CN108375718B - 对相位分辨局部放电的评估 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及相位分辨局部放电(PD)的评估。本发明的一种方法包括通过被配置成检测电气装备中的PD过程的测量装置提供Phiqn阵列。所述电气装备可包括高电压绝缘。所述方法进一步包括通过以通信方式连接到所述测量装置的装备控制器使存在于所述Phiqn阵列中的至少一个Phiqn图案与几何形状相关联。所述方法还包括通过所述装备控制器而跟踪所述Phiqn阵列中的所述几何形状的参数。所述方法还包括通过所述装备控制器且基于所述几何形状的所述参数而确定与所述Phiqn图案相关联的放电强度。
Description
技术领域
本发明涉及高功率电气装备的诊断，并且更具体来说，涉及对装备绝缘的相位分辨局部放电的评估(evaluation of phase-resolved partial electrical discharge)。
背景技术
高电压绝缘广泛用于例如高电压发电机、变压器、电动机等等高功率电气装备的电导体中。可能需要测试和评定绝缘的完整性，以便防止绝缘和经绝缘装备两者的高成本击穿。在许多状况下，在操作期间绝缘的击穿可导致高功率电气装备严重损坏或甚至完全毁坏。因此，绝缘的电击穿可导致高功率电气装备的高成本运转中断时间。
存在评定绝缘状态的情况的若干常规方法。然而，大多数常规方法需要装备诊断为“离线”。这意味着所述装备在评定其情况时无法操作。存在允许当所述装备在操作中时“在线”评定绝缘情况的一些方法。大多数此类“在线”方法包括评估在绝缘暴露于高电压时产生的高频信号的特性。这些高频信号可通过与绝缘缺陷相关联的个别局部放电(PD)而产生。
用于评估检测到的高电压脉冲的一种常规方法包括相位分辨PD分析。相位分辨PD分析(phase-resolved PD analysis)可产生“Phiqn阵列”(也被称作Phiqn矩阵)。可使用Phiqn阵列获得Phiqn图像(也被称作PD图像)。所述Phiqn图像为Phiqn阵列的图形表示。通常，经训练专家可分析所述Phiqn图像以评定绝缘情况。
经训练专家进行的常规PD分析的缺点中的一个为在对绝缘情况进行的测量和评定之间不能并发进行。此外，此分析通常周期性地进行，例如一年仅一次或两次。因此，绝缘的显著劣化在测量所花费的时间之间可能一直不被注意到。
用于PD分析的已知方法的其它缺点包括缺乏抗干扰性、警告的可靠性，且尤其缺乏区分Phiqn阵列中的不同Phiqn图案的能力。
发明内容
本发明涉及用于评估装备绝缘的相位分辨局部放电的系统和方法。本发明的某些实施例涉及监视、分析、评估和跟踪与相位分辨Phiqn阵列和Phiqn图案(Phiqn-patterns)相关联的趋向。本发明的某些实施例还可有助于监视高电压功率电气装备中的绝缘以便提供关于绝缘情况的预先警告和警示。
根据本发明的一个实施例，提供用于评估相位分辨局部放电的系统。所述系统可包括被配置成检测电气装备的高电压绝缘中的至少一个PD过程且提供多个Phiqn阵列的测量装置。所述系统可进一步包括以通信方式连接到所述测量装置的装备控制器。所述装备控制器可被配置成使存在于所述Phiqn阵列中的至少一个Phiqn图案与几何形状相关联。所述装备控制器可进一步被配置成跟踪所述多个Phiqn阵列中所述几何形状的参数。所述装备控制器可进一步被配置成基于所述几何形状的所述参数而确定与所述PD图案相关联的放电强度。所述装备控制器可被配置成基于所述放电强度而提供指示所述高电压绝缘的绝缘质量的信号。
其中，被配置成使所述至少一个Phiqn图案与所述几何形状相关联的所述装备控制器进一步被配置成利用学习算法以使所述至少一个Phiqn图案与所述几何形状相关联，其中通过历史Phiqn阵列和所述历史Phiqn阵列中所识别的先前Phiqn图案而训练所述学习算法。
其中，所述装备控制器进一步被配置成基于所述放电强度而确定所述高电压绝缘的劣化速率。
其中，被配置成提供指示所述高电压绝缘的情况的所述信号的所述装备控制器进一步被配置成：使所述几何形状的参数与所述电气装备的操作参数的变化或环境条件的变化中的至少一个相关；以及基于所述相关而修改指示所述高电压绝缘的所述绝缘质量的所述信号。其中，所述装备控制器进一步被配置成：基于所述电气装备的操作参数或环境条件中的至少一个来确定所述放电强度的阈值；确定所述放电强度超出所述阈值；以及基于所述确定，选择性地提供关于所述绝缘质量的警示。
在本发明的一些实施例中，被配置成使所述至少一个Phiqn图案与几何形状相关联的装备控制器可进一步被配置成确定所述几何形状的类型、位置和尺寸以便配合所述Phiqn图案。
在本发明的一些实施例中，被配置成跟踪所述几何形状的所述参数的装备控制器可进一步被配置成跟踪所述几何形状的位置和尺寸的变化。在本发明的某些实施例中，所述几何形状与局部放电过程的类型(partial discharge process)相关联。
在本发明的一些实施例中，所述几何形状可选自包括以下中的至少一个的列表：三角形、水平矩形、竖直矩形和椭圆形。
在本发明的一些实施例中，被配置成确定放电强度的装备控制器可进一步被配置成基于位于与至少一个Phiqn图案相关联的几何形状内的高频脉冲而确定所述放电强度。
在本发明的一些实施例中，被配置成使所述至少一个Phiqn图案与几何形状相关联的装备控制器可进一步被配置成利用学习算法以便使所述Phiqn图案与所述几何形状相关联。
在本发明的一些实施例中，通过历史Phiqn阵列和所述历史Phiqn阵列中所识别的先前Phiqn图案而训练所述学习算法。
在本发明的一些实施例中，所述装备控制器进一步被配置成基于所述放电强度而确定所述高电压绝缘的劣化速率。
在本发明的一些实施例中，所述几何形状的所述参数可与电气装备的操作参数和/或环境条件相关。在本发明的某些实施例中，所述装备控制器可进一步被配置成基于所述相关性而修改指示所述高电压绝缘的情况的信号。
在本发明的一些实施例中，所述装备控制器可进一步被配置成基于所述电气装备的操作参数和/或环境条件而确定所述放电强度的阈值。所述装备控制器可进一步被配置成确定所述放电强度超出所述阈值，且基于所述确定，选择性地提供关于绝缘质量的警示。
根据本发明的另一实施例，提供用于评估相位分辨局部放电的方法。所述方法可包括通过测量装置提供一个或多个Phiqn阵列。所述测量装置可被配置成检测电气装备中的至少一个局部放电过程。所述电气装备可包括高电压绝缘。所述方法可进一步包括通过以通信方式连接到所述测量装置的装备控制器使存在于所述一个或多个Phiqn阵列中的至少一个Phiqn图案与几何形状相关联。所述方法可进一步包括通过所述装备控制器而跟踪所述Phiqn阵列中所述几何形状的参数。所述方法可进一步包括通过所述装备控制器且基于所述几何形状的所述参数而确定与所述至少一个Phiqn图案相关联的放电强度。所述方法可进一步包括通过所述装备控制器且基于所述放电强度而提供指示所述高电压绝缘的绝缘质量的信号。
其中，所述几何形状选自包括以下中的至少一个的列表：三角形、水平矩形、竖直矩形和椭圆形。
其中，确定所述放电强度是基于位于与Phiqn图案相关联的所述几何形状内的高频脉冲。
其中，基于利用学习算法使所述至少一个Phiqn图案与所述几何形状相关联，通过历史Phiqn阵列和所述历史Phiqn阵列内所识别的先前Phiqn图案而训练所述学习算法。
所述方法进一步包括：通过所述装备控制器使所述几何形状的所述变化与所述电气装备的操作参数的变化或环境条件的变化中的至少一个相关；以及通过所述装备控制器且基于所述相关而修改指示所述高电压绝缘的所述绝缘质量的所述信号。其中，所述方法进一步包括：通过所述装备控制器且基于所述电气装备的操作参数的所述变化或环境条件的所述变化中的至少一个，来确定所述放电强度的阈值；通过所述装备控制器确定所述放电强度超出所述阈值；以及基于所述确定的结果，通过所述装备控制器选择性地提供关于所述绝缘质量的警示。
其它实施例、系统、方法、特征和方面将根据结合以下图式进行的以下描述而变得显而易见。
附图说明
图1为说明根据本发明的某些实施例的用于评估相位分辨局部放电的实例系统的框图。
图2到4为表示根据本发明的实施例的局部放电(PD)阵列图像的图像的实例标绘图。
图5为说明根据本发明的实施例的用于评估相位分辨局部放电的方法的流程图。
图6为说明根据本发明的实施例的用于评估相位分辨局部放电的控制器的框图。
具体实施方式
本发明的某些实施例可包括用于评估相位分辨局部放电测量的系统和方法。所公开的系统和方法可提供对高电压电气装备的绝缘中的放电活动的持续分析和监视。本发明的一些实施例可促进在特定放电活动超过阈值水平时关于绝缘失效的警报。
在本发明的一些实例实施例中，用于评估相位分辨局部放电测量的方法可包括通过测量装置提供一个或多个Phiqn阵列。所述测量装置可被配置成检测电气装备中的至少一个局部放电过程。所述电气装备可包括高电压绝缘。所述方法可进一步包括通过以通信方式连接到所述测量装置的装备控制器使存在于所述一个或多个Phiqn阵列中的至少一个Phiqn图案与几何形状相关联。所述方法可进一步包括通过所述装备控制器而跟踪所述PD图像中所述几何形状的参数。所述方法可进一步包括通过所述装备控制器且基于所述几何形状的所述参数而确定与所述至少一个PD图案相关联的放电强度。所述方法可进一步包括通过所述装备控制器且基于所述放电强度而提供指示所述高电压绝缘的情况的信号。
本发明的某些实施例的技术效果可包括在装备的操作期间执行对高电压电气装备中的绝缘的持续诊断。此外，本发明的某些实施例的技术效果可提供对所述绝缘的可靠状态评定。本发明的某些实施例的进一步的技术效果可有助于防止电气装备的出人意料的运转中断(unexpected outages)，且有助于提高电气装备的服务质量。
下文提供与用于评估相位分辨局部放电测量的系统和方法相关的各种实例实施例的详细描述。
现在转向图式，图1为说明根据本发明的某些实施例的实例PD评估系统100的框图，所述系统可用于实践用于评估相位分辨局部放电的方法。系统100可包括机器105、在星点处的PD传感器110、双重屏蔽同轴电缆110、高电压侧的PD传感器115、接线盒120、局部放电装置125和装备控制器600。
在本发明的各种实施例中，机器105可包括变压器、电动机、例如发电厂中可使用的高功率发电机等等。机器105可包括用于电导体的高电压绝缘(也被称作绝缘系统)。当暴露于高电压时，所述绝缘系统可经历一个或多个PD过程。PD过程可经界定为在机器的某一位置处发现的某一类型的PD活动。所述PD过程可在所述绝缘内部、绝缘表面上、绝缘表面与机器的邻近部分之间、且跨越绝缘区域外部的导电或非导电主体之间的气体填充间隙(gas-filled gaps)而发生。PD活动的不同位置可归因于所涉及的不同放电机构而确定PD过程的不同类型。熟知典型放电过程的实例可包括但不限于内部放电过程、表面放电过程、分层放电过程(delamination discharge processes)(例如，内部分层或绝缘体与铜导体之间的分层)、槽放电过程(slot discharge processes)和间隙放电过程(gap dischargeprocesses)。在PD过程期间，所述放电可产生特征性高频信号。例如振动点火或滑环点火(slip ring sparking)的一些其它过程可独立地发生或与所述PD过程同时发生，且还可产生高频信号。可在机器105的三相连接处通过PD传感器115、且在星点处通过传感器110检测到所述高频信号，且将其转发到测量器械(例如，局部放电装置125)。所述测量器械可将所述高频信号分辨/解析(resolve)成个别放电脉冲。所检测到的脉冲的序列可由装置125和/或装备控制器600进一步处理以确定所检测到的脉冲的特性。
在本发明的一些实施例中，所检测到的脉冲的处理可包括相位分辨局部放电分析。在一个时域(time domain)中，所述脉冲可相对于脉冲出现的相角进行分类，所述脉冲出现的相角为在交流电(AC)相位电压的全周期(或360度相角)内的出现时间(或相角(phase angle))。可相对于同步信号而确定所述出现时间或所述相角。所述同步信号可包括来自三个AC相位中的一个的AC电压130的过零点(zero-crossing)。在一个振幅域(amplitude domain)中，所述脉冲可通过峰值(脉冲高度)(例如，峰值电压)进行分类。每一脉冲可根据相角和峰值电压进行分类，且可表示为具有分量(component)(例如，相角和峰值(peak value))的矢量(vector)。在本发明的一些实施例中，脉冲的检测过程可执行达一定时间段(例如，60秒)。
在本发明的某些实施例中，可使用其中相角形成X轴且峰值电压形成Y轴的平面来收集测量结果。X轴可从约0度拉伸到360度，且Y轴可从约0拉伸到最大测量范围(max_range)。可将所述平面细分成具有相等尺寸的单元格。举例来说，单元格尺寸可包括约1度的水平宽度和max_range/300的竖直高度。可在例如60秒的周期内计数落入具有一相角和一峰值的某一单元格的所有脉冲。在60秒的测量和计数每一单元格的检测到的脉冲的数目之后，可提供测量结果的第三尺寸。所述第三尺寸可指示所计数的脉冲数目。也被称作Phiqn阵列的测量结果可呈现为图形图像(被称作Phiqn图像或PD图像)，其中个别像素(pixel)表示在相应单元格中通过颜色或形状指示的所计数脉冲的数目。图像的横轴(x轴)可跨越从约0度到360度的相角范围，且纵轴(y轴)可跨越脉冲高度(或表观电荷(apparentcharge))范围。像素的颜色为在脉冲高度(或表观电荷)的电平处计数的脉冲数目。
在本发明的各种实施例中，Phiqn阵列可包括特定的Phiqn图案(Phiqn-patterns)。Phiqn图案和Phiqn图案的图形表示可因为Phiqn图案可通过在绝缘系统中不同类型的放电过程产生而可彼此区别开。可分析所述Phiqn图案以评定绝缘系统的状态。分析所述Phiqn图案可因特定图案可彼此叠加(superimposed on each other)的事实而为复杂的。此外，所述Phiqn图案可与噪声信号叠加。
PD评估的实例基本途径
本发明的某些实施例可基于关于Phiqn图案的以下因素：
1)为不同类型的PD过程的特性的不同Phiqn图案可使用Phiqn图案的图形表示来与不同的可区分类型的基本几何形状相关联。类似于字母表中的字母，所述基本形状不管大小、比例和位置的差异如何都可彼此区分开。在本发明的各种实施例中，这些基本形状可易于使用用于辨识形状(recognition of shapes)的特定算法通过软件应用程序(例如，通过图案辨识软件、光学字符辨识软件、或其它类似软件)辨识。
2)所述基本形状的自动辨识可因为由不同PD过程产生的不同Phiqn图案可彼此叠加而为困难的。Phiqn图案的叠加(superimposition)还可妨碍和干扰测量器械的脉冲检测过程，由此产生Phiqn图案的一定更改，这可进一步使不同图案和源的识别复杂化。
在本发明的一些实施例中，用于辨识和区分经叠加Phiqn图案的解决方案可基于电机(例如，发电机、电动机和变压器)中的个别放电脉冲源和其它脉冲源，即机器中发生的不同放电过程可以不同方式改变其特性的事实。因此，通过不同放电过程产生的不同Phiqn图案以不同速率且以不同方式改变。举例来说，相较于其它放电过程的特性，一些放电过程的特性可随时间推移更快地改变。一些放电过程可取决于大于(多于)其它放电过程的气压变化。这些特性可包括脉冲密度(即每一时间单位的脉冲数目)、脉冲高度、脉冲高度分布等等。放电过程的特性可响应于环境参数(例如，绝缘材料的温度、导体的温度、冷却气体温度、湿度、振动、密度和压力)的变化而缓慢或迅速地改变。所述特性可归因于例如气体中电子的平均碰撞距离(mean collision distance for electrons)的变化、间隙距离的变化和因此气体中场强度(field strength)的变化而改变。
在本发明的一些实施例中，可假设已有放电过程和通过所述已有放电过程产生的Phiqn图案在所述Phiqn图案在影响这些放电源的环境参数保持大体上相同的情况下并不改变的意义上恒定。
3)在本发明的一些实施例中，Phiqn图案辨识和PD过程的识别可进一步基于不同类型的放电过程(例如，与间隙放电源、槽放电源、表面放电源、内部放电源、分层放电源(delamination-discharge sources)、相位间放电源等等相关联)可具有对环境参数的不同相依性的事实。因此，来自不同过程的不同Phiqn图案可随时间推移彼此独立地以不同方式消失、改变且重新出现。所述不同Phiqn图案的放电量值(discharge magnitude)(脉冲高度)和/或强度(脉冲频率)可缓慢地改变，这对应于所检测到的放电在Phiqn阵列的竖直方向(脉冲高度轴线)上的位置改变。在一些Phiqn阵列中，不同Phiqn图案可彼此叠加。在其它时间产生的其它Phiqn阵列中，Phiqn图案可不叠加且可经分离和更清楚地可见而因此可更易于检测。
在本发明的一些实施例中，由于环境参数的变化并不突然且通常随时间推移缓慢地发生，因此通过个别PD过程产生的个别Phiqn图案可通过适合的软件方法跟踪。跟踪的前提为可在足够高的及时重复率(timely repetition rate)下获取Phiqn图案和Phiqn阵列。在某些实施例中，获取重复率的典型值可为约5分钟。这意味着每5分钟产生基于从机器105的PD传感器110和115(例如，从发电机的三相连接器)接收的信号的一组新的Phiqn阵列。相比之下，常规PD检测系统的获取速率通常仅为一天一次。
在本发明的一些实施例中，Phiqn图案跟踪和PD过程跟踪依赖于以下基本概率性的假设(basic probabilistic assumption)：通过新近获取的Phiqn阵列和对应图形PD图像中其相应的基本几何形状识别的某一Phiqn图案，可与在先前获取的序列中所获取的类似Phiqn图案源于相同放电过程。此假设可由上面检测到PD过程的系统的物理学(thephysics of a system)得出。此假设在叠加Phiqn图案的情况下也依然正确，其中总Phiqn图案和对应PD图像的个别部分或组分(components)可基于先前历史Phiqn阵列的所述序列、和归因于个别PD过程的个别基本形状的在先识别而被识别和分离。
图2和图3中展示基于Phiqn阵列序列的PD图像序列(sequence of PD images)的示例。图2展示示例PD图像200。PD图像200包括Phiqn图案205的图像表示(imagerepresentation)和Phiqn图案210的图像表示。PD图像200中的Phiqn图案205和210可基于与基本形状(水平矩形)的相似性(resemblance)和涉及此基本形状和其放电机制(discharge mechanism)(即，间隙放电)的某些规则而被识别。
图3展示实例PD图像300。PD图像300在Phiqn阵列的图像序列中可在PD图像200之后。PD图像300可包括Phiqn图案305和Phiqn图案310。Phiqn图案305和310可不同于对应于气体放电的基本形状。然而，由于对历史Phiqn阵列的从图2的Phiqn图案200到图4的随后Phiqn图案300的整个序列的了解，Phiqn图案305和310同样可识别为由为图2中展示的间隙放电过程的已知过程引起。在不具有在较短时间间隔下获取的对Phiqn阵列的历史序列的了解的情况下，Phiqn图案的解译可相当不同和/或不可靠。可通过PD评估系统的学习过程而获取对Phiqn图案的特征的了解。
在本发明的一些实施例中，在学习过程期间，可基于Phiqn阵列的习得特征而识别新近获取Phiqn阵列中的Phiqn图案。最新图像中再次经识别的Phiqn图案可加强学习效果。另一方面，在Phiqn阵列的序列中长时间内不重新出现的某一Phiqn图案可被PD评估系统“遗忘”。
图4为典型局部放电图像400的另一实例，其中多个经识别的基本形状指示与不同放电源、放电类型和脉冲源相关联的多个不同PD过程。所述基本几何形状可包括竖直矩形405、410、415、420、425和430，椭圆形435、440、450，三角形445和465，以及水平矩形455和460。在一些实施例中，所述基本几何形状可包括不同自由形式对象。
在本发明的一些实施例中，可跟踪Phiqn阵列的序列中经识别PD放电图案和PD过程的趋向。在已经基于基本形状和历史Phiqn阵列而识别通过个别放电过程产生的个别Phiqn图案、且已经把基本形状归属于Phiqn图案之后，可量化所述基本形状内的放电活动。所述基本量化(basic quantification)可包括评估包括在基本形状内的所有脉冲的脉冲重复率、平均放电电流、二次放电率(二次电流)等等的“特性值(characteristicvalues)”。在一些实施例中，所述特性可由标准IEC 60270界定。每一所获取的Phiqn阵列中的每一经识别的Phiqn图案可被赋予一个或多个量化数目(quantification numbers)(例如，二次电流)的属性。可随时间推移跟踪量化数目的趋向。在某些实施例中，量化数目可使用时间标签存储于存储器中。装备控制器可被配置成在图形屏幕上显示趋向。举例来说，可随时间推移显示经识别槽放电过程的二次放电电流在相位U处的趋向。
在本发明的另外的实施例中，可相对于包括线圈温度、气压和温度、以及气体湿度的环境参数而跟踪所述趋向。作为一个示例，装备控制器可被配置成跟踪展示当槽放电在相同气压范围内发生时槽放电随时间推移的发展的趋向。
在本发明的一些实施例中，所述趋向可用于产生警告。举例来说，装备控制器可被配置成在某一放电类型的某一经识别过程(例如，槽放电)的特性量化值(例如，二次电流)超出预定义限制(pre-defined limit)的情况下发出警告。在一些实施例中，所述预定义限制可包括对环境参数的整个范围的绝对限制(absolute limit)。在其它实施例中，所述预定义限制可基于温度范围而选择。
在本发明的一些实施例中，装备控制器可进一步被配置成另外基于相关机器参数和/或相关环境参数而产生信号、警告和警示。
在本发明的一些实施例中，装备控制器可被配置成产生Phiqn阵列的序列的压缩版本和对应PD图像。Phiqn阵列的序列的所述压缩版本可仅包括相较于所述序列中的先前Phiqn阵列PD图案已发生显著变化的Phiqn阵列。Phiqn阵列的序列的所述压缩版本可经存储以供后续分析。Phiqn阵列的序列可经压缩以在可以高速率获取Phiqn阵列时减小所消耗的存储器空间的整体大小。
用于PD评估的途径的扩展
就脉冲信号从线圈一端或线圈内某处到线圈另一端的发射而言，已知电机的线圈(例如，定子绕组)具有某一传输特性，其中PD传感器位于所述线圈中。以粗略近似且就脉冲电压来说，从线圈一端到线圈另一端的传输特性可相似于在约1兆赫兹(MHz)下的转角频率(corner frequency)情况下具有较高阶低通(higher order low pass)的传输特性(transfer characteristic)。换句话说，靠近PD传感器定位的放电源相较于更远地定位在线圈内部的脉冲源可在PD传感器处产生具有较宽频谱的脉冲。因此，在空间上分离的脉冲源可当在频域(frequency domain)中进行分析时产生具有不同频谱的脉冲。在本发明的另外的实施例中，此物理事实可用于通过在不同位置处的源进一步区分Phiqn图案、及区分PD过程。
现有的部分放电脉冲接收器(partial-discharge pulse-receiver，PDPR)装备通常在三个或多于三个输入处以远高于约1MHz的转角频率的取样速率来对电压信号取样。通常，PDPR装备可被配置成以每一输入通道每秒约一亿样本(MS/s)或更高的速度对电压信号取样。在此速度下且在输入通道处同时取样，PDPR装备将所述电压信号转化成其数字表示。
使用适合的数字滤波(例如，数字带通)，脉冲接收器可被配置成接收不同频带中的相同脉冲且以多频带(multi-band)接收模式执行评估。在本发明的某些实施例中，最低频带的取值范围可为从约100千赫兹到1MHz，第二频带的取值范围为从约1MHz到2MHz，第三频带的取值范围为从约2MHz到3MHz，第四频带的取值范围为从约3MHz到4MHz，且最后一个频带的取值范围为从约4MHz到5MHz。因此，脉冲接收器可被配置成在例如约-40分贝(dB)的阻带电平(stop-band level)下同时接收五个接收频带(reception frequency bands)或“通道(channels)”。
根据本发明的一些实施例，每一通道可产生其自身的脉冲流。线圈绕组中的每一放电脉冲可表示在5个接收通道中，从而产生大致同时发生的高达5个检测到的脉冲。所述脉冲中的一些在较高接收频带中可能太小，因此脉冲检测设备可能不会检测到这些脉冲。
在本发明的一些实施例中，可如上文所描述的使用5个脉冲流收集相位分辨Phiqn阵列。所述Phiqn阵列可跨越5个通道覆盖相同时间段。来自一个通道的每一Phiqn阵列可与来自其它通道的对应Phiqn阵列同时被获得。此途径可针对5个通道中的每一个产生Phiqn阵列的序列及其图像表示。可使用基本形状和贯穿Phiqn阵列的序列的学习过程以上文所描述的方式进一步分析Phiqn阵列的所述序列中的每一个。
此外，在本发明的一些实施例中，对应于不同频带的同时获得的对应Phiqn阵列中的Phiqn图案可彼此比较，以支持对PD过程、Phiqn图案和PD过程的放电强度的识别和区分。
机器内沿着绕组定位于某处的PD过程可根据PD源的放电机制产生放电脉冲的某一序列。脉冲的相同序列可出现在所有频带中。然而，脉冲的所检测到的峰值(脉冲高度)在不同频带中可不同。可使用如上文所描述的脉冲序列产生PD图像。PD图像中经辨识的Phiqn图案可来源于相同放电源。由于在不同频带中同时获取所述Phiqn图案，因此所述Phiqn图案可主要在脉冲高度轴线(Y轴)上彼此不同。然而，在不同频率范围内获得的Phiqn图案的总图形结构可保持大体上相同。因此，可使用相同的基本形状识别所述Phiqn图案。来源于靠近PD传感器的源位置的Phiqn图案在所有频带中可具有极其类似的高度，这是因为原始PD脉冲具有极广的频谱。由于长绕组的滤波器效应，来源于远离PD传感器的源位置的Phiqn图案在不同频带中可具有发散脉冲高度。
此外，由于来自干扰源(disturbance source)和干涉源(interference source)的信号的高频内容(high-frequency content)也相当有限，因此在较高频通道Phiqn阵列中可出现较少干扰。相较于较低频带，Phiqn图案在较高频带中可更清楚地可见。然而，指示对应源的放电强度的真实脉冲高度在较高频率范围中可被衰减，且在最低频率范围中被测量。在本发明的一些实施例中，为了解决此测量问题，可通过在相位位置和基本形状方面与较高频率对应Phiqn阵列相比较，使用在较高频率对应Phiqn阵列中所识别的Phiqn图案以在最低频率范围中识别Phiqn图案。在最低频带中识别Phiqn图案之后，还可在最低频带中计算与Phiqn图案相关联的放电强度。在一些实施例中，通过比较基本形状且通过评估如上文所描述的Phiqn阵列的历史序列，也可在较高频带中进行Phiqn图案的识别。
在本发明的一些实施例中，整组的个别脉冲特性可使用带通滤波器经脉冲滤波，而非使整个输入信号分裂。所述脉冲特性可包括斜率陡度、振荡活动(振铃)、突发衰减等等。这些实施例可利用以下事实：某一位置处的某一放电源可产生可具有大体上相同的特性的放电脉冲序列，所述特性不同于其它放电源和来自噪声源的脉冲的特性。可以高取样速率(例如，约每秒一亿样本)对输入信号取样。可在取样数据流中进一步检测到脉冲。可根据脉冲准则(pulse criteria)对所述脉冲进行进一步分类(或滤波)以产生不同的经分类的脉冲流或组。可如上文所描述使用经分类脉冲组产生Phiqn阵列组。不同Phiqn阵列组可包括不同Phiqn图案。可使用比较基本形状和评估如上文所描述的历史Phiqn阵列序列而识别Phiqn图案。此外，可计算不同的经识别Phiqn图案的强度。可随时间推移使用不同PD源的强度产生趋向。
图5为说明根据本发明的示范实施例的用于评估相位分辨局部放电的实例方法500的流程图。方法500的操作可由上文参考图1所描述的系统100的部件来执行。
方法500可在框502中以通过测量装置提供一个或多个Phiqn阵列开始。所述测量装置可被配置成检测电气装备的高电压绝缘中的至少一个PD过程。在框504中，方法500可以通过以通信方式连接到测量装置的装备控制器使存在于一个或多个Phiqn阵列中的至少一个Phiqn图案与几何形状相关联而继续。在框506中，方法500可通过装备控制器跟踪与Phiqn阵列中的几何形状相关联的参数。在框508中，方法500可以允许通过装备控制器且基于所述几何形状的所述参数而确定与Phiqn图案相关联的放电强度。在框510中，方法500可通过装备控制器且基于所述放电强度而提供指示高电压绝缘的绝缘质量的信号。在本发明的某些实施例中，所述信号可包括关于高电压绝缘的质量的警示或警告。
图6描绘说明根据本发明的实施例的示例控制器600的框图。更确切地说，可使用控制器600的元件来分析旋转设备的振动数据。控制器600可包括非暂时性存储器610，其存储编程逻辑620(例如，软件)且可存储数据630，例如与PD评估系统100相关联的操作数据、常数组及其类似数据。存储器610还可包括操作系统640。
处理器650可利用操作系统640来执行编程逻辑620，且在这样做时，还可利用数据630。数据总线660可提供存储器610与处理器650之间的通信。用户可经由至少一个用户接口装置670与控制器600介接(interface)，用户接口装置670例如键盘、鼠标、控制面板或能够将数据传达到控制器600且从控制器600传达数据的任何其它装置。控制器600可在操作时经由输入/输出(I/O)接口680而与局部放电装置125通信。另外，应了解，其它外部装置或其它旋转装备可经由I/O接口680而与控制器600通信。在本发明的所说明实施例中，可相对于PD评估系统100远程地定位控制器600；然而，控制器600可与PD评估系统100处于相同位置，或甚至与其集成。另外，控制器600和由此实施/执行的编程逻辑620可包括软件、硬件、固件或其任何组合。还应了解，可使用多个控制器600，其中可在一个或多个不同控制器600上执行本说明书中所描述的不同特征。
参考根据本发明的实例实施例的系统、方法、设备和计算机程序产品的框图。应了解，可至少部分地通过计算机程序指令来实施框图中的至少一些框和框图中的框的组合。这些计算机程序指令可载入到通用计算机、专用计算机、基于硬件的专用计算机或其它可编程数据处理设备上以产生一种机器，使得在计算机或其它可编程数据处理设备上执行的指令产生用于实施所论述的框图中的至少一些框或框图中的框的组合的功能性的构件。
这些计算机程序指令也可存储在计算机可读存储器中，所述计算机可读存储器可引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生制品，包括实施一个或多个框中所指定的功能的指令构件。计算机程序指令也可以载入到计算机或其它可编程数据处理设备上以使一系列操作和/或动作在计算机或其它可编程设备上执行以产生计算机实施/执行过程，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施一个或多个框中所指定的功能的操作和/或动作。
系统的一个或多个部件以及本说明书中所描述的方法的一个或多个元件可通过在计算机的操作系统上运行的应用程序加以实施。其还可用其它计算机系统配置加以实践，所述计算机系统配置包括手持式装置、多处理器系统、基于微处理器的或可编程消费型电子装置、微型计算机、大型计算机和其类似配置。
作为本说明书中所描述的系统和方法的部件的应用程序可包括实施某些抽象数据类型且执行某些任务或动作的例程、程序、部件、数据结构等等。在分布式计算环境中，应用程序(整体或部分地)可位于本地存储器或其它存储装置中。另外或另一选择为，应用程序(整体或部分地)可位于远程存储器或存储装置中以允许由通过通信网络链接的远程处理装置执行任务的情况。
以上详细描述包括对附图的参考，所述附图形成所述详细描述的一部分。所述图式描绘根据实例实施例的说明。足够详细地描述这些实例实施例以使得所属领域的技术人员能够实践本发明主题，这些实例实施例在本文中也被称作“实例”。在不脱离所要求主题的范围的情况下，可组合所述实例实施例，可利用其它实施例，或可作出结构、逻辑及电气的改变。因此，以上详细描述不应以限制性意义加以理解，且范围由所附权利要求书和其等效物界定。
得益于前文描述和相关联图式中所呈现的教示内容，将了解这些描述所涉及的本说明书中阐述的实例描述的许多修改和其它实施例。因此，应了解，本发明可以许多形式体现，且不应限于上文所描述的实例实施例。
因此，应了解，本发明不应限于所公开的特定实施例，且修改和其它实施例希望包括在所附权利要求书的范围内。尽管本说明书中使用了特定术语，但所述术语仅在通用和描述性意义上使用，而不用于限制目的。
Claims (20)
1. 一种用于评估相位分辨局部放电PD的系统，所述系统包括：
测量装置，其被配置成检测电气装备的高电压绝缘中的至少一个局部放电PD过程且提供多个Phiqn阵列；以及
装备控制器，其以通信方式连接到所述测量装置，所述装备控制器被配置成：
使存在于所述多个Phiqn阵列中的至少一个Phiqn阵列中的至少一个Phiqn图案与几何形状相关联；
跟踪与多个局部放电PD图像中的所述几何形状相关联的参数；
基于与所述几何形状相关联的所述参数来确定与所述至少一个Phiqn图案相关联的放电强度；以及
基于所述放电强度来提供指示所述高电压绝缘的绝缘质量的信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，被配置成使所述至少一个Phiqn图案与几何形状相关联的所述装备控制器进一步被配置成确定所述几何形状的类型、位置和尺寸以配合所述Phiqn图案。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，被配置成跟踪所述几何形状的参数的所述装备控制器进一步被配置成跟踪所述几何形状的所述位置和所述尺寸的变化。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述几何形状与所述局部放电PD过程的类型相关联。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，被配置成使至少一个Phiqn图案与几何形状相关联的所述装备控制器进一步被配置成从包括以下中的至少一个的列表选择所述几何形状：三角形、水平矩形、竖直矩形和椭圆形。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，被配置成确定所述放电强度的所述装备控制器进一步被配置成基于位于与所述至少一个Phiqn图案相关联的所述几何形状内的高频脉冲而确定所述放电强度。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，被配置成使所述至少一个Phiqn图案与所述几何形状相关联的所述装备控制器进一步被配置成利用学习算法以使所述至少一个Phiqn图案与所述几何形状相关联，其中通过历史Phiqn阵列和所述历史Phiqn阵列中所识别的先前Phiqn图案而训练所述学习算法。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述装备控制器进一步被配置成基于所述放电强度而确定所述高电压绝缘的劣化速率。
9. 根据权利要求1所述的系统，其中，被配置成提供指示所述高电压绝缘的情况的所述信号的所述装备控制器进一步被配置成：
使所述几何形状的参数与所述电气装备的操作参数的变化或环境条件的变化中的至少一个相关；以及
基于所述相关而修改指示所述高电压绝缘的所述绝缘质量的所述信号。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述装备控制器进一步被配置成：
基于所述电气装备的操作参数或环境条件中的至少一个来确定所述放电强度的阈值；
确定所述放电强度超出所述阈值；以及
基于所述确定，选择性地提供关于所述绝缘质量的警示。
11.一种用于评估相位分辨局部放电PD的方法，所述方法包括：
通过测量装置提供一个或多个Phiqn阵列，其中所述测量装置被配置成检测包括高电压绝缘的电气装备中的至少一个局部放电PD过程；
通过以通信方式连接到所述测量装置的装备控制器来使存在于所述一个或多个Phiqn阵列中的至少一个Phiqn图案与几何形状相关联；
通过所述装备控制器来跟踪与所述一个或多个Phiqn阵列中的所述几何形状相关联的参数；
通过所述装备控制器且基于所述几何形状的所述参数来确定与所述至少一个Phiqn图案相关联的放电强度；以及
通过所述装备控制器且基于所述放电强度来提供指示所述高电压绝缘的绝缘质量的信号。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中，
使至少一个Phiqn图案与几何形状相关联包括确定所述几何形状的类型、位置和尺寸以配合所述Phiqn图案；以及
跟踪与所述几何形状相关联的所述参数包括跟踪所述几何形状的所述位置和所述尺寸的变化。
13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括基于所述放电强度而确定所述高电压绝缘的劣化速率。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述几何形状与所述局部放电PD过程的至少一个类型相关联。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述几何形状选自包括以下中的至少一个的列表：三角形、水平矩形、竖直矩形和椭圆形。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，确定所述放电强度是基于位于与Phiqn图案相关联的所述几何形状内的高频脉冲。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，基于利用学习算法使所述至少一个Phiqn图案与所述几何形状相关联，通过历史Phiqn阵列和所述历史Phiqn阵列内所识别的先前Phiqn图案而训练所述学习算法。
18. 根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
通过所述装备控制器使所述几何形状的变化与所述电气装备的操作参数的变化或环境条件的变化中的至少一个相关；以及
通过所述装备控制器且基于所述相关而修改指示所述高电压绝缘的所述绝缘质量的所述信号。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
通过所述装备控制器且基于所述电气装备的操作参数的所述变化或环境条件的所述变化中的至少一个，来确定所述放电强度的阈值；
通过所述装备控制器确定所述放电强度超出所述阈值；以及
基于所述确定的结果，通过所述装备控制器选择性地提供关于所述绝缘质量的警示。
20.一种用于评估相位分辨局部放电PD的系统，所述系统包括：
电气装备，其包括高电压绝缘；
测量装置，其被配置成检测所述高电压绝缘中的至少一个局部放电PD过程且提供一系列Phiqn阵列；以及
装备控制器，其以通信方式连接到所述测量装置，所述装备控制器被配置成：
使存在于所述Phiqn阵列中的至少一个Phiqn阵列中的至少一个Phiqn图案与几何形状相关联，其中所述几何形状与局部放电过程的类型相关联，其中所述几何形状的类型、位置和尺寸经选择以配合所述至少一个Phiqn图案；
通过跟踪所述几何形状的所述位置和所述尺寸的变化来跟踪与所述一系列的所述Phiqn阵列中的所述几何形状相关联的参数；
基于所述几何形状的所述参数来确定与所述至少一个Phiqn图案相关联的放电强度，其中所述放电强度是基于在所述几何形状内发现的脉冲；
基于所述放电强度而确定所述高电压绝缘的劣化速率；
基于所述放电强度而产生指示所述高电压绝缘的绝缘质量的信号；
使所述几何形状的参数的所述变化与所述电气装备的操作参数的变化或环境条件的变化中的至少一个相关；
基于所述相关而修改指示所述高电压绝缘的所述绝缘质量的所述信号；
基于所述电气装备的所述操作参数而确定所述放电强度的阈值；
确定所述放电强度超出所述阈值；以及
基于所述放电强度超出所述阈值的所述确定的结果，提供关于所述高电压绝缘的质量的信号。
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