GIS设备放电类型确定方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及gis设备异常诊断，尤其涉及一种gis设备放电类型确定方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、气体绝缘开关设备(gas insulated switch，简称gis)由断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的绝缘气体(通常为sf6)，故也称绝缘气体全封闭组合电器。

2、gis是运行可靠性高、维护工作量少、检修周期长的高压电气设备，其故障率只有常规设备的20％～40％，但gis也有其固有的缺点，由于sf6气体的泄漏、外部水分的渗入、导电杂质的存在、绝缘子老化等因素影响，都可能导致gis内部闪络故障。gis的全密封结构使故障的定位及检修比较困难，检修工作繁杂，事故后平均停电检修时间比常规设备长，其停电范围大，常涉及非故障元件多。

3、一些相关技术中，在gis设备上安装有超声波检测装置，可以提取到发生放电时产生的噪声波形，通过噪声波形可以大致地推断出放电发生的时刻、位置，在一些技术中，还通过将噪声波形处理后采用人工智能算法确定放电发生的类型。这些人工智能算法通常需要海量的样本才能达到较好的分析效果，但是，受限于放电发生的可能性，海量样本并不容易获取，因此，现有技术中gis设备放电类型的分析结果并不准确。

4、基于此，需要开发设计出一种gis设备放电类型确定方法。

技术实现思路

1、本发明实施方式提供了一种gis设备放电类型确定方法、装置、电子设备及存储介质，用于解决现有技术中gis设备放电类型分析结果不准确的问题。

2、第一方面，本发明实施方式提供了一种gis设备放电类型确定方法，包括：

3、获取放电噪声波形；

4、对所述放电噪声波形进行时频域特征提取，获得时频域矩阵；

5、从所述时频域矩阵中提取多个频域向量，根据标准频域向量集以及所述多个频域向量构建多个放电类型队列，其中，标准频域向量集表征多个标准频域向量所对应的放电类型；

6、根据所述多个放电类型队列，确定多个放电类型的概率，并根据所述多个放电类型的概率，确定所述放电噪声波形的放电类型。

7、在一种可能实现的方式中，所述对所述放电噪声波形进行时频域特征提取，获得时频域矩阵，包括：

8、对所述放电噪声波形离散化，获得放电数据集；

9、获取多个特征频率；

10、从所述多个特征频率中，依次取出特征频率作为待处理频率；

11、从放电数据集中滑移地取出多个数据段；

12、根据所述待处理频率对所述多个数据段进行频域特征提取，获得多个频域特征，其中，每个频域特征对应一个数据段；

13、根据所述多个数据段在所述放电数据集中的位置，将所述多个频域特征构建为频域特征向量；

14、将所述特征向量频域特征向量加入到所述时频域矩阵中；

15、若未完成对所述多个特征频率的遍历，则跳转至所述从所述多个特征频率中，依次取出特征频率作为待处理频率的步骤。

16、在一种可能实现的方式中，所述根据所述待处理频率对所述多个数据段进行频域特征提取，获得多个频域特征，包括：

17、根据第一公式、所述待处理频率对所述多个数据段进行频域特征提取，获得多个频域特征，其中，所述第一公式为：

18、

19、式中，df(n)为第n个频域特征，dnmax为第一数据段中数据的总数量，dsn(dn)为第n个数据段的第dn+1个数据，e为自然常数，j为虚数单位，ω为待处理频率，tn为待处理频率对应周期时长内数据段内数据的数量，π为圆周率。

20、在一种可能实现的方式中，从所述时频域矩阵中提取多个频域向量，根据标准频域向量集以及所述多个频域向量构建多个放电类型队列，其中，标准频域向量集表征多个标准频域向量所对应的放电类型，包括：

21、获取多个标准频域向量集，其中，每个标准频域向量集对应一个频域频率，标准频域向量集包括第一权重向量以及多个标准频域向量，每个标准频域向量对应一种放电类型；

22、从所述时频域矩阵中遍历地提取频域向量作为待处理频域向量，并在每次提取后执行如下步骤：

23、根据所述待处理频域向量的频域频率，从所述多个标准频域向量集中，提取目标标准频域向量集；

24、利用目标权重向量对所述待处理频域向量进行权重化处理，获得中间频域向量，其中，所述目标权重向量为所述目标标准频域向量集中的第一权重向量；

25、根据第二公式，确定所述中间频域向量与每个候选标准频域向量的相似系数，从而获得多个相似系数，其中，候选标准频域向量为所述目标标准频域向量集中的标准频域向量，所述第二公式为：

26、

27、式中，sml为相似系数，mdf(n)为中间频域向量的第n个元素，sdf(n)为目标标准频域向量的第n个元素，nmax为中间频域向量元素的总数量；

28、根据候选标准频域向量的放电类型，将所述多个相似系数分别加入到对应的多个放电类型队列中，其中，每个放电类型队列对应一个放电类型。

29、在一种可能实现的方式中，所述标准频域向量集的构建过程包括：

30、获取中间权重向量以及多个样本频域向量，其中，每个样本频域向量对应一种放电类型；

31、将所述多个样本频域向量聚类为放电类型种类数量的多个样本类；

32、将每个样本类中多数向量的放电类型作为聚类放电类型；

33、分别计算所述多个样本类的类中心，获得多个样本类中心；

34、从每个样本类中提取出异类向量，从而获得多个异类向量，其中，异类向量为样本频域向量的放电类型与所在类的聚类放电类型不同的样本频域向量；

35、若所述多个异类向量的数量与所述多个样本频域向量的数量的比值大于异类数量比例阈值，则根据所述多个异类向量调整所述中间权重向量，利用调整后的中间权重向量对每个样本频域向量进行权重化处理，将权重化处理后的样本频域向量作为样本频域向量，并跳转至所述将所述多个样本频域向量聚类为放电类型种类数量的多个样本类的步骤；

36、否则，将所述多个目标中心作为所述多个标准频域向量，将所述中间权重向量作为第一权重向量，并利用所述第一权重向量以及所述多个标准频域向量构建标准频域向量集。

37、在一种可能实现的方式中，所述根据所述多个异类向量调整所述中间权重向量，利用调整后的中间权重向量对每个样本频域向量进行权重化处理，包括：

38、根据每个异类向量的放电类型，从所述多个样本类中心中选出一个样本类中心作为目标中心，从而获得多个目标中心，其中，目标中心来源类的聚类放电类型与异类向量的放电类型相同；

39、根据所述多个异类向量以及所述多个样本类中心，构建权重优化方程，其中，所述权重优化方程为：

40、

41、式中，ssdfi(n)为第i个异类向量的第n个元素，cdfi(n)为第i个异类向量的目标中心的第n个元素，w(n)为中间权重向量的第n个元素；

42、根据所述权重优化方程，调整所述中间权重向量；

43、利用调整后的中间权重向量对每个样本频域向量进行权重化处理。

44、在一种可能实现的方式中，所述根据所述多个放电类型队列，确定多个放电类型的概率，并根据所述多个放电类型的概率，确定所述放电噪声波形的放电类型，包括：

45、计算每个放电类型队列中多个数据的和，从而获得多个队列和；

46、根据第三公式以及所述多个队列和，确定多个放电概率，其中，每个放电概率表征一种放电类型的概率，所述第三公式为：

47、

48、式中，p(k)为第k种放电类型的概率，r(k)为第k种放电队列的队列和，cnmax为放电类型的总数量；

49、将值最大的放电概率对应的放电类型，作为所述放电噪声波形的放电类型。

50、第二方面，本发明实施方式提供了一种gis设备放电类型确定装置，用于实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的gis设备放电类型确定方法，所述gis设备放电类型确定装置包括：

51、放电噪声波形获取模块，用于获取放电噪声波形；

52、时频域特征提取模块，用于对所述放电噪声波形进行时频域特征提取，获得时频域矩阵；

53、放电类型队列构建模块，用于从所述时频域矩阵中提取多个频域向量，根据标准频域向量集以及所述多个频域向量构建多个放电类型队列，其中，标准频域向量集表征多个标准频域向量所对应的放电类型；

54、以及，

55、放电类型确定模块，用于根据所述多个放电类型队列，确定多个放电类型的概率，并根据所述多个放电类型的概率，确定所述放电噪声波形的放电类型。

56、第三方面，本发明实施方式提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

57、第四方面，本发明实施方式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存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

58、本发明实施方式与现有技术相比存在的有益效果是：

59、本发明实施方式公开了的一种gis设备放电类型确定方法，其首先获取放电噪声波形；然后对所述放电噪声波形进行时频域特征提取，获得时频域矩阵；接着从所述时频域矩阵中提取多个频域向量，根据标准频域向量集以及所述多个频域向量构建多个放电类型队列，其中，标准频域向量集表征多个标准频域向量所对应的放电类型；最后根据所述多个放电类型队列，确定多个放电类型的概率，并根据所述多个放电类型的概率，确定所述放电噪声波形的放电类型。本发明实施方式通过提取放电噪声波形的时频域矩阵，从时频域矩阵中提取频域向量与标准频域向量集进行相似性比对，根据比对结果确定放电类型，标准频域向量集所需样本少，由于以标准样本做比对确定放电类型，因此，放电类型分析结果更准确、可靠。