CN108919065A - Gis特高频局部放电在线监测管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种GIS特高频局部放电在线监测管理系统。现有的各类GIS监测系统仅限于对GIS局部放电缺陷的诊断，忽视了对GIS设备的统一管理。本发明包括信号采集子系统、数据处理分析子系统和设备管理子系统；信号采集子系统，由UHF传感器接收GIS设备的局部放电信号，将局部放电信号转换为电压信号，然后经信号放大器放大，将数据传输到采集控制单元进行数据存储，通过光纤送至上位机主控平台；数据处理分析子系统，利用小波算法对局部放电信号进行降噪处理，并实现频谱图显示和局部放电报警。本发明集故障监测诊断、设备维护管理于一体，既能够智能分析电力设备的运行状态以及可能存在的放电缺陷类型，同时也能够方便地对设备进行管理。

Description

GIS特高频局部放电在线监测管理系统
技术领域
本发明属于GIS特高频局部放电在线监测领域，特别是一种集监测与管理于一体的GIS特高频局部放电在线监测管理系统。
背景技术
SF6气体绝缘金属封闭开关设备，是指包括GIS（Gas Insulated Switchgear：气体绝缘金属封闭开关设备）、PASS、H-GIS等全部或部分采用气体绝缘而不采用处于自然气压下的空气作为金属封闭开关设备的绝缘介质。经过40多年的开发研制，GIS以其占地空间小，结构紧凑，外界干扰影响小，运行稳定可靠等诸多优点在电力系统中得到了广泛的应用，在全世界的电力系统中占据重要地位。
GIS绝缘故障的主要表现形式是局部放电，由于制作工艺、运输、安装等环节的各种过失，均会导致GIS局部放电的发生。一方面，局部放电是设备绝缘劣化的征兆；另一方面，它又是造成设备绝缘劣化的重要原因。因此，对GIS设备进行局部放电监测以及维护的重要性可见一斑。特高频检测法（ultra-high frequency）就是通过检测GIS辐射出的特高频电磁波分析诊断局放缺陷的方法，由于特高频检测法独特的优势，得到了普遍的应用。
市场上已经有很多的GIS局放监测设备，它们不仅能有效地判断GIS设备是否发生了局部放电，而且有的能够智能识别局放的类型甚至能定位局放发生位置，但是，当前研究开发的各类监测系统仅限于对GIS局部放电缺陷的诊断，忽视了对GIS设备的统一管理，即未能够集故障监测诊断、设备维护管理于一体。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的不足，提供一种GIS特高频局部放电在线监测与管理系统，其集故障监测诊断、设备维护管理于一体，以实现对GIS在线监测的同时也能够方便地对设备进行管理。
为此，本发明通过以下技术方案实现：GIS特高频局部放电在线监测管理系统，包括信号采集子系统、数据处理分析子系统和设备管理子系统，
所述的信号采集子系统，由UHF传感器接收GIS设备的局部放电信号，将局部放电信号转换为电压信号，然后经信号放大器放大，将数据传输到采集控制单元进行数据存储，通过光纤送至上位机主控平台；
所述的数据处理分析子系统，利用小波算法对局部放电信号进行降噪处理，并实现频谱图显示和局部放电报警；
所述的设备管理子系统，包括检测维修模块、信息录入模块、查询统计模块和数据维护模块。
作为上述技术方案的补充，所述的信号采集子系统中，所述的局部放电信号通过同轴电缆传输到多路切换开关，由多路切换开关将局部放电信号转换为电压信号。
作为上述技术方案的补充，所述的信号采集子系统中，通过I/O控制单元控制多路切换开关，监测各个通道数据。
作为上述技术方案的补充，所述的UHF传感器安装在GIS盆式绝缘子和金属外壳连接处。
作为上述技术方案的补充，所述数据处理分析子系统包括噪声抑制模块、监测及频谱图显示模块、局部放电分析报警模块；
所述的噪声抑制模块，通过信号的小波分解、生成小波降噪阀值、消噪处理、一维小波重构的方法去除信号幅值跳跃的噪声信号干扰，处理完的放电脉冲数据保存到数据库；
所述的监测及频谱图显示模块，通过在线监测GIS局部放电信息，实时显示监测的数据，包括单位时间局放最大值、单位时间局放最大值对应的放电相位、单位时间局放最大值对应的放电相位的放电次数，并且自动绘制衍生出的PRPD和PRPS频谱图；
所述的局部放电分析报警模块，分析GIS的运行状态，通过设置放电量阀值和最小脉冲次数，对出现的局部放电缺陷显示报警信息。
作为上述技术方案的补充，所述的噪声抑制模块中，信号的小波分解：选择小波基函数Daubechies并确定分解层次，进行信号分解计算；生成小波降噪阀值：利用ddencmp函数自动生成小波消噪的阈值；消噪处理：利用函数wpdencmp对小波包变换进行信号去噪；一维小波重构：利用waverec 函数进行一维小波重构，实现对噪声抑制的目的。
作为上述技术方案的补充，所述的检测维修模块，用于下达检测、维修任务，并对检测和维修记录登记。
作为上述技术方案的补充，所述的信息录入模块，用于设备报损信息录入、设备负责人信息录入、设备基础信息录入。
作为上述技术方案的补充，查询统计模块，用于设备档案信息查询以及图表分析。
作为上述技术方案的补充，所述的数据维护模块，用于监测数据的备份与恢复，以及数据权限设置。
本发明具有的有益效果如下：
1、本发明提供了集故障监测诊断、设备维护管理于一体的GIS特高频局部放电监测与管理系统，既能够智能分析电力设备的运行状态以及可能存在的放电缺陷类型，同时又能够下达预约检测、维修任务单以及报损信息记录等，实现了对GIS在线监测的同时也能够方便地对设备进行管理。
2、由于外界噪声干扰引起局部放电信号抖动，本发明有机的结合高效的小波算法实现对白噪声的抑制，同时采用成熟的UHF外置测量传感器，提高了监测的精准度，性能可靠。
附图说明
图1为本发明GIS特高频局部放电在线监测管理系统的结构示意图；
图2为本发明数据处理分析子系统的流程图；
图3为本发明设备管理子系统的结构示意图；
图4为本发明噪声抑制模块的流程图。
具体实施方式
下面结合图1-4对本发明的具体实施方式进行说明。
本实施例提供一种GIS特高频局部放电在线监测管理系统（简称为GIS在线监测管理系统），该系统由信号采集子系统、数据处理分析子系统和设备管理子系统组成，如图1所示。
所述的信号采集子系统，由UHF传感器接收GIS设备的局部放电信号，所述的局部放电信号通过同轴电缆传输到多路切换开关，由多路切换开关将局部放电信号转换为电压信号，然后经信号放大器放大，将数据传输到采集控制单元进行数据存储，通过安全可靠的传输方式光纤送至上位机主控平台。通过I/O控制单元控制多路切换开关，监测各个通道数据。所述的UHF传感器安装在GIS盆式绝缘子和金属外壳连接处。
安装在上位机主控平台中的数据处理分析子系统对这些数据进行处理分析，主要是过滤掉外界噪声干扰信号以及预判可能存在的放电缺陷类型，同时把相关的报损维修记录录入到安装在上位机主控平台中的设备管理子系统中，实现对设备的监测与管理。
所述的数据处理分析子系统，利用小波算法对局部放电信号进行降噪处理，并实现频谱图显示和局部放电报警，其流程图如图2所示。所述数据处理分析子系统包括噪声抑制模块、监测及频谱图显示模块、局部放电分析报警模块。
如图3所示的噪声抑制模块，通过信号的小波分解、生成小波降噪阀值、消噪处理、一维小波重构的方法去除信号幅值跳跃的噪声信号干扰，处理完的放电脉冲数据保存到数据库；信号的小波分解：选择小波基函数Daubechies并确定分解层次，进行信号分解计算；生成小波降噪阀值：利用ddencmp函数自动生成小波消噪的阈值；消噪处理：利用函数wpdencmp对小波包变换进行信号去噪；一维小波重构：利用waverec 函数进行一维小波重构，实现对噪声抑制的目的。
所述的监测及频谱图显示模块，通过在线监测GIS局部放电信息，实时显示监测的数据，包括单位时间局放最大值、单位时间局放最大值对应的放电相位、单位时间局放最大值对应的放电相位的放电次数，并且自动绘制衍生出的PRPD和PRPS频谱图。
所述的局部放电分析报警模块，分析GIS的运行状态，通过设置放电量阀值和最小脉冲次数，对出现的局部放电缺陷显示报警信息。
如图4所示的设备管理子系统，包括检测维修模块、信息录入模块、查询统计模块和数据维护模块。
检测维修模块，当GIS在线监测系统预警到可能存在的局放缺陷后，在此模块下达对设备的进一步实地检测命令，并对实际情况进行维修或更换处理，进行系统登记备案。
信息录入模块，此模块主要是对GIS具体档案信息的记录，包括型号、运行地点、制造厂商以及报损记录等，方便随时对GIS信息的调取和管理。
查询统计模块，主要是对GIS档案信息的查询，图表更直观的显示各个设备的运行状态比例情况。
数据维护模块，对在线监测的信号数据备份存档，防止数据丢失，方便对历史数据的查询，数据的权限管理则是锁定相应的数据库表，防止数据的篡改。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.GIS特高频局部放电在线监测管理系统，包括信号采集子系统、数据处理分析子系统和设备管理子系统，其特征在于，
所述的信号采集子系统，由UHF传感器接收GIS设备的局部放电信号，将局部放电信号转换为电压信号，然后经信号放大器放大，将数据传输到采集控制单元进行数据存储，通过光纤送至上位机主控平台；
所述的数据处理分析子系统，利用小波算法对局部放电信号进行降噪处理，并实现频谱图显示和局部放电报警；
所述的设备管理子系统，包括检测维修模块、信息录入模块、查询统计模块和数据维护模块。
2.根据权利要求1所述的GIS特高频局部放电在线监测管理系统，其特征在于，所述的信
号采集子系统中，所述的局部放电信号通过同轴电缆传输到多路切换开关，由多路切换开关将局部放电信号转换为电压信号。
3.根据权利要求2所述的GIS特高频局部放电在线监测管理系统，其特征在于，所述的信号采集子系统中，通过I/O控制单元控制多路切换开关，监测各个通道数据。
4.根据权利要求1所述的GIS特高频局部放电在线监测管理系统，其特征在于，所述的UHF传感器安装在GIS盆式绝缘子和金属外壳连接处。
5.根据权利要求1所述的GIS特高频局部放电在线监测管理系统，其特征在于，所述数据处理分析子系统包括噪声抑制模块、监测及频谱图显示模块、局部放电分析报警模块；
所述的噪声抑制模块，通过信号的小波分解、生成小波降噪阀值、消噪处理、一维小波重构的方法去除信号幅值跳跃的噪声信号干扰，处理完的放电脉冲数据保存到数据库；
所述的监测及频谱图显示模块，通过在线监测GIS局部放电信息，实时显示监测的数据，包括单位时间局放最大值、单位时间局放最大值对应的放电相位、单位时间局放最大值对应的放电相位的放电次数，并且自动绘制衍生出的PRPD和PRPS频谱图；
所述的局部放电分析报警模块，分析GIS的运行状态，通过设置放电量阀值和最小脉冲次数，对出现的局部放电缺陷显示报警信息。
6.根据权利要求5所述的GIS特高频局部放电在线监测管理系统，其特征在于，所述的噪声抑制模块中，信号的小波分解：选择小波基函数Daubechies并确定分解层次，进行信号分解计算；生成小波降噪阀值：利用ddencmp函数自动生成小波消噪的阈值；消噪处理：利用函数wpdencmp对小波包变换进行信号去噪；一维小波重构：利用waverec 函数进行一维小波重构，实现对噪声抑制的目的。
7.根据权利要求1-6任一项所述的GIS特高频局部放电在线监测管理系统，其特征在于，所述的检测维修模块，用于下达检测、维修任务，并对检测和维修记录登记。
8.根据权利要求1-6任一项所述的GIS特高频局部放电在线监测管理系统，其特征在于，所述的信息录入模块，用于设备报损信息录入、设备负责人信息录入、设备基础信息录入。
9.根据权利要求1-6任一项所述的GIS特高频局部放电在线监测管理系统，其特征在于，查询统计模块，用于设备档案信息查询以及图表分析。
10.根据权利要求1-6任一项所述的GIS特高频局部放电在线监测管理系统，其特征在于，所述的数据维护模块，用于监测数据的备份与恢复，以及数据权限设置。
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