CN109581266A - 一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法 - Google Patents

一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法,首先对站内全光纤电流互感器中的电子单元进行数据自动采集,然后对全光纤电流互感器中设定的各子系统的运行工况与理想值的偏差分析以及各参数的离散性分析和关联性分析,计算出全光纤电流互感器中各子系统的运行健康指数,最后,通过大数据分析,计算出全光纤电流互感器的综合健康指数和使用寿命估算值。本发明可以大大提高站内全光纤电流互感器的状态监控性能和可靠运行保障,提高设备运行的自动化和智能化水准,使故障尽可能在可控范围内,提前做好预案,有故障时也可以快速定位问题所在,保障运行快速恢复,节省人力物力,降低运维成本。

Description

一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法
技术领域
本发明属于特高压直流输电技术领域,具体涉及一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法。
背景技术
现有技术中的特高压换流站中均安装了大量的全光纤电流互感器,可以通过配套软件查看全光纤电流互感器中的电子单元状态,以及下载全光纤电流互感器的状态文本报告。在进行电子单元状态查看及状态文本报告下载时,首先需要通过串口逐台连接各全光纤电流互感器中的电子单元,然后查看并下载报告文件。对于下载下来的状态文本报告的内容还需要人工进行逐条检查,不仅浪费时间,还需要大量的人力,并且状态数据没有统一存储,因而造成了对故障的追溯比较困难。
另外,在全光纤电流互感器出现故障时,首先需要大量的人工去查询状态、下载报告和分析报告,然后进行故障分析及定位,再进行故障的处理和修复。整体处理流程繁琐,耗时较长,无法快速响应,并且对故障的预测困难,无法做到提前预警。
全光纤电流互感器与常规互感器和电子式互感器相比,有多方面的优势,但由于全光纤互感器投入生产使用的时间较晚,实际运行经验相对于常规互感器和电子式互感器较少,缺少对全光纤互感器的可靠性分析、使用寿命预测、运行数据分析、故障分析排查等的深入研究。因此对全光纤互感器的运行状态进行在线监测,在出现异常状态或者出现故障时及时发出告警信息,能够提高系统运行的可靠性,为以后的日常维护工作和故障排查工作提供专家性指导意见。
发明内容
为了克服在特高压换流站中使用全光纤电流互感器的难点,本发明提出了一种针对特高压换流站中使用的全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法,能够实现快速把握全光纤电流互感器的运行状态,预判设备故障、及时分析处理故障设备。
实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现:
一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法,包括:
获取全光纤电流互感器的运行数据;
将所述全光纤电流互感器的运行数据按照设定的划分原则分成至少一个子集数据,各子集数据分别对应于全光纤电流互感器中的各个子系统;
将各子集数据作为输入参数输入到与各待分析子系统对应的统计分析模块中,获得各子系统的工况统计分析数据;
计算出各子集数据与运行温度之间的关联性,找出每个子系统对运行温度的敏感度,形成温度关联性分析数据;
基于所述各子系统的工况统计分析数据和温度关联性分析数据,计算出全光纤电流互感器中各子系统的健康指数;
基于所述各子系统的健康指数及其对应的权重,计算出全光纤电流互感器的综合健康指数和寿命估算值,完成全光纤电流互感器的运行健康状况分析。
优选地,所述待分析子系统包括:光纤传感头子系统、光调制器子系统、光源子系统、光源冷却子系统和电子单元子系统;所述光纤传感头子系统、光调制器子系统、光源子系统和光源冷却子系统均由所述电子单元子系统控制,所述光纤传感头子系统、光调制器子系统、光源子系统和光源冷却子系统的运行数据均存储在所述电子单元子系统内。
优选地,所述各子系统的工况统计分析数据,具体为:
所述光纤传感头子系统的工况统计分析数据包括:
调制后的光信号在传感器处产生的电压平均偏差值的每日平均值的绝对值Y1_1和每日均方差Y1_2,
以及传感器测量到的光二次谐波值除以调制后的光信号在传感器处产生的电压平均偏差值的每日平均值的绝对值Y1_3和每日均方差Y1_4;
所述光调制器子系统的工况统计分析数据包括:
调制器驱动电压的每日平均值Y2_1和每日均方差Y2_2,
调制后的光信号在传感器处产生的电压相角差的每日平均值Y2_3和每日均方差Y2_4,
传感器测量到的光二次谐波值除以传感器测量到的光四次谐波值的每日平均值Y2_5和每日均方差Y2_6;
所述光源子系统的工况统计分析数据包括:
LED光源驱动电流值的每日平均值Y3_1,
LED光源驱动电压值的每日平均值Y3_2和每日均方差Y3_3,
调制后的光信号在传感器处产生的峰值的每日平均值Y3_4和每日均方差Y3_5;
所述光源冷却子系统的工况统计分析数据包括:
冷却系统工作温度的每日平均值Y4_1和每日均方差Y4_2,
冷却系统电路工作电压的每日平均值Y4_3和每日均方差Y4_4,
电子单元子系统的温度的每日平均值Y4_5和每日均方差Y4_6,
冷却系统工作温度除以电子单元子系统的温度的每日平均值Y4_7和每日均方差Y4_8;
所述电子单元子系统的工况统计分析数据包括:
主回路电源正极当天每分钟一个点的数据值、主回路电源正极前一天每分钟一个点的数据值,
主回路电源负极当天每分钟一个点的数据值、主回路电源负极前一天每分钟一个点的数据值差。
优选地,所述计算出各子集数据与运行温度之间的关联性,具体为:
采用自相关函数对各子集数据和对应的运行温度进行相关性计算。
优选地,所述全光纤电流互感器中各子系统的健康指数包括:光纤传感头健康指数、光调制器健康指数、光源健康指数和光源冷却器健康指数;
所述光纤传感头子系统的健康指数计算公式为:
H1=(Z1_1+Z1_2)*60(Y1_1/Y1_2+Y1_3/Y1_4)*200
所述光调制器子系统的健康指数计算公式为:
H2=(6.5-Y2_1)*30(Z2_1+Z2_2+1-Z2_3)*15-(Y2_1/Y2_2+Y2_3/Y2_4+Y2_5/Y2_6)*500
所述光源子系统的健康指数计算公式为::
H3=(75.5-Y3_1)*4(Z3_1+1-Z3_2)*15-(Y3_2/Y3_3+Y3_4/Y3_5)*1000
所述光源冷却子系统的健康指数计算公式为:
H4=(45-Y4_1)*6(1-Z4_2+Z4_1+Z4_3+Z4_4)*10
-(Y4_1/Y4_2+Y4_3/Y4_4+Y4_5/Y4_6+Y4_5/Y4_6)*20
所述电子单元子系统的健康指数计算公式为:
H5=(1-Z5_1+1-Z5_2)*55(Y5_1/Y5_2+Y5_3/Y5_4)*200
式中,Z1_1和Z1_2均表示光纤传感头子系统对运行温度的敏感度,Z2_1~Z2_3均表示光调制器子系统对运行温度的敏感度;Z3_1~Z3_3均表示光源子系统对运行温度的敏感度;Z4_1~Z4_4均表示光源冷却子系统对运行温度的敏感度;Z5_1~Z5_2均表示电子单元子系统对运行温度的敏感度。
优选地,所述全光纤电流互感器的综合健康指数的计算公式为:
H=W1*H1+W2*H2+W3*H3+W4*H4+W5*H5
式中,W1-W5分别表示与各子系统的健康指数对应的权值,W1+W2+W3+W4+W5=1
寿命估算值的计算公式为:
L=45*H/100。
优选地,所述全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法还包括:
基于各子系统的健康指数、全光纤电流互感器的综合健康指数以及设定的对应临界运行阈值,实现光纤电流互感器的预警和全站光纤电流互感器风险排序。
优选地,当子系统的健康指数值超出设定的临界运行阈值时,则记为一次报警;
当全光纤电流互感器的综合健康指数超出设定的临界运行阈值时,则记为一次报警。
优选地,所述光纤电流互感器的预警具体为:
按1/H1+报警次数、1/H2+报警次数、1/H3+报警次数、1/H4+报警次数、1/H5+报警进行光纤电流互感器内各个子系统预警排序;
所述全站光纤电流互感器风险排序具体为:按1/H+报警次数进行全站内所有的光纤电流互感器进行排序。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
本发明提供的针对特高压换流站中使用的全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法及系统,可以实现运行人员快速把握设备运行状态,预判设备故障、及时分析处理故障设备,势必会带来相应的经济效益。在一定程度上解决了设备运行的安全性,提高设备可靠性,增加变电站运维管理效益。
附图说明
图1为本发明一种实施例的全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法的流程示意图;
图2为本发明一种实施例的集中式数据采集配置方案示意图;
图3为本发明一种实施例的温度关联性分析示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
本发明实施例提供了一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法,所述全光纤电流互感器包括光纤传感头子系统、光调制器子系统、光源子系统、光源冷却器子系统和电源子系统,以及与各子系统相连的电子单元(比如可以是处理器);各子系统分别与所述电子单元相连,与电子单元进行数据传输;所述光纤传感头子系统是缠绕在待测导线中电流的部分,电流的大小会会改变光的偏振;所述光调制器子系统用于对光纤中光进行调试,使光纤中的光可以用来进行测量;所述光源子系统用于发出测量光;所述光源冷却器子系统是用于冷却光源的部分;
所述全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法包括以下步骤:
步骤一、获取全光纤电流互感器的运行数据;
在本发明实施例的一种具体实施方式中,如图2所示为集中式数据采集配置方案示意图,可以通过定制开发的高速通信接口来实现全光纤电流互感器运行数据的采集,该高速通信接口可以同时采集上百个全光纤电流互感器的运行数据,采集周期可以高达每秒一次,实时采集的运行数据如表一所列:
表一
实时采集参数 英文名称 中文名称
X1 LED Current LED光源驱动电流值
X2 Light Source Drive LED光源驱动电压值
X3 TEC Temperature 冷却系统工作温度
X4 TEC Voltage 冷却系统电路工作电压
X5 Modulator Voltage 调制器驱动电压
X6 Peak Level 调制后的光信号在传感器处产生的峰值
X7 Average Deviation 调制后的光信号在传感器处产生的电压平均偏差值
X8 Phase Deviation 调制后的光信号在传感器处产生的电压相角差
X9 Second Harmonic 传感器测量到的光二次谐波值
X10 Fourth Harmonic 传感器测量到的光四次谐波值
X11 LEA RMS 线路电流
X12 Card Status 电子单元中各个板子的工况
X13 Electronics Temp 电子单元的温度
X14 Outdoor Temp 外部环境温度
X15 Positive 6V 主回路电源正6V
X16 Negative 6V 主回路电源负6V
步骤二、将所述的全光纤电流互感器的运行数据按照设定的划分原则分成至少一个子集数据;
具体地,可以根据全光纤电流互感器中的各个子系统的工作原理,将采集到的运行数据分成与各子系统对应的多个子集数据,形成与各个待分析的子系统相对应的子集数据;在本发明实施例的一种具体实施方式中,所述全光纤电流互感器中包括的子系统为:光纤传感头子系统、光调制器子系统、光源子系统、光源冷却器子系统和电子单元子系统;因此,可以将步骤一中获得的运行数据分成5个子集数据,各个子集数据分别与各子系统相对应,具体对应关系如下:
光纤传感头子系统
光调制器子系统
实时采集参数 英文名称 中文名称
X5 Modulator Voltage 调制器驱动电压
X8 Phase Deviation 调制后的光信号在传感器处产生的电压相角差
X9 Second Harmonic 传感器测量到的光二次谐波值
X10 Fourth Harmonic 传感器测量到的光四次谐波值
X14 Outdoor Temp 外部环境温度
光源子系统
实时采集参数 英文名称 中文名称
X1 LED Current LED光源驱动电流值
X2 Light Source Drive LED光源驱动电压值
X6 Peak Level 调制后的光信号在传感器处产生的峰值
光源冷却子系统
实时采集参数 英文名称 中文名称
X3 TEC Temperature 冷却系统工作温度
X4 TEC Voltage 冷却系统电路工作电压
X13 Electronics Temp 电子单元的温度
电子单元子系统
实时采集参数 英文名称 中文名称
X15 Positive 6V 主回路电源正6V
X16 Negative 6V 主回路电源负6V
X13 Electronics Temp 电子单元的温度
步骤三、将各子集数据作为输入参数输入到与各待分析子系统对应的统计分析模块中,获得各子系统的工况统计分析数据;
各子系统的工况统计分析数据可以根据实际的子系统和分析需求来确定,在本发明实施例的一种具体实施方式中,具体统计分析方式如下:
所述光纤传感头子系统的工况统计分析数据包括所述光纤传感头子系统的工况统计分析数据包括:
统计分析结果 计算公式 输入参数
Y1_1 每日平均值的绝对值 X7
Y1_2 每日均方差 X7
Y1_3 每日平均值的绝对值 X9/X7
Y1_4 每日均方差 X9/X7
所述光调制器子系统的工况统计分析数据包括:
所述光源子系统的工况统计分析数据包括:
统计分析结果 计算公式 输入参数
Y3_1 每日平均值 X1
Y3_2 每日平均值 X2
Y3_3 每日均方差 X2
Y3_4 每日平均值 X6
Y3_5 每日均方差 X6
所述光源冷却子系统的工况统计分析数据包括:
统计分析结果 计算公式 输入参数
Y4_1 每日平均值 X3
Y4_2 每日均方差 X3
Y4_3 每日平均值 X4
Y4_4 每日均方差 X4
Y4_5 每日平均值 X13
Y4_6 每日均方差 X13
Y4_7 每日平均值 X3/X13
Y4_8 每日均方差 X3/X13
所述电子单元子系统的工况统计分析数据包括:
Electronics Temperature (每分钟一个点)
Positive 6V(当天) (每分钟一个点)
Positive 6V(前一天) (每分钟一个点)
Negative 6V(当天) (每分钟一个点)
Negative 6V(前一天) (每分钟一个点)
步骤四、计算出各子集数据与运行温度之间的关联性,找出每个子系统对运行温度的敏感度,形成温度关联性分析数据;
由于除电子单元子系统以外,全光纤电流互感器中的其它子系统都是在户外运行的,工作环境变化很大。为了确保全光纤电流互感器的测量精度不受工作环境的影响,每个子系统都有对环境的影响进行了补偿处理。通过对温度关联性的分析,可以评估全光纤电流互感器处理补偿处理的效果,所述关联性分析结果如图3所示,图3中每个圆圈代表一个采集量和温度的关联性,圆圈直径越大表示该量跟温度的关联性越大。
关联性分析是对实际运行值之间的相关性进行分析,采用自相关函数进行计算,对于离散信号公式表示为:
式中,n和m均为输入变量,n和m的取值范围为0~N-1;
在本发明实施例的一种具体实施方式中,具体统计分析方式如下:
对于光纤传感头子系统,温度关联性分析数据为:
温度敏感度 计算公式 输入参数
Z1_1 自相关函数的绝对值 X7,X14
Z1_2 自相关函数的绝对值 X9/X7,X14
对于光调制器子系统,温度关联性分析数据为:
温度敏感度 计算公式 输入参数
Z2_1 自相关函数的绝对值 X5,X14
Z2_2 自相关函数的绝对值 X8,X14
Z2_3 自相关函数的绝对值 X9/X10,X14
对于光源子系统,温度关联性分析数据为:
温度敏感度 计算公式 输入参数
Z3_1 自相关函数 X1,X14
Z3_2 自相关函数 X2,X14
Z3_3 自相关函数 X6,X14
对于光源冷却子系统,温度关联性分析数据为:
温度敏感度 计算公式 输入参数
Z4_1 自相关函数的绝对值 X3,X14
Z4_2 自相关函数的绝对值 X4,X14
Z4_3 自相关函数的绝对值 X13,X14
Z4_4 自相关函数的绝对值 X3/X3,X14
对于电子单元子系统,温度关联性分析数据为:
温度敏感度 计算公式 输入参数
Z5_1 自相关函数的绝对值 X15,X14
Z5_2 自相关函数的绝对值 X16,X14
步骤五、基于所述各子系统的工况统计分析数据和温度关联性分析数据,计算出全光纤电流互感器中各子系统的健康指数;具体地:
对于光纤传感头子系统,其健康指数计算公式为:
H1=(Z1_1+Z1_2)*60(Y1_1/Y1_2+Y1_3/Y1_4)*200
对于光调制器子系统,其健康指数计算公式为:
H2=(6.5-Y2_1)*30(Z2_1+Z2_2+1-Z2_3)*15-(Y2_1/Y2_2+Y2_3/Y2_4+Y2_5/Y2_6)*500
对于光源子系统,其健康指数计算公式为:
H3=(75.5-Y3_1)*4(Z3_1+1-Z3_2)*15-(Y3_2/Y3_3+Y3_4/Y3_5)*1000
对于光源冷却子系统,其健康指数计算公式为:
H4=(45-Y4_1)*6(1-Z4_2+Z4_1+Z4_3+Z4_4)*10
-(Y4_1/Y4_2+Y4_3/Y4_4+Y4_5/Y4_6+Y4_5/Y4_6)*20
对于电子单元子系统,其健康指数计算公式为:
H5=(1-Z5_1+1-Z5_2)*55(Y5_1/Y5_2+Y5_3/Y5_4)*200;
步骤六、基于所述各子系统的健康指数及其对应的权重,计算出全光纤电流互感器的综合健康指数和寿命估算值,完成全光纤电流互感器的运行健康状况分析;本发明中的权重是按照各个子系统在整个系统的重要性比例得到的;
子系统名称 经验权重
W1 光纤传感头子系统 0.25
W2 光调制器子系统 0.25
W3 光源子系统 0.5
W4 光源冷却子系统 0.1
W5 电子单元 0.1
综合健康指数的计算公式为:
H=W1*H1+W2*H2+W3*H3+W4*H4+W5*H5
寿命估算值的计算公式为:
L=45*H/100
步骤七、基于各子系统的健康指数、全光纤电流互感器的综合健康指数以及设定的对应临界运行阈值,实现光纤电流互感器的预警和全站光纤电流互感器风险排序。
具体地:
当子系统的健康指数值超出设定的临界运行阈值时,则记为一次报警;
当全光纤电流互感器的综合健康指数超出设定的临界运行阈值时,则记为一次报警。
所述光纤电流互感器的预警具体为:
按1/H1+报警次数、1/H2+报警次数、1/H3+报警次数、1/H4+报警次数、1/H5+报警进行光纤电流互感器内各个子系统预警排序;
所述全站光纤电流互感器风险排序具体为:按1/H+报警次数进行全站内所有的光纤电流互感器进行排序。
各子系统预警排序具体为:
按1/H1+报警次数、1/H2+报警次数、1/H3+报警次数、1/H4+报警次数、1/H5+报警进行光纤电流互感器内各个子系统预警排序;
风险排序具体为:按1/H+报警次数进行全站内所有的光纤电流互感器进行排序。
具体地,每天根据每个全光纤互感器的健康统计结果和寿命估算,将全站的100多个互感器进行基准排序,在排序过程中,针对预警方案的发生次数(次数统计)和越限时间累计(越限发生到越限结束的时间),同时考虑数据的临界运行状态(数据正态分布统计),及数据的长期变化趋势(数据平均值随时间的变化趋势),调整风险排序位置。
所述的预警方案包括以下几个:
1.LED current(LED光源驱动电流值)
a)应随着室外温度的变化而重复;
b)电流值可能会逐年增大:
如果电流值逐年增大1mA,设备正常;
如果1年内,电流值在相同温度时增大了5mA,则设备存在隐患;
如果电流值大于74mA,设备故障;
如果电流值在1个小时内的变化值大于4mA,则设备存在隐患;
2.AVG deviation(电压平均偏差值)
a)应随着室外温度的变化而重复,每个电流互感器都会不一样;
b)建议收集所有CT sensor第一年的数据作基准值;
c)第二年针对变化最大的3个CT sensor进行分析;
3. 2nd/4th谐波的比率:该比率应为固定值,不会随着温度变化。
4. 2nd谐波与AVG deviation的比率:2nd谐波会随着温度变化,这种变化是一个固定斜率的性线关系。
5.Modulator Voltage(调制器驱动电压)
a)应随着室外温度的变化而重复;相同温度下电压值的变化不会超过±0.5V;
b)电压值如果大于6.5V,设备存在隐患;
c)电压值如果在1分钟内的变化大于±0.5V,设备存在隐患;
(可能为匹配电容变化或接地连接断开引起)
6.Electronics Temp(电子单元的温度)VS.TEC Voltage(冷却系统电路工作电压):TEC Voltage会随着Electronics Temp变化,这种变化是一个固定斜率的性线关系。
7.Electronics Temp(电子单元的温度)
a)Electronics Temp(电子单元的温度)=室温+ΔT
ΔT对于每个机箱应该是固定的;
ΔT基于机箱在屏柜内的位置而不同,范围在8~20℃;
如果温度高于45℃,需调整温度;
8.Input Peak(输入峰值)
a)一般为恒定值1.718V;
b)在LED current为74~75mA时,该值会跌落;
c)如果LED current小于73mA,但该值不等于1.718V,设备故障;
9.Input Phase Deviation(输入相位偏差)
a)应随着室外温度的变化而重复;
瞬间变化值大于5度,设备存在隐患;(匹配电容或接地故障)
综上所述:
本发明公开了一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法及系统,首先通过对站内全光纤电流互感器中的电子单元实现自动数据采集,通过对全光纤电流互感器中设定的功能模块的运行工况与理想值的偏差分析,各参数的离散性分析和关联性分析,计算出全光纤电流互感器中设定功能模块的运行健康指数,最后,通过大数据分析,计算出全光纤电流互感器的综合健康指数和使用寿命预测。本发明可以大大提高站内全光纤电流互感器的状态监控性能和可靠运行保障,提高设备运行的自动化和智能化水准,使故障尽可能在可控范围内,提前做好预案,有故障时也可以快速定位问题所在,保障运行快速恢复,节省人力物力,降低运维成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法,其特征在于,包括:
获取全光纤电流互感器的运行数据;
将所述全光纤电流互感器的运行数据按照设定的划分原则分成至少一个子集数据,各子集数据分别对应于全光纤电流互感器中的各个子系统;
将各子集数据作为输入参数输入到与各待分析子系统对应的统计分析模块中,获得各子系统的工况统计分析数据;
计算出各子集数据与运行温度之间的关联性,找出每个子系统对运行温度的敏感度,形成温度关联性分析数据;
基于所述各子系统的工况统计分析数据和温度关联性分析数据,计算出全光纤电流互感器中各子系统的健康指数;
基于所述各子系统的健康指数及其对应的权重,计算出全光纤电流互感器的综合健康指数和寿命估算值,完成全光纤电流互感器的运行健康状况分析。
2.根据权利要求1所述的一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法,其特征在于:所述待分析子系统包括:光纤传感头子系统、光调制器子系统、光源子系统、光源冷却子系统和电子单元子系统;所述光纤传感头子系统、光调制器子系统、光源子系统和光源冷却子系统均由所述电子单元子系统控制,所述光纤传感头子系统、光调制器子系统、光源子系统和光源冷却子系统的运行数据均存储在所述电子单元子系统内。
3.根据权利要求1所述的一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法,其特征在于:所述各子系统的工况统计分析数据,具体为:
所述光纤传感头子系统的工况统计分析数据包括:
调制后的光信号在传感器处产生的电压平均偏差值的每日平均值的绝对值Y1_1和每日均方差Y1_2,
以及传感器测量到的光二次谐波值除以调制后的光信号在传感器处产生的电压平均偏差值的每日平均值的绝对值Y1_3和每日均方差Y1_4;
所述光调制器子系统的工况统计分析数据包括:
调制器驱动电压的每日平均值Y2_1和每日均方差Y2_2,
调制后的光信号在传感器处产生的电压相角差的每日平均值Y2_3和每日均方差Y2_4,
传感器测量到的光二次谐波值除以传感器测量到的光四次谐波值的每日平均值Y2_5和每日均方差Y2_6;
所述光源子系统的工况统计分析数据包括:
LED光源驱动电流值的每日平均值Y3_1,
LED光源驱动电压值的每日平均值Y3_2和每日均方差Y3_3,
调制后的光信号在传感器处产生的峰值的每日平均值Y3_4和每日均方差Y3_5;
所述光源冷却子系统的工况统计分析数据包括:
冷却系统工作温度的每日平均值Y4_1和每日均方差Y4_2,
冷却系统电路工作电压的每日平均值Y4_3和每日均方差Y4_4,
电子单元子系统的温度的每日平均值Y4_5和每日均方差Y4_6,
冷却系统工作温度除以电子单元子系统的温度的每日平均值Y4_7和每日均方差Y4_8;
所述电子单元子系统的工况统计分析数据包括:
主回路电源正极当天每分钟一个点的数据值、主回路电源正极前一天每分钟一个点的数据值,
主回路电源负极当天每分钟一个点的数据值、主回路电源负极前一天每分钟一个点的数据值差。
4.根据权利要求1或3所述的一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法,其特征在于:所述计算出各子集数据与运行温度之间的关联性,具体为:
采用自相关函数对各子集数据和对应的运行温度进行相关性计算。
5.根据权利要求3所述的一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法,其特征在于:所述全光纤电流互感器中各子系统的健康指数包括:光纤传感头健康指数、光调制器健康指数、光源健康指数和光源冷却器健康指数;
所述光纤传感头子系统的健康指数计算公式为:
H1=(Z1_1+Z1_2)*60(Y1_1/Y1_2+Y1_3/Y1_4)*200
所述光调制器子系统的健康指数计算公式为:
H2=(6.5-Y2_1)*30(Z2_1+Z2_2+1-Z2_3)*15-(Y2_1/Y2_2+Y2_3/Y2_4+Y2_5/Y2_6)*500
所述光源子系统的健康指数计算公式为::
H3=(75.5-Y3_1)*4(Z3_1+1-Z3_2)*15-(Y3_2/Y3_3+Y3_4/Y3_5)*1000
所述光源冷却子系统的健康指数计算公式为:
H4=(45-Y4_1)*6(1-Z4_2+Z4_1+Z4_3+Z4_4)*10
-(Y4_1/Y4_2+Y4_3/Y4_4+Y4_5/Y4_6+Y4_5/Y4_6)*20
所述电子单元子系统的健康指数计算公式为:
H5=(1-Z5_1+1-Z5_2)*55(Y5_1/Y5_2+Y5_3/Y5_4)*200
式中,Z1_1和Z1_2均表示光纤传感头子系统对运行温度的敏感度,Z2_1~Z2_3均表示光调制器子系统对运行温度的敏感度;Z3_1~Z3_3均表示光源子系统对运行温度的敏感度;Z4_1~Z4_4均表示光源冷却子系统对运行温度的敏感度;Z5_1~Z5_2均表示电子单元子系统对运行温度的敏感度。
6.根据权利要求5所述的一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法,其特征在于:所述全光纤电流互感器的综合健康指数的计算公式为:
H=W1*H1+W2*H2+W3*H3+W4*H4+W5*H5
式中,W1-W5分别表示与各子系统的健康指数对应的权值,W1+W2+W3+W4+W5=1寿命估算值的计算公式为:
L=45*H/100。
7.根据权利要求1所述的一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法,其特征在于:所述全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法还包括:
基于各子系统的健康指数、全光纤电流互感器的综合健康指数以及设定的对应临界运行阈值,实现光纤电流互感器的预警和全站光纤电流互感器风险排序。
8.根据权利要求7所述的一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法,其特征在于:当子系统的健康指数值超出设定的临界运行阈值时,则记为一次报警;
当全光纤电流互感器的综合健康指数超出设定的临界运行阈值时,则记为一次报警。
9.根据权利要求8所述的一种全光纤电流互感器的运行健康状况分析方法,其特征在于:所述光纤电流互感器的预警具体为:
按1/H1+报警次数、1/H2+报警次数、1/H3+报警次数、1/H4+报警次数、1/H5+报警进行光纤电流互感器内各个子系统预警排序;
所述全站光纤电流互感器风险排序具体为:按1/H+报警次数进行全站内所有的光纤电流互感器进行排序。
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