基于阵列空间电场的断路器非接触式绝缘监测方法及系统技术方案

基于阵列空间电场的断路器非接触式绝缘监测方法及系统，包括：构建断路器单个监测点的空间电场测量模型，根据环境因素对空间电场测量模型的测量结果进行修正，获得断路器的监测点阵列空间电场；采用灰色关联理论，从断路器的监测点阵列空间电场中获取与无缺陷空间电场关联度不超过第一关联度阈值的监测点阵列，作为最优监测点阵列；基于最优监测点阵列，采用灰色关联理论，当断路器的空间电场测量模型的测量结果与劣化空间电场关联度不小于第二关联度阈值时，根据劣化空间电场对应的劣化类型，进行断路器绝缘缺陷预警。本发明专利技术以非接触的方式实时、准确地监测高压断路器的绝缘劣化。化。化。

【技术实现步骤摘要】
基于阵列空间电场的断路器非接触式绝缘监测方法及系统


[0001]本专利技术属于高电压与绝缘
，尤其涉及一种基于阵列空间电场的断路器非接触式绝缘监测方法及系统。

技术介绍

[0002]作为电力系统核心开关设备，高压断路器承担着开断电力系统正常工作电流和快速切除短路故障灯故障电流的工作，起到了控制及保护的双重作用。在长期运行过程中，高压断路器承受着恶劣的电磁、热力、机械等方面因素的影响，将会不可避免地导致内部绝缘劣化、触头发热烧蚀等问题，严重时将可能造成断路器操作机构拒动、误动，开关、瓷套爆炸，触头接触不良、发热严重，金属融化造成接地短路或瓷瓶炸裂等事故。因此，高压断路器的状态监测及评估事关重大，对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
[0003]高压断路器内部绝缘劣化一般表现SF6含有微水等电解质、开关触头损坏、沿面或者密封部位受潮等，这些劣化现象均会导致其整体的介电特性、导电特性发生改变，进而影响其空间电场分布。现有技术中，高压断路器状态评估的方法主要依靠三种手段。其一是定期开展预防性试验，包括绝缘电阻测量、泄漏电流测量等，这些方法工作量大、现场操作繁琐，甚至需要停电处理，且无法及时发现潜在问题。其二是现场带电检测，主要有紫外成像检测和红外成像检测两种，但无法检测出内部绝缘劣化、触头故障等问题。第三种手段是利用声、光、热、电磁等传感器直接或间接地获取信号，评估、判定断路器的运行状态；目前能够识别断路器绝缘状态的主要监测手段如分合闸电流监测，采用侵入式测量方法，一般需要将电流传感器串入电流回路，会变更电气回路，因此，该方法一般需要停电施工，安装接线工作量较大，且一旦损坏后后期维护麻烦。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于阵列空间电场的断路器非接触式绝缘监测方法及系统，电场监测装置通过磁吸方式安装在断路器的套管法兰外部或者传动机构外壳处，通过监测三相操作机构外壳附近的工频电场幅值，以非接触的方式实时、准确地监测高压断路器的绝缘劣化，并在识别到明显内部绝缘故障后及时告知终端用户，提醒变电运检人员及时消除设备缺陷。
[0005]本专利技术采用如下的技术方案。
[0006]一种基于阵列空间电场的断路器非接触式绝缘监测方法，包括：
[0007]步骤1，构建断路器单个监测点的空间电场测量模型，根据环境因素对空间电场测量模型的测量结果进行修正，获得断路器的监测点阵列空间电场；
[0008]步骤2，采用灰色关联理论，从断路器的监测点阵列空间电场中获取与无缺陷空间电场关联度不超过第一关联度阈值的监测点阵列，作为最优监测点阵列；
[0009]步骤3，基于最优监测点阵列，采用灰色关联理论，当断路器的空间电场测量模型的测量结果与劣化空间电场关联度不小于第二关联度阈值时，根据劣化空间电场对应的劣
化类型，进行断路器绝缘缺陷预警。
[0010]空间电场测量模型包括：d
‑
dot电场探头，放大滤波模块，Lora通讯模块，MCU模块，锂电池、电池电压采集模块及充电保护模块。
[0011]d
‑
dot电场探头中，测量电容C
M
两端的电压与监测点的电场强度成正比关系；其中，Ω为环境因素，环境因素Ω为一个不大于11维度的向量；
[0012]感应电压修正值如下式：
[0013][0014]式中，
[0015]为时刻t的感应电压修正值，
[0016]为环境因素影响下的时刻t的测量电容两端的电压，
[0017]γ为环境因素修正系数。
[0018]环境因素修正系数如下式：
[0019][0020]式中，
[0021]α
i
为第i维度的速度参数，
[0022]M
x
为某维度指标x的均值，
[0023]Δ
i
为第i维度偏离极限。
[0024]步骤2包括：
[0025]步骤2.1，对绝缘合格的断路器，执行步骤1而获得的监测点阵列无缺陷空间电场构成第一参考数列Y，Y＝{y(k)|k＝1,2,
…
,n}，其中n为监测点的数量；对绝缘劣化的断路器，执行步骤1而获得的监测点阵列有缺陷空间电场构成比较数列X
j
，X
j
＝{x
j
(k)|k＝1,2,
…
,n}，j＝1,2,
…
,m，m为待评价的监测点阵列的种类数；
[0026]步骤2.2，对待评价的第j种监测点阵列，计算第一参考数列中各元素与比较数列中各元素之间的量特征关联系数，如下式：
[0027][0028]式中，
[0029]ξ
j
(k)为是待评价的第j种监测点阵列下，比较数列中的元素x
j
(k)与第一参考数列中的元素y(k)之间的量特征关联系数，
[0030]ρ为分辨系数，ρ∈(0，1)；
[0031]步骤2.3，对待评价的第j种监测点阵列，利用量特征关联系数，基于平均值法确定比较数列和第一参考数列之间的第一关联度，如下式：
[0032][0033]式中，
[0034]r
j
为是待评价的第j种监测点阵列下，比较数列和第一参考数列之间的第一关联度；
[0035]步骤2.4，取关联度不超过第一关联度阈值的待评测的监测点阵列作为断路器的最优监测点阵列。
[0036]优选地，步骤2.1还包括：对断路器的监测点阵列空间电场的原始数据进行归一化处理。
[0037]第一关联度阈值的取值为0.2。
[0038]步骤3包括：
[0039]步骤3.1，对不同绝缘劣化类型的断路器，基于最优监测点阵列，执行步骤1而获得最优监测点阵列劣化空间电场构成第二参考序列，以空间电场测量模型获取的断路器在最优监测点阵列下的空间电场实测数据构成监测序列；
[0040]步骤3.2，按照步骤2.2至2.3计算第二参考序列和监测序列之间的第二关联度；
[0041]步骤3.3，当监测序列与第二参考序列的关联度不小于第二关联度阈值时，以第二参考序列所对应的绝缘劣化类型，作为监测序列的绝缘缺陷，并进行预警。
[0042]第二关联度阈值的取值为0.9。
[0043]一种基于阵列空间电场的断路器非接触式绝缘监测系统，包括：空间电场测量模型模块，最优监测点阵列模块，绝缘缺陷预警模块；
[0044]空间电场测量模型模块，用于构建断路器单个监测点的空间电场测量模型，根据环境因素对空间电场测量模型的测量结果进行修正，获得断路器的监测点阵列空间电场；
[0045]最优监测点阵列模块，用于采用灰色关联理论，从断路器的监测点阵列空间电场中获取与无缺陷空间电场关联度不超过第一关联度阈值的监测点阵列，作为最优监测点阵列；
[0046]绝缘缺陷预警模块，用于基于最优监测点阵列，采用灰色关联理论，当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于阵列空间电场的断路器非接触式绝缘监测方法，其特征在于，包括：步骤1，构建断路器单个监测点的空间电场测量模型，根据环境因素对空间电场测量模型的测量结果进行修正，获得断路器的监测点阵列空间电场；步骤2，采用灰色关联理论，从断路器的监测点阵列空间电场中获取与无缺陷空间电场关联度不超过第一关联度阈值的监测点阵列，作为最优监测点阵列；步骤3，基于最优监测点阵列，采用灰色关联理论，当断路器的空间电场测量模型的测量结果与劣化空间电场关联度不小于第二关联度阈值时，根据劣化空间电场对应的劣化类型，进行断路器绝缘缺陷预警。2.根据权利要求1所述的基于阵列空间电场的断路器非接触式绝缘监测方法，其特征在于，空间电场测量模型包括：d
‑
dot电场探头，放大滤波模块，Lora通讯模块，MCU模块，锂电池、电池电压采集模块及充电保护模块。3.根据权利要求2所述的基于阵列空间电场的断路器非接触式绝缘监测方法，其特征在于，d
‑
dot电场探头中，测量电容C
M
两端的电压与监测点的电场强度成正比关系；其中，Ω为环境因素，环境因素Ω为一个不大于11维度的向量；感应电压修正值如下式：式中，为时刻t的感应电压修正值，为环境因素影响下的时刻t的测量电容两端的电压，γ为环境因素修正系数。4.根据权利要求3所述的基于阵列空间电场的断路器非接触式绝缘监测方法，其特征在于，环境因素修正系数如下式：式中，α
i
为第i维度的速度参数，M
x
为某维度指标x的均值，Δ
i
为第i维度偏离极限。5.根据权利要求1所述的基于阵列空间电场的断路器非接触式绝缘监测方法，其特征在于，步骤2包括：步骤2.1，对绝缘合格的断路器，执行步骤1而获得的监测点阵列无缺陷空间电场构成第一参考数列Y，Y＝{y(k)|k＝1，2，...，n}，其中n为监测点的数量；对绝缘劣化的断路器，执行步骤1而获得的监测点阵列有缺陷空间电场构成比较数列X
j
，X
j
＝{x
j
(k)|k＝1，2，...，
n}，j＝1，2，...，m，m为待评价的监测点阵列的种类数；步骤2.2，对待评价的第j种监测点阵列，计算第一参考数列中各元素与比较数列中各元素之间的量特征关联系数，如下式：式中，ξ
j

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊，蒋涛，张锐，邹宇，许洪华，张海华，徐晶冉，汤宗尧，虞宋楠，钱其隆，吴晓欣，
申请(专利权)人：南京苏逸实业有限公司，
类型：发明
国别省市：