[發(fā)明專利]一種用于局部放電多光譜監(jiān)測數據分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110214974.X
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN113009295B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設計）人: 任明;張崇興;董明
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01J3/28;G06F17/16
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本發(fā)明公開了一種用于局部放電多光譜監(jiān)測數據分析方法，方法中，獲得探測對象的絕緣介質或界面中的局部放電所產生的輻射光譜分布，并按照等間隔波長將光譜線分為均勻的n個光譜帶，利用關聯光譜覆蓋率F評價光譜檢測對放電光譜特征的反映程度，獲得最能夠體現放電光輻射特征的多個關聯光譜帶；實時獲得基于關聯光譜帶的多光譜同步脈沖數據，多光譜同步脈沖數據包括光譜脈沖的幅值和時間信息，基于每個光譜脈沖的幅值和時間信息形成多光譜特征參數矩陣；關聯電壓同步相位及多光譜特征參數矩陣，繪制放電多光譜周相譜圖；基于放電多光譜周相譜圖特征提取以獲得多光譜監(jiān)測數據。

技術領域

本發(fā)明屬于局部放電領域，特別是一種用于局部放電多光譜監(jiān)測數據分析方法。

背景技術

金屬封閉式氣體開關設備具有占地面積小、環(huán)境適應性強等優(yōu)點，在配電系統(tǒng)中廣泛應用。由于開關內部絕緣結構緊湊，工作負荷大，由開關絕緣問題所導致的事故時有發(fā)生。而在開關柜設計、生產、裝配、運行過程中產生的初期絕緣缺陷，可能逐漸發(fā)展為較為嚴重的短路故障甚至引起爆炸。

開關內部的絕緣故障多由異常放電所引起，如高壓導體上金屬毛刺尖端、屏蔽罩懸浮電位、電極損傷、絕緣子表面狀態(tài)不良，都是導致開關內部絕緣擊穿或閃絡的重要誘因。

目前對開關柜內絕緣放電的檢(監(jiān))測主要依靠地電波法、超聲法和特高頻法，但近年來的運維經驗表明，上述方法雖然能夠靈活地應用于帶電巡檢，但確時常受到現場不確定性電磁或聲波干擾，難以判斷檢測結果的有效性，并且絕大多數檢測結果難以對放電的嚴重程度給出明確估計。近年來，由于光學檢測具有較好的抗干擾性，在開關設備放電監(jiān)測中也得到了應用，但現有開關設備中的光學監(jiān)測大多用于電弧光判定，利用較高的光通量整定值和母線電流整定值共同實現繼電保護，然而該方法僅能對能量較大的電弧光做出響應，而無法探測相對較弱的局部放電或絕緣爬電。

對于非光學局部放電檢測方法，地電波法、超聲法和特高頻法，但近年來的運維經驗表明，上述方法雖然能夠靈活地應用于帶電巡檢，但確時常受到現場不確定性電磁或聲波干擾，難以判斷檢測結果的有效性，并且絕大多數檢測結果難以對放電的嚴重程度給出明確估計。

放電不但伴隨著快速的電荷增殖和轉移過程，還伴隨著光輻射，并且光輻射所攜帶的光譜特征，在放電診斷中具有較好的本征性，能夠反映放電發(fā)展模式和放電能量的高低，并且光學耦合不受空間電磁和聲波干擾，具有較高的置信度，而封閉式開關設備內部的低光噪環(huán)境也為光學放電監(jiān)測提供了條件。因此，利用光輻射特征和光譜特征對放電進行有效監(jiān)測，具有準確性高、診斷結論明確的優(yōu)點。目前的光學局部放電檢測及分析方法大致分為兩種方案：

(1)熒光光纖法。以熒光光纖測量系統(tǒng)為載體，以熒光激發(fā)光脈沖作為測量對象，以光脈沖熒光強度、頻次作為放電判斷依據。熒光光纖測量系統(tǒng)包括裸熒光光纖、光纖連接器、熔融石英光纖、光纖準直器、光電轉換單元、信號處理單元及AD采樣單元構成。其分析方法為：將裸熒光光纖外體暴露于放電光輻射范圍內，通過熒光光纖將紫外光信號轉置為熒光波段，并通過光纖連接器輸入石英光纖進行光信號傳輸，由光纖連接器均化光束并導入光電轉換單元探測窗口。得到熒光光脈沖后，記錄光脈沖幅值和峰值時間，然后利用時間序列分析或相位統(tǒng)計分析方法，對光脈沖進行統(tǒng)計特征分析，從而進一步判斷放電類型；而對于放電能量的判斷則是利用光脈沖相對強度隨時間的變化率進行判斷的，因為光輻射強度與未知的放電未知和光電探測系統(tǒng)增益相關，難以對放電能量進行判斷。

(2)直接探測法。通過將單光子級別光電探測器(如PMT或微型PMT)直接置入設備，對放電產生的較寬波段范圍內光子進行探測，這種方法需要制備特殊的密封法蘭結構和高壓電源供電系統(tǒng)，一般不作為設備在線監(jiān)測裝置，在實驗室設備中應用較為常見。同樣，對光電探測器輸出光脈沖幅值和峰值時間進行記錄，然后利用時間序列分析或相位統(tǒng)計分析方法，對光脈沖進行統(tǒng)計特征分析，從而進一步判斷放電類型；而對于放電能量的判斷則是利用光脈沖相對強度隨時間的變化率進行判斷的，因為光輻射強度與未知的放電未知和光電探測系統(tǒng)增益相關，難以對放電能量進行判斷。