一种避雷器结构健康在线监测分析系统技术方案

本发明专利技术公开了一种避雷器结构健康在线监测分析系统，包括数据采集模块、控制模块、数据分析模块和数据库模块，数据采集模块对避雷器的运行状态数据进行实时采集，由控制模块进行解析并分类后发送至数据库模块中进行存储，向数据分析模块发送分析指令，数据分析模块从数据库模块中获取运行状态数据，对避雷器结构的健康状况进行分析，将分析结果存入数据库模块中供用户查询，数据库模块用于存储避雷器运行状态数据和结构健康分析结果。本发明专利技术通过采用阻性电流三次谐波分量来进行故障判断，以提高避雷器结构健康状况远程监测分析的有效性。

On line monitoring and analysis system of lightning arrester structure

The invention discloses a lightning arrester online structural health monitoring and analysis system, including data acquisition module, control module, data analysis module and database module, data acquisition module, running state data of lightning arrester are collected by the control module, analyze and classify stored and transmitted to the database module, data analysis module send analysis instruction, data analysis module acquires data from the database operation module, the arrester structural health status were analyzed, the analysis results are stored in the database for the user query module, database module for storing arrester running state data structure and health analysis results. The invention adopts the three harmonic component of the resistance current to judge the fault, so as to improve the validity of the remote monitoring and analysis of the structural health condition of the lightning arrester.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统高压设备在线监测
，更为具体地讲，涉及一种避雷器结构健康在线监测分析系统。
技术介绍
传统的避雷器监测方式分为两种，一种是定期做停电试验检查，这种方法需要停电，加的实验电压过低，测试周期长，需人工搬运设备去现场检查，操作繁琐，还不能实时地反应避雷器的绝缘情况；第二种是不断电的检测方式，即在避雷器接地端接测量仪器监测避雷器泄漏电流等数据，这种方式存在测试周期过长，无法及时发现故障等缺点。传统的测量方式不仅工程繁杂而且耗费人力物力，测量方法简单考虑不全，容易受到人为因素的影响，不能实时反映避雷器状况，在检测精度等方面达不到要求。近年发展起来的避雷器在线监测系统结合了嵌入式、传感器、数字信号处理、数据库等技术，将信号采集装置安装在避雷器上，装置采集的数据远程传输给软件系统，由软件系统对采集数据进行分析来诊断避雷器状况。避雷器在线监测的最终目标是要对采集的数据进行分析、处理和故障诊断，实时反应避雷器的电气状况。避雷器在线监测系统的硬件模块完成采集信号的调理、模数转换、滤波等处理，此时硬件处理的数据还不能作为分析的样本，还需要结合软件系统对数据进行时间标识、信号处理、图表分析和前后期大量数据样本对比后，才能通过算法进行避雷器故障诊断分析。关于避雷器健康状况的分析，迄今为止，主要有两种处理方法，一种是运用算法将测到的全电流分离出阻性电流，根据阻性电流的变化判断避雷器的故障、受潮以及老化程度，另外一种是直接通过硬件装置设计，通过容性电流补偿的方法来消除容性电流的干扰，最终得到阻性电流，但是分离出的阻性电流的精度依然不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种避雷器结构健康在线监测分析系统，采用阻性电流三次谐波分量来进行故障判断，提高避雷器结构健康状况远程监测分析的有效性。为实现上述专利技术目的，本专利技术避雷器结构健康在线监测分析系统包括数据采集模块、控制模块、数据分析模块和数据库模块，其中：数据采集模块用于根据预设采集参数对避雷器的运行状态数据进行实时采集，运行状态数据包括避雷器各相的全电流和参考相位、当前雷击事件和雷击强度，发送至控制模块；控制模块用于对数据采集模块的采集参数进行控制，接收运行状态数据进行解析并分类发送至数据库模块中进行存储，向数据分析模块发送分析指令；数据分析模块接收到分析指令后，从数据库模块中获取运行状态数据，对避雷器结构的健康状况进行分析，将分析结果存入数据库模块中供用户查询；数据分析模块包括超值报警模块、数据预处理模块、阻性电流计算模块、谐波分析模块以及故障判断模块；超值报警模块分别提取各个相位预设时长的全电流数据，计算得到该相位的全电流有效值，如果超过预设门限，则进行报警，否则不作任何操作；数据预处理模块用于对全电流数据进行去噪预处理，将处理后的全电流数据发送给阻性电流计算模块；阻性电流计算模块用于从去噪预处理后的全电流数据中分离出阻性电流，发送给谐波分析模块；谐波分析模块用于根据阻性电流通过带通滤波器得到阻性电流三次谐波分量的幅值，发送给故障判断模块；故障判断模块根据阻性电流三次谐波分量的幅值判断避雷器是否存在故障，如果存在则报警，否则不作任何操作；数据库模块用于存储避雷器运行状态数据和结构健康分析结果。本专利技术避雷器结构健康在线监测分析系统，包括数据采集模块、控制模块、数据分析模块和数据库模块，数据采集模块对避雷器的运行状态数据进行实时采集，由控制模块进行解析并分类后发送至数据库模块中进行存储，向数据分析模块发送分析指令，数据分析模块从数据库模块中获取运行状态数据，对避雷器结构的健康状况进行分析，将分析结果存入数据库模块中供用户查询，数据库模块用于存储避雷器运行状态数据和结构健康分析结果。本专利技术在数据分析模块中，对数据进行去噪预处理，并且分离出阻性电流三次谐波分量来进行故障判断，以提高避雷器结构健康状况远程监测分析的有效性。附图说明图1是本专利技术避雷器结构健康在线监测分析系统的具体实施方式结构图；图2是本专利技术中基于小波去噪和汉宁窗的去噪预处理方法的流程图；图3是正常避雷器和老化避雷器的全电流对比图；图4是正常避雷器和老化避雷器的阻性电流三次谐波分量对比图；图5是正常避雷器和受潮避雷器的阻性电流三次谐波分量对比图；图6是正常避雷器和受损避雷器的阻性电流三次谐波分量对比图；图7是本实施例中显示模块的采集参数与通信参数设置界面；图8是本实施例中显示模块的避雷器实时监测数据显示界面。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例图1是本专利技术避雷器结构健康在线监测分析系统的具体实施方式结构图。如图1所示，本专利技术避雷器结构健康在线监测分析系统包括数据采集模块1、控制模块2、数据分析模块3和数据库模块4。数据采集模块1用于根据预设采集参数对避雷器的运行状态数据进行实时采集，运行状态数据包括避雷器各相的全电流和参考相位、当前雷击事件和雷击强度，发送至控制模块2。全电流也称为泄露电流，是避雷器的重要参数。参考相位是母线电压和全电流的相位差，主要用于计算阻性电流。由于避雷器的全电流I由阻性电流Ir和容性电流Ic组成，通常认为母线电压U和阻性电流Ir同相位，容性电流Ic和阻性电流Ir成90度，求出全电流和母线电压的电位差即参考相位就可以通过公式求得阻性电流Ir。当前雷击事件根据预设的雷击门限进行判断，如果某相全电流超过预设雷击门限，则认为该相发生雷击事件，雷击强度根据发生雷击事件时全电流超过雷击门限的程度进行划分，超过雷击门限越多，则雷击强度越大。数据采集模块1可以根据用户设置按照预设周期进行主动数据采集与发送，也可以根据控制模块2的指令进行被动数据采集与发送。控制模块2用于对数据采集模块1的采集参数进行控制，接收运行状态数据进行解析并分类发送至数据库模块4中进行存储，向数据分析模块3发送分析指令，分析指令可以是周期性触发的指令，也可以是用户通过控制模块2下发的指令。数据分析模块3接收到分析指令后，从数据库模块4中获取运行状态数据，对避雷器结构的健康状况进行分析，将分析结果存入数据库模块4中供用户查询。数据库模块4用于存储避雷器运行状态数据和结构健康分析结果，包括多个子数据库：各相的全电流数据库、各相的参考相位数据库、雷击事件数据库等。数据库的具体结构可以根据实际情况来设置，例如当数据采集时采用了不同采样率或信道增益，那么全电流数据库可以分别有对应不同采样率的数据库、对应不同信道增益的数据库。所有的数据在实时存储时都有时间标签，选择对应的数据库可以查询任意时间内的数据。一般来说，数据采集模块1设置在避雷器端，也就是下位机端，控制模块2、数据分析模块3和数据库模块4设置在监测端，也就是上位机端，下位机和上位机可以通过有线或无线通信方式进行通信，其具体的通信协议和数据格式可以根据实际需要进行设置的。根据以上说明可知，对于本专利技术的避雷器结构健康在线监测分析系统，其核心在于数据分析模块3。根据图1可知，数据分析模块3包括超值报警模块31、数据预处理模块32、阻性电流计算模块33、谐波分析模块34以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种避雷器结构健康在线监测分析系统，其特征在于包括数据采集模块、控制模块、数据分析模块和数据库模块，其中：数据采集模块用于根据预设采集参数对避雷器的运行状态数据进行实时采集，运行状态数据包括避雷器各相的全电流和参考相位、当前雷击事件和雷击强度，发送至控制模块；控制模块用于对数据采集模块的采集参数进行控制，接收运行状态数据进行解析并分类发送至数据库模块中进行存储，向数据分析模块发送分析指令；数据分析模块接收到分析指令后，从数据库模块中获取运行状态数据，对避雷器结构的健康状况进行分析，将分析结果存入数据库模块中供用户查询；数据分析模块包括超值报警模块、数据预处理模块、阻性电流计算模块、谐波分析模块以及故障判断模块；超值报警模块分别提取各个相位预设时长的全电流数据，计算得到该相位的全电流有效值，如果超过预设门限，则进行报警，否则不作任何操作；数据预处理模块用于对全电流数据进行去噪预处理，将处理后的全电流数据发送给阻性电流计算模块；阻性电流计算模块用于从去噪预处理后的全电流数据中分离出阻性电流，发送给谐波分析模块；谐波分析模块用于根据阻性电流通过带通滤波器得到阻性电流三次谐波分量的幅值，发送给故障判断模块；故障判断模块根据阻性电流三次谐波分量的幅值判断避雷器是否存在故障，如果存在则报警，否则不作任何操作；数据库模块用于存储避雷器运行状态数据和结构健康分析结果。...

【技术特征摘要】
1.一种避雷器结构健康在线监测分析系统，其特征在于包括数据采集模块、控制模块、数据分析模块和数据库模块，其中：数据采集模块用于根据预设采集参数对避雷器的运行状态数据进行实时采集，运行状态数据包括避雷器各相的全电流和参考相位、当前雷击事件和雷击强度，发送至控制模块；控制模块用于对数据采集模块的采集参数进行控制，接收运行状态数据进行解析并分类发送至数据库模块中进行存储，向数据分析模块发送分析指令；数据分析模块接收到分析指令后，从数据库模块中获取运行状态数据，对避雷器结构的健康状况进行分析，将分析结果存入数据库模块中供用户查询；数据分析模块包括超值报警模块、数据预处理模块、阻性电流计算模块、谐波分析模块以及故障判断模块；超值报警模块分别提取各个相位预设时长的全电流数据，计算得到该相位的全电流有效值，如果超过预设门限，则进行报警，否则不作任何操作；数据预处理模块用于对全电流数据进行去噪预处理，将处理后的全电流数据发送给阻性电流计算模块；阻性电流计算模块用于从去噪预处理后的全电流数据中分离出阻性电流，发送给谐波分析模块；谐波分析模块用于根据阻性电流通过带通滤波器得到阻性电流三次谐波分量的幅值，发送给故障判断模块；故障判断模块根据阻性电流三次谐波分量的幅值判断避雷器是否存在故障，如果存在则报警，否则不作任何操作；数据库模块用于存储避雷器运行状态数据和结构健康分析结果。2.根据权利要求1所述的避雷器结构健康在线监测分析系统，其特征在于，所述数据预处理模块对全电流数据进行去噪预处理的具体方法为：S1：从数据库模块4的全电流数据库中提取出包含2M个数据的全电流数据，记为I(t)；S2：对全电流数据I(t)进行小波分解，得到三组高频系数，每组高频系数包含D个系数；S3：对三组高频系数去绝对值后求取中值d0，根据经验公式var＝d0/0.6745求得噪声方差估值var，然后计算第j层对应的阈值其中j＝1,2,3，N表示离散电流信号的长度；根据以下公式计算阈值量化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘群英，孟劲松，陈树恒，高斌，王洪海，高旭光，赵任光，张昌华，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51