電力電容器在線檢測方法及裝置的製作方法
2023-04-24 02:54:01 1
專利名稱：電力電容器在線檢測方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於電力系統領域，具體涉及一種電力電容器在線檢測方法及裝置。
背景技術：
隨著社會經濟的發展，社會用電量迅速增長，電力系統的規模和輸送容量也迅速增長，對電力系統可靠運行的要求也越來越高。電力電容器在電力系統中的作用主要是補償電力系統感性負荷的無功功率，提高功率因數，改善電壓質量，降低線路損耗，其運行的可靠性直接關係電力系統的安全和穩定運行。但是由於運行中受到過電壓、過電流、溫度、諧波等影響，因此絕緣介質的強度會逐漸下降，明顯表現為局部放電的起始電壓降低，最後導致絕緣擊穿。實際故障的統計分析表明，絕緣故障是影響電力電容器正常運行的主要原因，而局部放電是造成絕緣故障的根本原因和初始徵兆。因此，對電力電容器局部放電進行 有效在線檢測，對電力電容器的安全穩定運行具有重要意義。伴隨著電力電容器絕緣局部放電的發生，放電電荷的轉移將在放電迴路中形成脈衝電流信號，並產生寬頻電磁輻射信號，以及光和熱輻射，針對這些現象對應產生了以脈衝電流法、超高頻檢測法等為代表的電測法和以超聲波檢測法、光檢測法等為代表的非電測量法。目前常用的檢測高壓電力電容器內部局部放電信號的方法主要是超聲檢測法和脈衝電流法。超聲波檢測法由於電力電容器內部是非常緊密的油浸紙、浸潰薄膜、以及浸潰紙和薄膜的組合結構，使局部放電產生的聲波傳播受到影響，而且在安裝使用以及定量上也存在困難，因此目前在線檢測電力電容器局部放電信號仍然以脈衝電流法為主。傳統脈衝電流法檢測電力電容器局部放電信號時，由於試品的電容量大，現場幹擾信號複雜多變，靈敏度大大降低，因此脈衝電流法的關鍵問題在於傳感器的選擇以及消噪方法的選擇。目前傳統的脈衝電流法檢測局部放電信號時基本上採用基於傅立葉變換的數字濾波法或者硬體濾波法來濾波。這些方法在一定程度上雖然能抑制幹擾信號，但是原始的局部放電信號的能量損失比較大，且當出現新幹擾或者幹擾的中心頻率發生變化時，原有的參數設置就會失效。小波變換雖然可以較好地提取局部放電信號，但該方法會使消噪後的信號損失部分能量，會使信號有所失真。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種安裝方便、抗幹擾能力強、靈敏度高的電力電容器在線檢測方法及裝置。為解決上述問題，本發明是通過以下方案實現的一種電力電容器在線檢測方法，包括如下步驟( I)通過套接在電力電容器低壓套管接地線上的電流傳感器採集電力電容器局部放電信號；(2)採集到的電力電容器局部放電信號經過信號調理後送至數據採集處理單元；(3)數據採集處理單元對調理後的電力電容器局部放電信號進行模數轉換和數據採樣；
(4)數據採集處理單元根據電力電容器局部放電信號波形特點對採集到的含有噪聲的電力電容器局部放電信號X (t)進行經驗模態分解(EMD)，篩選各個本證模態函數(IMF)分量 Ci ；(5)選擇扁平結構元素g對各分解尺度下的本證模態函數分量Ci進行數學形態學交替混合濾波，得到新的本證模態函數分量Ci』 ；(6)先採用3σ粗差準則檢測新的本證模態函數分量c/，求出隨機噪聲的均方值σ i，得到σ i後取閾值\為3 σ ,;後利用硬閾值規則對新的本證模態函數分量Ci'進行閾值判別，得到閾值處理後的本證模態函數分量Ci";(7)由閾值處理後的本證模態函數分量Ci"重構，得到消噪之後的電力電容器局部放電信號；(8)消噪之後的電力電容器局部放電信號送入計算機中進行數位訊號進行統計分析及處理，獲取電力電容器在線工作狀況。由於步驟(4)中IMF分量需滿足的條件主要有在整個數據序列中極值點的數量與過零點的數量必須相等，或最多相差不能多於一個；在任意時間點上信號的局部極大值和局部極小值定義的包絡平均值為零。EMD分解的過程就是提取IMF的過程。因此，上述步驟(4)中EMD分解的過程為(4. I)確定原始局部放電信號X (t)的所有極大值點和極小值點；(4. 2)採用樣條函數求出X (t)的上下包絡線，並計算上下包絡線的均值m (t)；(4. 3)作差 h (t) =x (t)_m (t)；(4. 4)判斷h (t)是否滿足篩選終止條件meanlX^t) ] < ε，其中mean[I^k(t)]表示hi,k(t)的均值曲線，ε為一個預設的足夠小的數值，若滿足上述篩選條件則轉(4. 5)，否則將h (t)作為新的輸入信號轉至(4. I);(4.5)令。=11 (t), c 為一個 IMF 分量,作差 r = x (t)_c;(4. 6)判斷r是否滿足終止條件為一個常量或一個單調的函數，若滿足上述終止條件則EMD分解過程結束，不能提取的為殘留量，若不滿足則將r作為新的輸入信號轉至(4. I)；對於總階數為η的時間序列，EMD分解之後的信號可表示為
權利要求
1.電力電容器在線檢測方法，其特徵是包括如下步驟 (1)通過套接在電力電容器低壓套管接地線上的電流傳感器採集電力電容器局部放電信號; (2)採集到的電力電容器局部放電信號經過信號調理後送至數據採集處理單元； (3)數據採集處理單元對調理後的電力電容器局部放電信號進行模數轉換和數據採樣； (4)數據採集處理單元根據電力電容器局部放電信號波形特點對採集到的含有噪聲的電力電容器局部放電信號X (t)進行經驗模態分解，篩選各個本證模態函數分量Ci ； (5)選擇扁平結構元素g對各分解尺度下的本證模態函數分量Ci進行數學形態學交替混合濾波，得到新的本證模態函數分量Ci』 ； (6)先採用3O粗差準則檢測新的本證模態函數分量Ci』，求出隨機噪聲的均方值0 i，得到O ,後取閾值\為3 0 i ;後利用硬閾值規則對新的本證模態函數分量Ci'進行閾值判另IJ，得到閾值處理後的本證模態函數分量Ci"； (7)由閾值處理後的本證模態函數分量Ci"重構，得到消噪之後的電力電容器局部放電信號； (8)消噪之後的電力電容器局部放電信號送入計算機中進行數位訊號進行統計分析及處理，獲取電力電容器在線工作狀況。
2.根據權利要求I所述的電力電容器在線檢測方法，其特徵是步驟(4)中所述經驗模態分解的具體過程為 (4. I)確定原始局部放電信號即含有噪聲的電力電容器局部放電信號X (t)的所有極大值點和極小值點； (4. 2)採用樣條函數求出X (t)的上下包絡線，並計算上下包絡線的均值m (t)； (4. 3)將獲得的均值m (t)與原始局部放電信號X (t)作差，即h (t) = X (t)-m (t)； (4.4)判斷11(t)是否滿足篩選終止條件:mean IX,k(t) ] < e ,其中mean Q^k (t)]表 的均值曲線，e為一個預設的足夠小的數值； 若滿足上述篩選條件則轉(4. 5)，否則將h (t)作為新的輸入信號轉至(4. I)； (4.5)$c=h(t), c為一個本證模態函數分量,作差r = X (t) -C ； (4.6)判斷r是否滿足終止條件ri為一個常量或一個單調的函數； 若滿足上述終止條件則經驗模態分解過程結束，不能提取的為殘留量，若不滿足則將r作為新的輸入信號轉至(4. I)。
3.根據權利要求2所述的電力電容器在線檢測方法，其特徵是對於總階數為n的時間序列，經驗模態分解之後的信號表示為 n 1=1 其中Ci(t)為本證模態函數分量；r(t)為殘餘函數,為單調函數。
4.根據權利要求I所述的電力電容器在線檢測方法，其特徵是步驟(5)中選擇信號長度為1/100的扁平結構元素對信號進行數學形態學交替混合濾波處理。
5.根據權利要求I所述的電力電容器在線檢測方法，其特徵是步驟(5)所述的數學形態學交替混合濾波的算法公式為
6.根據權利要求I所述的電力電容器在線檢測方法，其特徵是步驟(6)所述硬閾值規則為，
7.電力電容器在線檢測裝置，其特徵是主要由電流互感器、信號調理單元、數據採集處理單元和計算機組成，其中數據採集處理單元包括模數轉換模塊、數據採樣模塊、經驗模態分解篩選本證模態函數分量模塊、數學形態學交替混合濾波器、閾值量化處理模塊和重構模塊；電流互感器套接在電力電容器低壓套管接地線上，電流互感器的輸出端經由信號調理單元與數據採集處理單元的模數轉換模塊的輸入端相連，模數轉換模塊的輸出端與經驗模態分解篩選本證模態函數分量模塊的輸入端相連，經驗模態分解篩選本證模態函數分量模塊輸出端連接數學形態學交替混合濾波器的輸入端，數學形態學交替混合濾波器的輸出端通過閾值量化處理模塊連接至重構模塊的輸入端；重構模塊的輸出端接入計算機； 電流互感器，採集電力電容器局部放電信號； 信號調理單元，對採集到的局部放電信號進行預處理； 模數轉換模塊，對調理後的電力電容器局部放電信號進行模數轉換； 數據採樣模塊，對模數轉換後的電力電容器局部放電信號進行採樣； 經驗模態分解篩選本證模態函數分量模塊，將含有噪聲的電力電容器局部放電信號進行經驗模態分解，篩選本證模態函數分量； 數學形態學交替混合濾波器，採用扁平結構元素對各個本證模態函數分量進行數學形態學交替混合濾波； 閾值量化處理模塊，先通過3 O粗差準則確定各個閾值後利用硬閾值規則對新的本證模態函數分量進行閾值量化處理； 重構模塊，通過閾值處理後的本證模態函數分量進行重構，得到消噪之後的電力電容器局部放電信號；計算機，對消噪之後的電力電容器局部放電信號進行統計分析及處理，獲取電力電容器在線工作狀況。
8.根據權利要求7所述的電力電容器在線檢測裝置，其特徵是所述信號調理單元包括前置放大單元、帶通濾波單元和後級放大單元；前置放大單元的輸入端與電流互感器的輸出端相連，帶通濾波單元的輸入端連接前置放大單元的輸出端，帶通濾波單元的輸出端與後級放大單元的輸入端相連，後級放大單元的輸出端連接數據採集處理單元。
9.根據權利要求7所述的電力電容器在線檢測裝置，其特徵是所述電流互感器為寬帶高頻電流互感器。·
全文摘要
本發明公開一種電力電容器在線檢測方法及裝置；通過電流傳感器採集電容器含有噪聲的局部放電信號；該信號經處理後利用經驗模態分解將複雜信號分解成有限個本徵模態函數分量；通過扁平結構元素對本證模態函數分量進行數學形態學交替混合濾波；再採用3σ粗差準則確定閾值及硬閾值規則對新的本證模態函數分量進行閾值判別；由閾值處理後的本證模態函數分量重構得消噪之後的電力電容器局部放電信號；該信號送入計算機中獲取電容器在線工作狀況。本發明對處理非線性非平穩信號具有清晰的物理意義，在頻域和時域具有很好的局部化特性，可以最大限度的保留信號的原始形態特徵，分析信號局部信號動態行為和特性，較好地實現了電力電容器在線檢測的目標。
文檔編號G01R31/12GK102736000SQ20121023372
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月6日 優先權日2012年7月6日
發明者延紅豔, 張科偉, 李震, 楊升振, 申雙江, 範興明, 陳佩翔, 黃知超 申請人:桂林電子科技大學