[发明专利]一种GIS内部绝缘缺陷分类与定位方法及其系统

说明书

公开了一种GIS内部绝缘缺陷分类与定位方法及其系统，包括在GIS腔体的每个气室的手孔盖板内侧平行于母线的位置设有内置式UHF传感器，各个UHF传感器发出的UHF信号经由放大滤波后通过模数转换后输入FPGA芯片，接收来自FPGA芯片的UHF信号的信号特征提取与识别装置通过时频分析得到时域特征以及通过小波分析得到小波系数；时域特征和小波系数组合的特征向量归一化处理后，采用支持向量机装置对特征向量进行训练，通过比较分类正确率获得最佳的惩罚因子(C)和gamma函数参数(g)；构建支持向量机模型(SVM)，所述支持向量机模型(SVM)对提取的UHF信号进行识别以判断绝缘缺陷的种类和位置。

技术领域

本发明属于电气技术领域，涉及电力设备的带电检测技术，特别是涉及一种GIS内部绝缘缺陷分类与定位方法及其GIS内部绝缘缺陷分类与定位系统。

背景技术

GIS(气体绝缘金属封闭组合电器)是电力系统非常关键的设备，如果在运行的过程中发生了故障又得不到及时的处理，将有可能给电网的运行带来严重的危害。在GIS的加工制造与运行过程中，内部很难避免会产生绝缘缺陷。绝缘缺陷在高电压的作用下，会产生电场畸变，产生局部放电现象。一方面，局放现象是绝缘缺陷的表征与体现，另一方面，局放会导致GIS的绝缘特性进一步劣化，最严重的后果就是导致设备绝缘击穿，影响整个电力系统的安全稳定运行。所以对GIS内部的局部放电进行检测十分必要。由于GIS是封闭式设备，不仅需要检测到局放，更进一步地，还需要对产生局放的绝缘缺陷进行类型识别与定位，方便工作人员安排检修。

针对GIS局放检测，缺陷分类与定位，学者们已经进行了一些研究。已公开的发明专利《GIS特高频局部放电信号识别方法及系统》对局放信号进行预处理，得到三维谱图，并将三维谱图投影后提取放电特征参数。已公开的发明专利《基于GK模糊聚类的GIS局部放电类型识别方法》提取GIS局部放电灰度图像的分形特征，通过GK模糊聚类算法隔离干扰信号，采用支持向量机分类算法识别GIS局放类型。已公开的发明专利《一种GIS绝缘缺陷局部放电图谱模式识别方法》根据局放图谱的相位、幅值特征建立数学模型，用大量放电数据进行训练，并通过神经网络算法识别局放类型。以上专利中所涉及的局放识别方法及系统，都是基于相位分辨的局部放电(PRPD)图谱进行的，即将每一个带有相位标识的局部放电脉冲及其放电量按照工频相位显示出来，放电脉冲没有时间信息，属于一段时间内的局放脉冲的叠加，具有统计意义。

但是局部放电电流上升沿极陡，一般在ns级，所以激发的超高频信号频率范围达到数GHz，持续时间约数十ns。对UHF信号直接识别有较大的难度，并且对硬件设备要求较高。但是，诸多文献中已经证实，UHF信号的原始波形无论在时域还是频域都有着丰富的信息，其特征能够反映绝缘缺陷的类型、位置。目前市场上的局放检测设备普遍进行检波、低频采样、获取统计特性的方法，与之有显著区别的是，本发明公开了一种基于高速采样的GIS绝缘缺陷检测系统，并通过时频分析与小波分析方法提取UHF原始波形的时频域特征，建立支持向量机算法模型，通过大量放电信息的训练，从而实现实际检测工作中对绝缘缺陷种类和位置的分类识别。

发明内容

为了增强电力系统运行可靠性，减少由于绝缘缺陷导致的GIS设备故障，本发明提供了一种GIS内部绝缘缺陷分类与定位方法及其GIS内部绝缘缺陷分类与定位系统。本发明的目的包括：(1)检测GIS内部是否存在绝缘缺陷；(2)采集绝缘缺陷产生的局部放电UHF信号，并提取其时频域特征；(3)识别绝缘缺陷的类型；(4)实现绝缘缺陷的定位。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现：

本发明的一方面，一种GIS内部绝缘缺陷分类与定位方法包括如下步骤：

第一步骤中，在GIS腔体的每个气室的手孔盖板内侧平行于母线的位置设有内置式UHF传感器，多个内置式UHF传感器构成天线阵列以接收GIS腔体内各个所述位置的绝缘缺陷产生的信号。