CN110554281A - 电气设备巡检方法、维护方法及巡检系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电气设备巡检方法、维护方法及巡检系统，电气设备巡检方法包括步骤：测定电房内的背景信号及电气设备信号；根据背景信号判断电气设备信号是否超标；在电气设备信号超标时，对超标的电气设备，进一步测定电气设备信号得到检测结果，检测结果包括缺陷信号来源、问题设备、缺陷位置及缺陷类型；根据检测结果对电气设备进行检修。采用了两步法，先进行快速的定性检测，再进行精准的定位检测，在得到精确检测结果的前提下，局放检测时间较短且工作量较小，避免造成人力、物力的浪费，且有利于提升巡检效率，能够及时有效且准确地发现安全隐患，实现了缺陷的有效、快速定位与类型判断，从而有利于保证供电可靠性，普适性及实用性均较高。

Description

电气设备巡检方法、维护方法及巡检系统

技术领域

本申请涉及电气设备巡检领域，特别是涉及电气设备巡检方法、维护方法及巡检系统。

背景技术

开关柜，又称为环网柜，是电网中必不可少的电气设备，起着联络电网、分配电能的重要作用。开关设备因长期处于相对恶劣的工作环境中及自身质量问题，易因绝缘劣化而发生局放现象即局部放电现象，导致设备故障率较高，严重影响供电可靠性，甚至有可能危及电网正常运行，也对工作人员存在一定的安全隐患。对开关柜进行定期巡视与局放检测，是保证开关柜正常运行的重要措施。

现有开关柜巡视与局放检测手段主要有：脉冲电流法、暂态地电压(TEV)法、超声波法和特高频(UHF)法等，特高频通常是指波长范围为1m～1dm，频率为300～3000MHz的无线电波。脉冲电流法通过检测局放回路中电荷转移而产生的脉冲电流来判断设备局放情况及严重程度；TEV法则检测局放产生的电磁波在设备金属表面上产生的对地暂态电压信号以实现局放检测；超声波法则是检测伴随局放产生的20～200kHz的超声波实现局放的判断；UHF法则主要检测局放脉冲电流在上升时所激发的特高频信号，以进行判断。

尽管几种检测方法均能实现局放的有效检出，但也存在检测盲区与不足。脉冲电流法需要停电检测，不符合带电检测的发展趋势，也不利于保证供电可靠性；TEV信号因频率较低、易受外界干扰且定位精度差，只适合定性检测；超声波法易受到外界振动干扰，从而导致误判；UHF法尽管灵敏度高、抗干扰能力强，但对电晕放电不敏感，且受限于设备的密封程度。现有开关柜巡维方法中，通常仅使用TEV法和超声波法检测局放，并不能覆盖所有局放情形及局放定位；若采用所有方法，势必造成人力、物力的浪费，导致巡检效率的下降。

近年来，有学者在传统检测方法的基础上，提出了“联合检测法”、超声波信号辨识与局放建模、基于数学方法的局放在线监测的检测手段，尽管取得了一定成效，但上述检测方法普遍存在过程繁琐、研究对象并非为开关柜及设备内部局放定位方法较为复杂等不足，缺乏普遍适用性及实用性。

纵观现有开关柜巡视与局放研究，尽管巡视与局放检测技术呈现多样化的趋势，但均不能全面覆盖所有开关设备局放情形，特别是配网开关柜，有些方法甚至不适用。这些不足都为配网开关柜的日常巡视和维护带来了新的挑战。如何实现缺陷的有效、快速定位与类型判断，也是传统方法所面临的问题。并且，传统检测设备的检测效率普遍偏低，导致局放检测时间长、工作量大，不利于保证供电可靠性；传统检测方法检测精度较低，导致大量隐患不能及时发现；传统方法不能对局放类型进行判断，导致运维工作量增大。

发明内容

基于此，有必要提供一种电气设备巡检方法、维护方法及巡检系统。

一种电气设备巡检方法，其包括以下步骤：

测定电房内的背景信号及电气设备信号；

根据所述背景信号判断所述电气设备信号是否超标；

在所述电气设备信号超标时，对超标的电气设备，进一步测定电气设备信号得到检测结果，所述检测结果包括缺陷信号来源、问题设备、缺陷位置及缺陷类型；

根据所述检测结果对所述电气设备进行检修。

上述电气设备巡检方法，采用了两步法，先进行快速的定性检测，再进行精准的定位检测，在得到精确检测结果的前提下，局放检测时间较短且工作量较小，避免造成人力、物力的浪费，且有利于提升巡检效率，能够及时有效且准确地发现安全隐患，实现了缺陷的有效、快速定位与类型判断，从而有利于保证供电可靠性，普适性及实用性均较高。

在其中一个实施例中，对所述电气设备进行检修之后，所述电气设备巡检方法还包括步骤：对检修完毕的所述电气设备进行复检。

在其中一个实施例中，测定电房内的背景信号及电气设备信号，包括：采用超声波法及暂态地电压法测定电房内的背景信号及电气设备信号；进一步测定电气设备信号得到检测结果，包括：采用特高频法测定电气设备信号得到检测结果。

在其中一个实施例中，所述电气设备包括开关柜。

在其中一个实施例中，进一步测定电气设备信号得到检测结果，包括：对所述开关柜建立空间直角坐标系，其具有相互垂直的横轴、纵轴和竖轴；判断故障信号源是否在开关柜内部；当故障信号源在开关柜外部时，采用特高频检测仪直接进行检测；当故障信号源在开关柜内部时，将特高频检测仪沿着横轴方向水平移动，并绘制UHF信号幅值与距离关系图，找出信号幅值最大时对应的缺陷开关柜；将特高频检测仪放置在缺陷开关柜的正对面，从下至上沿着竖轴移动，并绘制UHF信号幅值与距离关系图，找出信号幅值最大时对应的开关柜高度，确定问题开关柜的缺陷位置；将特高频信号最强烈时的检测图谱与典型缺陷图谱进行比较，确定缺陷类型。

在其中一个实施例中，确定缺陷类型之后，还包括步骤：根据缺陷类型，推测可能存在缺陷的部件，进一步确认具体的缺陷位置。

在其中一个实施例中，当某一坐标轴方向的数据较少导致无法确定缺陷位置时，对幅值与距离的关系图进行拟合，通过拟合曲线判断信号源大致位置作为所述缺陷位置。

在其中一个实施例中，所述电气设备巡检方法具体包括以下步骤：

检测现场背景的信号值及电房内设备的信号值；

排除现场背景的信号值所造成的环境干扰后，判断设备的信号值是否超标，否则不再执行后续步骤；

是则确定问题设备；

确定缺陷类型；

给出缺陷位置与检修建议；

进行设备检修；

进行复检，判断是否正常，是则不再执行后续步骤；

否则返回继续执行确定问题设备及后续步骤。

一种电气设备维护方法，其包括上述任一项所述电气设备巡检方法。

一种电气设备巡检系统，其采用上述任一项所述电气设备巡检方法实现。

附图说明

图1为本申请一实施例的流程示意图。

图2为本申请另一实施例的空间直角坐标系示意图。

图3A为本申请另一实施例的纵向比较示意图。

图3B为本申请另一实施例的横向比较示意图。

图3C为本申请另一实施例的竖向比较示意图。

图4为本申请另一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请的主旨是将电气设备巡检方法分为两个步骤，步骤一为开关柜的巡检策略。此步骤主要满足开关柜的日常巡视，并通过巡检初步判断配电房内是否存在异常信号，本步骤也是第二个步骤的基础。步骤二为局放源定位与类型的判定。此步骤通过本方案的方法进一步检测可能存在异常信号的电房，并确定异常设备、局放源位置以及局放类型，从而指导设备检修；下面做出具体说明。在本申请一个实施例中，一种电气设备巡检方法如图1所示，其包括以下步骤：测定电房内的背景信号及电气设备信号；根据所述背景信号判断所述电气设备信号是否超标；在所述电气设备信号超标时，对超标的电气设备，进一步测定电气设备信号得到检测结果，所述检测结果包括缺陷信号来源、问题设备、缺陷位置及缺陷类型；根据所述检测结果对所述电气设备进行检修。上述电气设备巡检方法，采用了两步法，先进行快速的定性检测，再进行精准的定位检测，在得到精确检测结果的前提下，局放检测时间较短且工作量较小，避免造成人力、物力的浪费，且有利于提升巡检效率，能够及时有效且准确地发现安全隐患，实现了缺陷的有效、快速定位与类型判断，从而有利于保证供电可靠性，普适性及实用性均较高。

在其中一个实施例中，一种电气设备巡检方法、维护方法及巡检系统，其包括以下实施例的部分步骤或全部步骤；即，电气设备巡检方法、维护方法及巡检系统包括以下的部分技术特征或全部技术特征。在其中一个实施例中，所述电气设备包括变压设备、配电设备、开关柜等，本申请各实施例尤其适用于开关柜。

在其中一个实施例中，测定电房内的背景信号及电气设备信号；电房即为放置电气设备的房间，例如配电房等。在其中一个实施例中，测定电房内的背景信号及电气设备信号，包括：采用超声波法及暂态地电压法测定电房内的背景信号及电气设备信号；进一步地，在其中一个实施例中，在目标用电条件下采用超声波法及暂态地电压法测定电房内的背景信号及电气设备信号。这样的设计，简化了“联合检测法”与“全面检测法”，避免了前期工作的过度复杂，极大提升了巡视效率。

在其中一个实施例中，根据所述背景信号判断所述电气设备信号是否超标；进一步地，在其中一个实施例中，根据所述背景信号判断所述电气设备信号是否超标，具体为：采用所述电气设备信号减去所述背景信号的影响之后，作为修正的电气设备信号，对该修正的电气设备信号进行评价，判断其是否超标。这样的设计，可以避免背景信号例如现场背景的信号值对电气设备信号例如电房内设备的信号值造成过大干扰，从而影响判断结果；而判断结果越精确，后续进一步测定的工作量就越小，巡视效率就越高。

在其中一个实施例中，在所述电气设备信号超标时，对超标的电气设备，进一步测定电气设备信号得到检测结果，所述检测结果包括缺陷信号来源、问题设备、缺陷位置及缺陷类型；在其中一个实施例中，进一步测定电气设备信号得到检测结果，包括：采用特高频法测定电气设备信号得到检测结果。在其中一个实施例中，测定电房内的背景信号及电气设备信号，包括：采用超声波法及暂态地电压法测定电房内的背景信号及电气设备信号；进一步测定电气设备信号得到检测结果，包括：采用特高频法测定电气设备信号得到检测结果。

在其中一个实施例中，进一步测定电气设备信号得到检测结果，包括：对所述开关柜建立空间直角坐标系，如图2所示，空间直角坐标系200具有相互垂直的横轴X、纵轴Y和竖轴Z；判断故障信号源是否在开关柜100内部；当故障信号源在开关柜外部时，采用特高频检测仪直接进行检测；当故障信号源在开关柜内部时，将特高频检测仪沿着横轴方向水平移动，并绘制UHF信号幅值与距离关系图，找出信号幅值最大时对应的缺陷开关柜；将特高频检测仪放置在缺陷开关柜的正对面，从下至上沿着竖轴移动，并绘制UHF信号幅值与距离关系图，找出信号幅值最大时对应的开关柜高度，确定问题开关柜的缺陷位置；将特高频信号最强烈时的检测图谱与典型缺陷图谱进行比较，确定缺陷类型。进一步地，在其中一个实施例中，根据历史检测图谱、问题设备、缺陷位置及缺陷类型设置及/或调整所述典型缺陷图谱。这样的设计，有利于实现精准的定位检测，尤其适用于开关柜内部发生缺陷的现场状况。

在其中一个实施例中，确定缺陷类型之后，还包括步骤：根据缺陷类型，推测可能存在缺陷的部件，进一步确认具体的缺陷位置。这样的设计，有利于迅速确定缺陷位置以及对于前期认定的缺陷位置进行确认或者调整。在其中一个实施例中，当某一坐标轴方向的数据较少导致无法确定缺陷位置时，对幅值与距离的关系图进行拟合，通过拟合曲线判断信号源大致位置作为所述缺陷位置。进一步地，在其中一个实施例中，当某一坐标轴方向的数据较少导致无法确定缺陷位置时，还继续获取该坐标轴方向的数据；或者，在其中一个实施例中，对幅值与距离的关系图进行拟合，包括：以检测位置的相对距离与信号幅值为一组关系物，采用多组关系物所组成的关系图进行拟合，得到拟合曲线，通过拟合曲线判断信号源大致位置作为所述缺陷位置。这里的信号源大致位置是推断得到的，故称为大致位置而非精确位置。这样的设计，有利于得到较为精准的缺陷位置，尤其适用于数据不足或者判断不定的工作状况，有利于工作人员快速定位而不用重复检测。

在其中一个实施例中，根据所述检测结果对所述电气设备进行检修。进一步地，在其中一个实施例中，根据所述检测结果，确定存在问题的各电气设备的局放程度，根据所述局放程度的严重性对存在问题的各电气设备进行排序，且根据排序结果对存在问题的各电气设备按先后顺序进行检修。这样的设计，采用了两步法，先进行快速的定性检测，再进行精准的定位检测，在得到精确检测结果的前提下，就可以快速高效地对存在问题的电气设备进行检修，具有局放检测时间较短且工作量较小的优点，普适性及实用性均较高。而且，排序检修能够更好地集中资源及时处理严重问题，避免安全事故的发生。进一步地，在其中一个实施例中，进行排序时，按严重性及地域性进行合并排序且生成检修顺序表；根据排序结果对存在问题的各电气设备按先后顺序进行检修，具体为：根据所述检修顺序表对存在问题的各电气设备按先后顺序进行检修。进一步地，在其中一个实施例中，所述检修顺序表中，将在同一电房内例如在同一配电房内的多个电气设备放在同一次检修需求中，且该检修需求按严重性进行排序。这样的设计，有利于在紧急处理问题较为严重的电气设备时，一并排除其他在同一配电房内的多个电气设备的问题，节约人力。

在其中一个实施例中，对所述电气设备进行检修之后，所述电气设备巡检方法还包括步骤：对检修完毕的所述电气设备进行复检。即，在其中一个实施例中，电气设备巡检方法包括以下步骤：测定电房内的背景信号及电气设备信号；根据所述背景信号判断所述电气设备信号是否超标；在所述电气设备信号超标时，对超标的电气设备，进一步测定电气设备信号得到检测结果，所述检测结果包括缺陷信号来源、问题设备、缺陷位置及缺陷类型；根据所述检测结果对所述电气设备进行检修；对检修完毕的所述电气设备进行复检。其余实施例以此类推，不再赘述。这样的设计，有利于确保检修结果。进一步地，在其中一个实施例中，对检修完毕的所述电气设备进行复检之后，所述电气设备巡检方法还包括步骤：根据复检结果确定所述电气设备是否需要重新检修或者更换。在其中一个实施例中，对检修完毕的所述电气设备进行复检，包括步骤：采用特高频法对检修完毕的所述电气设备进行复检。这样的设计，一方面可以确保复检后的电器设备的安全性及可用性，另一方面有利于快速复检得到较为准确的检测结果。

在其中一个实施例中，如图4所示，所述电气设备巡检方法具体包括以下步骤：检测现场背景的信号值A及房内设备(即电房内设备)的信号值B；排除现场背景的信号值所造成的环境干扰后，判断设备的信号值是否超标，否则不再执行后续步骤；是则确定问题设备；确定缺陷类型；给出缺陷位置与检修建议；进行设备检修；进行复检，判断是否正常，是则不再执行后续步骤；否则返回继续执行确定问题设备及后续步骤。

在其中一个实施例中，所述电气设备巡检方法包括以下步骤：首先，采用超声波和TEV检测仪器对房内背景信号和开关柜等设备信号进行测定。其次，将检测数值进行比较，如果排除背景干扰后设备信号幅值未超过标准，则设备无异常；如果信号幅值超过标准，则应怀疑电房内存在局放。再者，对于存在异常信号的电房采用UHF检测法对设备进行检测，并判定缺陷信号来源、问题设备、缺陷位置和缺陷类型。这一步也是缺陷定位与类型判断的关键。然后，根据检测结果对设备进行检修。最后，对检修完毕的设备进行复检，若检测数值均正常，则设备已在正常工作状态；否则，则应继续对设备进行检修。

对于开关柜等配电开关设备，考虑到配电房内空间狭小不便于开展开关柜局放源的精确定位，且配电开关设备的结构相较于变电开关设备简单许多，在其中一个实施例中，测定电气设备信号得到检测结果，包括以下步骤：首先，对疑似问题的开关柜建立空间直角坐标系。空间直角坐标系的三条轴相互垂直，分别为横轴、纵轴和竖轴。其次，判断故障信号源是否在开关柜内部。手持UHF检测仪沿着纵轴方向逐渐远离被检设备，如图3A所示。绘制UHF信号幅值与距离的关系图，如果信号幅值随着距离的增加而逐渐下降，则说明信号源在开关柜内部，反之则在柜体外部。再者，对于故障位于柜体内部的情况，手持UHF检测仪沿着横轴方向水平移动，如图3B所示，并绘制UHF信号幅值与距离关系图，找出信号幅值最大时对应的缺陷开关柜。然后，将检测仪放置在缺陷开关柜的正对面，手持检测仪从下至上沿着竖轴移动，如图3C所示，并绘制UHF信号幅值与距离关系图。找出信号幅值最大时对应的开关柜高度，进而确定开关柜缺陷的具体位置所在。最后，将UHF信号最强烈时的检测图谱与典型缺陷图谱进行比较，判断缺陷类型。根据初步判断的缺陷类型，推测可能存在缺陷的部件，进一步确认缺陷的位置。上述步骤可简称为“比较法”，包括横向比较法、纵向比较法和竖向比较法，这是一个重要的发明点，从未有文献或专利提及；可实现开关柜缺陷的快速准确判断。考虑到UHF只能通过柜体缝隙、非金属材料传播，有可能导致某一坐标轴方向的数据较少而无法准确定位。此时可以对幅值与距离的关系图进行拟合，通过拟合曲线判断信号源大致位置，这种拟合方式准确地判定缺陷信号来源、问题设备、缺陷位置及缺陷类型也为本申请首创，可以快速定位局放源和确定缺陷类型。具体如前面实施例所述，在此从略。这样的设计，采用拟合的方法对检测图像进行分析，可以准确分析局放位置，还可有效避免干扰信号对检测结果的影响，提高检测效率，从而为运维提供依据；并且，将检测图谱与典型图谱进行比较，可以快速分析出局放的类型，方便指导进一步的运维，大大提高了巡视、检修效率，提升供电可靠性。

申请人采用本申请各实施例进行了试用，开关柜局放监测效率大为提升，缺陷检出率由传统方法的0.52％提升到3.68％，缺陷检出准确率由传统方法的46.62％提升到85.68％，设备按时巡视与运维率由传统方法的79.35％提升到91.23％，可见提升效果明显。

在其中一个实施例中，一种电气设备维护方法，其包括上述任一实施例所述电气设备巡检方法。进一步地，在其中一个实施例中，所述电气设备维护方法还包括步骤：根据检修结果或者复检结果更换存在问题的电气设备。

在其中一个实施例中，一种电气设备巡检系统，其采用上述任一实施例所述电气设备巡检方法实现。进一步地，在其中一个实施例中，所述电气设备巡检系统包括超声波仪、TEV检测仪、UHF检测仪及控制主机，所述控制主机包括存储器、处理器及显示器。在其中一个实施例中，所述控制主机为移动终端。在其中一个实施例中，所述控制主机为手机或平板。

需要说明的是，本申请的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的电气设备巡检方法、维护方法及巡检系统。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电气设备巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：

测定电房内的背景信号及电气设备信号；

根据所述背景信号判断所述电气设备信号是否超标；

在所述电气设备信号超标时，对超标的电气设备，进一步测定电气设备信号得到检测结果，所述检测结果包括缺陷信号来源、问题设备、缺陷位置及缺陷类型；

根据所述检测结果对所述电气设备进行检修。

2.根据权利要求1所述电气设备巡检方法，其特征在于，对所述电气设备进行检修之后，所述电气设备巡检方法还包括步骤：对检修完毕的所述电气设备进行复检。

3.根据权利要求1所述电气设备巡检方法，其特征在于，测定电房内的背景信号及电气设备信号，包括：采用超声波法及暂态地电压法测定电房内的背景信号及电气设备信号；

进一步测定电气设备信号得到检测结果，包括：采用特高频法测定电气设备信号得到检测结果。

4.根据权利要求1所述电气设备巡检方法，其特征在于，所述电气设备包括开关柜。

5.根据权利要求4所述电气设备巡检方法，其特征在于，进一步测定电气设备信号得到检测结果，包括：

对所述开关柜建立空间直角坐标系，其具有相互垂直的横轴、纵轴和竖轴；

判断故障信号源是否在开关柜内部；

当故障信号源在开关柜外部时，采用特高频检测仪直接进行检测；

当故障信号源在开关柜内部时，将特高频检测仪沿着横轴方向水平移动，并绘制UHF信号幅值与距离关系图，找出信号幅值最大时对应的缺陷开关柜；将特高频检测仪放置在缺陷开关柜的正对面，从下至上沿着竖轴移动，并绘制UHF信号幅值与距离关系图，找出信号幅值最大时对应的开关柜高度，确定问题开关柜的缺陷位置；将特高频信号最强烈时的检测图谱与典型缺陷图谱进行比较，确定缺陷类型。

6.根据权利要求5所述电气设备巡检方法，其特征在于，确定缺陷类型之后，还包括步骤：根据缺陷类型，推测可能存在缺陷的部件，进一步确认具体的缺陷位置。

7.根据权利要求5所述电气设备巡检方法，其特征在于，当某一坐标轴方向的数据较少导致无法确定缺陷位置时，对幅值与距离的关系图进行拟合，通过拟合曲线判断信号源大致位置作为所述缺陷位置。

8.根据权利要求1所述电气设备巡检方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

检测现场背景的信号值及电房内设备的信号值；

排除现场背景的信号值所造成的环境干扰后，判断设备的信号值是否超标，否则不再执行后续步骤；

是则确定问题设备；

确定缺陷类型；

给出缺陷位置与检修建议；

进行设备检修；

进行复检，判断是否正常，是则不再执行后续步骤；

否则返回继续执行确定问题设备及后续步骤。

9.一种电气设备维护方法，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述电气设备巡检方法。

10.一种电气设备巡检系统，其特征在于，采用如权利要求1至8中任一项所述电气设备巡检方法实现。