CN106771919B - 脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种局部放电脉冲电流波形半峰值时宽‑相位谱图构造方法及装置，所述构造方法包括：设置采集参数的步骤；以所述采集参数、基于超宽带检测技术进行局部放电脉冲电流波形‑时间序列采集的步骤；从所述局部放电脉冲电流波形中提取半峰值时宽，并获得半峰值时宽‑时间序列的步骤；将所述半峰值时宽‑时间序列转化为半峰值时宽‑相位序列，并进行半峰值时宽‑相位序列谱图展示的步骤。与现有技术相比，本发明具有简单、实用、能获得更丰富局部放电信息等优点。

Description

脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造方法及装置

技术领域

本发明涉及局部放电信息处理技术，尤其是涉及一种脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造方法及装置。

背景技术

在对电气设备绝缘(油纸绝缘、气体绝缘等)进行局部放电检测时，假定在理想的噪声剔除技术下，基于局部放电脉冲峰值-时间(相位)序列的检测对于存在多局放源时(包含两个)，***获取的局放数据将是随机混叠的峰值-相位序列(PRPD)。电气设备绝缘内部存在的局部放电源是未知的，但在局部放电源稳定的工况下，由检测***构成的传输路径是确定的。不同放电源或信号干扰源在检测***回路上形成的脉冲电流时域波形具有较大的差异，但仅靠幅值则无法区分。即目前广泛使用、传统的PRPD谱图已不足以展现包含更多有用信息、也无法用于处理多局放源或者随机脉冲干扰源的工况。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单、实用、获得数据量丰富的脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造方法及装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种局部放电脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造方法，包括：

设置采集参数的步骤；

以所述采集参数、基于超宽带检测技术进行局部放电脉冲电流波形-时间序列采集的步骤；

从所述局部放电脉冲电流波形中提取半峰值时宽，并获得半峰值时宽-时间序列的步骤；

将所述半峰值时宽-时间序列转化为半峰值时宽-相位序列，并进行半峰值时宽-相位序列谱图展示的步骤。

还包括：

对所述局部放电脉冲电流波形-时间序列和半峰值时宽-时间序列进行存储的步骤。

所述从所述局部放电脉冲电流波形中提取半峰值时宽具体为：

根据脉冲电流波形上升沿处a％和b％两点形成的直线方程，计算脉冲电流波形视在零点处对应的时间t₀：

其中，t_a％、t_b％分别为上升沿处a％和b％对应的时间，A_a％、A_b％分别为上升沿处a％和b％对应的幅值，a＞b；

计算脉冲电流波形半峰值时宽t_w：t_w＝t_50％-t₀，其中，t_50％脉冲电流波形中0.5A_peak处对应的第2个时间，A_peak为脉冲电流波形峰值。

所述a和b分别取值为90和10。

一种局部放电脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造装置，包括：

设置模块，用于设置采集参数；

采集模块，用于以所述采集参数、基于超宽带检测技术进行局部放电脉冲电流波形-时间序列采集；

提取模块，用于从所述局部放电脉冲电流波形中提取半峰值时宽，并获得半峰值时宽-时间序列；

谱图生成展示模块，用于将所述半峰值时宽-时间序列转化为半峰值时宽-相位序列，并进行半峰值时宽-相位序列谱图展示。

还包括：

存储模块，用于对所述局部放电脉冲电流波形-时间序列和半峰值时宽-时间序列进行存储。

所述提取模块包括：

零点时间计算单元，用于根据脉冲电流波形上升沿处a％和b％两点形成的直线方程，计算脉冲电流波形视在零点处对应的时间t₀：

其中，t_a％、t_b％分别为上升沿处a％和b％对应的时间，A_a％、A_b％分别为上升沿处a％和b％对应的幅值，a＞b；

半峰值时宽计算单元，用于计算脉冲电流波形半峰值时宽t_w：t_w＝t_50％-t₀，其中，t_50％脉冲电流波形中0.5A_peak处对应的第2个时间，A_peak为脉冲电流波形峰值。

所述零点时间计算单元中，a和b分别取值为90和10。

一种基于上述局部放电脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造方法实现放电源鉴别的方法，包括：

获取半峰值时宽-相位序列谱图；

根据所述半峰值时宽-相位序列谱图识别出局部放电源，并判断是否存在干扰源。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明设计了局部放电脉冲电流波形半峰值时宽-相位序列谱图的构造过程，简单、实用；

(2)通过本发明方法获得的半峰值时宽-相位序列谱图包含丰富的波形信息；

(3)本发明的半峰值时宽-相位序列谱图能够方便地用于多局放源和干扰脉冲源的分析。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图；

图2为本发明装置的结构示意图；

图3为本发明涉及的基于超宽带检测技术采集脉冲电流波形-时间序列的示意图；

图4为本发明涉及的脉冲波形半峰值时宽提取示意图；

图5为本发明方法用于试验结果分析的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

传统的phase-resolved partial discharge(PRPD)谱图已不足以展现包含更多有用信息、也无法用于处理多局放源或者随机脉冲干扰源的工况。本发明力图从实际应用出发，克服现有PRPD谱图丢失较多信息的不足之处，提出一种局部放电脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造方法。如图1所示，该构造方法包括：

步骤101中，设置采集参数，以设置的采集参数、基于超宽带检测技术进行局部放电脉冲电流波形-时间序列采集；

步骤102中，对采集的局部放电脉冲电流波形-时间序列进行存储；

步骤103中，从局部放电脉冲电流波形中提取半峰值时宽，并获得半峰值时宽-时间序列；

步骤104中，将半峰值时宽-时间序列转化为半峰值时宽-相位序列，并进行半峰值时宽-相位序列phase-resolved half-peak-time(PRHPT)谱图展示。该方法获得的半峰值时宽-相位序列谱图可与传统的PRPD谱图进行比较分析。

如图3所示为基于超宽带检测技术进行局部放电脉冲电流波形-时间序列采集的一种实施方式。该实施方式中，测试试品与检测阻抗Z_m一端连接，检测阻抗Z_m另一端接地，该检测阻抗Z_m响应带宽需达到ns级，不会畸变局部放电脉冲电流的时域波形，且该实施方式中使用的超宽带高速脉冲记录装置的采样率需在100MS/s及以上，模拟带宽50M及以上，记录存储的脉冲电流波形-时间序列P(t_j)定义如下：

注：j——第j个脉冲电流；

t_j——第j个脉冲电流波形记录时间(μs,采集时刻)；

k——每个脉冲波形由k个点组成；

pⁱ——脉冲电流波形第i个点对应的幅值(mA/mV)；

Δt(i-1)——脉冲电流波形第i个点对应的时间(ns，Δt为采样时间间隔)。

本发明的其它实施例中，检测阻抗Z_m可串接在耦合电容器低压臂电容C₂与地网之间，检测阻抗Z_m也可变换为罗氏线圈、无感电阻等高频小电流检测传感器。

所述的步骤103中，从局部放电脉冲电流波形中提取半峰值时宽具体为：

根据脉冲电流波形上升沿处a％和b％两点形成的直线方程，计算脉冲电流波形视在零点处对应的时间t₀：

其中，t_a％、t_b％分别为上升沿处a％和b％对应的时间(ns)，A_a％、A_b％分别为上升沿处a％和b％对应的幅值，a＞b；

计算脉冲电流波形半峰值时宽t_w：t_w＝t_50％-t₀，其中，t_50％脉冲电流波形中0.5A_peak处对应的第2个时间(ns)，A_peak为脉冲电流波形峰值，A_peak(j)＝max(P(t_j))，其中，j为第j个脉冲电流；max为脉冲电流波形的最大值(mA/mV)。

a和b的取值可根据需要设置，本实施你中，a和b分别取为90和10。

本发明中，时间-相位序列转换定义为：

A_peak(φ_j)＝A_peak(t_j)

φ_j＝{(t_j/20)-QZ[(t_j/20)]}×360

注：j——第j个脉冲电流；

φ_j——第j个脉冲电流波形采集对应的相位(°)；

QZ——取整数。

如图2所示，本实施例还提供一种局部放电脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造装置2，包括设置模块201、采集模块202、提取模块203、谱图生成展示模块204和存储模块205，其中，设置模块201用于设置采集参数；采集模块202用于以设置的采集参数、基于超宽带检测技术进行局部放电脉冲电流波形-时间序列采集；提取模块203用于从局部放电脉冲电流波形中提取半峰值时宽，并获得半峰值时宽-时间序列；谱图生成展示模块204用于将半峰值时宽-时间序列转化为半峰值时宽-相位序列，并进行半峰值时宽-相位序列谱图展示；存储模块205用于对局部放电脉冲电流波形-时间序列和半峰值时宽-时间序列进行存储。

上述局部放电脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造方法可用于实现放电源鉴别，根据半峰值时宽-相位序列谱图识别出局部放电源，并判断是否存在干扰源。如图5显示了该构造方法用于高压大厅局部放电试验的分析结果。对检测获取的脉冲电流波形-时间序列按图1所示流程处理后得到新构造的PRHPT谱图，与传统的PRPD进行比较。PRPD谱图的幅值分布上无法区分是否存在2个局部放电脉冲源，但PRHPT的半峰值时宽分布上明显存在2种脉冲源，一种脉冲源的半峰值时宽分布区间为[60,80]ns，其典型脉冲波形如图所示的时域波形1，而另一种脉冲源的半峰值时宽分布区间为[40,60]ns，其典型脉冲波形如图所示的时域波形2。依据PRHPT的半峰值时宽分布区间，分类得到了2个传统的PRPD_1和PRPD_2谱图，分别代表两个局部放电源。

Claims (7)

1.一种局部放电脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造方法，其特征在于，包括：

设置采集参数的步骤；

以所述采集参数、基于超宽带检测技术进行局部放电脉冲电流波形-时间序列采集的步骤；

从所述局部放电脉冲电流波形中提取半峰值时宽，并获得半峰值时宽-时间序列的步骤；

将所述半峰值时宽-时间序列转化为半峰值时宽-相位序列，并进行半峰值时宽-相位序列谱图展示的步骤；

所述进行局部放电脉冲电流波形-时间序列采集具体为：

测试试品与检测阻抗Z_m一端连接，检测阻抗Z_m另一端接地，该检测阻抗Z_m响应带宽需达到ns级，不会畸变局部放电脉冲电流的时域波形，且使用的超宽带高速脉冲记录装置的采样率需在100MS/s及以上，模拟带宽50M及以上，记录存储的脉冲电流波形-时间序列P(t_j)定义如下：

其中，j——第j个脉冲电流，t_j——第j个脉冲电流波形记录时间，k——每个脉冲波形由k个点组成，pⁱ——脉冲电流波形第i个点对应的幅值，Δt(i-1)——脉冲电流波形第i个点对应的时间；

所述从所述局部放电脉冲电流波形中提取半峰值时宽具体为：

根据脉冲电流波形上升沿处a％和b％两点形成的直线方程，计算脉冲电流波形视在零点处对应的时间t₀：

其中，t_a％、t_b％分别为上升沿处a％和b％对应的时间，A_a％、A_b％分别为上升沿处a％和b％对应的幅值，a＞b；

计算脉冲电流波形半峰值时宽t_w：t_w＝t_50％-t₀，其中，t_50％脉冲电流波形中0.5A_peak处对应的第2个时间，A_peak为脉冲电流波形峰值。

2.根据权利要求1所述的局部放电脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造方法，其特征在于，还包括：

对所述局部放电脉冲电流波形-时间序列和半峰值时宽-时间序列进行存储的步骤。

3.根据权利要求1所述的局部放电脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造方法，其特征在于，所述a和b分别取值为90和10。

4.一种局部放电脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造装置，其特征在于，包括：

设置模块，用于设置采集参数；

采集模块，用于以所述采集参数、基于超宽带检测技术进行局部放电脉冲电流波形-时间序列采集；

提取模块，用于从所述局部放电脉冲电流波形中提取半峰值时宽，并获得半峰值时宽-时间序列；

谱图生成展示模块，用于将所述半峰值时宽-时间序列转化为半峰值时宽-相位序列，并进行半峰值时宽-相位序列谱图展示；

所述进行局部放电脉冲电流波形-时间序列采集具体为：

测试试品与检测阻抗Z_m一端连接，检测阻抗Z_m另一端接地，该检测阻抗Z_m响应带宽需达到ns级，不会畸变局部放电脉冲电流的时域波形，且使用的超宽带高速脉冲记录装置的采样率需在100MS/s及以上，模拟带宽50M及以上，记录存储的脉冲电流波形-时间序列P(t_j)定义如下：

其中，j——第j个脉冲电流，t_j——第j个脉冲电流波形记录时间，k——每个脉冲波形由k个点组成，pⁱ——脉冲电流波形第i个点对应的幅值，Δt(i-1)——脉冲电流波形第i个点对应的时间；

所述提取模块包括：

零点时间计算单元，用于根据脉冲电流波形上升沿处a％和b％两点形成的直线方程，计算脉冲电流波形视在零点处对应的时间t₀：

其中，t_a％、t_b％分别为上升沿处a％和b％对应的时间，A_a％、A_b％分别为上升沿处a％和b％对应的幅值，a＞b；

半峰值时宽计算单元，用于计算脉冲电流波形半峰值时宽t_w：t_w＝t_50％-t₀，其中，t_50％脉冲电流波形中0.5A_peak处对应的第2个时间，A_peak为脉冲电流波形峰值。

5.根据权利要求4所述的局部放电脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造装置，其特征在于，还包括：

存储模块，用于对所述局部放电脉冲电流波形-时间序列和半峰值时宽-时间序列进行存储。

6.根据权利要求4所述的局部放电脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造装置，其特征在于，所述零点时间计算单元中，a和b分别取值为90和10。

7.一种基于权利要求1-3中任一所述的局部放电脉冲电流波形半峰值时宽-相位谱图构造方法实现放电源鉴别的方法，其特征在于，包括：

获取半峰值时宽-相位序列谱图；

根据所述半峰值时宽-相位序列谱图识别出局部放电源，并判断是否存在干扰源。

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