【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于变压器状态监测，涉及一种基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测装置及方法。
技术介绍
1、在电力系统中，分接开关是电力变压器中关键组部件，它是一种可以在变压器励磁或负载下进行调档的、从而改变变压器绕组分接连接位置的调压装置。随着分接开关调压的次数增多，分接开关出现故障的概率也会增加。内部放电是分接开关常见的故障原因，然而现有监测无法有效对开关放电情况监测。因此，为了提高工作人员的运维效率，对分接开关开展监测，提前发现分接开关内部放电缺陷对电力设备安全稳定运行具有十分重要意义。
技术实现思路
1、为了对变压器分接开关在运行状态下放电情况开展检测，本专利技术提供了一种基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测装置及方法，根据分接开关尺寸预设紫外光传感器，获取变压器在历史工况下分接开关的紫外光子数历史数据；根据当前不同紫外光传感器接收的紫外光子数差异对数据进行校正，监测现阶段分接开关内部放电情况。
2、本专利技术实现方法如下。基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测装置，包括监测感知模块、无线传输模块、信息分析模块、校正预警模块；所述监测感知模块对分接开关内部放电和外部扰动数据进行采集，所述监测感知模块连接信息分析模块；所述信息分析模块依据当前分接开关紫外放电数据对设备状态进行评价；所述信息分析模块连接校正预警模块，所述校正预警模块根据紫外光传感器监测数据，分析并预警分接开关及紫外光传感器自身存在的缺陷。
3、进一步优选，所述监测感知模块包含光纤、光
4、进一步优选，所述的监测感知模块的紫外光传感器根据分接开关油室尺寸均匀布置，紫外光传感器数量为：
5、
6、式中，r为分接开关油室距中心点的最大径向距离，l为分接开关油室的轴向最大长度，α为紫外光传感器的有效测量角，ktp为紫外光传感器的分散校正系数，数值取决于紫外光传感器灵敏度。
7、进一步优选，所述监测感知模块的光信号集成器读取紫外光传感器采集的瞬时紫外放电光子数，对各紫外光传感器信号集成采集，采集间隔时间按下式计算：
8、
9、式中，tuv为采集间隔时间，fh为最高采样及传输频率，kr为外部扰动系数，kc为监测校正系数，受所监测分接开关历史的紫外光子数据影响；ks为信息分析模块状态感知系数，休眠状态下ks＝1000，监测状态下ks＝ps/1000，ps表示紫外放电光子数。
10、进一步优选，所述信息分析模块对变压器分接开关放电数据开展分析，当所有紫外光传感器持续t0时间内监测的紫外放电光子数ps均小于监测光子阈值pa时，信息分析模块进入休眠状态；当监测的紫外放电光子数ps超过阈值10pa时，信息分析模块进入监测状态。
11、基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测方法，包括：
12、对不同紫外光传感器检测的紫外光子数归一校正到10m参考距离，形成紫外光传感器监测数据集g；g＝[g1,g2,…,gk,…,gn]，n为紫外光传感器数量；
13、
14、式中gk为第k个紫外光传感器校正后的紫外光子数，xk为第k个紫外光传感器距分接开关油室中心位置距离，yk为第k个紫外光传感器检测的紫外光子数。
15、将紫外光传感器监测数据集进行动态时域规整，清除离群数据，紫外光传感器监测数据集平均值紫外光传感器监测数据集的标准误差s：
16、
17、当紫外光传感器监测数据集中存在时，gj为第j个紫外光传感器校正后的紫外光子数，将异常值gj予以去除并重新进行数据清洗。
18、根据所述异常值所对应紫外光传感器，当第k个紫外光传感器的校正后的紫外光子数被清除次数fk满足fk＞10kcfsum/n时，提示该紫外光传感器存在异常，其中kc为监测校正系数，fsum为数据总清除次数。对于存在异常的紫外光传感器，预警紫外光传感器存在缺陷，更换前不再采集该紫外光传感器数据。
19、将清洗校正后的紫外光子数数据生成以时间为标尺的放电信息数据集。基于数据聚类原理对分接开关不同历史运行阶段紫外光子数数据进行分类和归集，
20、建立不同型号分接开关数据库，收集分接开关及对应主变历史运行情况。基于数据聚类原理对分接开关历史运行数据进行分类和归集，按不同属性分类形成有载分接开关放电影响因素数据集ultr＝[ultr1,ultr2,…,ultri,…,ultrm]；其中ultri表示有载分接开关放电影响因素数据集的第i个元素，i＝1～m，m为元素总数量，有载分接开关放电影响因素数据集为包括开关切换次数、过极性次数、主变过负荷时间、短路冲击、直流偏磁等影响因素的时间序列数据子集。
21、通过紫外光传感器监测数据集与有载分接开关放电影响因素数据集ultr映射形成包括无扰动和开关调档、短路冲击、外部波动等影响因素的时间序列数据子集，反演推算不同时间序列放电光子数据子集加权特征值es，分接开关放电光子数据特征包括平均值、变化率、加权值、突变量和扭曲系数的特征参数，其中放电光子数据子集加权特征值es与紫外光传感器监测数据集的映射关系为：
22、
23、式中tk为第k个紫外光传感器所监测的持续放电时间，r为分接开关油室距中心点的最大径向距离，t0为监测时长。
24、评估当前时刻不同紫外光传感器监测数值下分接开关放电严重程度，对xgboost模型参数初始化，将有载分接开关放电影响因素数据集；ultr＝[ultr1,ultr2,…,ultri,…,ultr n]导入xgboost模型进行训练，利依次确定最佳决策树的最大深度、迭代次数、收缩步长不分裂分值和复杂度惩罚系数。
25、将评估得到的放电光子数据子集加权特征值es输入训练后的xgboost模型，输出不同时间序列数据子集加权特征值，并预测分接开关在当前放电光子数据子集加权特征值es下状态及针对性的检修策略。
26、本专利技术的有益效果：本专利技术通过获取变压器在历史工况下分接开关的紫外光子数历史数据；根据当前不同紫外光传感器接收的紫外光子数差异对数据进行校正，监测现阶段分接开关内部放电情况。可分析并预警分接开关及紫外光传感器自身存在的缺陷。
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1.基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测装置，其特征在于，包括监测感知模块、无线传输模块、信息分析模块、校正预警模块；所述监测感知模块对分接开关内部放电和外部扰动数据进行采集，所述监测感知模块连接信息分析模块；所述信息分析模块依据当前分接开关紫外放电数据对设备状态进行评价；所述信息分析模块连接校正预警模块，所述校正预警模块根据紫外光传感器监测数据，分析并预警分接开关及紫外光传感器自身存在的缺陷。
2.根据权利要求1所述的基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测装置，其特征在于，所述监测感知模块包含光纤、光信号集成器和一定数量的紫外光传感器，所述紫外光传感器布置于分接开关油室内侧，指向油室径向；所述光信号集成器安装于分接开关油室底部，每个紫外光传感器通过耐油光纤与光信号集成器连接。
3.根据权利要求1所述的基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测装置，其特征在于，所述的监测感知模块的紫外光传感器根据分接开关油室尺寸均匀布置，紫外光传感器数量为：
4.根据权利要求1所述的基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测装置，其特征在于，所述监测感知模块
5.根据权利要求1所述的基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测装置，其特征在于，所述信息分析模块对变压器分接开关放电数据开展分析，当所有紫外光传感器持续T0时间内监测的紫外放电光子数ps均小于监测光子阈值pa时，信息分析模块进入休眠状态；当监测的紫外放电光子数ps超过阈值10pa时，信息分析模块进入监测状态。
6.基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测方法，基于权利要求1-5任意一项所述的基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测装置，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测方法，其特征在于，所述清除离群数据的方式为：
8.根据权利要求6所述的基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测方法，其特征在于，有载分接开关放电影响因素数据集Ultr＝[Ultr1,Ultr2,…,Ultri,…,Ultrm]；其中Ultri表示有载分接开关放电影响因素数据集的第i个元素，i＝1～m，m为元素总数量，有载分接开关放电影响因素数据集为影响因素的时间序列数据子集。
9.根据权利要求8所述的基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测方法，其特征在于，影响因素包括开关切换次数、过极性次数、主变过负荷时间、短路冲击、直流偏磁。
...【技术特征摘要】
1.基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测装置，其特征在于，包括监测感知模块、无线传输模块、信息分析模块、校正预警模块；所述监测感知模块对分接开关内部放电和外部扰动数据进行采集，所述监测感知模块连接信息分析模块；所述信息分析模块依据当前分接开关紫外放电数据对设备状态进行评价；所述信息分析模块连接校正预警模块，所述校正预警模块根据紫外光传感器监测数据，分析并预警分接开关及紫外光传感器自身存在的缺陷。
2.根据权利要求1所述的基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测装置，其特征在于，所述监测感知模块包含光纤、光信号集成器和一定数量的紫外光传感器，所述紫外光传感器布置于分接开关油室内侧，指向油室径向；所述光信号集成器安装于分接开关油室底部，每个紫外光传感器通过耐油光纤与光信号集成器连接。
3.根据权利要求1所述的基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测装置，其特征在于，所述的监测感知模块的紫外光传感器根据分接开关油室尺寸均匀布置，紫外光传感器数量为：
4.根据权利要求1所述的基于紫外成像的变压器分接开关油室放电监测装置，其特征在于，所述监测感知模块的光信号集成器读取紫外光传感器采集的瞬时紫外放电光子数，对各紫外光传感器信号集成采集，采集间隔时间按下式计算：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：童涛，王鹏，李唐兵，俞华，刘宏，邓军，
申请(专利权)人：国网江西省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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