基于芯森高頻帶電流傳感器的開(kāi)關(guān)柜局部放電監(jiān)測(cè)方法研究

開(kāi)關(guān)柜作為城市配電網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響到電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。然而，由于電網(wǎng)運(yùn)行中存在多種干擾因素，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)柜局部放電信號(hào)的采集往往受到噪聲的嚴(yán)重干擾，從而影響檢測(cè)的準(zhǔn)確性。為了提高開(kāi)關(guān)柜局部放電監(jiān)測(cè)的精度和效率，以下介紹了一種基于芯森高頻帶電流傳感器的監(jiān)測(cè)方法。

本文提出的監(jiān)測(cè)方法主要利用芯森高頻帶電流傳感器采集開(kāi)關(guān)柜的寬頻帶電流信號(hào)，通過(guò)獨(dú)立分量分析（ICA）和經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）方法去除噪聲，并提取電流信號(hào)的集中度特征，最后將這些特征輸入到高斯混合模型（GMM）中進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜局部放電的監(jiān)測(cè)。

1. 高頻帶電流信號(hào)采集

芯森高頻帶電流傳感器基于霍爾原理，放置于開(kāi)關(guān)柜的零序電流互感器處。當(dāng)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)發(fā)生局部放電時(shí)，傳感器能夠捕獲到寬頻帶范圍內(nèi)的電流信號(hào)。這些信號(hào)不僅包含了局部放電的特征信息，還夾雜著各種噪聲。

2. 信號(hào)去噪處理

為了提高信號(hào)處理的精度，本文采用ICA和EMD方法結(jié)合的方式對(duì)采集到的高頻帶電流信號(hào)進(jìn)行去噪處理。ICA通過(guò)引入虛擬噪聲通道，優(yōu)化去噪效果；EMD則將信號(hào)分解為多個(gè)固有模態(tài)函數(shù)（IMF），通過(guò)疊加IMF分量構(gòu)造虛擬噪聲通道，并分離出有用信號(hào)和噪聲信號(hào)。這種方法有效降低了噪聲對(duì)局部放電信號(hào)的影響。

3. 特征提取

在去除噪聲后，對(duì)高頻帶電流信號(hào)進(jìn)行集中度特征提取。首先，計(jì)算信號(hào)的幅值偏差量，并引入懲罰項(xiàng)以避免數(shù)據(jù)爆炸問(wèn)題。然后，通過(guò)離散度和平均距離百分比衡量信號(hào)的波動(dòng)情況，進(jìn)而計(jì)算集中度特征。集中度特征反映了信號(hào)在寬頻帶電流數(shù)據(jù)集中的集中程度，是判斷局部放電狀態(tài)的重要依據(jù)。

4. 局部放電檢測(cè)

將提取的集中度特征輸入到高斯混合模型中進(jìn)行訓(xùn)練，并通過(guò)求解模型似然度完成局部放電電流的分類(lèi)識(shí)別。高斯混合模型能夠有效處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)分布，提高分類(lèi)識(shí)別的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該模型在開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)中具有很高的準(zhǔn)確率和穩(wěn)定性。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文提出方法的有效性，進(jìn)行了實(shí)際實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中采用芯森高頻帶電流傳感器采集開(kāi)關(guān)柜的寬頻帶電流信號(hào)，并結(jié)合ICA和EMD方法進(jìn)行去噪處理。將處理后的信號(hào)特征輸入到高斯混合模型中進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)了對(duì)開(kāi)關(guān)柜局部放電的監(jiān)測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法的電流檢測(cè)誤差在0.1mA以?xún)?nèi)，錯(cuò)分率小于0.25%，具有較高的準(zhǔn)確性和效率。

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