变压器局部放电联合检测方法、装置、存储装置以及系统与流程

1.本发明涉及变压器局部放电联合检测技术领域，尤其涉及一种变压器局部放电联合检测方法、装置、计算机可读存储介质及系统。


背景技术：

2.变压器是电力系统中的核心装备，通过局部放电检测及时发现变压器内部存在的绝缘缺陷对于保障设备安全和供电可靠性具有重要意义。变压器绝缘材料老化引起的局部放电现象对变压器的安全稳定运行产生较大影响，进而影响电网的安全稳定运行，因此开展变压器的局部放电检测尤为重要。
3.在现有技术中，通常采用在线检测和离线检测两种检测方法，其中脉冲电流法是目前广泛采取的离线检测方法，也是检测各类电气设备局部放电的主要手段；特高频法、超声法等是目前主要采取的在线检测方法。以上的检测手段仅针对局部放电单一特征参量进行检测，研究变压器局部放电多参量联合检测及预警方法，能够显著提高变压器局部放电检测的准确性，加快大型变压器局部放电带电检测的操作速度，具有很高的研究价值和应用推广价值，在基于高频电流法的局放检测中，为拓宽高频电流传感器的测量频带，提高高频电流传感器对低频信号的检测灵敏度，有学者通过使用积分器和放大器来提高传感器对于低频信号的响应能力和检测灵敏度。
4.但是，现有技术仍存在如下缺陷：1)现有变压器局部放电高频电流传感器无法覆盖10khz至10mhz检测频段，针对该频带的检测成为一大难题；2)高频电流法作为一种电学局部放电检测方法容易受到外部电磁环境干扰，影响测量结果准确性，信噪比较低；3)采用自积分的高频电流传感器积分起始频率大于1mhz，对于低频信号的传输阻抗小于5mv/ma，检测灵敏度很低；4)数据清洗方法不够完善，不能准确剔除测量结果中的异常值。
5.因此，当前需要一种变压器局部放电联合检测方法、装置、计算机可读存储介质以及系统，从而克服现有技术中存在的上述缺陷。


技术实现要素：

6.本发明实施例提供一种变压器局部放电联合检测方法、装置、计算机可读存储介质以及系统，从而提升了检测灵敏度以及准确性。
7.本发明一实施例提供一种变压器局部放电联合检测方法，所述联合检测方法包括：通过预设的电流检测电路，获取待检测局部的放电数据；所述电流检测降噪电路用于检测所述待检测局部的放电数据，并避免所述放电数据中的噪声信号被放大；通过预设的检测数据清洗方法，对所述放电数据进行数据清洗，获取异常值并从所述放电数据中剔除所述异常值，获得检测数据；根据所述检测数据输出检测结果。
8.作为上述方案的改进，通过预设的检测数据清洗方法，对所述放电数据进行数据清洗，具体包括：通过预设的3σ法则，确定所述放电数据中的离群点；根据预设的鲁棒标准化公式，对所述放电数据中除离群点之外的第一放电数据进行标准化处理，获得标准数据，
对所述标准数据进行关联性分析，并根据分析结果对所述离群点进行分类清洗，获取第一离群点；分别获取各个第一离群点对应的第一传感器数量，根据所述第一传感器数量以及预设的相关数量阈值，分别判断各个第一离群点是否异常，并根据判断结果，从所有第一离群点中剔除判断为异常的第一离群点，获取清洗后数据。
9.作为上述方案的改进，所述鲁棒标准化公式具体为：其中，(无量纲)为每一类传感器输出信号特征参量标准化值，δyk为每类传感器输出信号原始值，δym为每类传感器输出原始信号的中位数，δy
75％
、δy
25％
为四分位点，即将传感器实际输出值降序排列后，位于排列序列中75％和25％位置的数据值。
10.作为上述方案的改进，根据所述第一传感器数量以及预设的相关数量阈值，分别判断各个第一离群点是否异常，具体包括：判断所述第一传感器数量是否大于预设的相关数量阈值；所述相关数量阈值为传感器的总数的一半；若不大于，则所述第一传感器数量对应的第一离群点异常；否则，所述第一传感器数量对应的第一离群点不异常。
11.本发明另一实施例对应提供了一种变压器局部放电联合检测装置，所述联合检测装置包括数据获取单元、数据清洗单元以及结果输出单元，其中，所述数据获取单元用于通过预设的电流检测电路，获取待检测局部的放电数据；所述电流检测降噪电路用于检测所述待检测局部的放电数据，并避免所述放电数据中的噪声信号被放大；所述数据清洗单元用于通过预设的检测数据清洗方法，对所述放电数据进行数据清洗，获取异常值并从所述放电数据中剔除所述异常值，获得检测数据；所述结果输出单元用于根据所述检测数据输出检测结果。
12.作为上述方案的改进，所述数据清洗单元还用于：通过预设的3σ法则，确定所述放电数据中的离群点；根据预设的鲁棒标准化公式，对所述放电数据中除离群点之外的第一放电数据进行标准化处理，获得标准数据，对所述标准数据进行关联性分析，并根据分析结果对所述离群点进行分类清洗，获取第一离群点；分别获取各个第一离群点对应的第一传感器数量，根据所述第一传感器数量以及预设的相关数量阈值，分别判断各个第一离群点是否异常，并根据判断结果，从所有第一离群点中剔除判断为异常的第一离群点，获取清洗后数据。
13.作为上述方案的改进，所述数据清洗单元还用于：判断所述第一传感器数量是否大于预设的相关数量阈值；所述相关数量阈值为传感器的总数的一半；若不大于，则所述第一传感器数量对应的第一离群点异常；否则，所述第一传感器数量对应的第一离群点不异常。
14.本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如前所述的变压器局部放电联合检测方法。
15.本发明另一实施例提供了一种变压器局部放电联合检测系统，所述联合检测系统包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前所述的变压器局部放电联合检测方法。
16.作为上述方案的改进，所述联合检测系统还包括电流检测电路，所述电流检测电
路包括高频电流传感器以及预设的后端放大积分电路；所述后端放大积分电路包括可调增益集成运算放大器、有源积分器和集成运算放大器，所述可调增益集成运算放大器、有源积分器和集成运算放大器依次连接。
17.作为上述方案的改进，所述有源积分器使用线性稳压电源及单位增益稳定的opa659集成运放芯片搭建而成。
18.与现有技术相比，本技术方案存在如下有益效果：
19.本发明提供了一种变压器局部放电联合检测方法、装置、计算机可读存储介质以及系统，通过高频电流传感器后端放大积分电路设计，使得频带覆盖10khz至10mhz，并通过两步诊断方法进行数据清洗以用于后续检测，该联合检测方法、装置、计算机可读存储介质以及系统提升了对待检测局部的检测灵敏度以及准确性。
附图说明
20.图1是本发明一实施例提供的一种变压器局部放电联合检测方法的流程示意图；
21.图2是本发明一实施例提供的一种变压器局部放电联合检测装置的结构示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.具体实施例一
24.本发明实施例首先描述了一种变压器局部放电联合检测方法。
25.如图1所示，所述联合检测方法包括：
26.s1:通过预设的电流检测电路，获取待检测局部的放电数据；所述电流检测降噪电路用于检测所述待检测局部的放电数据，并避免所述放电数据中的噪声信号被放大。
27.s2:通过预设的检测数据清洗方法，对所述放电数据进行数据清洗，获取异常值并从所述放电数据中剔除所述异常值，获得检测数据。
28.在提高检测灵敏度的前提下，为了进一步提升检测准确度，本发明实施例提出一种两步诊断的检测数据清洗方法以剔除测量结果中的异常点，该数据清洗方法流程包括：3σ法则数据初步清洗、鲁棒数据标准化、各类传感器之间灰色关联度分析、确定与出现异常数据传感器关联的其他传感器数量、确定异常数据点。该方法提升了剔除测量结果中异常值的准确性。
29.该数据清洗方法流程具体内容如下：
30.(1)利用3σ法则初步筛选局部放电数据中的离群点：由于局部放电在产生的前期主要具有偶发性的特征，因此本研究将首先利用3σ法则首先确定各类型传感器监测数据中所有存在的离群点，即可能包含有局部放电信息和异常信息的数值点。
31.(2)鲁棒数据标准化：由于不同类型局部放电传感器的输出信号幅值范围、量纲等存在差异，因此在开展关联性分析前需要对每种传感器监测数据进行标准化，即去掉量纲。本发明使用robustscaler(鲁棒标准化)对变压器局部放电联合检测输出信号幅值进行标
准化处理。
32.其中，δyk(无量纲)为每一类传感器输出信号特征参量标准化值，δyk为每类传感器输出信号原始值，δym为每类传感器输出原始信号的中位数，δy
75％
、δy
25％
为四分位点，即将传感器实际输出值降序排列后，位于排列序列中75％和25％位置的数据值。利用鲁棒标准化能够避免极大值、极小值对于整体结果的影响。
33.(3)不同类型传感器关联性分析：对于存在关联监测量的待处理序列，在某一时刻或短时间内出现异常数据，若其相关联的监测量在同时或相近时刻出现异常，表明设备状态存在异常变化，为不可清洗数据；若仅有该状态量序列存在异常，则判断该异常数据点需要进行数据清洗。
34.(4)基于灰色关联性分析结果开展第二步清洗：对于初步清洗得到的离群点，在第二步清洗时将遍历与每个离群点相关的传感器数量。当与某个离群点相关的传感器数量超过半数，则认为该离群点不能判定为异常值舍去。
35.在一个实施例中，通过预设的检测数据清洗方法，对所述放电数据进行数据清洗，具体包括：通过预设的3σ法则，确定所述放电数据中的离群点；根据预设的鲁棒标准化公式，对所述放电数据中除离群点之外的第一放电数据进行标准化处理，获得标准数据，对所述标准数据进行关联性分析，并根据分析结果对所述离群点进行分类清洗，获取第一离群点；分别获取各个第一离群点对应的第一传感器数量，根据所述第一传感器数量以及预设的相关数量阈值，分别判断各个第一离群点是否异常，并根据判断结果，从所有第一离群点中剔除判断为异常的第一离群点，获取清洗后数据。
36.经过该方法清洗后，同一天内出现离群点数量较少的样本被去除，同时，离群点数值分布离散程度大的样本被去掉，最终保留的离群点具有较为明显的相关性。
37.在一个实施例中，所述鲁棒标准化公式具体为：
[0038][0039]
其中，δyk(无量纲)为每一类传感器输出信号特征参量标准化值，δyk为每类传感器输出信号原始值，δym为每类传感器输出原始信号的中位数，δy
75％
、δy
25％
为四分位点，即将传感器实际输出值降序排列后，位于排列序列中75％和25％位置的数据值。
[0040]
在一个实施例中，根据所述第一传感器数量以及预设的相关数量阈值，分别判断各个第一离群点是否异常，具体包括：判断所述第一传感器数量是否大于预设的相关数量阈值；所述相关数量阈值为传感器的总数的一半；若不大于，则所述第一传感器数量对应的第一离群点异常；否则，所述第一传感器数量对应的第一离群点不异常。
[0041]
s3:根据所述检测数据输出检测结果。
[0042]
本发明实施例描述了一种变压器局部放电联合检测方法，通过高频电流传感器后端放大积分电路设计，使得频带覆盖10khz至10mhz，并通过两步诊断方法进行数据清洗以用于后续检测，该联合检测方法提升了对待检测局部的检测灵敏度以及准确性。
[0043]
具体实施例二
[0044]
除上述方法外，本发明实施例还公开了一种变压器局部放电联合检测装置。参见图2，另一实施例提供的一种装置的结构示意图。
[0045]
如图2所示，所述联合检测装置包括数据获取单元11、数据清洗单元12以及结果输
出单元13。
[0046]
其中，数据获取单元11用于通过预设的电流检测电路，获取待检测局部的放电数据。所述电流检测降噪电路用于检测所述待检测局部的放电数据，并避免所述放电数据中的噪声信号被放大。
[0047]
数据清洗单元12用于通过预设的检测数据清洗方法，对所述放电数据进行数据清洗，获取异常值并从所述放电数据中剔除所述异常值，获得检测数据。
[0048]
在一个实施例中，数据清洗单元12还用于：通过预设的3σ法则，确定所述放电数据中的离群点；根据预设的鲁棒标准化公式，对所述放电数据中除离群点之外的第一放电数据进行标准化处理，获得标准数据，对所述标准数据进行关联性分析，并根据分析结果对所述离群点进行分类清洗，获取第一离群点；分别获取各个第一离群点对应的第一传感器数量，根据所述第一传感器数量以及预设的相关数量阈值，分别判断各个第一离群点是否异常，并根据判断结果，从所有第一离群点中剔除判断为异常的第一离群点，获取清洗后数据。
[0049]
在一个实施例中，数据清洗单元12还用于：判断所述第一传感器数量是否大于预设的相关数量阈值；所述相关数量阈值为传感器的总数的一半；若不大于，则所述第一传感器数量对应的第一离群点异常；否则，所述第一传感器数量对应的第一离群点不异常。
[0050]
结果输出单元13用于根据所述检测数据输出检测结果。
[0051]
其中，所述联合检测装置集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如前所述的变压器局部放电联合检测方法。
[0052]
其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
[0053]
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，单元之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0054]
本发明实施例描述了一种变压器局部放电联合检测装置及计算机可读存储介质，
通过高频电流传感器后端放大积分电路设计，使得频带覆盖10khz至10mhz，并通过两步诊断方法进行数据清洗以用于后续检测，该联合检测装置及计算机可读存储介质提升了对待检测局部的检测灵敏度以及准确性。
[0055]
具体实施例三
[0056]
除上述方法和装置外，本发明实施例还描述了一种变压器局部放电联合检测系统。
[0057]
所述联合检测系统包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前所述的变压器局部放电联合检测方法。
[0058]
在一个实施例中，所述联合检测系统还包括电流检测电路，所述电流检测电路包括高频电流传感器以及预设的后端放大积分电路；所述后端放大积分电路包括可调增益集成运算放大器、有源积分器和集成运算放大器，所述可调增益集成运算放大器、有源积分器和集成运算放大器依次连接。
[0059]
在一个实施例中，所述有源积分器使用线性稳压电源及单位增益稳定的opa659集成运放芯片搭建而成，搭载该放大积分电路的pcb板由线性稳压电源供电。积分器具体参数如下：
[0060]
(1)r1为100kω；
[0061]
(2)有源积分器达到单位增益时所需的c1电容值计算公式为
[0062][0063]
其中，r1＝100kω，f
0db
＝50khz,为达到单位增益时的输入信号频率，可得c1＝30pf；
[0064]
(3)r2为防止低频增益过大加入的反馈电阻，r2为10mω。
[0065]
所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个装置的各个部分。
[0066]
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0067]
本发明实施例描述了一种变压器局部放电联合检测系统，通过高频电流传感器后端放大积分电路设计，使得频带覆盖10khz至10mhz，并通过两步诊断方法进行数据清洗以
用于后续检测，该联合检测系统提升了对待检测局部的检测灵敏度以及准确性。
[0068]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种变压器局部放电联合检测方法，其特征在于，所述联合检测方法包括：通过预设的电流检测电路，获取待检测局部的放电数据；所述电流检测降噪电路用于检测所述待检测局部的放电数据，并避免所述放电数据中的噪声信号被放大；通过预设的检测数据清洗方法，对所述放电数据进行数据清洗，获取异常值并从所述放电数据中剔除所述异常值，获得检测数据；根据所述检测数据输出检测结果。2.根据权利要求1所述的变压器局部放电联合检测方法，其特征在于，通过预设的检测数据清洗方法，对所述放电数据进行数据清洗，具体包括：通过预设的3σ法则，确定所述放电数据中的离群点；根据预设的鲁棒标准化公式，对所述放电数据中除离群点之外的第一放电数据进行标准化处理，获得标准数据，对所述标准数据进行关联性分析，并根据分析结果对所述离群点进行分类清洗，获取第一离群点；分别获取各个第一离群点对应的第一传感器数量，根据所述第一传感器数量以及预设的相关数量阈值，分别判断各个第一离群点是否异常，，并根据判断结果，从所有第一离群点中剔除判断为异常的第一离群点，获取清洗后数据。3.根据权利要求2所述的变压器局部放电联合检测方法，其特征在于，所述鲁棒标准化公式具体为：其中，(无量纲)为每一类传感器输出信号特征参量标准化值，δy
k
为每类传感器输出信号原始值，δy
m
为每类传感器输出原始信号的中位数，δy
75％
、δy
25％
为四分位点，即将传感器实际输出值降序排列后，位于排列序列中75％和25％位置的数据值。4.根据权利要求2所述的变压器局部放电联合检测方法，其特征在于，根据所述第一传感器数量以及预设的相关数量阈值，分别判断各个第一离群点是否异常，具体包括：判断所述第一传感器数量是否大于预设的相关数量阈值；所述相关数量阈值为传感器的总数的一半；若不大于，则所述第一传感器数量对应的第一离群点异常；否则，所述第一传感器数量对应的第一离群点不异常。5.一种变压器局部放电联合检测装置，其特征在于，所述联合检测装置包括数据获取单元、数据清洗单元以及结果输出单元，其中，所述数据获取单元用于通过预设的电流检测电路，获取待检测局部的放电数据；所述电流检测降噪电路用于检测所述待检测局部的放电数据，并避免所述放电数据中的噪声信号被放大；所述数据清洗单元用于通过预设的检测数据清洗方法，对所述放电数据进行数据清洗，获取异常值并从所述放电数据中剔除所述异常值，获得检测数据；所述结果输出单元用于根据所述检测数据输出检测结果。6.根据权利要求5所述的变压器局部放电联合检测装置，其特征在于，所述数据清洗单元还用于：
通过预设的3σ法则，确定所述放电数据中的离群点；根据预设的鲁棒标准化公式，对所述放电数据中除离群点之外的第一放电数据进行标准化处理，获得标准数据，对所述标准数据进行关联性分析，并根据分析结果对所述离群点进行分类清洗，获取第一离群点；分别获取各个第一离群点对应的第一传感器数量，根据所述第一传感器数量以及预设的相关数量阈值，分别判断各个第一离群点是否异常，并根据判断结果，从所有第一离群点中剔除判断为异常的第一离群点，获取清洗后数据。7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至4中任意一项所述的变压器局部放电联合检测方法。8.一种变压器局部放电联合检测系统，其特征在于，所述联合检测系统包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的变压器局部放电联合检测方法。9.根据权利要求8所述的变压器局部放电联合检测系统，其特征在于，所述联合检测系统还包括电流检测电路，所述电流检测电路包括高频电流传感器以及预设的后端放大积分电路；所述后端放大积分电路包括可调增益集成运算放大器、有源积分器和集成运算放大器，所述可调增益集成运算放大器、有源积分器和集成运算放大器依次连接。10.根据权利要求9所述的变压器局部放电联合检测系统，其特征在于，所述有源积分器使用线性稳压电源及单位增益稳定的opa659集成运放芯片搭建而成。

技术总结
本发明公开了一种变压器局部放电联合检测方法、装置、存储介质以及系统。通过高频电流传感器后端放大积分电路设计，使得频带覆盖10kHz至10MHz，并通过两步诊断方法进行数据清洗以用于后续检测，该联合检测方法、装置、存储介质以及系统提升了对待检测局部的检测灵敏度以及准确性。度以及准确性。度以及准确性。


技术研发人员：杨贤 周丹 马志钦 李端姣 刘建明 靳宇晖 舒想 姜烁 邰彬 林春耀 饶章权 蔡玲珑 李兴旺 廖梓豪
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：2023.02.24
技术公布日：2023/9/13