基于GIS局放的修正相位同步方法、系统、设备及介质与流程

本技术涉及电气工程，尤其是涉及一种基于gis局放的修正相位同步方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、气体绝缘开关设备（gis）在电力系统中起着关键作用，其运行状态直接影响电网的安全和稳定，而局放监测是确保gis设备安全运行的重要手段，通过监测局放信号的相位信息，可以及时发现设备的潜在故障。

2、现有的局放检测系统通常采用固定相位参考法和工频相位同步法，其中固定相位参考法通过在gis系统中设置固定的相位参考点(如电压波形的波峰或波谷)，将局放信号的相位与参考点进行对齐；然而，这种方法易受系统运行状态变化(如电压波动、频率偏移)的影响，导致相位同步精度下降；工频相位同步方法通过传感器采集局放信号，并进行相位分析；然而，在低负荷条件下，电流不足以支持工频相位同步的正常采集，多传感器之间的同步问题也会影响相位信息的准确性，因而存在有gis设备的局放信号的采集和处理效果较低的缺陷，存在改进的空间。

技术实现思路

1、为了在低负荷条件和复杂环境下仍能准确采集和处理局放信号的相位信息，提高对gis设备的局放信号的采集效果和处理效果，本技术提供一种基于gis局放的修正相位同步方法、系统、设备及介质。

2、第一方面，本技术的发明目的采用如下技术方案实现：

3、基于gis局放的修正相位同步方法，包括：

4、采集gis设备中若干个预设检测点的局放信号的原始数据和背景噪声数据，并确定对应的参考相位基准；

5、对所述局放信号进行预处理，并提取预处理的局放信号的相位信息和频谱特征；

6、在预设的相位偏移预测模型中，基于所述背景噪声数据和参考相位基准预测不同环境条件下的相位偏移量，得到对应的相位偏移量预测值；

7、根据所述相位偏移量预测值，采用自动修正算法对局放信号进行相位同步处理，得到修正的相位同步数据；所述自动修正算法结合高频谐振原理，动态调整各个预设检测点局放信号的相位；

8、将所述修正的相位同步数据与对应的参考相位基准进行信号特征比对，得到特征比对结果；根据所述特征比对结果对所述预设的相位偏移预测模型进行优化。

9、本技术在一较佳示例中：所述相位偏移预测模型的建立步骤包括：

10、获取gis设备中若干个预设检测点的历史局放数据和同步参考数据，按照不同的负荷条件和环境参数将历史局放数据和同步参考数据进行分类；

11、从分类的历史局放数据和同步参考数据中提取影响相位偏移的关键特征，得到关键特征信息；

12、利用机器学习算法，以提取的关键特征信息为输入，相位偏移量为输出，构建并训练相位偏移预测模型。

13、通过采用上述技术方案，预设检测点用于安装传感器以收集局部放电信号和同步参考信号，预测检测点能代表gis设备内部不同区域的电气特性和环境条件；历史局放数据和同步参考数据是从预设检测点收集的、在过去一段时间内记录的局部放电数据和与之对应的同步参考数据(如电压波形、电流波形等)，历史局放数据和同步参考数据用于分析相位偏移与各种因素之间的关系；负荷条件分类为根据gis设备的电流和电压条件，将历史数据分为低负荷、中负荷和高负荷三个类别；环境参数分类为根据环境温度、湿度、气压等参数，将历史数据进一步细分为不同的子类别，确保每个类别下的数据具有相似的背景条件；通过数据分类，确保各个详细的类别下的数据具有相似的背景条件，有助于提高模型的训练效果和预测精度；通过从分类后的历史局放数据和同步参考数据中的特征选择，筛选出与相位偏移相关的特征，减少无关特征的数据干扰，提高模型的训练效率和预测精度；进一步地，在模型选择时，可选择适合的机器学习算法，如支持向量机svm、随机森林rf、神经网络nn等），用于构建相位偏移预测模型，通过选择合适的机器学习算法，确保模型能够有效地捕捉相位偏移的规律，提高模型的预测精度。

14、本技术在一较佳示例中：所述特征比对结果包括质量分析比对结果；所述将所述修正的相位同步数据与对应的参考相位基准进行信号特征比对，得到特征比对结果，包括：

15、计算所述修正的相位同步数据与对应的参考相位基准在各频段的信噪比，基于所述信噪比评估所述修正的相位同步数据与对应的同步参考信号的信号清晰度差异值；

16、根据信噪比结果，计算每个时频点对应的语音分量占比，一一对应分析所述修正的相位同步数据与对应的参考相位基准的当前语音和预设清晰语音之间的失真程度，得到单点语音失真值；

17、整合各时频点的单点语音失真值，估算整个修正的相位同步数据的综合语音失真值，得到局放信号的质量分析比对结果及相位误差的具体数值。

18、通过采用上述技术方案，语音分量占比用于评估信号的失真程度；综合语音失真值为整个修正的相位同步数据的综合失真值；本发明通过计算信噪比，评估信号的清晰度，确保在不同频段下信号的质量，为后续的特征比对提供基础数据，通过计算语音分量占比和失真程度，细化每个时频点的信号质量，为后续的综合失真值估算提供精确数据，通过综合语音失真值的整合计算，确保相位误差的具体数值的准确性，为后续的信号处理和故障诊断提供可靠的依据。

19、本技术在一较佳示例中：所述采集gis设备中若干个预设检测点的局放信号的原始数据和背景噪声数据，并确定对应的参考相位基准，包括：

20、依据gis设备的结构特点，将gis设备内部划分为多个监测区域，所述监测区域关联区域标识；

21、根据安装在gis设备上的不同监测区域的传感器采集局部放电信号和背景噪声信号，得到各个监测区域的局放信号的原始数据和背景噪声数据；

22、基于区域标识将每个监测区域关联独立的相位同步基准，分析各监测区域内局放信号的相位信息，与各自监测区域的相位同步基准进行比对，计算相位误差；

23、根据相位误差的大小和gis设备的环境影响特性，计算每个监测区域所需的相位修正参数；

24、根据计算得到的相位修正参数，向各个监测区域发送相位修正指令，对相应监测区域的相位同步基准进行优化，以确定对应的参考相位基准。

25、通过采用上述技术方案，局放信号的原始数据是指通过传感器在监测区域内采集到的局放信号数据；相位同步基准是指为每个监测区域设置的独立的相位同步标准，用于校准局放信号的相位信息；通过合理的区域划分，确保每个监测区域的数据独立性和可追溯性；本发明通过传感器安装、数据采集和相位分析，计算每个监测区域的相位误差，以便于为后续的相位修正提供准确的误差数据，且通过误差分析和修正参数计算，确保每个监测区域的相位修正参数的准确度和合理性，为后续的相位优化提供科学依据，通过发送相位修正指令，以便于通过控制系统，向各个监测区域发送相位修正质量，指令内容包括相位修正参数和执行时间，以提高局放信号的相位同步精度。

26、本技术在一较佳示例中：所述根据所述相位偏移量预测值，采用自动修正算法对局放信号进行相位同步处理，得到修正的相位同步数据之后，方法还包括：

27、获取分区相位检测信息，将所述分区相位检测信息与对应监测区域的相位同步基准的相位值进行对比，得到分区差异值；

28、将所述分区差异值与预设的相位同步阈值进行比对，若所述分区差异值超出预设的相位同步阈值，则触发分区相位误差检测指令；根据所述分区相位误差检测指令，获取调整参数信息；

29、根据所述调整参数信息，触发调整指令。

30、本技术在一较佳示例中：所述根据所述分区相位误差检测指令，获取调整参数信息，具体包括：

31、根据所述分区相位误差检测指令，获取各监测区域的相位误差信息；

32、当检测到相位误差信息满足预设的修正条件时，触发分区相位变化信息收集指令；

33、获取各监测区域的相位变化信息和传感器分布信息，根据传感器分布信息获取各监测区域中的每个传感器与局放源的距离信息；

34、结合所述相位变化信息和距离信息，以及gis设备的电气特性和预设的相位同步标准，计算各监测区域的相位调整参数信息。

35、通过采用上述技术方案，相位误差信息是指分区相位检测信息与相位同步基准的相位值之间的差异，包括相位误差的大小和方向；预设的修正条件指预设的一个相位误差的上限值，用于判断相位误差是否需要进行修正；相位变化信息指在每个监测区域的传感器中实时采集的局放信号的相位变化信息，包括相位变化的速度和幅度；传感器分布信息则指每个监测区域中传感器的位置和数量信息；相位调整参数信息包括相位调整量、增益调整等；本发明通过实时检测和记录相位误差信息，以便于及时发现和处理相位同步问题，通过相位误差和修正条件判断和指令生成方式，确保在相位误差超出对应阈值时及时触发相位变化信息的收集，且通过相位变化检测和传感器分布记录，确保能够准确获取每个传感器与局放源的距离信息，为后续的相位调整提供精确的参数支持；最后通过数据整合和参数计算，确保计算得到的相位调整参数信息的准确性和合理性，为后续的相位调整提供科学依据，提高局放信号的相位同步精度。

36、本技术在一较佳示例中：所述方法还包括：

37、通过环境传感器实时采集温度、湿度和气压的环境信息，得到环境参数；

38、根据所述环境参数，通过预设的环境补偿算法对局放信号的相位信息进行动态补偿；

39、在gis设备的每个传感器中加入自校准模块，按指定校准周期进行传感器的自校准操作。

40、第二方面，本技术的发明目的采用如下技术方案实现：

41、基于gis局放的修正相位同步系统，用于执行如上所述的基于gis局放的修正相位同步方法，所述系统包括：

42、相位基准确定模块，用于采集gis设备中若干个预设检测点的局放信号的原始数据和背景噪声数据，并确定对应的参考相位基准；

43、信号预处理模块，用于对所述局放信号进行预处理，并提取预处理的局放信号的相位信息和频谱特征；

44、相位偏移预测模块，用于在预设的相位偏移预测模型中，基于所述背景噪声数据和参考相位基准预测不同环境条件下的相位偏移量，得到对应的相位偏移量预测值；

45、自动修正同步模块，用于根据所述相位偏移量预测值，采用自动修正算法对局放信号进行相位同步处理，得到修正的相位同步数据；所述自动修正算法结合高频谐振原理，动态调整各个预设检测点局放信号的相位；

46、修正结果跟踪模块，用于将所述修正的相位同步数据与对应的参考相位基准进行信号特征比对，得到特征比对结果；根据所述特征比对结果对所述预设的相位偏移预测模型进行优化。

47、通过采用上述技术方案，

48、第三方面，本技术的发明目的采用如下技术方案实现：

49、一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并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上述基于gis局放的修正相位同步方法的步骤。

50、第四方面，本技术的发明目的采用如下技术方案实现：

51、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上述基于gis局放的修正相位同步方法的步骤。

52、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

53、1. 通过获取分析背景噪声数据和原始数据，以考虑在不同的低负荷条件和复杂环境下的局部放电信号的信号特性，有利于后续提高相位修正的精确性；若干个预设的检测点在实际应用时应覆盖gis设备的关键区域，以全面检测gis设备的局放活动；参考相位基准用于校准和同步不同的预设检测点采集到的局放信号，通过预设的相位偏移预测模型能够预测不同环境条件下（含低负荷条件）局放信号的相位偏移量，接着通过自动修正算法动态调整局放信号的相位，自动修正算法通过利用高频谐振特性来精确调整信号相位，本发明通过基于局放信号的原始数据和背景噪声数据判断是否是低负荷条件，并能够针对低负荷条件和/或复杂环境确定对应的参考相位基准，且基于预处理的局放信号进行去噪、滤波等预处理操作，提高信号质量，并通过动态调整各个预设检测点局放信号的相位，从而提高了对gis设备的局放信号的采集效果和处理效果；进一步地，通过将修正的相位同步数据与对应的同步参考信号进行信号特征比对，得到特征比对结果；最后根据特征比对结果，判断是否需要对预设的相位偏移预测模型进行优化，以进一步提高相位偏移预测模型的预测准确率，间接提高相位同步处理效果；

54、2. 相位同步基准指为每个监测区域设置的独立的相位同步标准，用于校准局放信号的相位信息；分区相位误差检测指令是指当分区差异值超出相位同步阈值时，触发的用于检测和调整相位误差的指令；本发明获取分区相位检测信息、以通过分区检测和基准对比，实时监控每个监测区域的相位同步情况；再为每个监测区域一一对应预设一个相位同步阈值，用于判断相位同步的误差是否在可接受范围内；以便于通过阈值比对，及时发现相位同步误差较大的监测区域，然后通过误差检测和参数计算，确保调整参数的准确性和合理性；

55、3. 环境参数是指影响局放信号相位的环境因素；环境补偿算法是指用于消除环境参数对局放信号相位影响的算法，如线性补偿、多项式补偿或神经网络补偿等；补偿参数是指根据环境参数计算得到的用于调整局放信号相位的参数，自校准模块是指安装在每个传感器中的用于自动校准传感器性能的模块，在实际应用时，自校准模块需包括校准电路和控制单元；自校准操作的校准内容包括传感器的灵敏度、响应特性和零点漂移等；本发明通过环境信息的采集，确保能够实时获取影响局放信号的环境参数，以通过合适的环境补偿算法进行环境补偿参数解算和环境补偿，有利于消除环境参数对局放信号相位的影响，提高局放信号的相位同步精度和可靠性。