号中是否包括脉冲信号来判断有无局部放电信号的方法,很容易将干扰信号误认为局部放电信号,导致对局部放电信号进行检测的精确度较低。
发明内容
本发明实施例提供一种局部放电信号识别方法及装置,以提高对局部放电信号进行检测的精确度。
本发明实施例的一个方面是提供一种局部放电信号识别方法,包括:
获取并显示高压设备的输出信号,所述输出信号包括脉冲信号和正弦信号,所述脉冲信号包括与所述正弦信号的相位相关的目标信号;
对所述脉冲信号进行频谱分析获得频域信号;
对所述频域信号以预定中心频率和预定带宽进行带通滤波获得带通频域信号;
对所述带通频域信号进行时域分析获得时域信号,并获取所述时域信号中的所述目标信号;
依据标准放电信号的特征判断所述目标信号是否为局部放电信号。
本发明实施例的另一个方面是提供一种局部放电信号识别装置,包括:
获取显示模块,用于获取并显示高压设备的输出信号,所述输出信号包括脉冲信号和正弦信号,所述脉冲信号包括与所述正弦信号的相位相关的目标信号;
频谱分析模块,用于对所述脉冲信号进行频谱分析获得频域信号;
带通滤波模块,用于对所述频域信号以预定中心频率和预定带宽进行带通滤波获得带通频域信号;
时域分析模块,用于对所述带通频域信号进行时域分析获得时域信号,并获取所述时域信号中的所述目标信号;
判断模块,用于依据标准放电信号的特征判断所述目标信号是否为局部放电信号。
本发明实施例提供的局部放电信号识别方法及装置,依据高压设备输出信号中的脉冲信号与正弦信号的相位的相关性,将脉冲信号中的目标信号和干扰信号进行初步分离,并通过目标信号和标准放电信号的特征进行对比,进一步确定该目标信号是否为局部放电信号,相比于只检测高压设备的输出信号中是否包括脉冲信号来判断有无局部放电信号的方法,避免了将干扰信号误认为局部放电信号,提高了对局部放电信号进行检测的精确度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的局部放电信号识别方法流程图;
图2为本发明实施例提供的高压设备的输出信号显示图;
图3为本发明实施例提供的频域信号图;
图4为本发明实施例提供的时域信号图;
图5为本发明实施例提供的目标信号的波形图;
图6为本发明实施例提供的局部放电信号识别装置的结构图;
图7为本发明另一实施例提供的局部放电信号识别装置的结构图。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的局部放电信号识别方法流程图;图2为本发明实施例提供的高压设备的输出信号显示图;图3为本发明实施例提供的频域信号图;图4为本发明实施例提供的时域信号图;图5为本发明实施例提供的目标信号的波形图。本发明实施例提供的局部放电信号识别方法由局部放电信号识别装置执行,该方法的具体步骤如下:
步骤S101、获取并显示高压设备的输出信号,所述输出信号包括脉冲信号和正弦信号,所述脉冲信号包括与所述正弦信号的相位相关的目标信号;
所述获取并显示高压设备的输出信号包括:获取所述输出信号中所述脉冲信号的幅值和相位,连续累积显示由所述幅值和所述相位组成的二维坐标点。
本发明实施例通过高频传感器和硬件采集处理电路将运行中的高压设备的输出信号采集到局部放电信号识别装置中,该局部放电信号识别装置还与计算机相连,由所述计算机显示该高压设备的输出信号,如图2所示,该输出信号包括正弦信号和以打点形式显示的脉冲信号,以打点形式显示脉冲信号的具体过程为获取脉冲信号出现时刻,以及该时刻的脉冲信号的幅值和相位,以幅值和相位为坐标点,在二维坐标图中显示该坐标点,由于脉冲信号的频率远大于正弦信号的频率,所以在正弦信号的一个周期内将出现无数个脉冲信号对应的坐标点,而且不同时刻还会出现相同坐标的点,即在正弦信号的一个周期中同一坐标点会出现多次,在打点的过程中,同一坐标点要打多次,不同坐标点打点的次数可能不同,在正弦信号的一个周期内不同的打点次数用不同的颜色来表示,且打点次数越多,该坐标点颜色越深,由此得到如图2所示的不同灰度等级的打点图,灰度值越深,表示该坐标点打点的次数越多。打点密集的地方还会构成连续的区域。由于局部放电信号与正弦信号的相位有关,而干扰信号与正弦信号的相位无关,所以根据图2中脉冲信号与正弦信号的相位的相关性可以将局部放电信号和干扰信号进行初步分离,本发明实施例将脉冲信号中包括的与所述正弦信号的相位相关的信号作为待确定的目标信号。
步骤S102、对所述脉冲信号进行频谱分析获得频域信号;
对步骤S101中的脉冲信号进行频谱分析,具体为采用傅里叶变换将时域的脉冲信号转换为如图3所示的频域信号。
步骤S103、对所述频域信号以预定中心频率和预定带宽进行带通滤波获得带通频域信号;
如图3所示的频域信号占据了较宽的频率范围,本发明实施例以预定中心频率4.99MHz和预定带宽2.5MHz对频域信号进行带通滤波获得带通频域信号,即以预定中心频率4.99MHz为中心截取并保留预定带宽2.5MHz范围内的频域信号。
步骤S104、对所述带通频域信号进行时域分析获得时域信号,并获取所述时域信号中的所述目标信号;
对步骤S103截取后的预定中心频率4.99MHz、预定带宽2.5MHz范围内的频域信号进行时域分析具体为傅里叶反变换获得如图4所示的时域信号,并获取该时域信号中的步骤S101提及的目标信号。
步骤S105、依据标准放电信号的特征判断所述目标信号是否为局部放电信号。
如图5所示是从步骤S104的时域信号中获取到的一个目标信号,且该目标信号已经经过了放大显示,该目标信号的幅值、主瓣宽度、旁瓣宽度都可以从图5中获知,将上述特征与标准放电信号的特征进行对比,对比的相似度达到一定阈值,则说明该目标信号就是局部放电信号,即高压设备的输出信号中存在局部放电信号。
本发明实施例依据高压设备输出信号中的脉冲信号与正弦信号的相位的相关性,将脉冲信号中的目标信号和干扰信号进行初步分离,并通过目标信号和标准放电信号的特征进行对比,进一步确定该目标信号是否为局部放电信号,相比于只检测高压设备的输出信号中是否包括脉冲信号来判断有无局部放电信号的方法,避免了将干扰信号误认为局部放电信号,提高了对局部放电信号进行检测的精确度。
在上述实施例的基础上,所述脉冲信号还包括第一干扰信号和第二干扰信号,所述第一干扰信号与所述目标信号同时出现,所述第二干扰信号与所述目标信号不同时出现;所述对所述脉冲信号进行频谱分析获得频域信号之前,还包括:去除所述脉冲信号中的所述第二干扰信号。
由于干扰信号属于脉冲信号,且干扰信号一直存在于高压设备的输出信号中,而目标信号并不是一直存在,所以本发明将与该目标信号同时出现的干扰信号作为第一干扰信号,将与该目标信号不同时出现的干扰信号作为第二干扰信号,在对所述脉冲信号进行频谱分析获得频域信号之前去除所述脉冲信号中的所述第二干扰信号,由于第二干扰信号占据特定频段,所以只需去除高压设备的输出信号中该特定频段的信号即可去除第二干扰信号。
所述对所述频域信号以预定中心频率和预定带宽进行带通滤波获得带通频域信号,用于去除所述脉冲信号中的所述第一干扰信号。
由于在时域中第一干扰信号和目标信号同时出现,对第一干扰信号和目标信号进行频谱分析分别转变成频域信号时,依据第一干扰信号和目标信号在频域中占据的频率范围不同,就可将第一干扰信号集中的频率范围滤除掉,具体是对所述频域信号以预定中心频率和预定带宽进行带通滤波获得带通频域信号,即第一干扰信号集中的频率范围在预定带宽之外,通过带通滤波便可滤除大量的第一干扰信号。
在本发明实施例的基础上,所述频谱分析为傅里叶变换,所述时域分析为傅里叶反变换。
本发明实施例通过在时域中将与目标信号不同时出现的第二干扰信号去掉,在频域中将与目标信号同时出现的第一干扰信号集中的频率范围滤除掉,减少了干扰信号对检测局部放电信号的影响,进一步提高了对局部放电信号进行检测的精确度。
图6为本发明实施例提供的局部放电信号识别装置的结构图;本发明实施例提供的局部放电信号识别装置可以执行局部放电信号识别方法实施例提供的处理流程,如图6所示,局部放电信号识别装置60包括获取显示模块61、频谱分析模块62、带通滤波模块63、时域分析模块64和判断模块65,其中,获取显示模块61用于获取并显示高压设备的输出信号,所述输出信号包括脉冲信号和正弦信号,所述脉冲信号包括与所述正弦信号的相位相关的目标信号;频谱分析模块62用于对所述脉冲信号进行频谱分析获得频域信号;带通滤波模块63用于对所述频域信号以预定中心频率和预定带宽进行带通滤波获得带通频域信号;时域分析模块64用于对所述带通频域信号进行时域分析获得时域信号,并获取所述时域信号中的所述目标信号;判断模块65用于依据标准放电信号的特征判断所述目标信号是否为局部放电信号。
本发明实施例依据高压设备输出信号中的脉冲信号与正弦信号的相位的相关性,将脉冲信号中的目标信号和干扰信号进行初步分离,并通过目标信号和标准放电信号的特征进行对比,进一步确定该目标信号是否为局部放电信号,相比于只检测高压设备的输出信号中是否包括脉冲信号来判断有无局部放电信号的方法,避免了将干扰信号误认为局部放电信号,提高了对局部放电信号进行检测的精确度。
图7为本发明另一实施例提供的局部放电信号识别装置的结构图;在图6对应的实施例基础上,所述脉冲信号还包括第一干扰信号和第二干扰信号,所述第一干扰信号与所述目标信号同时出现,所述第二干扰信号与所述目标信号不同时出现;所述局部放电信号识别装置60还包括去除模块66,用于去除所述脉冲信号中的所述第二干扰信号。
所述带通滤波模块63具体用于去除所述脉冲信号中的所述第一干扰信号。
所述获取显示模块61具体用于获取所述输出信号中所述脉冲信号的幅值和相位,连续累积显示由所述幅值和所述相位组成的二维坐标点。
所述频谱分析为傅里叶变换,所述时域分析为傅里叶反变换。
本发明实施例提供的局部放电信号识别装置可以具体用于执行上述图1所提供的方法实施例,具体功能此处不再赘述。
本发明实施例通过在时域中将与目标信号不同时出现的第二干扰信号去掉,在频域中将与目标信号同时出现的第一干扰信号集中的频率范围滤除掉,减少了干扰信号对检测局部放电信号的影响,进一步提高了对局部放电信号进行检测的精确度。
综上所述,本发明实施例依据高压设备输出信号中的脉冲信号与正弦信号的相位的相关性,将脉冲信号中的目标信号和干扰信号进行初步分离,并通过目标信号和标准放电信号的特征进行对比,进一步确定该目标信号是否为局部放电信号,相比于只检测高压设备的输出信号中是否包括脉冲信号来判断有无局部放电信号的方法,避免了将干扰信号误认为局部放电信号,提高了对局部放电信号进行检测的精确度;通过在时域中将与目标信号不同时出现的第二干扰信号去掉,在频域中将与目标信号同时出现的第一干扰信号集中的频率范围滤除掉,减少了干扰信号对检测局部放电信号的影响,进一步提高了对局部放电信号进行检测的精确度。
在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种局部放电信号识别方法,其特征在于,包括:
获取并显示高压设备的输出信号,所述输出信号包括脉冲信号和正弦信号,所述脉冲信号包括与所述正弦信号的相位相关的目标信号;
对所述脉冲信号进行频谱分析获得频域信号;
对所述频域信号以预定中心频率和预定带宽进行带通滤波获得带通频域信号;
对所述带通频域信号进行时域分析获得时域信号,并获取所述时域信号中的所述目标信号;
依据标准放电信号的特征判断所述目标信号是否为局部放电信号。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述脉冲信号还包括第一干扰信号和第二干扰信号,所述第一干扰信号与所述目标信号同时出现,所述第二干扰信号与所述目标信号不同时出现;
所述对所述脉冲信号进行频谱分析获得频域信号之前,还包括:
去除所述脉冲信号中的所述第二干扰信号。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述对所述频域信号以预定中心频率和预定带宽进行带通滤波获得带通频域信号,用于去除所述脉冲信号中的所述第一干扰信号。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述获取并显示高压设备的输出信号包括:
获取所述输出信号中所述脉冲信号的幅值和相位,连续累积显示由所述幅值和所述相位组成的二维坐标点。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,所述频谱分析为傅里叶变换,所述时域分析为傅里叶反变换。
6.一种局部放电信号识别装置,其特征在于,包括:
获取显示模块,用于获取并显示高压设备的输出信号,所述输出信号包括脉冲信号和正弦信号,所述脉冲信号包括与所述正弦信号的相位相关的目标信号;
频谱分析模块,用于对所述脉冲信号进行频谱分析获得频域信号;
带通滤波模块,用于对所述频域信号以预定中心频率和预定带宽进行带通滤波获得带通频域信号;
时域分析模块,用于对所述带通频域信号进行时域分析获得时域信号,并获取所述时域信号中的所述目标信号;
判断模块,用于依据标准放电信号的特征判断所述目标信号是否为局部放电信号。
7.根据权利要求6所述的局部放电信号识别装置,其特征在于,所述脉冲信号还包括第一干扰信号和第二干扰信号,所述第一干扰信号与所述目标信号同时出现,所述第二干扰信号与所述目标信号不同时出现;
所述局部放电信号识别装置还包括去除模块,用于去除所述脉冲信号中的所述第二干扰信号。
8.根据权利要求7所述的局部放电信号识别装置,其特征在于,所述带通滤波模块具体用于去除所述脉冲信号中的所述第一干扰信号。
9.根据权利要求8所述的局部放电信号识别装置,其特征在于,所述获取显示模块具体用于获取所述输出信号中所述脉冲信号的幅值和相位,连续累积显示由所述幅值和所述相位组成的二维坐标点。
10.根据权利要求6-9任一项所述的局部放电信号识别装置,其特征在于,所述频谱分析为傅里叶变换,所述时域分析为傅里叶反变换。
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