CN108761281B - 气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法及系统。该方法包括在多个气室中至少一个气室的温度数据和/或压力数据满足第一判别条件时，将多个气室的温度压力数据输入判别模型中处理，获取多个气室的判别运行参数；根据输电线路的测量运行参数及多个气室的判别运行参数，判断输电线路是否满足发生局部放电的局放条件；在满足局放条件时，确定发生局部放电的第一气室。根据本公开的实施例，通过使用判别模型对异常数据进行识别，能够准确地判断局部放电是否发生以及发生局部放电的气室，为线路维修提供及时准确的依据。
Description
技术领域
本公开涉及电力电子技术领域，特别涉及一种气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法及系统。
背景技术
SF6气体绝缘输电线路(GIL，Gas Insulated Line)提供了一种紧凑、可靠、经济的电力传输方式，SF6气体作为GIL管道的绝缘气体，其压力值决定着整个线路是否能够正常工作，如果压力过低而导致系统绝缘性能下降，将会对电网造成很大的危害，因此对GIL中SF6气体压力的监测至关重要。
传统的SF6气体传感器采用扩散硅的方式感触压力，通过惠斯通电桥后再进行模数转换，容易受到GIL现场复杂的电磁干扰影响，导致通信中断、丢包和数据不准确等问题，而且由于扩散硅元件的体积相对较大，造成整个SF6气体传感器体积很大、笨重，长时间安装在GIL的补气口上会导致其变形，最终影响密封。传统的温度传感器采用PT100铂电阻，测量的是环境温度而不是GIL内部SF6的真实温度，加上扩散硅的精度较低，误差约为0.5％，导致最终计算出来的标压P20(将测量的压力数据转换为在温度为20摄氏度时的标准压力数据)精度误差约为0.7％左右。传统局部放电定位装置只有基本的数据采集、显示功能，需要靠人工对数字的读取来定位发生局部放电气室的定位。主观影响较大，判断准确性较低，并且存在判断速度慢和容易疏漏等问题。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法及系统。
根据本公开的一方面，提供了一种气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法，所述方法包括：
在所述多个气室中至少一个气室的温度数据和/或压力数据满足第一判别条件时，将所述多个气室的温度数据和压力数据输入判别模型中进行处理，获取所述多个气室的判别运行参数；
根据所述气体绝缘输电线路的测量运行参数及所述多个气室的判别运行参数，判断所述气体绝缘输电线路是否满足发生局部放电的局放条件；
在所述气体绝缘输电线路满足所述局放条件时，确定所述多个气室中发生局部放电的第一气室。
在一种可能的实现方式中，根据所述气体绝缘输电线路的测量运行参数及所述多个气室的判别运行参数，判断所述气体绝缘输电线路是否满足发生局部放电的局放条件，包括：
根据满足所述第一判别条件期间的多个周期的测量运行参数及多个周期的判别运行参数，确定所述多个气室的判别运行参数相对于所述测量运行参数的正确率；
在所述多个气室中一个或多个气室的判别运行参数的正确率处于第一置信区间内时，判断满足所述局放条件。
在一种可能的实现方式中，在所述气体绝缘输电线路满足所述局放条件时，确定所述多个气室中发生局部放电的第一气室，包括：
在所述气体绝缘输电线路满足所述局放条件时，将正确率处于第一置信区间内的一个或多个气室确定为所述第一气室。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
将训练样本数据输入初始判别模型中进行处理，获取所述气体绝缘输电线路的训练运行参数，其中，所述训练样本数据包括已发生局部放电的第二气室在发生局部放电时的历史温度数据和历史压力数据；
根据所述训练运行参数与所述第二气室在发生局部放电时的历史测量运行参数，确定所述初始判别模型的模型损失；
根据所述模型损失调整所述初始判别模型的参数权值，确定调整后的判别模型；
在所述模型损失满足训练条件的情况下，将调整后的判别模型确定为最终的判别模型。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：当发生局部放电时，确定所述第一气室的温度数据和所述气体绝缘输电线路的电压相位之间的第一关系以及所述第一气室的压力数据和所述电压相位之间的第二关系；
根据所述第一关系以及所述第二关系，确定所述第一气室的局部放电类型。
在一种可能的实现方式中，所述第一判别条件包括以下至少一种：
所述多个气室中至少一个气室的温度数据与环境温度之间的差值大于或等于第一温差阈值；
所述气室中的至少一个气室的温度数据在第一时间段内的变化大于或等于温度变化阈值；
所述气室中的至少一个气室的压力数据在所述第一时间段内的变化大于或等于压力变化阈值。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
对所述气室在预定时间段内的测量温度数据和测量压力数据进行拟合处理，获取修正的压力数据；
将所述修正的压力数据确定为气室的压力数据。
根据本公开的另一方面，提供了一种气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位系统，包括：传感组件、数据处理组件和局部放电判别组件，
所述传感组件包括石英音叉温度传感器和石英音叉压力传感器，所述石英音叉温度传感器用于检测气体绝缘输电线路的气室中的温度信号，所述石英音叉压力传感器用于检测气体绝缘输电线路的气室中的压力信号；
所述数据处理组件用于对所述温度信号和压力信号进行处理，以获取温度数据和压力数据；
所述局部放电判别组件用于判别是否发生局部放电并定位发生局部放电的气室。
在一种可能的实现方式中，所述局部放电判别组件判别是否发生局部放电并定位发生局部放电的气室，包括：
在所述气室中至少一个气室的温度数据和/或压力数据满足第一判别条件时，将所述多个气室的温度数据和压力数据输入判别模型中进行处理，获取所述多个气室的判别运行参数；
根据所述气体绝缘输电线路的测量运行参数及所述多个气室的判别运行参数，判断所述气体绝缘输电线路是否满足发生局部放电的局放条件；
在所述气体绝缘输电线路满足所述局放条件时，确定所述多个气室中发生局部放电的第一气室。
在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：
频率补偿组件，用于对所述传感组件进行频率补偿。
根据本公开实施例的气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法，通过使用判别模型对异常数据进行识别，能够准确地判断局部放电是否发生以及发生局部放电的气室，为线路维修提供及时准确的依据。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出根据本公开一实施例的气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法的流程图；
图2示出根据本公开一实施例的修正压力数据的流程图；
图3示出根据本公开一实施例的步骤S12的流程图；
图4示出根据本公开一实施例的气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法的流程图；
图5示出根据本公开一实施例的气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法的流程图；
图6示出根据本公开一实施例的气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位系统示意图；
图7示出根据本公开一实施例的石英音叉温度传感器的示意图；
图8示出根据本公开一实施例的石英音叉压力传感器的示意图；
图9示出根据本公开一实施例的补偿组件的电路示意图；
图10示出根据本公开一实施例的气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位系统的示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
图1是根据一示例性实施例示出的气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：
在步骤S11中，在多个气室中至少一个气室的温度数据和/或压力数据满足第一判别条件时，将所述多个气室的温度数据和压力数据输入判别模型中进行处理，获取所述多个气室的判别运行参数。
在步骤S12中，根据所述气体绝缘输电线路的测量运行参数及所述多个气室的判别运行参数，判断所述气体绝缘输电线路是否满足发生局部放电的局放条件。
在步骤S13中，在所述气体绝缘输电线路满足所述局放条件时，确定所述多个气室中发生局部放电的第一气室。
根据本公开实施例的气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法，通过使用判别模型对异常数据进行识别，能够准确地判断局部放电是否发生以及发生局部放电的气室，为线路维修提供及时准确的依据。
在一种可能的实现方式中，气体绝缘输电线路可包括多个气室，在步骤S11中，第一判别条件可包括以下至少一种：所述多个气室中至少一个气室的温度数据与环境温度之间的差值大于或等于第一温差阈值；所述气室中的至少一个气室的温度数据在第一时间段内的变化大于或等于温度变化阈值；所述气室中的至少一个气室的压力数据在所述第一时间段内的变化大于或等于压力变化阈值。在满足任何一个判别条件时，可将气体绝缘输电线路的多个气室的温度数据和压力数据输入判别模型中进行处理。
在一种可能的实现方式中，可同时监测气体绝缘输电线路的多个气室内的温度以及气体绝缘输电线路沿线的环境温度。如果出现局部放电，则气室中的绝缘气体(例如，SF6气体)被电离，局部放电释放的电能可能使气室中的绝缘气体温度上升。在至少一个气室内的温度与环境温度的差值大于或等于第一温差阈值时，则认为存在局部放电的可能性。
在示例中，第一温差阈值可以是10℃，如果至少一个气室的温度与环境温度的差值大于10℃，则认为可能出现局部放电，可将多个气室的温度数据和压力数据输入判别模型做进一步的判别。
在一种可能的实现方式中，可根据气体绝缘输电线路的多个气室中，是否存在温度变化较快的气室，来判断出现局部放电的可能性。如果气体绝缘输电线路未出现局部放电，其温度变化可能受到环境温度、负载或导线电阻等影响，温度不会发生突变，在出现局部放电时，气室的温度可能发生突变，因此，如果至少一个气室的温度数据在第一时间段内的变化大于或等于温度变化阈值，则可能出现局部放电。
在示例中，第一时间段可以是1秒、5秒或10秒等较短的时间段，温度变化阈值可以是10℃。例如，如果至少一个气室在1秒内温度变化超过10℃，则认为可能出现局部放电，可将多个气室的温度数据和压力数据输入判别模型做进一步的判别。
在一种可能的实现方式中，可根据气体绝缘输电线路的多个气室中，是否存在压力变化较快的气室，来判断出现局部放电的可能性。在出现局部放电时，气室温度上升，同时压力也可能增大，如果至少一个气室的压力数据在第一时间段内的变化大于或等于压力变化阈值，则可能出现局部放电。
在示例中，第一时间段可以是1秒、5秒或10秒等较短的时间段，压力变化阈值可以是1千帕、10千帕等。例如，如果至少一个气室在1秒内压力变化超过10千帕，则认为可能出现局部放电，可将多个气室的温度数据和压力数据输入判别模型做进一步的判别。
在一种可能的实现方式中，温度变化和压力变化可能同时出现，可在至少一个气室的温度数据在第一时间段内的变化大于或等于温度变化阈值，并且至少一个气室的压力数据在第一时间段内的变化大于或等于压力变化阈值时，认为出现局部放电，可将多个气室的温度数据和压力数据输入判别模型做进一步的判别。
在一种可能的实现方式中，输入判别模型的压力数据还可以是经过修正的压力数据。
图2根据一示例性实施例示出的修正压力数据的流程图。如图2所示，修正压力数据的步骤可包括：
在步骤S111中，对所述气室在预定时间段内的测量温度数据和测量压力数据进行拟合处理，获取修正的压力数据；
在步骤S112中，将所述修正的压力数据确定为气室的压力数据。
在一种可能的实现方式中，在步骤S111中，可用拟合处理的压力数据来修正测量的压力数据。在示例中，可对每个气室的温度数据和压力数据做拟合处理，来修正每个气室的压力数据，可使用当前采样周期之前的多个周期的测量数据来计算系数，并可使用以下公式(1)对测量的温度数据和测量的压力数据做三阶拟合：
PT＝P0+αT+βT2+γT3 (1)
其中，PT是修正后的压力值，P0是当前采样周期之前的多个周期测量的压力的平均值，T是当前测量周期测量的温度值。α、β和γ分别是一次项系数、二次项系数和三次项系数。由于存在α、β和γ三个系数，因此至少需要当前测量周期之前的三个测量周期的温度数据和压力数据来计算α、β和γ。应当理解，本领域技术人员可根据实际情况设置α、β和γ三个系数的取值，本公开对此不作限制。
在一种可能的实现方式中，在步骤S112中，可将修正后的压力值PT作为气室的压力数据。在将气室的温度数据和压力数据输入判别模型时，可输入测量的温度数据和修正后的压力数据。
在一种可能的实现方式中，在步骤S11中，判别模型在接收到温度数据和压力数据后，可对温度数据和压力数据进行处理，并输出多个气室的判别运行参数。在示例中，可用数组型参数来表征气体绝缘输电线路的运行状态，例如，在气体绝缘输电线路中的电流为额定电流时，可用数组(1，0)来表示，在气体绝缘输电线路中的电流大于额定电流时，可用数组(0，1)来表示，在气体绝缘输电线路中的电流小于额定电流时，可用数组(1，1)来表示，本公开对气体绝缘输电线路运行状态的数组表示的具体形式不做限制。
在一种可能的实现方式中，判别模型可对温度数据和压力数据进行处理，并输出气体绝缘输电线路的运行状态的计算值，作为判别运行参数。并可测量气体绝缘输电线路实际运行参数，作为测量运行参数，例如测量气体绝缘输电线路的电流是否为额定电流。
在一种可能的实现方式中，判别运行参数和测量运行参数均可用数组型参数来表示，以确定判别运行参数和测量运行参数之间的关系。
图3是根据一示例性实施例示出的步骤S12的流程图。
在步骤S121中，根据满足所述第一判别条件期间的多个周期的测量运行参数及多个周期的判别运行参数，确定所述多个气室的判别运行参数相对于所述测量运行参数的正确率。
在步骤S122中，在所述多个气室中一个或多个气室的判别运行参数的正确率处于第一置信区间内时，判断满足所述局放条件。
在一种可能的实现方式中，在步骤S121中，在对多个气室的测量过程中，在测量的温度数据和/或压力数据满足第一判别条件期间内，判别模型可接收到多个测量周期的数据。判别模型分别对多个测量周期的温度数据和压力数据进行处理后，可分别获得每个气室在满足第一判别条件期间内的所有判别运行参数。
在一种可能的实现方式中，可将满足第一判别条件期间内的每个气室的所有判别运行参数与满足第一判别条件期间内的测量运行参数进行比较，如果判别运行参数与测量运行参数一致，则认为判别模型输出了正确的判别运行参数；反之，则认为判别模型输出了错误的判别运行参数。可根据判别模型输出的判别运行参数来统计满足第一判别条件期间内的判别运行参数的正确率。
在一种可能的实现方式中，在步骤S122中，如果一个或多个气室的判别运行参数的正确率处于第一置信区间，则可认为气体绝缘输电线路中出现局部放电。在示例中，第一置信区间可以是[95％，100％)、[98％，100％)或[95％，98％]等，本公开对第一置信区间的取值不做限制。
在一种可能的实现方式中，运行参数的正确率还可使用统计推断的方法来确定。例如，利用统计学方法进行假设检验，利用正态分布确定判别运行参数和测量运行参数是否不存在显著差异，在显著性水平的计算结果显示拒绝该假设的概率较低时，即判别运行参数和测量运行参数不存在显著差异的概率处于第一置信区间时，可认为气体绝缘输电线路中出现局部放电。例如，显著性水平的取值可以是2％或5％等，即第一置信区间可以是[95％，100％)或[98％，100％)等，本公开对显著性水平和第一置信区间的取值不做限制。
在一种可能的实现方式中，在步骤S13中，在所述气体绝缘输电线路满足所述局放条件时，将正确率处于第一置信区间内的一个或多个气室确定为所述第一气室。
在示例中，判别模型可处理气体绝缘输电线路的气室的温度数据和压力数据，当判别模型确定气体绝缘输电线路的气室中的一个或多个气室的温度数据或压力数据满足局放条件(即，判别模型输出的一个或多个气室的判别运行参数正确率处于第一置信区间)时，将满足局放条件的一个或多个气室确定为发生局部放电的第一气室，可为气体绝缘线路的检修提供依据。
在一种可能的实现方式中，判别模型可以是任意只能判别模型，例如BP神经网络模型或卷积神经网络模型等，本公开对判别模型的类型不做限制。例如，所述判别模型可以是BP神经网络模型，判别模型的结构可由输入层、中间层和输出层组成。
在一种可能的实现方式中，所述判别模型的输入层可接收气体绝缘输电线路的多个气室的温度数据和压力数据，并具有与各个数据对应的参数权值。温度数据和压力数据分别与对应的参数权值相乘后进入所述判别模型的中间层，中间层可具有多种计算方法，例如，使用S型激活函数来对进入中间层的数据进行运算，S型函数如以下公式(2)所示：
其中，y是S型激活函数的输出，net是对所有输入数据进行加权求和的结果。
在通过中间层的计算后，将运算结果通过输出层来输出。所述判别模型的输出层可输出用数组来表示的判别运行参数。
在一种可能的实现方式中，可使用过去发生局部放电时气体绝缘输电线路的温度数据和压力数据来训练所述判别模型。
图4是根据一示例性实施例示出的气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法的流程图。如图4所示，所述方法还可以包括训练判别模型的步骤，其包括：
在步骤S41中，将训练样本数据输入初始判别模型中进行处理，取所述气体绝缘输电线路的训练运行参数。
在步骤S42中，根据所述训练运行参数与所述第二气室在发生局部放电时的历史测量运行参数，确定所述初始判别模型的模型损失。
在步骤S43中，根据所述模型损失调整所述初始判别模型的参数权值，确定调整后的判别模型。
在步骤S44中，在所述模型损失满足训练条件的情况下，将调整后的判别模型确定为最终的判别模型。
在一种可能的实现方式中，在步骤S41中，训练样本数据可包括已发生局部放电的第二气室在发生局部放电时的历史温度数据和历史压力数据。在示例中，训练样本数据可包括在气体绝缘输电线路的不同运行状态下发生局部放电时的历史温度数据和历史压力数据。例如，在气体绝缘输电线路中的电流为额定电流时发生局部放电的历史温度数据和历史压力数据，在气体绝缘输电线路中的电流大于额定电流时发生局部放电的历史温度数据和历史压力数据，以及在气体绝缘输电线路中的电流小于额定电流时发生局部放电的历史温度数据和历史压力数据。
在一种可能的实现方式中，可将训练集中每次发生局部放电时的历史数据输入初始判别模型，初始判别模型的输出可以是以数组表示的气体绝缘输电线路的运行状态的计算值，该计算值即为训练运行参数。在示例中，气室的训练运行参数可用数组(y1、y2)来表示，当y1＝1且y2＝1时，表示气体绝缘输电线路中的电流小于额定电流，当y1＝0且y2＝1时，表示气体绝缘输电线路中的电流大于额定电流，当y1＝1且y2＝0时，表示气体绝缘输电线路中的电流为额定电流。
在一种可能的实现方式中，在步骤S42中，可根据发生局部放电时的历史测量运行参数(d1、d2)与训练运行参数(y1、y2)来确定初始判别模型的模型损失。在示例中，可使用以下公式(3)来计算模型损失：
其中，err为初始判别模型中，根据第k个气室的训练运行参数和历史测量运行参数确定的模型损失。di(k)为与第k个气室对应的第i个测量运行参数，yi(k)为与第k个气室对应的第i个训练运行参数，i的取值为1或2。
在一种可能的实现方式中，在步骤S43中，可根据所述模型损失来调节初始判别模型的参数权值，使得调整后的判别模型的模型损失降低或收敛。
在一种可能的实现方式中，步骤S41-步骤S43可循环执行。在示例中，训练样本数据包括N次局部放电时第二气室的温度数据和压力数据(N>1)，步骤S41-步骤S43可循环执行多次，并按照使模型损失降低或收敛的方式来逐次调整参数权值。在示例中，步骤S41-步骤S43可循环执行预定的次数，例如，按照使模型损失降低或收敛的方式对参数权值进行预订次数的调整。在示例中，还可不限定循环次数，在模型损失降低到一定程度或收敛于一定阈值内时，停止循环。
在一种可能的实现方式中，在步骤S44中，可在模型损失满足训练条件的情况下，将多次调整参数权值后的判别模型作为最终的判别模型。在示例中，可将循环调整N次后的判别模型作为最终的判别模型，或者将模型损失降低到一定程度或收敛于一定阈值内的判别模型作为最终的判别模型。本公开对训练条件不做限制。在确定最终的判别模型后，该判别模型可被用于判别气体绝缘输电线路是否发生局部放电以及确定及局部放电的气室。
在一种可能的实现方式中，在使用判别模型确定在气体绝缘输电线路发生局部放电，并确定发生局部放电的气室后，可将该次局部放电发生时采集的温度数据和压力数据添加至训练集中，并记录该次局部放电发生时气体绝缘输电线路的测量运行参数。
在一种可能的实现方式中，所述气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法还可确定发生局部放电的类型。
在一种可能的实现方式中，所述方法还可在确定发生局部放电时，确定局部放电的类型。
图5是根据一示例性实施例示出的气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法的流程图。如图5所示，确定发生局部放电的类型的步骤可包括：
在步骤S51中，当发生局部放电时，确定所述第一气室的温度数据和所述气体绝缘输电线路的电压相位之间的第一关系以及所述第一气室的压力数据和所述电压相位之间的第二关系。
在步骤S52中，根据所述第一关系以及所述第二关系，确定所述第一气室的局部放电类型。
在一种可能的实现方式中，在步骤S51中，可通过测量等方式获取气体绝缘输电线路的电压相位，在发生局部放电时，可生成电压相位与温度数据的关系图，以确定发生局部放电时电压相位与温度数据的第一关系。还可在发生局部放电时生成电压相位与压力数据的关系图，以确定发生局部放电时电压相位与压力数据的第二关系。
在一种可能的实现方式中，在步骤S52中，在发生局部放电时，可根据电压相位与温度数据的第一关系和电压相位与压力数据的第二关系来确定发生局部放电的气室的局部放电类型。
在示例中，气体绝缘输电线路可传输工频220V交流电，交流电的电压相位以正弦曲线的形式随时间变化。可在发生局部放电时获取电压的相位，并根据所述第一关系和第二关系确定局部放电类型，为气体绝缘输电线路检修提供依据。例如，局部放电可分为内部放电、表面放电和电晕等放电类型，可确定各种类型的局部放电发生时的电压相位。在发生局部放电时，可根据电压相位对局部放电类型做出判断，并进行针对性的检修。
图6是根据一示例性实施例示出的气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位系统。如图6所示，所述气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位系统可包括传感组件61、数据处理组件62和局部放电判别组件63。
在一种可能的实现方式中，传感组件61包括石英音叉温度传感器611和石英音叉压力传感器612，石英音叉温度传感器611用于检测气体绝缘输电线路的气室中的温度信号，石英音叉压力传感器612用于检测气体绝缘输电线路的气室中的压力信号。
数据处理组件62用于对所述温度信号和压力信号进行处理，以获取温度数据和压力数据。
局部放电判别组件63用于判别是否发生局部放电并定位发生局部放电的气室。
图7是根据一示例性实施例示出的石英音叉温度传感器的示意图。如图7所示，石英音叉温度传感器的石英晶体为具有特定切角的石英晶体，在检测温度的过程中，石英晶体可将温度转换为特定模式的振动频率。
图8是根据一示例性实施例示出的石英音叉压力传感器的示意图。如图8所示，石英音叉压力传感器的石英晶体为具有特定切角的石英晶体，石英音叉压力传感器的切角与石英音叉温度传感器切角不同，因此，在检测压力信号时，振动模式与石英音叉温度传感器不同。本公开对石英音叉温度传感器和石英音叉压力传感器的切角与振动模式不做限制。
在一种可能的实现方式中，数据处理组件62用于对所述温度信号和压力信号进行处理，以获取温度数据和压力数据。在示例中，由于石英音叉温度传感器611和石英音叉压力传感器612分别将检测到的温度信号和压力信号转换为特定振动模式的频率信号，因此，数据处理组件62可直接对频率信号进行处理，无需进行模数转换，避免了模数转换过程中的误差。数据处理组件62可对所述频率信号进行放大、滤波或调制等处理，以获取温度数据和压力数据。
在一种可能的实现方式中，数据处理组件62可获取多个气室的传感组件61的温度信号和压力信号。在示例中，传感组件61可设置在每个气室的补气口处，多个气室的传感组件61均可将检测到的温度数据和压力数据传输至数据处理组件62。由于气室的补气口之间间隔一定距离，在传感组件61与数据处理组件62的距离超过信号的有效传输距离时，可设置数据集中器，数据集中器可接收距离较远的传感组件61传输的信号，再将信号传输至数据处理组件62。
在一种可能的实现方式中，数据处理组件62可获取气体绝缘输电线路的电压相位。在示例中，数据处理组件62可包括相位检测单元，用于检测所述电压相位。在示例中，数据处理组件62可包括计时单元，用于获取当前的时刻，并根据电压相位和时间的关系简介获取电压的相位。本公开对数据处理组件62获取电压相位的方式不做限制。
在一种可能的实现方式中，数据处理组件62可在发生局部放电时确定发生局部放电的第一气室的温度数据和电压相位之间的第一关系以及第一气室的压力数据和电压相位之间的第二关系。在示例中，数据处理组件62可在发生局部放电时，生成电压相位与温度数据的关系图，以确定发生局部放电时电压相位与温度数据的第一关系。还可在发生局部放电时生成电压相位与压力数据的关系图，以确定发生局部放电时电压相位与压力数据的第二关系。
在一种可能的实现方式中，局部放电判别组件63用于判别是否发生局部放电并定位发生局部放电的气室。
在一种可能的实现方式中，局部放电判别组件63可执行步骤S11-步骤S13，来判别是否发生局部放电并定位发生局部放电的气室。还可根据生成电压相位与温度数据的关系图以及电压相位与压力数据的关系图来确定局部放电类型。
在一种可能的实现方式中，气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位系统还可包括频率补偿组件。
在一种可能的实现方式中，传感组件61在检测温度信号和压力信号时，可能会受到不对称频率的影响。因此，气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位系统还可包括频率补偿组件。
图9是根据一示例性实施例示出的补偿组件的电路示意图。如图9所示，频率补偿组件可包括多个频率补偿电路，所述多个频率补偿电路分别与每个英音叉温度传感器611和石英音叉压力传感器612连接，对传感组件61进行频率补偿，抵消不对称频率的影响。
在一种可能的实现方式中，英音叉温度传感器611和石英音叉压力传感器612均包括谐振器，以放大英音叉温度传感器611和石英音叉压力传感器612的振幅。谐振器等效于RLC串联电路，所述RLC串联电路的等效电阻R1取决于石英晶体震荡时的阻尼，等效电感L1取决于石英晶体的质量，等效电容C1取决于石英晶体的弹性系数。
在一种可能的实现方式中，所述RLC串联电路的品质因数Q可根据以下公式(4)或(5)来表示：
其中，fs为RLC串联电路的谐振频率。
RLC串联电路的等效阻抗Z(ω)可根据以下公式(6)来表示：
其中，ω为角频率变量，j为虚数，ωs为RLC串联电路的谐振角频率。
RLC串联电路的等效导纳可根据以下公式(7)来表示：
在一种可能的实现方式中，如图9所示，Vdrive为英音叉温度传感器611或石英音叉压力传感器612检测到的信号产生的激励，R为电阻，M1和M2为运算放大器，Cadj为静态电容，C为补偿电容，其中，补偿电容C的电容值可以调节。在所述频率补偿电路中，通过运算放大器M1使激励与补偿电容C的相位差为180℃，通过调节补偿电容C的值，使流过补偿电容C的电流与流过静态电容Cadj的大小相等，方向相反，可抵消不对称的频率影响。在示例中，补偿电容C的值可根据公式(4)、(5)、(6)和(7)来确定。
图10是根据一示例性实施例示出的气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位系统的示意图。如图10所示，气体绝缘输电线路通过中心导杆进行输电，并设置有N个气室，每个气室的补气口之间一定距离。在示例中，所述一定距离可以是200米。每个补气口均可设置有传感组件61。多个传感组件61可将采集到的压力信号和温度信号传输至数据处理组件62。在示例中，每千米可设置一个数据处理组件62，每个数据处理组件62可接收来自5个传感组件61的温度信号和压力信号，同时，数据处理组件62还可获取气体绝缘输电线路的电压相位。在示例中，数据处理组件62可通过采集气体绝缘输电线路电压变换器电压获取交流电的相位。
在一种可能的实现方式中，与数据处理组件62距离大于信号有效传输距离的传感组件61可将信号传输至数据集中器，数据集中器将信号传输至数据处理组件。在示例中，数据集中器可通过“手拉手”连接方式将多个传感组件61连接至数据处理组件62。
在一种可能的实现方式中，气体绝缘输电线路可设置有局部放电判别组件63。气体绝缘输电线路的多个数据处理组件62可将处理得到的温度数据和压力数据传输至局部放电判别组件63。局部放电判别组件63可执行步骤S11-步骤S13，以判别是否发生局部放电并定位发生局部放电的气室。在示例中，局部放电判别组件63可将满足第一判别条件的温度数据和压力数据存储在电可擦可编程只读存储器(EEPROM)中，以保证在掉电时数据不丢失，并从EEPROM中读取数据进行局部放电的判别以及发生局部放电的气室的定位。
根据本公开实施例的气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法及系统，通过气体绝缘输电线路的局部放电历史数据来训练判别模型，并使用判别模型对异常数据进行识别，能够准确地判断局部放电是否发生以及发生局部放电的气室。使用石英音叉传感器可直接测量气体绝缘输电线路的气室内的数据，并且石英音叉传感器可测量频率数据来表征温度和压力，因而无需进行模数转换，抗电磁干扰的能力较强，标压P20下的精度误差仅为0.1％左右。同时，使用石英音叉传感器相对于传统的传感器可降低传感器的体积和重量。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (8)
1.一种气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位方法，其特征在于，气体绝缘输电线路包括多个气室，所述方法包括：
在所述多个气室中至少一个气室的温度数据和/或压力数据满足第一判别条件时，将所述多个气室的温度数据和压力数据输入判别模型中进行处理，获取所述多个气室的判别运行参数；
根据所述气体绝缘输电线路的测量运行参数及所述多个气室的判别运行参数，判断所述气体绝缘输电线路是否满足发生局部放电的局放条件；
在所述气体绝缘输电线路满足所述局放条件时，确定所述多个气室中发生局部放电的第一气室；
其中，根据所述气体绝缘输电线路的测量运行参数及所述多个气室的判别运行参数，判断所述气体绝缘输电线路是否满足发生局部放电的局放条件，包括：
根据满足所述第一判别条件期间的多个周期的测量运行参数及多个周期的判别运行参数，确定所述多个气室的判别运行参数相对于所述测量运行参数的正确率；
在所述多个气室中一个或多个气室的判别运行参数的正确率处于第一置信区间内时，判断满足所述局放条件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述气体绝缘输电线路满足所述局放条件时，确定所述多个气室中发生局部放电的第一气室，包括：
在所述气体绝缘输电线路满足所述局放条件时，将正确率处于第一置信区间内的一个或多个气室确定为所述第一气室。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将训练样本数据输入初始判别模型中进行处理，获取所述气体绝缘输电线路的训练运行参数，其中，所述训练样本数据包括已发生局部放电的第二气室在发生局部放电时的历史温度数据和历史压力数据；
根据所述训练运行参数与所述第二气室在发生局部放电时的历史测量运行参数，确定所述初始判别模型的模型损失；
根据所述模型损失调整所述初始判别模型的参数权值，确定调整后的判别模型；
在所述模型损失满足训练条件的情况下，将调整后的判别模型确定为最终的判别模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当发生局部放电时，确定所述第一气室的温度数据和所述气体绝缘输电线路的电压相位之间的第一关系以及所述第一气室的压力数据和所述电压相位之间的第二关系；
根据所述第一关系以及所述第二关系，确定所述第一气室的局部放电类型。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一判别条件包括以下至少一种：
所述多个气室中至少一个气室的温度数据与环境温度之间的差值大于或等于第一温差阈值；
所述气室中的至少一个气室的温度数据在第一时间段内的变化大于或等于温度变化阈值；
所述气室中的至少一个气室的压力数据在所述第一时间段内的变化大于或等于压力变化阈值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
对所述气室在预定时间段内的测量温度数据和测量压力数据进行拟合处理，获取修正的压力数据；
将所述修正的压力数据确定为气室的压力数据。
7.一种气体绝缘输电线路状态监测及局部放电定位系统，其特征在于，包括：传感组件、数据处理组件和局部放电判别组件，
所述传感组件包括石英音叉温度传感器和石英音叉压力传感器，所述石英音叉温度传感器用于检测气体绝缘输电线路的气室中的温度信号，所述石英音叉压力传感器用于检测气体绝缘输电线路的气室中的压力信号；
所述数据处理组件用于对所述温度信号和压力信号进行处理，以获取温度数据和压力数据；
所述局部放电判别组件用于判别是否发生局部放电并定位发生局部放电的气室；
其中，所述局部放电判别组件用于判别是否发生局部放电并定位发生局部放电的气室，包括：
在多个气室中至少一个气室的温度数据和/或压力数据满足第一判别条件时，将所述多个气室的温度数据和压力数据输入判别模型中进行处理，获取所述多个气室的判别运行参数；
根据所述气体绝缘输电线路的测量运行参数及所述多个气室的判别运行参数，判断所述气体绝缘输电线路是否满足发生局部放电的局放条件；
在所述气体绝缘输电线路满足所述局放条件时，确定所述多个气室中发生局部放电的第一气室；
其中，根据所述气体绝缘输电线路的测量运行参数及所述多个气室的判别运行参数，判断所述气体绝缘输电线路是否满足发生局部放电的局放条件，包括：
根据满足所述第一判别条件期间的多个周期的测量运行参数及多个周期的判别运行参数，确定所述多个气室的判别运行参数相对于所述测量运行参数的正确率；
在所述多个气室中一个或多个气室的判别运行参数的正确率处于第一置信区间内时，判断满足所述局放条件。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：
频率补偿组件，用于对所述传感组件进行频率补偿。
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