本發(fā)明涉及電纜局放定位，尤其是涉及一種基于粒子濾波的電纜局放定位方法、裝置及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、電力電纜作為輸電和配電系統(tǒng)中的重要組成部分，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。電纜的局部放電（partial?discharge,?pd）現(xiàn)象是電纜絕緣老化和故障的主要前兆，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位局部放電有助于防止電纜故障的進(jìn)一步惡化，減少停電事故的發(fā)生。

2、傳統(tǒng)的局部放電檢測(cè)方法主要包括以下幾種：超聲波檢測(cè)：局部放電會(huì)產(chǎn)生超聲波信號(hào)，超聲波傳感器可以捕捉這些信號(hào)。超聲波檢測(cè)具有較高的靈敏度，但在復(fù)雜環(huán)境中容易受到噪聲干擾，影響定位精度。高頻脈沖電流（hfct）檢測(cè)：局部放電會(huì)產(chǎn)生高頻電流脈沖信號(hào)，hfct傳感器可以檢測(cè)到這些信號(hào)。hfct檢測(cè)適用于在線監(jiān)測(cè)，但其檢測(cè)范圍受限，難以精確定位局放源。盡管上述方法在局部放電檢測(cè)中各有優(yōu)勢(shì)，但單一方法在定位局放源時(shí)往往存在一定的局限性。例如，超聲波檢測(cè)容易受環(huán)境噪聲影響，hfct檢測(cè)范圍有限。因此，如何綜合利用多種檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合其他檢測(cè)手段，提高電纜局放定位的準(zhǔn)確性和可靠性，成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3、近年來(lái)，數(shù)據(jù)融合技術(shù)的發(fā)展為解決這一問題提供了新的思路。通過融合來(lái)自多種檢測(cè)方法的數(shù)據(jù)，可以充分利用不同方法的優(yōu)勢(shì)，互補(bǔ)其不足，從而提高定位精度和抗干擾能力。然而，數(shù)據(jù)融合之后如何準(zhǔn)確的提取融合數(shù)據(jù)中的特征目前還缺少相關(guān)研究，導(dǎo)致局放定位準(zhǔn)確性和可靠性不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了提供一種基于粒子濾波的電纜局放定位方法、裝置及介質(zhì)，通過綜合利用超聲波檢測(cè)和hfct檢測(cè)技術(shù)，顯著提高局放源的定位準(zhǔn)確性和可靠性。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、一種基于粒子濾波的電纜局放定位方法，包括以下步驟：

4、獲取多傳感器采集的電纜局部放電信號(hào)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到綜合特征向量；

5、將綜合特征向量作為粒子濾波算法的觀測(cè)值，利用粒子濾波算法進(jìn)行粒子初始化、粒子狀態(tài)更新和重采樣，構(gòu)建新的粒子集合，根據(jù)新的粒子集合中的粒子位置及權(quán)重進(jìn)行下一時(shí)刻的電纜局放定位。

6、所述傳感器包括超聲傳感器和高頻脈沖電流傳感器。

7、所述超聲傳感器沿電纜表面均勻布置，其中，電纜接頭、轉(zhuǎn)角和其他易發(fā)生局部放電的區(qū)域至少布置一個(gè)超聲傳感器；所述高頻脈沖電流傳感器布置在電纜的每個(gè)接頭處和接地處。

8、對(duì)超聲傳感器和高頻脈沖電流傳感器采集的電纜局部放電信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步，并提取各自的信號(hào)特征，對(duì)提取的特征進(jìn)行加權(quán)融合或特征拼接，得到綜合特征向量，其中，超聲傳感器采集的數(shù)據(jù)的信號(hào)特征包括超聲波信號(hào)的幅值、頻率和到達(dá)時(shí)間，高頻脈沖電流傳感器采集的數(shù)據(jù)的信號(hào)特征包括高頻電流脈沖信號(hào)的波形的幅值、上升時(shí)間、脈寬。

9、所述粒子初始化包括以下步驟：

10、1）確定粒子數(shù)量并將粒子在電纜長(zhǎng)度上均勻分布以確定粒子初始位置；

11、；

12、其中， l為電纜長(zhǎng)度， n為粒子數(shù)量，為粒子 i的初始位置；

13、2）賦予每個(gè)粒子相同的初始權(quán)重：

14、；

15、其中，為粒子 i的初始權(quán)重；

16、3）計(jì)算粒子的特征值

17、在每個(gè)時(shí)間步 t，計(jì)算每個(gè)粒子 i的位置對(duì)應(yīng)的綜合特征向量，具體步驟如下：根據(jù)每個(gè)傳感器的位置和對(duì)應(yīng)位置的綜合特征向量構(gòu)建特征映射表，確定與粒子位置最近的左側(cè)和右側(cè)傳感器的位置，分別記為和，基于特征映射表確定其對(duì)應(yīng)的綜合特征向量和，使用線性插值計(jì)算的特征值：

18、。

19、所述粒子狀態(tài)更新具體為根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型預(yù)測(cè)粒子的下一時(shí)刻位置，利用觀測(cè)值和測(cè)量模型更新粒子的權(quán)重，并歸一化權(quán)重，其中，

20、所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型表示為：

21、；

22、其中，為零均值高斯噪聲；

23、利用觀測(cè)值和測(cè)量模型更新粒子的權(quán)重：

24、；

25、；

26、其中，為 t時(shí)刻的粒子 i的權(quán)重，為 t時(shí)刻的觀測(cè)值，為測(cè)量噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差；

27、對(duì)更新后的粒子權(quán)重進(jìn)行權(quán)重歸一化為：

28、；

29、其中，為歸一化后的粒子 i在 t+1時(shí)刻的權(quán)重。

30、所述重采樣包括以下步驟：

31、根據(jù)粒子狀態(tài)更新中歸一化后的權(quán)重計(jì)算累積權(quán)重：

32、；

33、其中，為粒子 i的累積權(quán)重；

34、生成 n個(gè)在區(qū)間[0,1]上均勻分布的隨機(jī)數(shù)；

35、使用累積權(quán)重和生成的隨機(jī)數(shù)進(jìn)行重采樣，選擇新的粒子集合：初始化索引 i=1；

36、對(duì)于隨機(jī)數(shù)()，判斷是否小于等于，若，則將對(duì)應(yīng)的粒子 i加入新的粒子集合；如果，則增加 i的值，進(jìn)行下一次判斷；遍歷完畢后得到新的粒子集合，并對(duì)新的粒子集合中的粒子賦予均勻分布的權(quán)重：

37、。

38、所述根據(jù)新的粒子集合中的粒子位置及權(quán)重進(jìn)行下一時(shí)刻的電纜局放定位的計(jì)算方法為：

39、；

40、其中，為 t+1時(shí)刻的局放位置估計(jì)值。

41、一種基于粒子濾波的電纜局放定位裝置，包括存儲(chǔ)器、處理器，以及存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器中的程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述所述的方法。

42、一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有程序，所述程序被執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述所述的方法。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

44、（1）多傳感器融合提升定位精度：

45、本發(fā)明通過綜合利用超聲波檢測(cè)和高頻脈沖電流（hfct）檢測(cè)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)的融合。這種方法充分發(fā)揮了各檢測(cè)手段的優(yōu)勢(shì)，克服了單一檢測(cè)方法的局限性，從而顯著提高了電纜局部放電（pd）定位的精度。增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，為電纜局放定位提供了更全面和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

46、（2）引入數(shù)據(jù)融合算法優(yōu)化觀測(cè)值：

47、本發(fā)明創(chuàng)新性地引入了數(shù)據(jù)融合算法，將不同傳感器提取的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均或特征拼接，形成綜合特征向量作為粒子濾波的觀測(cè)值。通過這種數(shù)據(jù)融合方法，可以充分利用各類傳感器提供的多維信息，提高了觀測(cè)值的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，確保了在復(fù)雜電磁環(huán)境下仍能高效、準(zhǔn)確地進(jìn)行局放定位。

48、（3）改進(jìn)的粒子濾波與高效重采樣策略：

49、本發(fā)明在粒子濾波算法中，通過初始化粒子位置和權(quán)重、狀態(tài)預(yù)測(cè)、測(cè)量更新和重采樣等步驟，實(shí)現(xiàn)了高精度的局放源定位。特別是改進(jìn)的重采樣策略，通過系統(tǒng)重采樣方法生成新的粒子集合，有效解決了粒子權(quán)重退化問題。該策略能夠保持粒子濾波算法的數(shù)值穩(wěn)定性和定位準(zhǔn)確性，確保粒子權(quán)重分布的合理性，從而提高了定位結(jié)果的可靠性和魯棒性。