专利名称：污秽绝缘子外绝缘强度监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力工程技术领域，特别是涉及一种污秽绝缘子外绝缘强度监测装置。
背景技术：
绝缘子运行环境恶劣，其表面的积污不可避免。当遇到雾、毛毛雨、露等潮湿天气时，绝缘子的电气强度将明显下降，容易引发污秽闪络事故，即污闪。污闪事故危害巨大，严重威胁电力系统的安全稳定运行。但是有计划的定期清洗和检修以及相应的防污闪措施并不能杜绝污闪事故的发生。因此，开展绝缘子污秽监测，对其外绝缘强度进行监测，提前采取具有针对性的预防措施，可有效避免污闪事故的发生，对提高电力系统运行的安全与稳 定性具有重要作用。传统的污秽绝缘子外绝缘强度监测主要用等值盐密法、电导率法和泄漏电流等，根据等值盐密、电导率和泄漏电流来判别污秽绝缘子的外绝缘强度。等值盐密法和电导率法采用人工测量，操作较复杂，监测准确率难以保证、监测效率低。泄漏电流法需要对绝缘子进行改造，加装电流传感器，监测成本高。

发明内容
基于此，有必要提供一种可靠性高、效率高及成本低的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置。一种污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，包括低频声传感器、特征提取模块以及分类识别模块；所述低频声传感器，用于接收绝缘子污秽放电发射的低频声信号；所述特征提取模块，用于提取所述低频声信号的特征量；所述分类识别模块，用于根据所述特征量识别出对应污秽绝缘子的外绝缘强度。上述污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，通过接收绝缘子污秽放电发射的低频声信号，利用低频声信号的特征量来识别对应污秽绝缘子的外绝缘强度。适用于对不同电压等级、不同类型的绝缘子进行监测，监测结果可靠性高，监测效率高、成本低。


图I为一个实施例的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置结构示意图；图2为一个较佳实施例的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置的具体实施方式
作详细描述。图I为一个实施例的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置结构示意图，主要包括低频声传感器10、特征提取模块20以及分类识别模块30。所述低频声传感器10，用于接收绝缘子污秽放电发射的低频声信号。所述特征提取模块20，用于提取所述低频声信号的特征量。所述分类识别模块30，用于根据所述特征量识别出对应污秽绝缘子的外绝缘强度。根据实验研究表明，绝缘子污秽放电发射的低频声信号与放电强度之间存在对应关系。而由等值盐密(ESDD)可知，绝缘子污秽放电强度与其外绝缘强度之间是存在对应关系的。由此可见，绝缘子污秽放电发射的低频声信号与污秽放电强度及其外绝缘强度都存
在对应关系。基于上述实验研究，同时考虑到在绝缘子污秽放电发展的整个过程中，放电由弱变强的趋势是确定的，即随着绝缘子污秽放电程度的发展，放电逐步增强，如由微弱的辉光放电到强烈的局部电弧放电的发展过程。本发明的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，通过接收绝缘子污秽放电发射的低频声信号，利用低频声信号的特征量来识别对应污秽绝缘子的外绝缘强度。适用于对不同电压等级、不同类型的绝缘子进行监测，监测结果可靠性高，监测效率高、成本低。为了更清晰本发明的技术方案，下面结合附图产生较佳实施例。参见图2所示，图2为一个较佳实施例的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置结构示意图。在一个实施例中，所述低频声传感器10的晶片振荡频率为20Hz 20kHz，中心频率约为12kHz。 在一个实施例中，所述特征量包括能量特征量和频谱特征量。根据实验研究表明，随着绝缘子污秽放电能量的增加，绝缘子污秽放电发射的低频声信号也逐渐增大。也就是说，在绝缘子污秽放电的过程中，发射的低频声信号也是由弱变强发展。例如，从开始的轻微的电晕声，到后面嗡嗡的电弧声。基于上述实验研究可知，绝缘子发射的低频声信号也是由弱变强，其发射的低频声信号能量也相应增加，同时，低频声信号的中心频谱会降低。因此，根据污秽放电声发射信号的能量和频率特征量，可对污秽绝缘子外绝缘强度进行阶段划分，根据低频声信号的强弱就可以判断出污秽绝缘子的外绝缘强度，进而确定是否即将闪络。在一个实施例中，污秽绝缘子外绝缘强度监测装置还包括在所述特征提取模块20前的信号预处理模块40，用于对所述低频声信号进行放大，并滤除或抑制所述低频声信号中的环境噪声。优选的，所述信号预处理模块40采用基于小波变换的方式滤除或抑制所述低频声信号中的环境噪声。通过滤除或抑制环境噪声，避免环境噪声的干扰，提高后续的声信号特征量提取及绝缘子外绝缘强度判别的准确度。在一个实施例中，污秽绝缘子外绝缘强度监测装置还包括连接在所述低频声传感器10和特征提取模块20之间的信号采样电路50，用于对所述低频声信号进行数据采样及数字化处理获得数字电压信号。优选的，由单片机控制信号采样电路50进行数据采样及数字化处理，将低频声信号转换为标准的数字电压信号。该数字电压信号作为污秽绝缘子外绝缘强度判别的输入量。
在一个实施例中，污秽绝缘子外绝缘强度监测装置还包括污闪预警信息发布模块60，用于根据污秽绝缘子的外绝缘强度发布污闪预警信息。通过对污秽绝缘子的外绝缘强度识别结果，可以判断出污秽绝缘子是否即将闪络，根据上述判断信息及实际监测需求来发布污闪预警信息。在一个实施例中，所述特征提取模块20还用于将所述提取的特征量从低维的状态空间非线性地映射到高维核空间。优选的，所述特征提取模块20采用核主成分分析法将所述特征量从低维的状态空间非线性地映射到高维核空间。通过对特征量进行核主成分分析处理，将所述特征量从低维的状态空间非线性地映射到高维核空间，作为后续绝缘子外绝缘强度分类识别的样本数据，简化了数据处理复杂度，提高数据信息信噪比，提高后续识别准确性。在一个实施例中，所述分类识别模块30进一步用于在核空间采用随机森林方法训练得到分类器群，根据所述分类器群对每个特征量进行投票表决，根据所述投票表决的分类结果确定污秽绝缘子的外绝缘强度。通过随机森林法，每个内结点选择分类结果最好的属性，从而实现将到达该点的子样本数据分类成多组，选择能够产生优化分类效果的分类器群。投票表决法融合了主观分析与客观定量比较。根据分类器群的分类结果对每个测试样本进行投票表决决定其最终分类，即得出最终的污秽绝缘子外绝缘强度判别结果。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，其特征在于，包括低频声传感器、特征提取模块以及分类识别模块； 所述低频声传感器，用于接收绝缘子污秽放电发射的低频声信号； 所述特征提取模块，用于提取所述低频声信号的特征量； 所述分类识别模块，用于根据所述特征量识别出对应污秽绝缘子的外绝缘强度。
2.根据权利要求I所述的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，其特征在于，所述特征提取模块还用于将所述提取的特征量从低维的状态空间非线性地映射到高维核空间。
3.根据权利要求I所述的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，其特征在于，所述特征提取模块采用核主成分分析法将所述特征量从低维的状态空间非线性地映射到高维核空间。
4.根据权利要求3所述的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，其特征在于，所述分类识别模块进一步用于 在核空间采用随机森林方法训练得到分类器群，根据所述分类器群对每个特征量进行投票表决，根据所述投票表决的分类结果确定污秽绝缘子的外绝缘强度。
5.根据权利要求I所述的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，其特征在于，所述特征量包括能量特征量和频谱特征量。
6.根据权利要求I至5任一项所述的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，其特征在于，还包括在所述特征提取模块前的信号预处理模块，用于对所述低频声信号进行放大，并滤除或抑制所述低频声信号中的环境噪声。
7.根据权利要求6所述的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，其特征在于，所述信号预处理模块采用基于小波变换的方式滤除或抑制所述低频声信号中的环境噪声。
8.根据权利要求I至5任一项所述的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，其特征在于，还包括连接在所述低频声传感器和特征提取模块之间的信号采样电路，用于对所述低频声信号进行数据采样及数字化处理获得数字电压信号。
9.根据权利要求I至5任一项所述的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，其特征在于，还包括 污闪预警信息发布模块，用于根据污秽绝缘子的外绝缘强度发布污闪预警信息。
10.根据权利要求I所述的污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，其特征在于，所述低频声传感器的晶片振荡频率为20Hz 20kHz。
全文摘要
一种污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，包括低频声传感器、特征提取模块以及分类识别模块；所述低频声传感器，用于接收绝缘子污秽放电发射的低频声信号；所述特征提取模块，用于提取所述低频声信号的特征量；所述分类识别模块，用于根据所述特征量识别出对应污秽绝缘子的外绝缘强度。上述污秽绝缘子外绝缘强度监测装置，通过接收绝缘子污秽放电发射的低频声信号，利用低频声信号的特征量来识别对应污秽绝缘子的外绝缘强度。适用于对不同电压等级、不同类型的绝缘子进行监测，监测结果可靠性高，监测效率高、成本低。
文档编号G01R31/12GK102937694SQ20121049263
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者易满成, 舒乃秋, 黄慧红, 叶建斌, 李自品, 陈俊, 方健, 彭辉, 汪游胤, 李智宁 申请人:广州供电局有限公司