本发明涉及电气设备中局部放电抗干扰的技术领域，具体涉及一种多源局部放电信号自动聚类分离方法，用于被测设备所处环境空间中存在多个放电源以及邻近干扰信号的场合，通过自动聚类分离技术，将多个放电源产生的局部放电信号分离开来。
背景技术：
电力系统中应用了大量的电气设备，常用的电气设备的绝缘材料多为有机材料，如变压器油、绝缘纸、环氧等多种绝缘材料。电气设备会因为某些工艺不严格、运输不恰当等原因产生一些缺陷，在正常运行过程中缺陷处的电场发生畸变产生极不均匀电场，容易使缺陷处发生局部放电。当局部放电发展到一定阶段产生贯穿性通道的时候，就会导致严重的绝缘击穿事故。目前常规的巡视无法有效了解设备的运行状况，而且由于电气设备大多为封闭的，对现场检修环境要求高，拆装工作量大，停电时间长，检修费用昂贵。我国每年有大量新电气设备投入运行，也陆续有一些电气设备达到规定的免维护运行年限。如何保证这些设备的安全运行，同时避免不必要的停电检修，节省检修费用，是电气设备运行中面临的重要问题。
局部放电检测技术的推广应用对于预判电气设备的健康状况，避免电网重大设备事故的发生、保证电气设备的安全运行、提高设备检修和维护效率具有积极的意义和良好的社会经济效益。由于某一固定类型的局部放电信号的相位统计分布谱图(prpd)都具有一定的特征，并且这种特征保持一定的稳定性，依据这些放电谱图的特征，便可以对局部放电故障模式进行判别和诊断。但是当电气设备内部存在多处放电缺陷，或在设备高压出线的套管端部或邻近区域存在放电干扰时，传感器检测到的多源叠加信号会使其统计特征消失，造成无法进行正确的诊断。为了实现正确的诊断，需要对多源放电信号进行分类。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种多源局部放电信号自动聚类分离方法，可实现对多个放电源以及干扰信号的分离，提高局部放电检测的有效性和对后续故障诊断的准确性。
本发明采用如下技术方案解决上述技术问题。
一种多源局部放电信号自动聚类分离方法，包括如下步骤：
步骤1：若干获取模块采集所述局部放电信号，获取其幅值vi及相位
步骤2：判断步骤1采集到的局部放电信号脉冲是否同步，如果是，继续步骤3；如果不是，返回步骤1；
步骤3：将不同获取模块的同步信号脉冲数据从步骤1的局部放电信号中提取出来；
步骤4：计算不同获取模块接收的所有同步信号脉冲的幅值之比ri，对幅值比ri进行聚类分析，使不同放电模式的脉冲分离开；
步骤5：根据相位幅值
进一步地，所述步骤1包括如下子步骤：首先利用信号调理器将若干获取模块采集到的放电脉冲信号进行滤波和放大处理，然后通过采集卡确定脉冲信号的幅值和相位。
在对传感器检测到的数据进行同步脉冲的判断时，当检测到的局部放电信号脉冲的相位差
进一步地，所述步骤4中同步信号脉冲的分离步骤如下：
s1：提取不同获取模块接收的局部放电信号的同步脉冲的幅值v1i、v2i……vni；
s2：计算两两同步脉冲的幅值之比，根据比值大小进行聚类分析，使幅值比分布以簇的形式显示，显示为
s3：将每一簇的同步脉冲提取出来，分别映射至叠加的放电谱图中进行谱图分离，生成不同放电信号产生的谱图。
进一步地，所述聚类分析为模糊c均值算法，其输入模块为叠加的局部放电信号，输出为聚类后的局部放电谱图。
优选的，所述获取模块为传感器。使用安装于不同位置的两个或多个传感器同步检测局部放电信号。
工作原理；本发明方法在进行局部放电信号检测时，通过安装于不同位置的获取模块同步检测局部放电信号。由于不同放电点产生的信号到不同获取模块的传播路径与能量衰减程度不同，因此各获取模块接收的同一放电源产生的同步信号的幅值之比将处于一定的数值区间内。计算得到不同的比值后，根据比值大小，通过聚类分析的方法即可实现脉冲的分离及放电谱图的映射。本方法在分离过程中，充分发挥不同放电脉冲之间某种特性的差异，从而将其分离开来。
本发明一种多源局部放电信号自动聚类分离方法与现有技术相比所产生的有益效果是：
(1)对电气设备中多源放电信号以及邻近干扰信号的聚类分析，实现对不同的放电类型以及干扰信号的分离，确保局部放电信号的相位统计分布谱图的统计特征清晰，便于对局部放电故障模式进行判别和诊断，提高局部放电检测的有效性和对后续故障诊断的准确性。
(2)该方法可以准确的分离变电设备多源局部放电信号，适用面广，不需要在实验室内模拟建立样本库，可直接根据现场检测结果进行多源局部放电的分离。
(3)该方法可直接采用传感器获取多源局部放电信号，操作简单，便利有效。
附图说明
图1为本发明自动聚类分离方法流程示意图。
图2为本发明自动聚类分离方法实施例1中传感器摆放位置示意图。
图3为本发明自动聚类分离方法的聚类分析流程图。
图4为本发明自动聚类分离方法的实施例1的多源放电谱图及分离效果图。
图5为本发明自动聚类分离方法的实施例2中尖刺放电模型示意图。
图6本发明自动聚类分离方法的实施例2的分离效果图。
其中附图中的标号：1-第一传感器；2-第二传感器；3-第一绝缘盆子；4-第二绝缘盆子；5-第三绝缘盆子；6-第四绝缘盆子；7-第一放电源；8-第二放电源；9-第三传感器；10-第四传感器；11-试验变压器；12-悬浮放电模型；13-尖刺放电模型；14-ufh局部放电检测系统；15-金属导杆。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容。
实施例1
本实施例中安装两个传感器，如图1所示为本发明实现多源局部放电信号自动聚类分离方法的流程示意图，其具体步骤如下：
步骤1：通过安装于不同位置的第一传感器1和第二传感器2同步检测所述局部放电信号，并获取其幅值vi及相位
步骤2：对第一传感器1和第二传感器2检测到的局部放电信号进行同步脉冲的判断，判断方法为当检测到的局部放电信号脉冲的相位差
步骤3：若为同步脉冲，则将同步信号脉冲数据从步骤1中检测到的所有局部放电信号中提取出来；
步骤4：计算第一传感器1和第二传感器2接收的时域波形上的所有同步信号脉冲的幅值之比ri，对幅值比ri进行聚类分析，使不同放电模式的脉冲分离开。
步骤5：根据相位幅值
具体操作过程中，首先将第一传感器1和第二传感器2收到的放电脉冲信号利用信号调理器进行滤波和放大等处理，再通过采集卡确定脉冲信号的幅值和相位。第一传感器1、第二传感器2分别连接到采集板卡的不同通道上，首先对采集到的放电脉冲进行阈值判定，超过设定阈值的认为是放电脉冲，提取放电脉冲的峰值作为单次放电的幅值信息，并通过放电脉冲的峰值时间戳与工频正弦时间戳的对应关系，以20ms对应360度比例换算得到相位信息。
同步信号的采集是通过摆放在不同位置的传感器实现的，由于放电信号在传播过程中的衰减与传播路径有关，为使两个传感器接收到同一放电源的幅值之比不至于太小，并且保证不同放电源产生的放电脉冲的幅比存在差异，则应该要求在能接收到信号的范围内，两个传感器之间的距离尽可能远。以特高频法检测gis中的局放信号为例，传感器摆放的位置如图2所示，需保证第一传感器1和第二传感器2之间的距离尽可能远，而第一放电源7和第二放电源8距离不同传感器之间的距离也要不相同，其中3、4、5、6分别表示的是gis中第一绝缘盆子、第二绝缘盆子、第三绝缘盆子、第四绝缘盆子。
对于两个传感器检测到的同步脉冲信号的分离步骤如下：
(1)按上述方式提取到第一传感器和第二传感器接收的信号的同步脉冲的两个幅值v1i和v2i；
(2)计算同步脉冲v1i和v2i之比，根据比值大小，利用模糊c聚类算法对比值进行聚类，聚类后不同的比值会自动分簇并以直方图的形式显示。如果分簇不是十分明显，比如图中的比值差别不大，或两簇存在交叉现象，可采取对数显示方式，使幅比分布以簇的形式显示。
(3)将幅比值在一定范围内的同步脉冲提取出来，如图3中聚类之后的结果，幅值比呈两簇分布，第一簇幅比值分布在0.2～0.5之间，第二簇幅比值分布在0.5～1.2之间，将幅值比值分布在这两个范围内的放电脉冲提取出来，分别映射至叠加的放电谱图之中进行谱图分离，放电谱图将会由两种放电信号叠加生成的放电谱图分离开来，生成不同放电信号产生的谱图。
上述步骤中，当获取的同步信号脉冲数为n时，相应的同步脉冲的幅值为v1i、v2i……vni。则此时的幅值比分布以簇的形式显示，显示为
上述步骤中，聚类模块采用模糊c聚类算法进行聚类处理，输入模块为叠加的局部放电信号，输出为聚类后的局部放电谱图，流程图如图3所示。
如图4所示为本实施例的多源放电谱图及分离效果图，可见，叠加的脉冲信号得到分离。
实施例2
本实施例模拟空气中的尖刺放电与日光灯干扰，在试验电源经隔离变压器t0调压输出后接入110kv试验变压器，变压器t0用来实现高压试验回路和低压电源回路的电气隔离，防止从低压电源侧引入干扰。试验变压器11出线经过保护电阻后，末端连接一平滑金属导杆15，用来放置放电模型，包括悬浮放电模型12和尖刺放电模型13。磨尖的铜丝固定于金属导杆构成尖刺放电，日光灯放电模拟干扰放电源，如图5所示，第三传感器9和第四传感器10之间相距5米，试验时可适当调整两传感器相对放电源的位置以取得良好的聚类分离效果，使用ufh局部放电检测系统14进行检测，得到的用两组传感器同步检测到的尖刺放电与日光灯干扰的prpd和幅比分布图中出现两个明显的特征峰。
经过本发明方法对放电信号自动聚类分离后，得到图6所示的尖刺放电谱图和日光灯干扰谱图。
在应用本发明方法方法解决多放电源产生的局部放电脉冲的分离问题时，如果各放电源的位置比较接近或者信号在放电源与感器之间的传播路径及衰减特性比较接近，分离效果则不明显。此时，可以通过调整传感器的位置与传感器的探测方向来改变信号从不同放电源至传感器接收端的传播路径，然后再对叠加的脉冲信号进行分离。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，仍然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。