基于多维数据的非介入式配电网主设备监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于多维数据的非介入式配电网主设备监测装置及方法，包括多维信息采集模块用于获取环境温度，以及配电网主设备的声音数据、温度和可见光图像；第一处理模块用于对声音数据进行采样和提取特征频率，根据特征频率判断局部放电信号，当存在局部放电信号时，根据声音到达时间定位声源位置；根据环境温度对配电网主设备温度进行修正，在可见光图像上标注存在局部放电信号的声源位置和修正后的配电网主设备温度，以构建融合图；第二处理模块通过通讯模块将融合图传输至外部终端。从配电网主设备外部进行监测，不需对监测对象进行改造，且基于多维数据进行运行状态的识别，将主设备的运行状态等发送给外部终端，方便现场人员查看。便现场人员查看。便现场人员查看。

【技术实现步骤摘要】
基于多维数据的非介入式配电网主设备监测装置及方法


[0001]本专利技术涉及配电网主设备在线监测
，特别是涉及一种基于多维数据的非介入式配电网主设备监测装置及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]配电网主设备为配电网中传输电能的设备，包括配电变压器、开关柜、环网箱、电力电缆等。配电网主设备在结构上主要由多种性能良好的绝缘材料构成。在设备正常运行过程中由于受到各种外界物理化学因素的综合作用以及超负荷大电流冲击，会导致电气设备自身的绝缘性能逐渐下降，最终引起运行设备发生绝缘击穿，导致设备损坏，造成大面积的区域性停电。
[0004]目前，配电网主设备运行状态的检测方法中包括人工巡检，人工巡检指定期由巡检人员携带专业设备，如声波成像仪、热成像仪、局放检测仪等，对设备进行检测；但是，便携式测试仪功能单一，巡检人员往往携带多种设备，分别进行监测，而且操作场所环境恶劣，安全隐患高，此方法工作量大，检测效率低，受巡检人员技能水平影响，不能及时发现设备隐患。
[0005]配电网主设备运行状态的检测方法中还包括接触式测温法，将热敏电阻、温差电偶等传感器与被测物体相接触，二者温度保持相同的测量方法，对变压器温度，电缆接头温度等进行监视。但上述传感器对于已运行的设备，加装难度大，并且需要停电安装，不易推广。
[0006]非接触式测温法中，传感器和被测对象不接触，基于黑体辐射原理，有可见光和红外线测温传感器、光纤测温及声表面波测温等方法，光纤测温具有绝缘性能好，抗干扰能力强，克服高电磁干扰，测量结果更加准确，但是光纤测温系统非常昂贵，声表面波测温可以实现无线、无源测温，应用更方便，但价格也较高。而且仅依赖温度进行判断，更早期的缺陷无法识别。
[0007]超声波局放检测法中，当局部放电发生时会引起震动并发出声音，大多为人耳无法听到的超声波。通过超声传感器可以监视超声波，间接识别局放。但是超声传感器灵敏度不高，有效检测范围较小，检测效率不高。
[0008]特高频局放检测法是一种新的局部放电检测技术，具有抗干扰性好、灵敏度高、可对放电点定位、检测效率高等优点，但存在难以表征局放程度、灵敏度需要有外露绝缘子才能保证、无法实现放电量的标定等不足。
[0009]地电波局放检测法应用在环网箱局部放电检测中，其灵敏度高，抗干扰性强，且适于带电检测；但该方法应用时间较短，实际运行经验较少，依然存在难以充分挖掘和利用地电波进行状态评估和故障诊断的情况。
[0010]脉冲电流局放检测通常用于电气设备的型式试验、出厂试验和其他离线测试中，
通过无局部放电的可控升压测量系统实现测试；而实际运行设备现场由于存在各种形式的电磁干扰，并不具备相比于离线测试时的无局部放电升压测试条件，所以基于脉冲电流法的带电或在线局部放电测试应用较少。

技术实现思路

[0011]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于多维数据的非介入式配电网主设备监测装置及方法，从配电网主设备外部进行监测，不需要对监测对象进行任何的改造，且基于声音、温度、可见光图像的多维度数据进行运行状态的识别，并将目标主设备的运行状态及声像图、热像图、可见光图和融合图等实时发送给外部终端，方便现场巡检人员查看。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0013]第一方面，本专利技术提供一种基于多维数据的非介入式配电网主设备监测装置，包括：多维信息采集模块、第一处理模块、第二处理模块和通讯模块；
[0014]所述多维信息采集模块用于获取环境温度，以及配电网主设备的声音数据、温度和可见光图像，并将多维信息传输至第一处理模块；
[0015]所述第一处理模块用于对声音数据进行采样，提取采样数据的特征频率，根据特征频率判断局部放电信号，当存在局部放电信号时，根据声音到达时间定位声源位置；根据环境温度对配电网主设备温度进行修正，在可见光图像上标注存在局部放电信号的声源位置和修正后的配电网主设备温度，以构建声像图、热像图和可见光图的融合图；
[0016]所述第二处理模块接收融合图，并通过通讯模块将融合图传输至外部终端。
[0017]作为可选择的实施方式，所述多维信息采集模块包括麦克风阵列、红外探测器、可见光摄像装置和温度传感器；所述麦克风阵列用于采集配电网主设备发出的声音数据，所述红外探测器用于采集配电网主设备的温度，所述温度传感器用于采集环境温度；所述可见光摄像装置用于采集可见光图像。
[0018]作为可选择的实施方式，所述麦克风阵列包括若干个按螺旋方式排列的麦克风。
[0019]作为可选择的实施方式，所述第一处理模块包括信号调理电路和信号处理器；所述麦克风阵列与信号调理电路连接，所述信号调理电路连接信号处理器；所述红外探测器、可见光摄像装置和温度传感器均与信号处理器连接。
[0020]作为可选择的实施方式，所述信号调理电路接收声音数据，用于对声音数据进行采样，对采样数据进行特征频率的提取，并将提取的特征频率和采样数据传输至信号处理器。
[0021]作为可选择的实施方式，所述信号调理电路包括模数转换器和FPGA，所述模数转换器用于对声音数据进行采样，所述FPGA用于对采样数据进行傅里叶变换，以提取特征频率。
[0022]作为可选择的实施方式，所述信号处理器用于根据特征频率判断局部放电信号，当存在局部放电信号时，对采样数据采用广义互相关时延估计算法，估计声音到达各个麦克风的时间差，根据时间差得到声源位置。
[0023]作为可选择的实施方式，所述声源位置包括声源方向和距离。
[0024]作为可选择的实施方式，该监测装置还包括人机接口和存储模块，所述第二处理模块通过人机接口连接显示模块；所述存储模块连接第二处理模块，以存储声像图、热像
图、可见光图和融合图。
[0025]第二方面，本专利技术提供一种基于多维数据的非介入式配电网主设备监测方法，包括：
[0026]获取环境温度，以及配电网主设备的声音数据、温度和可见光图像；
[0027]对声音数据进行采样，提取采样数据的特征频率，根据特征频率判断局部放电信号，当存在局部放电信号时，根据声音到达时间定位声源位置；
[0028]根据环境温度对配电网主设备温度进行修正；
[0029]在可见光图像上标注存在局部放电信号的声源位置和修正后的配电网主设备温度，以构建声像图、热像图和可见光图的融合图，并将融合图传输至外部终端。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0031]本实施例提出一种基于多维数据的非介入式配电网主设备监测装置，从配电网主设备外部进行监测，不需要对监测对象进行任何的改造，且基于声音(声波成像技术)、温度(红外成像技术)、视频(可见光图像识别)的多维度数据进行运行状态的识别，并将目标主设备的运行状态及声像图、热像图、可见光图和融合图等实时发送给外部终端，方便现场巡检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多维数据的非介入式配电网主设备监测装置，其特征在于，包括：多维信息采集模块、第一处理模块、第二处理模块和通讯模块；所述多维信息采集模块用于获取环境温度，以及配电网主设备的声音数据、温度和可见光图像，并将多维信息传输至第一处理模块；所述第一处理模块用于对声音数据进行采样，提取采样数据的特征频率，根据特征频率判断局部放电信号，当存在局部放电信号时，根据声音到达时间定位声源位置；根据环境温度对配电网主设备温度进行修正，在可见光图像上标注存在局部放电信号的声源位置和修正后的配电网主设备温度，以构建声像图、热像图和可见光图的融合图；所述第二处理模块接收融合图，并通过通讯模块将融合图传输至外部终端。2.如权利要求1所述的基于多维数据的非介入式配电网主设备监测装置，其特征在于，所述多维信息采集模块包括麦克风阵列、红外探测器、可见光摄像装置和温度传感器；所述麦克风阵列用于采集配电网主设备发出的声音数据，所述红外探测器用于采集配电网主设备的温度，所述温度传感器用于采集环境温度；所述可见光摄像装置用于采集可见光图像。3.如权利要求2所述的基于多维数据的非介入式配电网主设备监测装置，其特征在于，所述麦克风阵列包括若干个按螺旋方式排列的麦克风。4.如权利要求2所述的基于多维数据的非介入式配电网主设备监测装置，其特征在于，所述第一处理模块包括信号调理电路和信号处理器；所述麦克风阵列与信号调理电路连接，所述信号调理电路连接信号处理器；所述红外探测器、可见光摄像装置和温度传感器均与信号处理器连接。5.如权利要求4所述的基于多维数据的非介入式配电网主设备监测装置，其特征在于，所述信...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘合金，苏国强，刘明林，李建修，李立生，张世栋，张林利，孙勇，黄敏，樊迪，刘洋，李帅，张鹏平，由新红，于海东，刘文彬，文祥宇，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：