一种接地网信号提取方法及装置与流程

本发明涉及信号处理，具体涉及一种接地网信号提取方法及装置。

背景技术：

1、电力安全在电力工业中有着举足轻重的地位。随着现代化技术的进步，对电力行业的需求日益增大。其中变电站接地网是维护电力系统稳定运行，保障运行维护人员和电力设备安全的电力系统重要组成部分。电气装置在遭受到雷击或电力系统发生短路故障时，可以迅速通过接地网排泄故障电流，并且有效降低地电位升。因此接地网的性能好坏对于电力系统的安全有着极为重要的意义。

2、由于变电站的电力设备都通过接地引下线与接地网相连，接地网位于地表以下部分很难判别其走向及拓扑分布。另外有些变电站建造年代久远，可能存在接地网设计图纸破损或丢失的情况，从而难以进行接地网的改造升级和腐蚀检测。另外，部分变电站由于施工水平有限，存在接地网的实际引下线与设计图纸的拓扑结构不对应或是接地网拓扑资料丢失的问题，这都会给后续工作带来较复杂的处理方式和较高的成本，同时传统的拓扑检测方式采用有线传输数据或是通过路由器的方式传输数据，这些方式不仅速度慢而且现场便携性和可操作性不高，增加了接地网拓扑检测和后续工作的复杂程度。磁场微分法是一种接地网导体定位方法，将微分法应用于磁场法测量，由于测量环境易受到变电站周围电磁干扰的影响，往往会造成用于探测的弱信号受随机噪声干扰不能得到满意的测量结果，而降低测量系统整体的信噪比。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种接地网信号提取方法及装置，能够至少部分地解决现有技术中存在的问题。

2、一方面，本发明提出一种接地网信号提取方法，包括：

3、建立接地网载流模型，通过磁场微分法建立其各阶导数波形，采用数字式平均的方式在频域实现梳状滤波器，并对被测信号进行滤波处理，得到滤波后磁场微分输出信号平均结果；

4、若确定所述被测信号满足与各阶导数波形分别对应的磁场微分信号，且所述被测信号可拆分为变电站非干扰噪声信号和变电站干扰噪声信号，则对所述被测信号进行数字式累加平均计算；

5、根据所述滤波后磁场微分输出信号平均结果和数字式累加平均计算结果，进行信号提取。

6、其中，所述对被测信号进行滤波处理，得到滤波后磁场微分输出信号平均结果，包括：

7、根据如下公式表示滤波后磁场微分输出信号平均结果：

8、

9、其中，a(t)为滤波后磁场微分输出信号平均结果、n为取样总数、i为第i次取样、x(t)为被测信号、t表示时间、t为被测信号的周期、h(t)为滤波系统的冲激响应函数。

10、其中，所述对所述被测信号进行数字式累加平均计算，包括：

11、根据如下公式对所述被测信号进行数字式累加平均计算：

12、

13、其中，a(j)为数字式累加平均计算结果、n为取样总数、i为第i次取样、j为取样的第j道、xij＝sj+nij，其中，sj为第j道的取样值、nij为在第j道的第i次取样的变电站干扰噪声信号。

14、其中，在所述根据所述滤波后磁场微分输出信号平均结果和数字式累加平均计算结果，进行信号提取的步骤之后，所述接地网信号提取方法还包括：

15、根据如下数字式平均运算过程的表达式表示信号提取过程：

16、

17、其中，a(j)为数字式累加平均计算结果、n为取样总数、i为第i次取样、j为取样的第j道、tj为第j道的取样时间、t为被测信号的周期、m为取样总道数。

18、其中，所述接地网信号提取方法还包括：

19、计算在所述数字式平均运算过程中n次不同时刻取样值的累计平均改善系统信噪比倍数。

20、其中，所述计算在所述数字式平均运算过程中n次不同时刻取样值的累计平均改善系统信噪比倍数，包括：

21、获取n次累加结果；所述n次累加结果包括与磁场微分信号对应的第一累加分项，以及与变电站干扰噪声信号对应的第二累加分项；

22、根据所述第二累加分项计算得到变电站干扰噪声信号的均方根值，根据磁场微分信号的取样值、所述均方根值和n，计算累加后输出磁场微分信号的信噪比；

23、将所述累加后输出磁场微分信号的信噪比与各取样周期分别对应的磁场微分信号的信噪比之比作为累计平均改善系统信噪比倍数。

24、一方面，本发明提出一种接地网信号提取装置，包括：

25、滤波单元，用于建立接地网载流模型，通过磁场微分法建立其各阶导数波形，采用数字式平均的方式在频域实现梳状滤波器，并对被测信号进行滤波处理，得到滤波后磁场微分输出信号平均结果；

26、计算单元，用于若确定所述被测信号满足与各阶导数波形分别对应的磁场微分信号，且所述被测信号可拆分为变电站非干扰噪声信号和变电站干扰噪声信号，则对所述被测信号进行数字式累加平均计算；

27、提取单元，用于根据所述滤波后磁场微分输出信号平均结果和数字式累加平均计算结果，进行信号提取。

28、再一方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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下方法：

29、建立接地网载流模型，通过磁场微分法建立其各阶导数波形，采用数字式平均的方式在频域实现梳状滤波器，并对被测信号进行滤波处理，得到滤波后磁场微分输出信号平均结果；

30、若确定所述被测信号满足与各阶导数波形分别对应的磁场微分信号，且所述被测信号可拆分为变电站非干扰噪声信号和变电站干扰噪声信号，则对所述被测信号进行数字式累加平均计算；

31、根据所述滤波后磁场微分输出信号平均结果和数字式累加平均计算结果，进行信号提取。

32、本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，包括：

33、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下方法：

34、建立接地网载流模型，通过磁场微分法建立其各阶导数波形，采用数字式平均的方式在频域实现梳状滤波器，并对被测信号进行滤波处理，得到滤波后磁场微分输出信号平均结果；

35、若确定所述被测信号满足与各阶导数波形分别对应的磁场微分信号，且所述被测信号可拆分为变电站非干扰噪声信号和变电站干扰噪声信号，则对所述被测信号进行数字式累加平均计算；

36、根据所述滤波后磁场微分输出信号平均结果和数字式累加平均计算结果，进行信号提取。

37、本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下方法：

38、建立接地网载流模型，通过磁场微分法建立其各阶导数波形，采用数字式平均的方式在频域实现梳状滤波器，并对被测信号进行滤波处理，得到滤波后磁场微分输出信号平均结果；

39、若确定所述被测信号满足与各阶导数波形分别对应的磁场微分信号，且所述被测信号可拆分为变电站非干扰噪声信号和变电站干扰噪声信号，则对所述被测信号进行数字式累加平均计算；

40、根据所述滤波后磁场微分输出信号平均结果和数字式累加平均计算结果，进行信号提取。

41、本发明实施例提供的接地网信号提取方法及装置，建立接地网载流模型，通过磁场微分法建立其各阶导数波形，采用数字式平均的方式在频域实现梳状滤波器，并对被测信号进行滤波处理，得到滤波后磁场微分输出信号平均结果；若确定所述被测信号满足与各阶导数波形分别对应的磁场微分信号，且所述被测信号可拆分为变电站非干扰噪声信号和变电站干扰噪声信号，则对所述被测信号进行数字式累加平均计算；根据所述滤波后磁场微分输出信号平均结果和数字式累加平均计算结果，进行信号提取，能够有效提取接地网微弱磁场信号，以提升测量系统准确性。