基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法及系统与流程

本发明属于电力电缆缺陷诊断，尤其涉及一种基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法及系统。

背景技术：

1、电力电缆在电力系统的输配电能环节中具有重要地位，但在电能实际传输过程中，由于受到电场、磁场、热、光及水分等因素的影响不可避免会发生绝缘老化，使得绝缘性能显著降低，产生局部放电(pd)加剧老化并最终导致绝缘故障，故准确识别局部放电类型对于评估电缆工作运行状态有着重要意义。电力电缆的局放信号蕴藏了丰富且复杂的电缆绝缘缺陷状态信息，故提取和分析局放信号特征能够有效评估电力电缆的缺陷状态和缺陷类型识别。

2、以往在对电力电缆的局放信号特征提取的研究中，主要将信号转换为局放相位分布谱图(prpd)的形式进行信号的特征提取，但由于局放信号监测系统环境中存在大量干扰，使得局放信号存在复杂的干扰信号，故仅提取二维空间下的图谱特征反映的信息与实际缺陷信息存在误差。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法及系统，用于解决提取二维空间下的图谱特征反映的信息与实际缺陷信息存在误差的技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法，包括：

3、采集不同缺陷状态下的历史局放信号prpd谱图，并根据所述历史局放信号prpd谱图绘制多角度二维谱图和prps谱图；

4、根据相位将所述多角度二维谱图划分为第一正半周图像和第一负半周图像，并分别提取所述第一正半周图像、所述第一负半周图像的整体统计分布特征参数与局部特征分布参数；

5、根据相位将所述prps谱图划分为第二正半周图像和第二负半周图像，对所述第二正半周图像和所述第二负半周图像进行灰度化处理，并基于构建的灰度共生矩阵分别提取灰度化后的第二正半周图像、第二负半周图像的灰度纹理特征参数；

6、基于所述整体统计分布特征参数、所述局部特征分布参数和所述灰度纹理特征参数构建典型缺陷局放谱图复合特征集；

7、对所述典型缺陷局放谱图复合特征集中的各个特征进行降维处理，并基于降维处理后的各个特征对预设的svm分类模型进行训练，得到电缆缺陷诊断模型；

8、将实时局放信号prpd谱图输入至所述电缆缺陷诊断模型中，所述电缆缺陷诊断模型输出得到与所述实时局放信号prpd谱图对应的缺陷局部放电类型。

9、第二方面，本发明提供一种基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断系统，包括：

10、采集模块，配置为采集不同缺陷状态下的历史局放信号prpd谱图，并根据所述历史局放信号prpd谱图绘制多角度二维谱图和prps谱图；

11、提取模块，配置为根据相位将所述多角度二维谱图划分为第一正半周图像和第一负半周图像，并分别提取所述第一正半周图像、所述第一负半周图像的整体统计分布特征参数与局部特征分布参数；

12、处理模块，配置为根据相位将所述prps谱图划分为第二正半周图像和第二负半周图像，对所述第二正半周图像和所述第二负半周图像进行灰度化处理，并基于构建的灰度共生矩阵分别提取灰度化后的第二正半周图像、第二负半周图像的灰度纹理特征参数；

13、构建模块，配置为基于所述整体统计分布特征参数、所述局部特征分布参数和所述灰度纹理特征参数构建典型缺陷局放谱图复合特征集；

14、训练模块，配置为对所述典型缺陷局放谱图复合特征集中的各个特征进行降维处理，并基于降维处理后的各个特征对预设的svm分类模型进行训练，得到电缆缺陷诊断模型；

15、输出模块，将实时局放信号prpd谱图输入至所述电缆缺陷诊断模型中，所述电缆缺陷诊断模型输出得到与所述实时局放信号prpd谱图对应的缺陷局部放电类型。

16、第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法的步骤。

17、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法的步骤。

18、本申请的基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法及系统，具体以下有益效果：

19、1、充分结合prpd谱图所转换的多角度二维谱图与prps谱图，避免局放信号因存在复杂的干扰信号而带来的信息片面化的问题；

20、2、在多角度二维谱图特征提取中添加局部特征：正负半周起始放电相位与放电区间，可以增加不同放电类型的局部放电相位分布差异；同时结合prps谱图灰度图像的纹理特征构建复合特征集，考虑了周期角度而提高了不同放电类型的差异化。

技术特征：

1.一种基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法，其特征在于，其中，缺陷状态具体包括尖端放电状态、间隙放电状态、悬浮放电状态和沿面放电状态。

3.根据权利要求1所述的一种基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法，其特征在于，所述多角度二维谱图包括二维φ-vmax谱图、二维φ-vav谱图和二维φ-n谱图，其中，φ为相位，vmax为最大放电幅值，vav为平均放电幅值，n为放电次数；

4.根据权利要求1所述的一种基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法，其特征在于，根据所述历史局放信号prpd谱图绘制prps谱图包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法，其特征在于，所述整体统计分布特征参数包括偏斜度参数、陡峭度参数和互相关系数；

6.根据权利要求1所述的一种基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法，其特征在于，所述对所述第二正半周图像和所述第二负半周图像进行灰度化处理包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法，其特征在于，所述灰度纹理特征参数包括能量参数、熵值参数、惯性矩参数和相关性参数；

8.一种基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种基于局放信号谱图复合特征的电缆缺陷诊断方法，包括：绘制二维φ‑V<subgt;max</subgt;谱图、二维φ‑V<subgt;av</subgt;谱图和二维φ‑n谱图、PRPS谱图；对二维φ‑V<subgt;max</subgt;谱图、二维φ‑V<subgt;av</subgt;谱图和二维φ‑n谱图进行区间化处理，提取整体统计特征与局部特征参数；将PRPS谱图进行灰度化处理获得灰度图像，提取灰度纹理特征参数；组合两类特征参数作为缺陷复合特征量构建局放缺陷特征集，并采用主成分分析法PCA进行特征集降维，以此输入支持向量机SVM并构建电缆局放缺陷诊断模型。该方法基于两类局放信号谱图的特性进行特征提取，构建不同局放状态下的局放谱图复合特征集，并利用PCA‑SVM模型进行特征分类，实现不同缺陷局部放电类型的准确识别。

技术研发人员：黄晓宏,熊敏,邓剑,谢海龙,罗玮
受保护的技术使用者：智信能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11