CN112631162B - 一种电气试验分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电气试验分析系统，包括依次连接的数据库模块、分析处理模块和人机交互模块，数据库模块用于存储模型数据，模型数据包括设备模型网络表、仪表模型网络表；分析处理模块用于从数据库模块中读取、添加、修改数据，并对读取的数据进行合并和分析；人机交互模块用于将分析处理模块生成的数据进行显示，或输入工作指令控制分析处理模块工作。本发明还提出了一种电气试验分析方法。本发明通过数据库模块存储电气试验分析所需模型数据，试验人员通过人机交互模块从数据库模块中调取相应模型数据，创建试验模型并对其进行计算分析，得到分析数据，将模型数据和分析数据通过人际交互模块进行显示，用户通过显示的数据进行电气试验分析。

Description

一种电气试验分析系统及方法

技术领域

本发明涉及电气领域，更具体地，涉及一种电气试验分析系统及方法。

背景技术

电气试验的分析判断基于试验人员的专业知识和经验，过程如下：首先，试验人员要确认现场环境条件(温度、湿度、天气)是否符合试验条件，仪器仪表的外观和功能是否正常，校验证书是否在有效期内，试验方法是否符合标准规范等等，以确保模型数据的准确性和有效性；其次，如果模型数据发生异常，例如横向比较偏差较大，纵向比较劣化较明显，甚至直接超出标准规定值，则需依次查找可能存在的仪表因素和外部因素，如仪器仪表功能异常，仪器试验接线异常，设备绝缘表面污秽较严重，设备绝缘表面受潮等常见的情况，并逐个排除；最后，当可能的仪表因素和外部因素都已排除完毕，但数据仍旧异常，则可以判定是设备因素引发的异常，此时，就要继续分析设备本身可能存在的缺陷，如导电部分接触不良、二次端子受潮、绝缘老化等，对设备进行进一步的拆解检查、解体检查或返厂检查等工作，找出异常的原因。由此可见，现有的电气试验分析方法过于依赖试验人员的经验，存在可靠性低、风险高、效率低的问题。

公开号为CN102831296A(公开日：2012-12-19)提出了一种面向电气试验现场指导的自动诊断系统，提出根据试验数据绘制曲线图，对试验数据进行分析，然而该种方法所展示的电气试验分析结果存在不够直观的问题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的电气试验分析方法过于依赖试验人员的经验，存在可靠性低、风险高、效率低的缺陷，提供一种电气试验分析系统，以及一种电气试验分析方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种电气试验分析系统，包括依次连接的数据库模块、分析处理模块和人机交互模块，其中：数据库模块用于存储模型数据，模型数据包括但不仅限于设备模型网络表、仪表模型网络表；分析处理模块用于从数据库模块中读取、添加、修改数据，并对读取的数据进行合并和分析；人机交互模块用于将分析处理模块生成的数据进行显示，或输入工作指令控制分析处理模块工作。

在使用过程中，用户在数据库模块中存储设置电气试验分析所需要的模型数据，模型数据包括但不仅限于设备模型网络表、仪表模型网络表；用户通过人机交互模块输入查询指令，人机交互模块将指令传输至分析处理模块中响应，分析处理模块根据接收的指令向数据库模块中调取模型数据并传输至人机交互模块中进行显示；用户从显示的试验参数中通过人机交互模块筛选出试验现场的外部因素和怀疑的设备缺陷、试验仪表和怀疑的仪表故障等模型数据，人机交互模块将相应的指令传输至分析处理模块中响应，分析处理模块从数据库模块中调取相应的模型数据生成试验模型网络表绘制试验等效电路图，构建试验模型，并通过人机交互模块进行显示，用户通过显示的试验等效电路图进行电气试验分析。

优选地，数据库模块包括设备模型库、仪表模型库；其中：

设备模型库用于存储设备模型网络表，设备模型网络表用于记录设备模型等效电路图中的电路元件及其连接关系；其中，每个设备模型网络表对应标注有一个表头，表头中包括但不仅限于设备类型、试验项目、异常类型和接线端子网络编号，设备模型网络表中记录的数据包括但不仅限于索引、元件名称、元件编号、端子网络编号、元件参数；

仪表模型库用于存储仪表模型网络表，仪表模型网络表用于记录仪表模型等效电路图中的电路元件及其连接关系，是使用计算机计算电路的原始数据格式；其中，每个仪表模型网络表对应标注有一个表头，表头中包括但不仅限于仪表类型、异常原因和接线端子网络编号；仪表模型网络表中记录的数据包括但不仅限于索引、元件名称、元件编号、元件参数、端子网络编号。

优选地，分析处理模块中包括查询读取单元、添加修改单元、模型合并单元、试验分析单元；其中：

查询读取单元分别与数据库模块、人机交互模块连接；查询读取单元根据人机交互模块输入的指令，从设备模型库、仪表模型库中查询并读取对应的设备模型网络表、仪表模型网络表后发送至人机交互模块中进行显示；

添加修改单元分别与数据库模块、人机交互模块连接；添加修改单元根据从人机交互模块输入的指令，从数据库模块中调用相应的设备模型网络表和/或仪表模型网络表并对其进行修改，或创建新的设备模型网络表和/或仪表模型网络表并存储在数据库模块中；

模型合并单元根据从人机交互模块输入的指令，从数据库模块中调用相应的设备模型网络表和仪表模型网络表并对其进行合并得到试验模型网络表，然后将试验模型网络表发送至人机交互模块中进行显示，以及将试验模型网络表发送到试验分析单元中进行试验分析处理；

试验分析单元分别与数据库模块、人机交互模块连接，且试验分析单元与所述模型合并单元连接；试验分析单元用于根据模型合并单元生成的试验模型网络表进行分析并生成电气试验模型等效电路中的电路参数及电气试验数据。

优选地，模型合并单元中包括端子网络编号重置子单元和网络表组合子单元，其中，端子网络编号重置子单元将设备模型网络表和仪表模型网络表的编号中的端子网络编号进行重置；网络表组合子单元将重置端子网络编号后的设备模型网络表和仪表模型网络表中记录的各类别数据分别进行合并，得到试验模型网络表；

试验分析单元中包括电路计算子单元和电气参数计算子单元，其中，电路计算子单元读取试验模型网络表中的数据，计算对应的电气试验模型等效电路中的电路参数；电气参数计算子单元将电路计算子单元得到的电路参数进行计算，得到对应的电气试验数据。

优选地，添加修改单元中包括设备模型库添加修改子单元、仪表模型库添加修改子单元，其中设备模型库添加修改子单元与设备模型库连接，仪表模型库添加修改子单元与仪表模型库连接。

本发明还提出了一种电气试验分析方法，应用于上述任一技术方案提出的电气试验分析系统，包括以下步骤：

S1：在数据库模块中存储设置电气试验分析所需要的模型数据，模型数据包括但不仅限于设备模型网络表、仪表模型网络表；

S2：用户通过人机交互模块输入查询指令，人机交互模块将指令传输至分析处理模块中响应，分析处理模块根据接收的指令向数据库模块中调取模型数据并传输至人机交互模块中进行显示；

S3：用户从显示的模型数据中通过人机交互模块筛选出试验现场可能存在的外部因素和怀疑的设备缺陷所对应的设备模型网络表，以及试验仪表和怀疑的仪表故障所对应和仪表模型网络表，人机交互模块将相应的指令传输至分析处理模块中响应，分析处理模块从数据库模块中调取相应的目标设备模型网络表和仪表模型网络表并生成相应的试验模型网络表，并根据试验模型网络表绘制电气试验模型等效电路图，构建试验模型，并通过人机交互模块进行显示，用户通过显示的试验等效电路图进行电气试验分析；

S4：分析处理模块根据试验模型网络表进行计算分析得到电气试验模型等效电路中的电路参数及电气试验数据，并通过人机交互模块进行显示，用户通过显示的电路参数及电气试验数据进行电气试验分析。

优选地，S3步骤中，分析处理模块从数据库模块中调取相应的目标设备模型网络表和仪表模型网络表并生成相应的试验模型网络表，其具体步骤如下：

S3.1：读取目标设备模型网络表，得到设备模型网络表数据，然后从中获取端子网络编号最大值MaxNetId；

S3.2：读取目标仪表模型网络表，得到仪表模型网络表数据及接线端子网络编号列表Netlist；

S3.3：重置端子网络编号：

逐行对仪表模型网络表数据中的端子网络编号NetId进行判断，若当前端子网络编号NetId不在接线端子网络编号列表Netlist中时，设置当前端子网络编号为MaxNetId+NetId-(N-1)，其中N为接线端子网络编号列表Netlist中的元素数；

S3.4：将重置端子网络编号后的设备模型网络表和仪表模型网络表的各行数据按对应类别进行合并，得到试验模型网络表。

优选地，S4步骤中，计算分析所述电气试验模型等效电路中的电路参数及电气试验数据的具体步骤如下：

步骤A：根据试验模型网络表的数据计算得到电气试验模型等效电路的电路参数，电路参数包括但不仅限于结点电压U_n、支路电压U、支路电流I；

步骤B：根据电气试验模型等效电路的电路参数，计算对应的电气试验数据，电气试验数据包括但不仅限于直流电阻阻值、绝缘电阻阻值、介损；

步骤C：将所述电气试验数据通过所述人机交互模块进行显示，用户通过显示的电气试验数据进行电气试验分析。

优选地，电气试验模型等效电路的电路参数的计算步骤如下：

步骤A.1：读取试验模型网络表；其中试验模型网络表中包括元件名称、元件编号、端子网络编号、元件参数；

步骤A.2：根据试验参数数据表的数据，确定节点数Num_node和元件数Num_component，创建关联矩阵A，其行数为Num_node-1，列数为Num_component，并根据试验模型网络表中的参数，确定关联矩阵A中的所有元素值，其中：

当试验模型网络表中第k个元件中存在端子1，则对关联矩阵A[1,k]元素赋值为1，否则对关联矩阵A[0,k]元素赋值为1；当第k个元件中存在端子2，则对关联矩阵A[1,k]元素赋值为-1，否则对关联矩阵A[0,k]元素赋值为-1；其中k＝0,1,...,Num_component；

步骤A.3：根据试验模型网络表中的元件名称及其对应的数值，构建矩阵F和矩阵H，其中矩阵F和矩阵H中的元素值表示元件名称及其相应的元件数值；

步骤A.4：构建电压列向量

和电流列向量

其中电压列向量

和电流列向量

分别包含Num_component个元素，当试验模型网络表中第k个元件名称为U，则对电压列向量

中第k个元素赋值为试验模型网络表中第k个元件对应的元件数值；当试验模型网络表中第k个元件名称为I，则对电流列向量

中第k个元素赋值为试验模型网络表中第k个元件对应的元件数值；其中k＝0,1,...,Num_component；

步骤A.5：定义单位矩阵E；

步骤A.6：构建合并矩阵matrix_A、matirx_b，其表达公式如下：

步骤A.7：根据合并矩阵matrix_A、matirx_b求得电路电压值和电路电流值，其计算公式如下：

设

其中

表示各结点相对于参考结点的电压，

表示各元件两端的电压，

表示各元件上留过的电流，则由方程：

matrix_x＝matrix_A·matrix_b

计算求得结点电压U_n、支路电压U、支路电流I。

优选地，电气试验分析方法还包括以下步骤：

用户通过人机交互模块输入新的模型数据，人机交互模块将指令及输入的模型数据传输至分析处理模块中响应，分析处理模块将输入的模型数据发送至数据库模块中进行存储，完成对数据库模块中存储的模型数据的添加。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明通过数据库模块存储电气试验分析所需模型数据，试验人员通过人机交互模块输入指令从数据库模块中调取相应模型数据并通过分析处理模块进行合并和分析，构建试验模型及其等效电路，实现电气试验分析，试验人员可直观地通过显示的等效电路及相关数据对试验结果进行分析，降低电气试验分析工作对试验人员的依赖性，有效提高试验分析工作效率。

附图说明

图1为实施例1的电气试验分析系统的结构示意图。

图2为实施例1的设备模型库的结构示意图。

图3为实施例1的正常和异常情况下电容型套管介损试验的等效电路图。

图4为实施例1的仪表模型库的结构示意图。

图5为实施例1的正常和异常情况下数字式介损测试仪试验的等效电路图。

图6为实施例1的分析处理模块的结构示意图。

图7为实施例2的电气试验分析方法的流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

本实施例提出一种电气试验分析系统，如图1所示，为本实施例的电气试验分析系统的结构示意图。

本实施例提出的电气试验分析系统中，包括依次连接的数据库模块1、分析处理模块2和人机交互模块3，其中：数据库模块1用于存储模型数据，模型数据包括但不仅限于设备模型网络表、仪表模型网络表；分析处理模块2用于从数据库模块1中读取、添加、修改数据，并对读取的数据进行合并和分析；人机交互模块3用于将分析处理模块2生成的数据进行显示，或输入工作指令控制分析处理模块2工作。

本实施例中，数据库模块1包括设备模型库11、仪表模型库12。其中，如图2所示，为设备模型库11的结构示意图。设备模型库11用于存储设备模型网络表，设备模型网络表是一种用来描述设备模型等效电路图的数据表格，它可以记录等效电路图中的电路元件及其连接关系，是使用计算机计算电路的原始数据格式。设备模型等效电路图用来模拟某种电力设备在某种状态(正常、异常等)下进行某种试验时的等效电路，其中只包含设备部分的等效电路。

以电容型套管的介损试验为例，其正常情况和异常情况(导杆锈蚀)下进行介损试验的等效电路图如图3所示，其中左侧等效电路图表示正常情况下进行介损试验的等效电路图，右侧效电路图表示导杆锈蚀情况下进行介损试验的等效电路图。对应正常情况和异常情况下等效电路图的设备模型网络表分别如表1和表2所示。

表1正常情况下电容型套管介损试验的设备模型网络表

表2异常情况下电容型套管介损试验的设备模型网络表

每个设备模型网络表对应标注有一个表头，表头中包括但不仅限于设备类型、试验项目、异常类型和接线端子网络，设备模型网络表中记录的数据包括但不仅限于索引、元件名称、元件编号、端子网络编号、元件参数。在本实施例中，如上表所示，每个设备模型网络表中记录的数据包括索引、元件名称、元件编号、值、端子1网络编号、端子2网络编号和端子3网络编号等多个列名，等效电路中的所有电路元件按行依次填入网络表中，元件的信息填入对应的列中，端子(1、2、3)网络编号表示的是该元件的电气端子所连接的电路网络编号。以电容C1为例，其名称为C，编号为1，值为315pF，端子1连接到了电路结点1，端子2连接到了电路结点0，将以上信息依次填入表1和表2中的第一行对应的列中，其索引号为1，以此类推，将其他电路元件填入表中，完成设备模型网络表。

如图4所示，为仪表模型库12的结构示意图。仪表模型库12用于存储仪表模型网络表，其中仪表模型网络表是一种用来描述仪表模型等效电路图的数据表格，用于记录仪表模型等效电路图中的电路元件及其连接关系，是使用计算机计算电路的原始数据格式。

不同试验仪表在不同状态下的等效电路图各不相同，以数字式介损测试仪为例，其正常情况和异常情况的等效电路图如图5所示，其中左侧电路图表示正常情况下数字式介损测试仪的等效电路图，右侧电路图表示异常情况下数字式介损测试仪的等效电路图。对应正常情况和异常情况下等效电路图的仪表模型网络表分别如表3和表4所示。

表3正常情况下数字式介损仪的仪表模型网络表

表4异常情况下数字式介损仪的仪表模型网络表

每个仪表模型网络表对应标注有一个表头，表头中包括但不仅限于仪表类型、异常原因和接线端子网络编号；仪表模型网络表中记录的数据包括但不仅限于索引、元件名称、元件编号、元件参数、端子网络编号。如上表所示，每个网络表中包含索引、元件名称、元件编号、值、端子1网络编号、端子2网络编号和端子3网络编号等多个列名，等效电路中的所有电路按行排列填入网络表中，元件的信息填入对应的列中，端子(1、2、3)网络编号表示的是该元件的电气端子所连接的电路网络编号。以交流电压源U为例，其名称为U，编号为1，值为10kV，端子1连接到了电路结点1，端子2连接到了电路结点0，将以上信息依次填入表1和表2中的第一行对应的列中，其索引号为1，以此类推，将其他电路元件填入表中，完成仪表模型网络表。

本实施例中，分析处理模块2中包括查询读取单元21、添加修改单元22、模型合并单元23、试验分析单元24。如图6所示，为本实施例的分析处理模块2的结构示意图。

其中，查询读取单元21分别与设备模型库11、仪表模型库12连接，且查询读取单元21与人机交互模块3连接；查询读取单元21根据人机交互模块3输入的指令，从设备模型库11、仪表模型库12中查询并读取对应的设备模型网络表、仪表模型网络表后发送至人机交互模块3中进行显示，或者传输到分析处理模块2中进一步使用。

添加修改单元22与数据库模块1连接，且添加修改单元22与人机交互模块3连接；添加修改单元22根据从人机交互模块3输入的指令，从数据库模块1中调用相应的设备模型网络表或仪表模型网络表并对其进行修改，或创建新的设备模型网络表或仪表模型网络表并存储在数据库模块1中。

进一步地，本实施例中的添加修改单元22中包括设备模型库添加修改子单元221、仪表模型库添加修改子单元222。其中设备模型库添加修改子单元221与设备模型库11连接，仪表模型库添加修改子单元222与仪表模型库12连接。

本实施例中的模型合并单元23根据从人机交互模块3输入的指令，从数据库模块1中调用相应的设备模型网络表和仪表模型网络表并对其进行合并得到试验模型网络表，然后将试验模型网络表发送至人机交互模块3中进行显示，以及将试验模型网络表发送到试验分析单元24中进行试验分析处理。

其中，模型合并单元23中包括端子网络编号重置子单元231和网络表组合子单元232，其中，端子网络编号重置子单元231将设备模型网络表和仪表模型网络表中的端子网络编号进行重置；网络表组合子单元232将重置端子网络编号后的设备模型网络表和仪表模型网络表中记录的各类别数据分别进行合并，得到试验模型网络表。

本实施例中的试验分析单元24分别与数据库模块1、人机交互模块3、模型合并单元23连接。本实施例中的试验分析单元24包括电路计算子单元241和电气参数计算子单元242，其中：电路计算子单元241读取试验模型网络表中的数据，计算对应的电气试验模型等效电路中的电路参数；电气参数计算子单元242将电路计算子单元241得到的电路参数进行计算，得到对应的电气试验数据。电路参数包括但不仅限于节点电压、支路电压、支路电流；电气试验数据包括但不仅限于直流电阻阻值、绝缘电阻阻值、介损。

如下表5所示，为电容型套管进行介损试验的试验模型网络表，该网络表描述了电容型套管进行介损试验的等效电路图，是由上述表2和表3经网路表组合模块合并而成。

表5异常情况下电容型套管进行介损试验的试验模型网络表

进一步的，本实施例中的人机交互模块3包括键盘31和显示屏32，分别用于输入指令，以及显示相应的网络表数据、等效电路图等数据。

在具体实施过程中，试验人员事先在数据库模块1中存储设置电气试验分析所需要的模型数据，模型数据包括但不仅限于设备模型网络表、仪表模型网络表；试验人员通过人机交互模块3输入查询指令，人机交互模块3将指令传输至分析处理模块2中响应，分析处理模块2根据接收的指令向数据库模块1中调取设备模型网络表和仪表模型网络表并传输至人机交互模块3中进行显示，试验人员可以从人机交互模块3筛选选择设备进行某项电气试验时在某些影响因素下对应的设备模型网络表表头和仪表模型网络表模型表头，实现试验参数筛选功能；

试验人员通过人机交互模块3筛选出当前试验现场可能存在的外部因素和怀疑的设备缺陷所对应的设备模型网络表，以及试验仪表和怀疑的仪表故障所对应和仪表模型网络表，人机交互模块3将相应的指令传输至分析处理模块2中响应，分析处理模块2从数据库模块1中调取相应的设备模型网络表和仪表模型网络表后输入模型合并单元23中进行合并，得到试验模型网络表，然后根据试验模型网络表绘制电气试验模型等效电路图，构建试验模型，并通过人机交互模块进行显示，用户通过显示的试验等效电路图进行电气试验分析。

进一步的，分析处理模块2中的电路计算子单元241计算电气试验模型等效电路中的电路参数，再通过电气参数计算子单元242计算得到对应的电气试验数据，并将计算得到的电气试验数据通过人机交互模块3进行显示，试验人员通过显示的电路参数及电气试验数据进行电气试验分析。

本实施例中主要为试验人员提供数据列表，在各列表中，存储有电气试验分析所需要的模型数据，包括设备模型网络表、仪表模型网络表，网络表中包括各种电力设备进行各项电气试验时已知的所有影响因素(设备因素、外部因素、仪表因素)等等数据，便于试验人员参考，在试验结果出现异常时，试验人员可从数据列表中查看可能的原因，从而提高试验工作的效率。

此外，本实施例还能够根据试验人员筛选或输入的模型数据，通过分析处理模块2构建试验模型及其对应的等效电路，并进一步通过人机交互模块3进行可视化显示，便于试验人员对电气试验分析结果的判断。基于数据库模块1中存储有庞大的模型数据，且分析处理模块2能够对试验模型及其等效电路进行构建，结合上述模型数据得到的试验结果数据能够有效降低电气试验分析工作对试验人员的依赖性，且具有可靠性高的特点。

实施例2

本实施例提出一种电气试验分析方法，应用于上述实施例1提出的气试验分析系统。如图7所示，为本实施例的电气试验分析方法的流程图。

本实施例提出的电气试验分析方法中，其具体包括以下步骤：

S1：在数据库模块1中存储设置电气试验分析所需要的模型数据，模型数据包括但不仅限于设备模型网络表、仪表模型网络表；

S2：用户通过人机交互模块3输入查询指令，人机交互模块3将指令传输至分析处理模块2中响应，分析处理模块2根据接收的指令向数据库模块1中调取模型数据并传输至人机交互模块3中进行显示；

S3：用户从显示的模型数据中通过人机交互模块3筛选当前试验现场可能存在的外部因素和怀疑的设备缺陷所对应的设备模型网络表，以及试验仪表和怀疑的仪表故障所对应和仪表模型网络表，人机交互模块3将相应的指令传输至分析处理模块2中响应，分析处理模块2从数据库模块1中调取相应的目标设备模型网络表和仪表模型网络表生成试验模型网络表，并根据试验模型网络表绘制试验等效电路图，构建试验模型，然后通过人机交互模块3进行显示，用户通过显示的试验等效电路图完成电气试验分析；

S4：分析处理模块2根据试验模型网络表进行计算分析得到电气试验模型等效电路中的电路参数及电气试验数据，并通过人机交互模块3进行显示，用户通过显示的电路参数及电气试验数据进行电气试验分析。

在本实施例S3步骤中，分析处理模块从数据库模块中调取相应的目标设备模型网络表和仪表模型网络表并生成相应的试验模型网络表，其具体步骤如下：

S3.1：读取目标设备模型网络表，得到设备模型网络表数据，然后从中获取端子网络编号最大值MaxNetId；

S3.2：读取目标仪表模型网络表，得到仪表模型网络表数据及接线端子网络编号列表Netlist；

S3.3：重置端子网络编号：

逐行对仪表模型网络表数据中的端子网络编号NetId进行判断，若当前端子网络编号NetId不在接线端子网络编号列表Netlist中时，设置当前端子网络编号为MaxNetId+NetId-(N-1)，其中N为接线端子网络编号列表Netlist中的元素数；

S3.4：将重置端子网络编号后的设备模型网络表和仪表模型网络表的各行数据按对应类别进行合并，得到试验模型网络表。

本实施例中，通过分析处理模块2中的端子网络编号重置子单元231将设备模型网络表和仪表模型网络表中的端子网络编号重置，避免合并两个网络表时网络编号发生冲突，其伪代码表示如下：

(1)读取设备模型网络表信息，得到设备模型网络表数据DeviceNetTable；

(2)获得DeviceNetTable中的设备模型网络表中端子网络编号最大值MaxNetId；

设设备模型网络表数据DeviceNetTable的总行数为NumRow，通过以下流程获取MaxNetId：

令MaxNetId＝0

(3)读取仪表模型网络表信息，得到仪表模型网络表信息的接线端子网络编号列表Netlist和仪表模型网络表数据TestorNetTable；

(4)重置仪表模型网络表数据TestorNetTable中的端子网络编号，设接线端子网络编号列表Netlist中的元素数为N，网络表数据的总行数为NumRow，通过以下流程实现重置TestorNetTable中的网络编号：

完成端子网络编号的重置后，通过网络表组合子单元232对重置端子网络编号后的设备模型网络表和仪表模型网络表的各行数据按对应类别进行合并，即得到试验模型网络表。

在本实施例S3步骤中，构建试验模型的具体步骤如下：

步骤A：根据试验模型网络表的数据计算得到电气试验模型等效电路的电路参数，电路参数包括结点电压U_n、支路电压U、支路电流I；其中，电气试验模型等效电路的电路参数的计算步骤如下：

步骤A.1：读取试验模型网络表；试验模型网络表中包括元件名称、元件编号、端子网络编号、元件参数；

步骤A.2：根据试验模型网络表的数据，确定节点数Num_node和元件数Num_component，创建关联矩阵A，其行数为Num_node-1，列数为Num_component，并根据试验模型网络表中的参数，确定关联矩阵A中的所有元素值，其中：

当试验模型网络表中第k个元件中存在端子1，则对关联矩阵A[1,k]元素赋值为1，否则对关联矩阵A[0,k]元素赋值为1；当第k个元件中存在端子2，则对关联矩阵A[1,k]元素赋值为-1，否则对关联矩阵A[0,k]元素赋值为-1；其中k＝0,1,...,Num_component；

步骤A.3：根据试验模型网络表中的元件名称及其对应的数值，构建矩阵F和矩阵H，其中矩阵F和矩阵H中的元素值表示元件名称及其相应的元件数值；

步骤A.4：构建电压列向量

和电流列向量

其中电压列向量

和电流列向量

分别包含Num_component个元素，当试验模型网络表中第k个元件名称为U，则对电压列向量

中第k个元素赋值为试验模型网络表中第k个元件对应的元件数值；当试验模型网络表中第k个元件名称为I，则对电流列向量

中第k个元素赋值为试验模型网络表中第k个元件对应的元件数值；其中k＝0,1,...,Num_component；

步骤A.5：定义单位矩阵E；

步骤A.6：构建合并矩阵matrix_A、matirx_b，其表达公式如下：

步骤A.7：根据合并矩阵matrix_A、matirx_b求得电路电压值和电路电流值，其计算公式如下：

设

其中

表示各结点相对于参考结点的电压，

表示各元件两端的电压，

表示各元件上留过的电流，则由方程：

matrix_x＝matrix_A·matrix_b

计算求得结点电压U_n、支路电压U、支路电流I。

步骤B：根据电气试验模型等效电路的电路参数，计算对应的电气试验数据，电气试验数据包括直流电阻阻值、绝缘电阻阻值、介损；

其中，电气试验数据的计算步骤如下：根据步骤A计算得到的支路电流，计算电气试验模型等效电路的标准电容电流

标准电阻电流

进一步计算电气试验模型等效电路的全电流

根据全电流

与标准电容电流

的夹角δ，计算电气试验模型等效电路的介损tanδ，其计算公式如下：

步骤C：根据电气试验模型等效电路的电路参数及其对应的电气试验数据，从数据库模块1中调用相应的元器件电路图元绘制试验等效电路图，完成试验模型的构建。

根据上述步骤A所述的电路参数计算过程，其伪代码如下所示：

(1)读取试验模型网络表，得到Netlist；

(2)计算关联矩阵A：

确定结点数：Num_node；

确定元件数：Num_component；

创建行数为Num_node-1，列数为Num_component的全零矩阵A；

确定A的所有元素值：

(3)计算矩阵F、H：

确定矩阵F和H的所有元素值：

(4)计算列向量：

(5)定义单位矩阵E

(6)求得合并矩阵matrix_A、matirx_b；

(7)根据合并矩阵matrix_A、matirx_b求得电路电压值和电路电流值。

进一步地，本实施例中的电气试验分析方法还包括以下步骤：

用户通过人机交互模块3输入新的模型数据，人机交互模块3将指令及输入的模型数据传输至分析处理模块2中响应，分析处理模块2将输入的模型数据发送至数据库模块1中进行存储，完成对数据库模块1中存储的模型数据的添加。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电气试验分析系统，其特征在于，包括依次连接的数据库模块、分析处理模块和人机交互模块，其中：

所述数据库模块用于存储模型数据，所述模型数据包括但不仅限于设备模型网络表、仪表模型网络表；

所述分析处理模块用于从所述数据库模块中读取、添加、修改数据，并对读取的数据进行合并和分析；

所述人机交互模块用于将所述分析处理模块生成的数据进行显示，或输入工作指令控制所述分析处理模块工作；

所述数据库模块包括设备模型库、仪表模型库；其中：

所述设备模型库用于存储设备模型网络表，所述设备模型网络表用于记录设备模型等效电路图中的电路元件及其连接关系；其中，每个所述设备模型网络表对应标注有一个表头，所述表头中包括但不仅限于设备类型、试验项目、异常类型和接线端子网络编号，所述设备模型网络表中记录的数据包括但不仅限于索引、元件名称、元件编号、端子网络编号、元件参数；

所述仪表模型库用于存储仪表模型网络表，所述仪表模型网络表用于记录仪表模型等效电路图中的电路元件及其连接关系；其中，每个所述仪表模型网络表对应标注有一个表头，所述表头中包括但不仅限于仪表类型、异常原因和接线端子网络编号；所述仪表模型网络表中记录的数据包括但不仅限于索引、元件名称、元件编号、元件参数、端子网络编号；

所述分析处理模块中包括查询读取单元、添加修改单元、模型合并单元、试验分析单元；其中：

所述查询读取单元分别与所述数据库模块、人机交互模块连接；所述查询读取单元根据所述人机交互模块输入的指令，从所述设备模型库、仪表模型库中查询并读取对应的设备模型网络表、仪表模型网络表后发送至所述人机交互模块中进行显示；

所述添加修改单元分别与所述数据库模块、人机交互模块连接；所述添加修改单元根据从所述人机交互模块输入的指令，从所述数据库模块中调用相应的设备模型网络表和/或仪表模型网络表并对其进行修改，或创建新的设备模型网络表和/或仪表模型网络表并存储在所述数据库模块中；

所述模型合并单元根据从所述人机交互模块输入的指令，从所述数据库模块中调用相应的设备模型网络表和仪表模型网络表并对其进行合并得到试验模型网络表，然后将所述试验模型网络表发送至所述人机交互模块中进行显示，以及将所述试验模型网络表发送到所述试验分析单元中进行试验分析处理；

所述试验分析单元分别与所述数据库模块、人机交互模块连接，且所述试验分析单元与所述模型合并单元连接；所述试验分析单元用于根据所述模型合并单元生成的试验模型网络表进行分析并生成电气试验模型等效电路中的电路参数及电气试验数据。

2.根据权利要求1所述的电气试验分析系统，其特征在于：所述模型合并单元中包括端子网络编号重置子单元和网络表组合子单元，其中，所述端子网络编号重置子单元将设备模型网络表和仪表模型网络表中的端子网络编号进行重置；所述网络表组合子单元将重置端子网络编号后的设备模型网络表和仪表模型网络表中记录的各类别数据分别进行合并，得到试验模型网络表；

所述试验分析单元中包括电路计算子单元和电气参数计算子单元，其中，所述电路计算子单元读取所述试验模型网络表中的数据，计算对应的电气试验模型等效电路中的电路参数；所述电气参数计算子单元将所述电路计算子单元得到的电路参数进行计算，得到对应的电气试验数据。

3.根据权利要求1或2所述的电气试验分析系统，其特征在于：所述添加修改单元中包括设备模型库添加修改子单元、仪表模型库添加修改子单元，其中所述设备模型库添加修改子单元与所述设备模型库连接，所述仪表模型库添加修改子单元与所述仪表模型库连接。

4.一种电气试验分析方法，应用于权利要求1～3任一项所述的电气试验分析系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在数据库模块中存储设置电气试验分析所需要的模型数据，所述模型数据包括但不仅限于设备模型网络表、仪表模型网络表；

S2：用户通过人机交互模块输入查询指令，人机交互模块将指令传输至分析处理模块中响应，分析处理模块根据接收的指令向数据库模块中调取模型数据并传输至人机交互模块中进行显示；

S3：用户从显示的模型数据中通过所述人机交互模块筛选出试验现场可能存在的外部因素和怀疑的设备缺陷所对应的设备模型网络表，以及试验仪表和怀疑的仪表故障所对应和仪表模型网络表，所述人机交互模块将相应的指令传输至所述分析处理模块中响应，所述分析处理模块从所述数据库模块中调取相应的目标设备模型网络表和仪表模型网络表并生成相应的试验模型网络表，并根据所述试验模型网络表绘制电气试验模型等效电路图，构建试验模型并通过所述人机交互模块进行显示，用户通过显示的试验等效电路图进行电气试验分析；

S4：所述分析处理模块根据所述试验模型网络表进行计算分析得到所述电气试验模型等效电路中的电路参数及电气试验数据，并通过所述人机交互模块进行显示，用户通过显示的电路参数及电气试验数据进行电气试验分析。

5.根据权利要求4所述的电气试验分析方法，其特征在于：所述S3步骤中，所述分析处理模块从所述数据库模块中调取相应的目标设备模型网络表和仪表模型网络表并生成相应的试验模型网络表，其具体步骤如下：

S3.1：读取所述目标设备模型网络表，得到设备模型网络表数据，然后从中获取端子网络编号最大值MaxNetId；

S3.2：读取所述目标仪表模型网络表，得到仪表模型网络表数据及接线端子网络编号列表Netlist；

S3.3：重置端子网络编号：

逐行对所述仪表模型网络表数据中的端子网络编号NetId进行判断，若当前端子网络编号NetId不在所述接线端子网络编号列表Netlist中时，设置当前端子网络编号为MaxNetId+NetId-(N-1)，其中N为所述接线端子网络编号列表Netlist中的元素数；

S3.4：将重置端子网络编号后的设备模型网络表和仪表模型网络表的各行数据按对应类别进行合并，得到试验模型网络表。

6.根据权利要求4所述的电气试验分析方法，其特征在于：所述S4步骤中计算分析所述电气试验模型等效电路中的电路参数及电气试验数据的具体步骤如下：

步骤A：根据所述试验模型网络表的数据计算得到电气试验模型等效电路的电路参数；所述电路参数包括但不仅限于结点电压U_n、支路电压U、支路电流I；

步骤B：根据所述电气试验模型等效电路的电路参数，计算对应的电气试验数据；所述电气试验数据包括但不仅限于直流电阻阻值、绝缘电阻阻值、介损；

步骤C：将所述电气试验数据通过所述人机交互模块进行显示，用户通过显示的电气试验数据进行电气试验分析。

7.根据权利要求6所述的电气试验分析方法，其特征在于：所述电气试验模型等效电路的电路参数的计算步骤如下：

步骤A.1：读取试验模型网络表；所述试验模型网络表中包括元件名称、元件编号、端子网络编号、元件参数；

步骤A.2：根据所述试验模型网络表的数据，确定节点数Num_node和元件数Num_component，创建关联矩阵A，其行数为Num_node-1，列数为Num_component，并根据试验模型网络表中的参数，确定关联矩阵A中的所有元素值，其中：

当试验模型网络表中第k个元件中存在端子1，则对关联矩阵A[1,k]元素赋值为1，否则对关联矩阵A[0,k]元素赋值为1；当第k个元件中存在端子2，则对关联矩阵A[1,k]元素赋值为-1，否则对关联矩阵A[0,k]元素赋值为-1；其中k＝0,1,...,Num_component；

步骤A.3：根据试验模型网络表中的元件名称及其对应的数值，构建矩阵F和矩阵H，其中矩阵F和矩阵H中的元素值表示元件名称及其相应的元件数值；

步骤A.4：构建电压列向量

和电流列向量

其中电压列向量

和电流列向量

分别包含Num_component个元素，当试验模型网络表中第k个元件名称为U，则对电压列向量

中第k个元素赋值为试验模型网络表中第k个元件对应的元件数值；当试验模型网络表中第k个元件名称为I，则对电流列向量

中第k个元素赋值为试验模型网络表中第k个元件对应的元件数值；其中k＝0,1,...,Num_component；

步骤A.5：定义单位矩阵E；

步骤A.6：构建合并矩阵matrix_A、matirx_b，其表达公式如下：

步骤A.7：根据所述合并矩阵matrix_A、matirx_b求得电路电压值和电路电流值，其计算公式如下：

设

其中

表示各结点相对于参考结点的电压，

表示各元件两端的电压，

表示各元件上留过的电流，则由方程：

matrix_x＝matrix_A·matrix_b

计算求得结点电压U_n、支路电压U、支路电流I。

8.根据权利要求4所述的电气试验分析方法，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：用户通过所述人机交互模块输入新的模型数据，所述人机交互模块将指令及输入的模型数据传输至所述分析处理模块中响应，所述分析处理模块将输入的模型数据发送至数据库模块中进行存储，完成对数据库模块中存储的模型数据的添加。

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