本發明屬于礦用電纜故障診斷，尤其涉及一種基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷系統及方法。

背景技術：

1、礦山的復雜環境、嚴苛的工況以及頻繁的負載變化，對作為煤礦供電系統核心元件的礦用電纜的運行提出了極高的要求。煤礦井下空氣濕度大，不同區域溫度差異較大，礦用電纜絕緣極易出現老化，導致絕緣下降，礦用電纜在承受高溫、高濕等惡劣條件，以及面對長時間的高負荷運轉時，極易產生過熱、絕緣老化等問題，并且煤礦井下的空間狹窄，礦用電纜容易受到砸、碰及拖拽等突發狀況而使電纜絕緣被破壞，發生接地或漏電故障。一旦礦用電纜故障，將導致礦井停電，生產中斷，甚至可能引發安全事故。因此，對礦用電纜的運行狀態進行精準監測與故障診斷，對維護設備安全以及保障礦井生產穩定等方面具有重要意義。

2、近年來，隨著人工智能和信號處理技術的發展，基于特征識別與機器學習算法的礦用電纜故障診斷方法逐漸成為檢測礦用電纜缺陷和故障的新型手段。當發生故障時，礦用電纜底線或屏蔽層中多頻帶漏電流信號中蘊含著豐富的特征信息，能有效反映礦用電纜內部的缺陷或故障狀態。然而由于礦井環境復雜多變，礦用電纜多頻帶漏電流信號的頻率、波長和強度等參數會隨之波動，使得傳統依賴經驗的判斷難以有效識別礦用電纜的運行狀態。因此，迫切需要提出一種基于多頻帶漏電流信號的智能診斷技術，以實現礦用電纜異常的精準識別，為礦井電力設備的安全穩定運行提供重要保障，推動礦山電力系統智能化管理水平的提升。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提出一種基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷方法，該方法基于礦用電纜的多頻帶漏電流特征進行挖掘，并提出了一種柔性動態門檻值去噪方法，能夠對系統采集的多頻帶漏電流信號進行預處理，同時結合深度卷積神經網絡，對多頻帶漏電流特征進行多層次挖掘與分析，利于實現對礦用電纜異常的精準識別。

2、本發明為了實現上述目的，采用如下技術方案：基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷方法，包括如下步驟：步驟1.?對獲取的礦用電纜多頻帶漏電流信號進行降噪預處理；其中，礦用電纜多頻帶漏電流信號是由同步采集的高頻漏電流信號和低頻漏電流信號組合得到；其中，高頻漏電流信號和低頻漏電流信號為同一原始信號的兩個同源數據；步驟2.?對經過步驟1預處理后的礦用電纜多頻帶漏電流信號進行特征提取，并對提取的礦用電纜多頻帶漏電流特征進行標注，得到訓練數據集；步驟3.?搭建基于卷積神經網絡的礦用電纜故障診斷模型，基于步驟2得到的訓練數據集對礦用電纜故障診斷模型進行訓練，得到訓練好的礦用電纜故障診斷模型；將待診斷的礦用電纜多頻帶漏電流信號按照步驟1的方式進行降噪預處理，并經過步驟2的特征提取后，輸入訓練好的礦用電纜故障診斷模型，得到礦用電纜故障診斷結果。

3、本發明的目的在于提出一種基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷系統，該系統能夠單獨采集電纜中低頻漏電流和高頻接地線漏電流，實現多頻帶漏電流采集。

4、本發明為了實現上述目的，采用如下技術方案：基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷系統，包括多頻帶漏電流礦用電纜故障信息采集裝置以及上位機；多頻帶漏電流礦用電纜故障信息采集裝置用于采集礦用電纜多頻帶漏電流信號，并將采集的礦用電纜多頻帶漏電流信號傳輸給上位機；所述上位機包括存儲器和一個或多個處理器；存儲器中存儲有可執行代碼；所述處理器執行所述可執行代碼時，實現如上面所述的基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷方法。

5、多頻帶漏電流礦用電纜故障信息采集裝置包括設備支架、接地線導引通道、用于同步采集多頻帶電流的多頻帶漏電流數據采集單元以及采集數據處理單元；接地線導引通道設置于所述設備支架上，且具有供礦用電纜接地線穿過的兩個端口；采集數據處理單元也安裝于所述設備支架上；多頻帶漏電流數據采集單元包括低頻漏電流采集單元以及高頻漏電流采集單元；其中，低頻漏電流采集單元以及高頻漏電流采集單元均設置于所述設備支架上，且低頻漏電流采集單元位于所述高頻漏電流采集單元和接地線導引通道的上方；多頻帶漏電流礦用電纜故障信息采集裝置設置于礦用電纜的端部位置；其中，低頻漏電流采集單元的環形采集部分環繞設置在所述礦用電纜上；礦用電纜從端部引出的接地線，先由礦用電纜與低頻漏電流采集單元的環形采集部分之間形成的空隙部分向反方向穿回，再經過接地線導引通道引出，并接地；此處的反方向，是指由多頻帶漏電流礦用電纜故障信息采集裝置所在的礦用電纜端部沿指向礦用電纜另一相對端部的方向；高頻漏電流采集單元的環形采集部分環繞設置在所述接地線導引通道上；低頻漏電流采集單元以及高頻漏電流采集單元均與采集數據處理單元相連，且分別用于將對應采集的低頻漏電信號以及高頻漏電信號發送給采集數據處理單元；多頻帶漏電流礦用電纜故障信息采集裝置的采集數據處理單元與上位機相連。

6、本發明具有如下優點：如上所述，本發明述及了一種基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷系統及方法，本發明方法基于礦用電纜多頻帶漏電流特征，提出了一種柔性動態門檻值去噪方法，能夠對多頻帶漏電流信號進行預處理，并且結合深度卷積神經網絡對多頻帶漏電流特征進行多層次挖掘與分析。首先對高頻漏電傳感器采集的多頻帶漏電流信號進行降噪，然后對正常、故障狀態下提取電纜多頻帶漏電流的主要頻率和故障頻率，并進行特征提取與深度卷積神經網絡的參數設定。該方法在復雜環境中表現出較高的診斷精度，能夠有效提高礦用電纜故障診斷的及時性與準確性，具備良好的實際應用價值與推廣前景。此外，為了滿足上述方法對于多頻帶漏電流的采集需求，本發明系統可以單獨采集礦用電纜中低頻漏電流和高頻接地線漏電流，從而實現多頻帶漏電流采集，很好地解決了現有零序電流傳感器對高頻響應不敏感和高頻傳感器對低頻電流不敏感，以及沒有專用的多頻帶漏電流采集裝置的技術問題。

技術特征：

1.基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷方法，其特征在于，

3.根據權利要求1所述的基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷方法，其特征在于，

4.根據權利要求1所述的基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷方法，其特征在于，

5.根據權利要求1所述的基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷方法，其特征在于，

6.基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷系統，其特征在于，包括多頻帶漏電流礦用電纜故障信息采集裝置以及上位機；

7.根據權利要求6所述的基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷系統，其特征在于，

8.根據權利要求7所述的基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷系統，其特征在于，

9.根據權利要求7所述的基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷系統，其特征在于，

10.根據權利要求7所述的基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷系統，其特征在于，

技術總結
本發明屬于礦用電纜故障診斷技術領域，具體公開了一種基于多頻帶漏電流特征的礦用電纜故障診斷系統及方法。本發明方法基于礦用電纜多頻帶漏電流特征，提出了一種柔性動態門檻值去噪方法，能夠對多頻帶漏電流信號進行預處理，并且結合深度卷積神經網絡對多頻帶漏電流特征進行多層次挖掘與分析。該方法在復雜環境中表現出較高的診斷精度，能夠有效提高礦用電纜故障診斷的及時性與準確性。此外，為了滿足對于多頻帶漏電流的采集需求，本發明系統可以單獨采集礦用電纜中低頻漏電流和高頻接地線漏電流，實現了多頻帶漏電流采集，解決了現有零序電流傳感器對高頻響應不敏感和高頻傳感器對低頻電流不敏感以及沒有專用的多頻帶漏電流采集裝置的技術問題。

技術研發人員：馮琛,李祖政
受保護的技術使用者：山東科技大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28