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一种10KV开关柜状态检测方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201510875752.7

申请日:

2015.12.02

公开号:

太阳城集团CN106814290A

公开日:

2017.06.09

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/12申请日:20151202|||公开
IPC分类号: G01R31/12 主分类号: G01R31/12
申请人: 中国电力科学研究院; 国家电网公司; 国网山东省电力公司电力科学研究院
发明人: 范闻博; 关石磊; 符金伟; 王伟; 刘岚; 雷浩亮; 李柏奎; 李东良
地址: 100192 北京市海淀区清河小营东路15号
优先权:
专利代理机构: 北京安博达知识产权代理有限公司 11271 代理人: 徐国文
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201510875752.7

授权太阳城集团号:

|||

法律状态太阳城集团日:

2017.07.04|||2017.06.09

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提供一种10kV开关柜状态检测方法,建立10kV开关柜试验平台;得到缺陷统计图谱及状态判定标准比对库;测量开关柜局部放电的暂态地电波幅值;并判断暂态地电波幅值是否高于背景噪声;对比开关柜统计图谱与状态判定标准比对库内的缺陷统计图谱并计算相关度,得到并比较被测开关柜统计图谱与全部的缺陷统计图谱的最终值,设定值最大的图谱为判定结果;评估当前10kV开关柜状态。本发明提出的方法,避免了传统根据阈值法建立的开关柜状态评估中状态判定标准方法的不足之处,能够准确、高效且可靠地反映开关柜的真实状态;提高了10kV开关柜的运行稳定性及安全性,进而保证了配电网的运行安全性与稳定性。

权利要求书

1.一种10kV开关柜状态检测方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
步骤1.建立包括典型局部放电缺陷模型的10kV开关柜试验平台;
步骤2.测量并统计局部放电缺陷的暂态地电位信号,得到缺陷统计图谱;
步骤3.统计各种局部放电缺陷类型的所述缺陷统计图谱,得到状态判定标准比对
库;
步骤4.测量被测10kV开关柜局部放电的暂态地电波幅值;并判断所述暂态地电波
幅值是否高于背景噪声;
若是,则统计所述暂态地电波幅值,得到被测10kV开关柜统计图谱;进入步骤5;
若否,则判定所述被测10kV开关柜处于正常状态,检测结束;
步骤5.将所述被测10kV开关柜统计图谱与所述状态判定标准比对库内的所述缺陷
统计图谱进行一一对比并计算相关度,取相关度的平均值作为每种缺陷统计图谱的最终
值;
步骤6.比较所述被测10kV开关柜统计图谱与全部的缺陷统计图谱的最终值,设定
值最大的图谱为判定结果;
步骤7.根据判定结果,评估所述当前10kV开关柜状态。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤1中的所述典型局部放电缺
陷模型包括悬浮放电缺陷模型,沿面放电缺陷模型,尖刺放电缺陷模型及绝缘件内部放
电缺陷模型;
所述悬浮放电缺陷模型用于模拟所述10kV开关柜内部出现金属零件松动或脱落导
致电位不一致的状态;
所述沿面放电缺陷模型用于模拟绝缘子表面具有强切线分量电场时的状态;
所述尖刺放电缺陷模型用于模拟出现电极设计制造缺陷,出现尖角、尖刺突起的状
态;
所述绝缘件内部放电缺陷模型用于模拟绝缘件内部存在气泡及杂质的状态。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,
各所述典型局部放电缺陷模型的数量均大于等于10个且通过调整电极间距、电极
曲率半径、切线电场分量比例、气泡体积的方式获得。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤2包括:
2-1.测量局部放电缺陷的暂态地电位信号;
2-2.统计局部放电缺陷的暂态地电位信号,得到缺陷统计图谱;其中,所述缺陷统
计图谱为脉冲次数-脉冲幅值图谱。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述步骤2-2中的所述脉冲次数-脉冲
幅值图谱的横坐标为脉冲幅值、其纵坐标为对应脉冲幅值的激发脉冲次数。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤3包括:
统计各种局部放电缺陷类型的所述缺陷统计图谱,得到状态判定图谱库,所述状态
判定图谱库即为所述10kV开关柜的状态判定标准比对库;
其中,每种所述状态判定图谱库内的图片数量大于等于200张。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤5包括:
5-1.分别计算所述被测10kV开关柜统计图谱与各个所述缺陷统计图谱的相关度σ:
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式(1)中,sij为两张不同谱图的重合点;i、j分别为该点所在的行列数;
nij为不重合的点;
5-2.取相关度σ的平均值作为每种缺陷统计图谱的最终值;c为脉冲次数上限值;
d为在脉冲幅值区间内的脉冲幅值总数。
8.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述步骤7包括:
若所述判定结果为沿面放电,则评估所述当前10kV开关柜状态为危险;
若所述判定结果为绝缘件内部放电,则评估所述当前10kV开关柜状态为存在缺陷;
若所述判定结果为悬浮放电或尖刺放电,则评估所述当前10kV开关柜状态为存在
异常。

说明书

一种10kV开关柜状态检测方法

技术领域

本发明涉及配电设备的测量测试领域,具体涉及一种10kV开关柜状态检测方法。

背景技术

开关柜是配电网中的重要设备,对其状态进行正确评估,并根据评估结果及时采取
对应措施是保障配电网安全稳定运行的有效手段。通过测量暂态地电位(TEV)发现开
关柜内部局部放电是当前开关柜检测中普遍采用的方法,暂态地电位的幅值是评估开关
柜状态的重要依据。

目前,开关柜状态评估中,开关柜状态的判定标准采用的是基于经验的阈值法,当
暂态地电位测量幅值低于20dB时,开关柜状态判定为正常;暂态地电位测量幅值大于
等于20dB时,开关柜状态判定为缺陷。这种判定方法属于非常粗糙的判定方法,无法
反映开关柜的真实状态。局部放电对开关柜的危害程度与局部放电的类型密切相关。开
关柜内局部放电从机理上可以划分为悬浮放电,沿面放电,尖刺放电,绝缘件内部放电
4种。其中沿面放电的危害最大,随时可能导致击穿;悬浮放电和沿面放电的危害最小,
可长太阳城集团存在于开关柜内部,而不引起事故。若使用传统的阈值法判定,存在19dB幅
值沿面放电的开关柜状态会被判定为正常,而存在21dB幅值悬浮放电的开关柜状态会
被判定为缺陷。这种判定标准显然不能准确反映开关柜状态,因此,建立一种基于局部
放电缺陷类型识别的开关柜状态判定标准亟待进行。

发明内容

有鉴于此,本发明提供的一种10kV开关柜状态检测方法,避免了传统根据阈值法
建立的开关柜状态评估中状态判定标准方法的不足之处,能够准确、高效且可靠地反映
开关柜的真实状态;提高了10kV开关柜的运行稳定性及安全性,进而保证了配电网的
运行安全性与稳定性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

一种10kV开关柜状态检测方法,所述方法包括如下步骤:

步骤1.建立包括典型局部放电缺陷模型的10kV开关柜试验平台;

步骤2.测量并统计局部放电缺陷的暂态地电位信号,得到缺陷统计图谱;

步骤3.统计各种局部放电缺陷类型的所述缺陷统计图谱,得到状态判定标准比对
库;

步骤4.测量被测10kV开关柜局部放电的暂态地电波幅值;并判断所述暂态地电波
幅值是否高于背景噪声;

若是,则统计所述暂态地电波幅值,得到被测10kV开关柜统计图谱;进入步骤5;

若否,则判定所述被测10kV开关柜处于正常状态,检测结束;

步骤5.将所述被测10kV开关柜统计图谱与所述状态判定标准比对库内的所述缺陷
统计图谱进行一一对比并计算相关度,取相关度的平均值作为每种缺陷统计图谱的最终
值;

步骤6.比较所述被测10kV开关柜统计图谱与全部的缺陷统计图谱的最终值,设定
值最大的图谱为判定结果;

步骤7.根据判定结果,评估所述当前10kV开关柜状态。

优选的,所述步骤1中的所述典型局部放电缺陷模型包括悬浮放电缺陷模型,沿面
放电缺陷模型,尖刺放电缺陷模型及绝缘件内部放电缺陷模型;

所述悬浮放电缺陷模型用于模拟所述10kV开关柜内部出现金属零件松动或脱落导
致电位不一致的状态;

所述沿面放电缺陷模型用于模拟绝缘子表面具有强切线分量电场时的状态;

所述尖刺放电缺陷模型用于模拟出现电极设计制造缺陷,出现尖角、尖刺突起的状
态;

所述绝缘件内部放电缺陷模型用于模拟绝缘件内部存在气泡及杂质的状态。

优选的,各所述典型局部放电缺陷模型的数量均大于等于10个且通过调整电极间
距、电极曲率半径、切线电场分量比例、气泡体积的方式获得。

优选的,所述步骤2包括:

2-1.测量局部放电缺陷的暂态地电位信号;

2-2.统计局部放电缺陷的暂态地电位信号,得到缺陷统计图谱;其中,所述缺陷统
计图谱为脉冲次数-脉冲幅值图谱。

优选的,所述步骤2-2中的所述脉冲次数-脉冲幅值图谱的横坐标为脉冲幅值、其纵
坐标为对应脉冲幅值的激发脉冲次数。

优选的,所述步骤3包括:

统计各种局部放电缺陷类型的所述缺陷统计图谱,得到状态判定图谱库,所述状态
判定图谱库即为所述10kV开关柜的状态判定标准比对库;

其中,每种所述状态判定图谱库内的图片数量大于等于200张。

优选的,所述步骤5包括:

5-1.分别计算所述被测10kV开关柜统计图谱与各个所述缺陷统计图谱的相关度σ:


式(1)中,sij为两张不同谱图的重合点;i、j分别为该点所在的行列数;
nij为不重合的点;

5-2.取相关度σ的平均值作为每种缺陷统计图谱的最终值;c为脉冲次数上限值;
d为在脉冲幅值区间内的脉冲幅值总数。

优选的,所述步骤7包括:

若所述判定结果为沿面放电,则评估所述当前10kV开关柜状态为危险;

若所述判定结果为绝缘件内部放电,则评估所述当前10kV开关柜状态为存在缺陷;

若所述判定结果为悬浮放电或尖刺放电,则评估所述当前10kV开关柜状态为存在
异常。

从上述的技术方案可以看出,本发明提供了一种10kV开关柜状态检测方法,建立
10kV开关柜试验平台;得到缺陷统计图谱及状态判定标准比对库;测量开关柜局部放
电的暂态地电波幅值;并判断暂态地电波幅值是否高于背景噪声;对比开关柜统计图谱
与状态判定标准比对库内的缺陷统计图谱并计算相关度,得到并比较被测开关柜统计图
谱与全部的缺陷统计图谱的最终值,设定值最大的图谱为判定结果;评估当前10kV开
关柜状态。本发明提出的方法,避免了传统根据阈值法建立的开关柜状态评估中状态判
定标准方法的不足之处,能够准确、高效且可靠地反映开关柜的真实状态;提高了10kV
开关柜的运行稳定性及安全性,进而保证了配电网的运行安全性与稳定性。

与最接近的现有技术比,本发明提供的技术方案具有以下优异效果:

1、本发明所提供的技术方案中,避免了传统根据阈值法建立的开关柜状态评估中
状态判定标准方法的不足之处,能够准确、高效且可靠地反映开关柜的真实状态;提高
了10kV开关柜的运行稳定性及安全性,进而保证了配电网的运行安全性与稳定性。

2、本发明提供的技术方案,应用广泛,具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明的一种10kV开关柜状态检测方法的流程图;

图2是本发明的检测方法中步骤2的流程示意图;

图3是本发明的检测方法中步骤5的流程示意图;

图4是本发明的一种10kV开关柜状态检测方法的具体应用例中的10kV开关柜状
态判定标准的流程图;

图5是本发明的具体应用例中的10kV开关柜状态判定标准的使用流程图;

图6是本发明的具体应用例中的标准参考图谱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整
地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基
于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其
他实施例,都属于本发明保护的范围。

如图1所示,本发明提供一种10kV开关柜状态检测方法,包括如下步骤:

步骤1.建立包括典型局部放电缺陷模型的10kV开关柜试验平台;

步骤2.测量并统计局部放电缺陷的暂态地电位信号,得到缺陷统计图谱;

步骤3.统计各种局部放电缺陷类型的缺陷统计图谱,得到状态判定标准比对库;

步骤4.测量被测10kV开关柜局部放电的暂态地电波幅值;并判断暂态地电波幅值
是否高于背景噪声;

若是,则统计暂态地电波幅值,得到被测10kV开关柜统计图谱;进入步骤5;

若否,则判定被测10kV开关柜处于正常状态,检测结束;

步骤5.将被测10kV开关柜统计图谱与状态判定标准比对库内的缺陷统计图谱进行
一一对比并计算相关度,取相关度的平均值作为每种缺陷统计图谱的最终值;

步骤6.比较被测10kV开关柜统计图谱与全部的缺陷统计图谱的最终值,设定值最
大的图谱为判定结果;

步骤7.根据判定结果,评估当前10kV开关柜状态。

其中,步骤1中的典型局部放电缺陷模型包括悬浮放电缺陷模型,沿面放电缺陷模
型,尖刺放电缺陷模型及绝缘件内部放电缺陷模型;

悬浮放电缺陷模型用于模拟10kV开关柜内部出现金属零件松动或脱落导致电位不
一致的状态;

沿面放电缺陷模型用于模拟绝缘子表面具有强切线分量电场时的状态;

尖刺放电缺陷模型用于模拟出现电极设计制造缺陷,出现尖角、尖刺突起的状态;

绝缘件内部放电缺陷模型用于模拟绝缘件内部存在气泡及杂质的状态。

其中,各典型局部放电缺陷模型的数量均大于等于10个且通过调整电极间距、电
极曲率半径、切线电场分量比例、气泡体积的方式获得。

如图2所示,步骤2包括:

2-1.测量局部放电缺陷的暂态地电位信号;

2-2.统计局部放电缺陷的暂态地电位信号,得到缺陷统计图谱;其中,缺陷统计图
谱为脉冲次数-脉冲幅值图谱。

其中,步骤2-2中的脉冲次数-脉冲幅值图谱的横坐标为脉冲幅值、其纵坐标为对应
脉冲幅值的激发脉冲次数。

其中,步骤3包括:

统计各种局部放电缺陷类型的缺陷统计图谱,得到状态判定图谱库,状态判定图谱
库即为10kV开关柜的状态判定标准比对库;

其中,每种状态判定图谱库内的图片数量大于等于200张。

如图3所示,步骤5包括:

5-1.分别计算被测10kV开关柜统计图谱与各个缺陷统计图谱的相关度σ:


式(1)中,sij为两张不同谱图的重合点;i、j分别为该点所在的行列数;
nij为不重合的点;

5-2.取相关度σ的平均值作为每种缺陷统计图谱的最终值;c为脉冲次数上限值;
d为在脉冲幅值区间内的脉冲幅值总数。

其中,步骤7包括:

若判定结果为沿面放电,则评估当前10kV开关柜状态为危险;

若判定结果为绝缘件内部放电,则评估当前10kV开关柜状态为存在缺陷;

若判定结果为悬浮放电或尖刺放电,则评估当前10kV开关柜状态为存在异常。

如图4和5所示,本发明提供一种10kV开关柜状态检测方法的具体应用例,如下:

(1)首先建立具有悬浮放电,沿面放电,尖刺放电,绝缘件内部放电4种典型局
部放电缺陷的开关柜试验平台。其中,悬浮放电模型用于模拟开关柜内部出现金属零件
松动或脱落导致电位不一致的情形;沿面放电模型用于模拟绝缘子表面具有强切线分量
电场时的的情形;尖刺放电模型用于模拟出现电极设计制造缺陷,出现尖角、尖刺突起
的情形;绝缘件内部放电模型用于模拟绝缘件内部存在气泡、杂质等情形。

其中,每种放电缺陷的模型数量不低于10个,通过调整电极间距、电极曲率半径、
切线电场分量比例、气泡体积等方式获得。

(2)然后测量局部放电缺陷的暂态地电位信号,并对信号进行统计分析,形成脉
冲次数-脉冲幅值统计图谱。脉冲幅值图谱的横坐标为脉冲幅值,单位为dB,纵坐标为对
应脉冲幅值的激发脉冲次数。如图6所示,标准图谱的横坐标范围为0-50,纵坐标范围
为0-100。

(3)积累不同局部放电缺陷类型的图谱,形成状态判定图谱库,作为判定依据。
优选地,每种放电缺陷图谱库内图片数量不低于200个。

(4)需要判定的图谱与比对库内图谱进行比对时,优先选,取脉冲幅值区间为
9dB-33dB,共25个值。在这25个脉冲幅值值中,取脉冲次数上限为100次。则在经
过上述初步处理后的脉冲幅值图谱中,画出横向100条,纵向25条网格线,将图谱分
割为2500个交叉点,将所有交叉点分为“空点”和“实点”两类,例如,假设脉冲幅值为
25dB的脉冲次数为30,则横坐标为25,纵坐标为30的点是“实点”,而纵坐标为31的
点则是“空点”。若在某一脉冲幅值图谱中,某一点为空点,则将该点记为“0”;另一点
为实点,则将该点记为“1”,以此类推,可将整个脉冲幅值图谱转化为一个由0和1两
类元素构成的100*25的矩阵。将任意两组脉冲幅值分布数据的图谱转化为矩阵后,通
过相同点数的比较,即可较为准确地分析两张不同放电脉冲幅值图谱的相似度。采用式
(1)的方法计算相似度。设两张不同图谱的重合点记为sij,不重合的点记为nij,其中i、
j分别为该点所在的行列数。两张图谱的相似度记为σ,则可以得到下述公式:


采用这种方法,分别计算待判定图谱与4种比对库内图谱的相似度,各图谱库的相
识度采用图谱库内的平均值求得计,即可获得待判定图谱与各种类型放电图谱的相似
度,取最高者作为识别结果。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本
发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进
行修改或者等同替换,而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均
在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

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