CN116643127A - 一种gis绝缘件的有效性检测评价方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GIS绝缘件的有效性检测评价方法及装置，该方法基于不同类型的电磁干扰信号设计电磁干扰抑制和辨识方法；根据所述电磁干扰抑制和辨识方法进行局部放电带电检测，建立GIS绝缘件带电检测技术体系，基于所述GIS绝缘件带电检测技术体系，采用恒压加压法以及特高频法对局部放电信号进行同步检测，获得初始检测结果，基于绝缘件表面缺陷微弱放电光学视踪方法对所述初始检测结果进行进一步检测，获得目标检测结果，本发明通过制定有针对性的局放带电检测技术的提升方案，提高了局放带电检测准确性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘件抗干扰检测技术领域，具体为一种GIS绝缘件的有效性检测评价方法及装置。
背景技术
目前，针对GIS绝缘件的抗干扰检测是长期以来局放带电检测的关键瓶颈，如何在现场复杂电磁环境下实现抗干扰算法的普适性和有效性，构建GIS绝缘件带电检测的技术体系，成为当前阶段的迫切需要。
所以，如何设计一种GIS绝缘件的有效性检测评价方法及装置，成为我们当前需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种GIS绝缘件的有效性检测评价方法及装置，解决了GIS绝缘件的抗干扰检测有效性较差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种GIS绝缘件的有效性检测评价方法，
包括如下步骤：
基于不同类型的电磁干扰信号设计电磁干扰抑制和辨识方法，根据所述电磁干扰抑制和辨识方法进行局部放电带电检测与在线监测，建立GIS绝缘件带电检测技术体系；
根据所述电磁干扰抑制和辨识方法进行局部放电带电检测与在线监测的过程为：根据特高频检波测量和信息提取方法，进行特高频检测特征分析，获得分析结果，根据分析结果构建不同干扰耦合路径和不同作用方式下局部放电检测时，局部放电检测系统现场应用的干扰抑制措施，其中，所述干扰抑制措施包括波形鉴别干扰抑制技术、内外信号对比法、信号多周期分析方法、幅比聚类抗干扰技术、三频带中心的多元信号分离方法；
基于所述GIS绝缘件带电检测技术体系，采用恒压加压法以及特高频法对局部放电信号进行同步检测，获得初始检测结果；
基于绝缘件表面缺陷微弱放电光学视踪方法对所述初始检测结果进行进一步检测，获得目标检测结果；
根据目标检测结果对现场GIS设备局部放电特高频在线监测装置的放电事件捕捉成功率和有效图谱检出率进行评估推算，并给出现场局部放电检测有效性的提升整改措施。
其中，基于不同类型的电磁干扰信号设计电磁干扰抑制和辨识方法的过程为：
对变电站现场干扰场景进行实测统计，获得统计数据，根据统计数据获取变电站现场不同类型的电磁干扰信号的干扰来源、干扰特性和影响方式；
针对不同类型的电磁干扰信号，设计包括基于波形特征、同步、聚类综合的电磁干扰抑制和辨识方法。
其中，所述三频带中心的多元信号分离方法为：
预设三个频率作为初始设置，同步检测分频测量后的三个检波输出幅值同时记录脉冲相位信息；
将三维数据映射至二维数据空间，获得二维数据，并将所述二维数据作为聚类指标，同时对应标记放电脉冲的放电幅值与相位，获得聚类结果；
根据所述聚类结果，按照每类脉冲所对应的放电幅值与相位信息映射获得放电模式谱图PRPD，实现多个放电源的分离和后续分析。
其中，恒压加压法及其特高频法：获取绝缘件典型缺陷试品在长期电压作用下局部放电全过程的信号来进行模拟运行电压下绝缘件缺陷的局部放电发展过程，建立典型缺陷局部放电多维度信号特征数据库；
通过分析型缺陷局部放电多维度信号特征的时域、频域、脉冲序列的时间间隔、脉冲幅值的统计特征，分别从信号强度分布、放电的间歇性特征、谱图分布特征、多维度信号的能量分布角度分析典型绝缘件缺陷起始、发展阶段性特征及演化规律，构建检测有效性评价指标。
其中，根据所述检测有效性评价指标，对局部放电信号进行在线检测与所构建的检测有效性评价指标来进行检测有效性评价，获得初始检测结果。
其中，获得检测有效性评价指标的过程为：
基于特高频法，开展长期恒压下GIS绝缘子表面金属颗粒局部放电现象的研究，首先对幅值、放电频次、放电疏密区间分布进行统计分析，拟定义有效放电区间和有效图谱两项关键参数，并通过所述有效放电区间和有效图谱两项关键参数对放电间歇性特征进行量化分析，获得检测有效性评价指标。
其中，根据所述检测有效性评价指标，实时对绝缘件局部放电信号进行在线检测，与所构建的检测有效性评价指标来进行检测有效性评价，获得初始检测结果的过程为：
首先根据检测有效性评价指标进行局部放电长期整体趋势分析，获得特高频信号放电均值和放电重复率的整体统计趋势图，根据所述整体统计趋势图，分析起始放电阶段和长期发展放电阶段的放电剧烈程度的变动趋势及其特高频信号放电均值和放电重复率的分布方差统计；
随后进行放电疏密分布特征统计，将放电稠密和稀疏的交错时刻进行分开统计，统计放电稠密与稀疏区间的总体占比，得到放电发展过程中的稀疏性量化统计指标；
根据现有的检测策略以及所述稀疏性量化统计指标，统计有效放电区间和有效图谱形成的法则和量化评价方法，对现有的局放装置检测有效性进行评估，获得初始检测结果。
其中，根据绝缘件表面缺陷微弱放电光学视踪方法对所述初始检测结果进行进一步检测，获得目标检测结果的过程为：
通过高增益工业高速ICCD相机和特高频法获取放电区域的空间发光特征，根据所述空间发光特征对长期恒压过程中放电发光区域的形态演变过程以及空间形态演变与特高频信号的对应关系进行对比分析；
对不同电压幅值下放电形态的渐变和突变特征进行记录和统计；
进行绝缘子表面金属颗粒放电起始及长期发展过程中特高频电学信号与高速ICCD相机光学信号的相关性和差异性分析，对放电过程中的脉冲型放电和非脉冲型放电的贡献比例及放电发展过程中的演变方向进行跟踪记录，根据跟踪记录结果对绝缘子表面金属颗粒微弱放电成因进行机制解释。
其中，根据所述空间发光特征对长期恒压过程中放电发光区域的形态演变过程以及空间形态演变与特高频信号的对应关系进行对比分析过程为：
观测电压在等效运行电压下放电的发光特性变化趋势，记录发光区域的形态改变和放电发光区域面积的变动趋势，并基于光测法同时记录放电的UHF信号，将所述UHF信号的发展趋势与放电发光区域进行同步对照分析，建立UHF放电频次与放电发光面积的对应关系；
对不同电压幅值下放电形态的渐变和突变特征进行记录和统计的过程为：研究获取不同电压幅值下放电发光区域的变化规律，通过记录不同电压幅值下长时间观测所得的放电发光区域变化，对不同电压幅值同一加压时刻的发光区域进行对比分析，获得不同电压幅值下放电发光区域的变化规律。
一种GIS绝缘件的有效性检测评价装置，包括：
设计模块，基于不同类型的电磁干扰信号，设计电磁干扰抑制和辨识方法；
建立模块，基于电磁干扰抑制和辨识方法，进行局部放电带电检测与在线监测，建立GIS绝缘件带电检测技术体系；
初始检测模块，基于所述GIS绝缘件带电检测技术体系，采用恒压加压法以及特高频法对局部放电信号进行同步检测，获得初始检测结果；
目标检测模块，基于绝缘件表面缺陷微弱放电光学视踪方法对所述初始检测结果进行进一步检测，获得目标检测结果。
与现有的技术相比，本发明具备以下有益效果：本发明通过研究提高GIS局部放电带电检测准确性、抗干扰性能和可靠性的方法，侧重基于GIS局放在线监测装置的550kV/1100kVGIS局放检测诊断分析、绝缘拉杆内部缺陷局放特征研究，制定有针对性的局放带电检测可靠性提升方案，研究绝缘件缺陷长期恒压放电的间歇性特征和检测有效性的难题，制定现有监测装置放电有效性提升整改措施，研究绝缘件表面缺陷微弱放电视踪方法，形成微弱放电痕迹光学视踪新技术方案，进一步提高了局放带电检测准确性和可靠性。
附图说明
图1为本发明的特高频系统性干扰抑制措施研究技术路线图。
图2为本发明的长期恒压放电的间歇性特征和检测有效性研究技术路线图。
图3为本发明的微弱放电光学视踪方法研究技术路线图。
图4为本发明的GIS实验室实体平台的结构示意图。
图5为本发明的拟定实验加压方法示意图。
图6为本发明的放电间隔Δt统计示意图。
图7为本发明的放电间隔Δt计数统计图。
图8为本发明的放电间隔Δt计时示意图。
图9为本发明的UHF每秒放电均值长期趋势图。
图10为本发明的UHF放电重复率长期趋势图。
图11为本发明的的放电稠密细节区间的放电重复率趋势图。
图12为本发明的放电稀疏细节区间的放电重复率趋势图。
图13为本发明的绝缘子微弱放电检测平台示意图。
图14为本发明的缺陷布置方式的实验模型示意图。
图15为本发明的缺陷布置方式的实验模型实物图。
图16为本发明的发光面积与特高频放电频次的关系图。
图17为本发明的长期放电过程中的发光区域示意图。
图18为本发明的GIS绝缘件的有效性检测评价装置框架示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种GIS绝缘件的有效性检测评价方法，包括如下步骤：
如图1所示，基于不同类型的电磁干扰信号设计电磁干扰抑制和辨识方法，其过程为：对变电站现场干扰场景进行实测统计，获得统计数据，根据统计数据获取变电站现场不同类型的电磁干扰信号的干扰来源、干扰特性和影响方式；针对不同类型的电磁干扰信号，设计包括基于波形特征、同步、聚类综合的电磁干扰抑制和辨识方法，根据所述电磁干扰抑制和辨识方法进行局部放电带电检测与在线监测，建立GIS绝缘件带电检测技术体系；根据所述电磁干扰抑制和辨识方法进行局部放电带电检测与在线监测的过程为：根据特高频检波测量和信息提取方法，进行特高频检测特征分析，获得分析结果，根据分析结果构建不同干扰耦合路径和不同作用方式下局部放电检测时，局部放电检测系统现场应用的干扰抑制措施，其中，所述干扰抑制措施包括波形鉴别干扰抑制技术、内外信号对比法、信号多周期分析方法、幅比聚类抗干扰技术、三频带中心的多元信号分离方法；
由于特高频局部放电检测系统检测的局部放电信号经过屏蔽、滤波、放大后，信号只保留了峰值、相位和脉冲间隔信息，利用时频分析、数字滤波、自适应滤波、程控带通滤波等小波分析方法来识别剔除干扰的效果大打折扣，因此针对现场特高频检测系统的软硬件特点研究针对性的抗干扰措施；
(1)、波形鉴别干扰抑制技术：
局部放电信号目前一般采用信号检波技术对信号进行包络提取，由于局部放电信号的检波波形为脉冲形式，而手机等通讯干扰信号的检波波形表现为方波的形式，拟采用两种信号检波波形的特征差异来去除手机等通讯干扰信号。
(2)、内外信号对比法：
内外信号对比法是通过同步采集的内置、外置传感器的检测信号进行对比排出外部干扰信号的方法，对于GIS而言，现场UHF局部放电检测系统的传感器安装于盆子内部或者外表面，GIS壳体和绝缘子本身对UHF信号起到抑制的作用，因此GIS壳体外部的干扰信号进入内部会有极大衰减，同样内部的局部放电信号传到壳体外侧也会有极大的衰减，拟通过比较内外信号幅值的大小将外部信号排除。
(3)、信号多周期分析方法：
信号多周期分析排除干扰的方法是用于排除连续的周期型脉冲干扰的一种方法，周期型的脉冲干扰在一个工频周期上出现的相位相对固定且幅度变化很小，拟利用信号多周期分析方法判断在连续几个工频周期内，脉冲信号是否在固定的相位位置出现，幅值和波形是否几乎不变，来检测周期脉冲干扰信号，最后在采集信号对其进行剔除。
(4)、幅比聚类抗干扰技术：
由于不同放电点产生的信号到各传感器的传播路径与能量衰减的不同，各传感器接收的同一放电源产生的同步信号的幅值之比将处于一定的数值区间内，拟通过聚类的方法可实现脉冲的分离及放电谱图的映射。
(5)、三频带中心的多元信号分离方法：
不同的放电源，不同的传播路径，在最终的传感端会表现为信号频谱的不同，通过不同频谱段检测信号幅值的差异，可以反映出不同放电源差异信息，再通过后续的聚类算法可以实现不同放电源的有效分离；
其中，三频带中心的多元信号分离方法采用的技术路线如下：设置三个频率分别为300M,700M,1.3G作为初始设置，可根据实际检测效果进行相应的调整；同步检测分频测量后的三个检波输出幅值(V1,V2,V3)同时记录脉冲相位信息；将三维E(E1,E2,E3)数据映射至二维J(J1,J2)数据空间，获得二维数据，并将所述二维J(J1,J2)数据作为聚类指标，同时对应标记放电脉冲的放电幅值与相位(V，φ)，获得聚类结果；根据聚类结果，按照每类脉冲所对应的放电幅值与相位信息(V，φ)映射获得放电模式谱图PRPD，实现多个放电源的分离和后续分析；
基于所述GIS绝缘件带电检测技术体系，采用恒压加压法以及特高频法对局部放电信号进行同步检测，获得初始检测结果，其过程为：获取绝缘件典型缺陷试品在长期电压作用下局部放电全过程的信号来进行模拟运行电压下绝缘件缺陷的局部放电发展过程，建立典型缺陷局部放电多维度信号特征数据库；通过分析典型缺陷局部放电多维度信号特征的时域、频域、脉冲序列的时间间隔、脉冲幅值的统计特征，分别从信号强度分布、放电的间歇性特征、谱图分布特征、多维度信号的能量分布角度分析典型绝缘件缺陷起始、发展阶段性特征及演化规律，构建检测有效性评价指标，获得检测有效性评价指标的过程为：如图2所示：基于特高频法，开展长期恒压下GIS绝缘子表面金属颗粒局部放电现象的研究，首先对幅值、放电频次、放电疏密区间分布进行统计分析，拟定义有效放电区间和有效图谱两项关键参数，并通过所述有效放电区间和有效图谱两项关键参数对放电间歇性特征进行量化分析，获得检测有效性评价指标，根据所述检测有效性评价指标，实时对绝缘件局部放电信号进行在线检测，与所构建的检测有效性评价指标来进行检测有效性评价，其过程未：首先根据检测有效性评价指标进行局部放电长期整体趋势分析，获得特高频信号放电均值和放电重复率的整体统计趋势图，根据所述整体统计趋势图，分析起始放电阶段和长期发展放电阶段的放电剧烈程度的变动趋势及其特高频信号放电均值和放电重复率的分布方差统计；随后进行放电疏密分布特征统计，将放电稠密和稀疏的交错时刻进行分开统计，统计放电稠密与稀疏区间的总体占比，得到放电发展过程中的稀疏性量化统计指标；根据现有的检测策略以及所述稀疏性量化统计指标，统计有效放电区间和有效图谱形成的法则和量化评价方法，对现有的局放装置检测有效性进行评估，获得初始检测结果；
其中，采用恒压加压法，加压获得试品的起始局放电压Ui和击穿电压Ub,,分别选取90％、80％、70％的击穿电压Ub对试品进行加压，采用特高频法对局部放电信号进行同步检测，获得绝缘件典型缺陷试品在长期电压作用下局部放电全过程的信号，来模拟运行电压下绝缘件缺陷的局部放电发展过程，建立典型缺陷局部放电多维度信号特征数据库，通过分析典型缺陷局部放电多维度信号特征的时域、频域、脉冲序列的时间间隔、脉冲幅值的统计特征，分别从信号强度分布、放电的间歇性特征、谱图分布特征、多维度信号的能量分布等角度分析典型绝缘件缺陷起始、发展阶段性特征及演化规律，重点从实时性检测角度研究检测有效性的评价指标；
(1)、实验平台：
拟采用的试验总体测试回路由工频加压系统、GIS主腔体、转接腔体、模型腔体、特高频检测系统几个主要部分组成，试验平台总体测试回路如图4所示，
试验总体测试回路由工频加压系统、GIS主腔体、转接腔体、模型腔体、特高频局放仪和超声检测装置几个主要部分组成，如图3所示，实验220V交流电源经自耦调压器调压输出后接入电源滤波器，之后输出到工频无晕实验变压器1，经过保护电阻2，耦合电容器3后，接入到单相GIS平台套管4；电源滤波器、实验变压器、耦合电容器、GIS外壳均可靠接地；单相GIS平台套管4下接一个三通GIS腔体5，三通GIS腔体5一侧通过转接腔体6后接2:1缩比实验腔体7，实验腔体7外侧有石英玻璃观察窗8，观察窗外侧固定有实验测试所用的UHF传感器9和AE超声传感器10，UHF传感器9和AE超声传感器10信号线穿出后接入后续的信号采集装置11，信号采集装置11通过网线与PC机12相连，实验过程中，PC机用于统计控制各个信号采集装置11的同步动作和数据存储。
(2)、加压方法：
根据GB 7674-2008《72.5k及以上气体绝缘金属封闭开关设备》标准描述，并按照相电压与线电压的换算关系，以及实验腔体7的2:1缩比比例，得到本实施例实验腔体7额定工作电压有效值，记为U0，根据作者前期多次实验探索，10mm长度的铝条经过尖端打磨后可以在额定电压36.3kV之前发生局部放电。
升压方式为：电压自0时，使用快速升压法升压至起始放电电压(partialdischarge inception voltage PDIV)，记录其PDIV值，之后继续阶梯升压至1.2倍PDIV值，停止加压，在此电压值进行了长期恒压实验，升压方式如图5所示。
(3)、数据分析方法：
单次局部放电信号具有较大随机性，因此单个放电波形或者单周波数据很难提取到局部放电的关键特征信息，综合一段时间数据进行综合分析，构造统计谱图、趋势谱图是比较有效的局部放电信号特征分析策略。
本实施例针对长期恒压实验数据分析拟构造的统计图谱有：幅值均值统计趋势图(Vave-t)，放电次数统计趋势图(N-t)，放电间隔统计分布图(HΔt-t)等。
①、Vave-t幅值均值统计趋势图/N-t放电次数统计趋势图：
以试验过程中t时间段内的数据作为统计对象，按照Vave＝Vtotal/Nt和计算该t时间段内局部放电平均放电幅值Vave、次数Nt，以时间t为横坐标，统计量Vave、Nt为纵坐标，以柱状图为展现形式，即可得到放电均值及放电次数随试验时间变化的趋势统计图。
②、HΔt-t放电间隔统计分布图：
根据绝缘子表面金属微粒长期恒压的研究发现，放电会由开始的剧烈持续性放电逐渐转为间歇性非连续性放电，放电并不是在每一个统计时间段都存在，为了直观这种间歇性放电的规律，拟统计相邻两次放电之间的间隔Δt，如图6所示，然后对整个观测时间内的间隔Δt的分布特征进行了直方图统计，得到NΔt-t放电间隔统计分布图，其中横坐标为Δt的取值，纵坐标为该Δt值在所有记录序列Δt中的个数(或者百分比)，如图7所示；在求得NΔt-t分布图后，横坐标保持不变，纵坐标有个数占比统计到时间占比，即所统计的间隔Δt乘以对应N做分子，除以整个检测过程中的所有Δt×N之和，得到计算结果示例如图8所示；其计算函数为：
(4)、检测有效性的评价指标方法：
首先根据所述有效性的评价指标进行局部放电长期整体趋势分析，并以秒作为统计单位，获得特高频信号放电均值和放电重复率(每秒放电次数)的整体统计趋势图，如图9-10所示，根据所述整体统计趋势图，分析起始放电阶段和长期发展放电阶段的放电剧烈程度的变动趋势及其特高频信号放电均值和放电重复率的分布方差统计；
随后进行放电疏密分布特征统计，将放电稠密和稀疏的交错时刻进行分开统计，如图11-12所示；统计放电稠密与稀疏区间的总体占比，得到放电发展过程中的稀疏性量化统计指标；
最后根据现有的检测策略以及所述稀疏性量化统计指标，统计有效放电区间和有效图谱形成的法则和量化评价方法，对现有的局放装置检测有效性提出提升措施，针对局部放电检测系统以1秒数据单独统计判断PD Event的方式对判断表面金属异物漏检率很低，应采用长时间累积数据的方式，根据目前的一组典型测试结果，当检测放电累积时间提高至50s时，在线监测PD Event捕捉概率可提高至49.68％，当累积时间为210s(B点)时，PDEvent捕捉概率可提高至75.12％
基于绝缘件表面缺陷微弱放电光学视踪方法对所述初始检测结果进行进一步检测，获得目标检测结果，其过程为：如图3所示，通过高增益工业高速ICCD相机和特高频法获取放电区域的空间发光特征，根据所述空间发光特征对长期恒压过程中放电发光区域的形态演变过程以及空间形态演变与特高频信号的对应关系进行对比分析，其过程为：观测电压在等效运行电压下放电的发光特性变化趋势，记录发光区域的形态改变和放电发光区域面积的变动趋势，并基于光测法同时记录放电的UHF信号，将所述UHF信号的发展趋势与放电发光区域进行同步对照分析，建立UHF放电频次与放电发光面积的对应关系；
对不同电压幅值下放电形态的渐变和突变特征进行记录和统计的过程为：研究获取不同电压幅值下放电发光区域的变化规律，通过记录不同电压幅值下长时间观测所得的放电发光区域变化，对不同电压幅值同一加压时刻的发光区域进行对比分析，获得不同电压幅值下放电发光区域的变化规律；对不同电压幅值下放电形态的渐变和突变特征进行记录和统计；进行绝缘子表面金属颗粒放电起始及长期发展过程中特高频电学信号与高速ICCD相机光学信号的相关性和差异性分析，对放电过程中的脉冲型放电和非脉冲型放电的贡献比例及放电发展过程中的演变方向进行跟踪记录，根据跟踪记录结果对绝缘子表面金属颗粒微弱放电成因进行机制解释；
(1)、测试平台：
针对特高压GIS盆式绝缘子的结构搭建仿真模型，通过仿真计算获得额定电压下的电场分布，基于电场分布等效的原则(即Emax、Eave相同)建立缩比模型，并据此设计制作试验腔体7，盆式绝缘子采用透明环氧树脂制作为圆盘形试样，并在上面黏贴不同规格尺寸的线状金属颗粒，试验腔体7如图13所示。
为了更深入地了解绝缘件表面金属颗粒长期恒压过程中，放电空间区域的变化，拟运用高增益工业高速ICCD相机进行了放电空间发光过程的同步观测，对放电能量引起的空间发光过程以及不同电压幅值下放电发光区域的形态演变进行系统研究。
为了便于观测发光区域时的镜头安装和调节，金属铝条贴在高压导体附近的绝缘子表面，铝条一端压在屏蔽罩下保证良好接触，其缺陷布置方式如图14-15所示。
在进行试验观测时，采用高速ICCD相机，将高速ICCD相机镜头正对缺陷位置。
长期恒压过程中，高速ICCD相机信号通过网线与后台电脑相连，通过配套的lightfield软件进行图像采集，单次图像曝光时长设置为5s，由于项目工作是168h的长期恒压不间断测试，高速ICCD相机信号的不间断保存，一方面造成研究工作面临存储空间的巨大负担，另一方面相近保存的图像发光区域图像信息十分接近，不间断保存方式也存在大量冗余信息，为了优化存储策略，高速ICCD相机信号采用定期间断保存的方式，每隔4个小时，保存10分钟。
(2)、测量系统：
高速ICCD相机是本实施例研究的关键设备，包括表面发展轨迹的动态测量，沿面间歇性放电流注的拍摄，以及放电等离子体发射特性的测量，都要借助高速ICCD相机完成，计划选用普林斯顿PI-MAX4高速ICCD相机，该相机在灵敏度、速度、增益、时间分辨率成像控制等方面性能优越，而且有更加快捷的门控、智能化远程控制以及灵活的实验设置与操作，支持1024*256分辨率动态采集，可以对单次激发实验进行时间分辨，子帧之间的门控精度达到了500pS量级，胜任本实施例的研究需求。
(3)、研究方法：
①、长期恒压发展过程发光区域的发展变化：
观测电压在等效运行电压下(U0)放电的发光特性变化趋势，记录发光区域的形态改变和放电发光区域面积的变动趋势，为了将放电特征的变化与发光特性相对应，可以在光测法的同时记录放电的UHF信号，并将UHF信号的发展趋势(上升区间、震荡区间、下降区间、平稳区间)与放电的发光区域进行同步对照分析，拟建立UHF放电频次与放电发光面积的对应关系，如图16所示。
②、电压幅值对放电发光区域发展的影响：
研究不同电压幅值下，放电发光区域的变化规律，通过记录不同电压幅值下，长时间观测所得的放电发光区域变化，对不同电压幅值同一加压时刻的发光区域进行对比分析，得到不同电压幅值下放电发光区域的变化规律，拟得到不同电压幅值下，放电发光区域的变动规律，如图17所示，图中黑色方形区域为相机拍摄区域，白色区域为放电引起的发光区域，通过相机拍摄区域中白色发光区域直径与高压导体、金属粒子长度的相对关系，可以计算每个拍摄时间点的发光区域面积。
③、绝缘子表面金属颗粒微弱放电的机制探究：
进行绝缘子表面金属颗粒放电起始及发展过程中，特高频电学信号与高速ICCD相机光学信号的相关性和差异性分析，对放电过程中的脉冲型放电和非脉冲型放电的贡献比例及放电发展过程中的演变方向进行记录，并根据现有脉冲放电与辉光放电的基础理论，对绝缘子表面金属颗粒微弱放电成因进行机制解释
根据目标检测结果对现场GIS设备局部放电特高频在线监测装置的放电事件捕捉成功率和有效图谱检出率进行评估推算，并给出现场局部放电检测有效性的提升整改措施。
一种GIS绝缘件的有效性检测评价装置，包括：
设计模块，基于不同类型的电磁干扰信号设计电磁干扰抑制和辨识方法；
建立模块，基于电磁干扰抑制和辨识方法，进行局部放电带电检测与在线监测，建立GIS绝缘件带电检测技术体系；
初始检测模块，基于所述GIS绝缘件带电检测技术体系，采用恒压加压法以及特高频法对局部放电信号进行同步检测；
目标检测模块，基于绝缘件表面缺陷微弱放电光学视踪方法对所述初始检测结果进行进一步检测，获得目标检测结果；
评估推算模块，基于目标检测结果对现场GIS设备局部放电特高频在线监测装置的放电事件捕捉成功率和有效图谱检出率进行评估推算，并给出现场局部放电检测有效性的提升整改措施。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种GIS绝缘件的有效性检测评价方法，其特征在于包括如下步骤：
基于不同类型的电磁干扰信号设计电磁干扰抑制和辨识方法，根据所述电磁干扰抑制和辨识方法进行局部放电带电检测与在线监测，建立GIS绝缘件带电检测技术体系；
根据所述电磁干扰抑制和辨识方法进行局部放电带电检测与在线监测的过程为：根据特高频检波测量和信息提取方法，进行特高频检测特征分析，获得分析结果，根据分析结果构建不同干扰耦合路径和不同作用方式下局部放电检测时，局部放电检测系统现场应用的干扰抑制措施，其中，所述干扰抑制措施包括波形鉴别干扰抑制技术、内外信号对比法、信号多周期分析方法、幅比聚类抗干扰技术、三频带中心的多元信号分离方法；
基于所述GIS绝缘件带电检测技术体系，采用恒压加压法以及特高频法对局部放电信号进行同步检测，获得初始检测结果；
基于绝缘件表面缺陷微弱放电光学视踪方法对所述初始检测结果进行进一步检测，获得目标检测结果；
根据目标检测结果对现场GIS设备局部放电特高频在线监测装置的放电事件捕捉成功率和有效图谱检出率进行评估推算，并给出现场局部放电检测有效性的提升整改措施。
2.根据权利要求1所述的GIS绝缘件的有效性检测评价方法，其特征在于：基于不同类型的电磁干扰信号设计电磁干扰抑制和辨识方法的过程为：
对变电站现场干扰场景进行实测统计，获得统计数据，根据统计数据获取变电站现场不同类型的电磁干扰信号的干扰来源、干扰特性和影响方式；
针对不同类型的电磁干扰信号，设计包括基于波形特征、同步、聚类综合的电磁干扰抑制和辨识方法。
3.根据权利要求1所述的GIS绝缘件的有效性检测评价方法，其特征在于：所述三频带中心的多元信号分离方法为：
预设三个频率作为初始设置，同步检测分频测量后的三个检波输出幅值同时记录脉冲相位信息；
将三维数据映射至二维数据空间，获得二维数据，并将所述二维数据作为聚类指标，同时对应标记放电脉冲的放电幅值与相位，获得聚类结果；
根据所述聚类结果，按照每类脉冲所对应的放电幅值与相位信息映射获得放电模式谱图PRPD，实现多个放电源的分离和后续分析。
4.根据权利要求1所述的GIS绝缘件的有效性检测评价方法，其特征在于：恒压加压法及其特高频法：
获取绝缘件典型缺陷试品在长期电压作用下局部放电全过程的信号来进行模拟运行电压下绝缘件缺陷的局部放电发展过程，建立典型缺陷局部放电多维度信号特征数据库；
通过分析型缺陷局部放电多维度信号特征的时域、频域、脉冲序列的时间间隔、脉冲幅值的统计特征，分别从信号强度分布、放电的间歇性特征、谱图分布特征、多维度信号的能量分布角度分析典型绝缘件缺陷起始、发展阶段性特征及演化规律，构建检测有效性评价指标。
5.根据权利要求4所述的GIS绝缘件的有效性检测评价方法，其特征在于：根据所述检测有效性评价指标，对局部放电信号进行在线检测与所构建的检测有效性评价指标来进行检测有效性评价，获得初始检测结果。
6.根据权利要求5所述的GIS绝缘件的有效性检测评价方法，其特征在于：获得检测有效性评价指标的过程为：
基于特高频法，开展长期恒压下GIS绝缘子表面金属颗粒局部放电现象的研究，首先对幅值、放电频次、放电疏密区间分布进行统计分析，拟定义有效放电区间和有效图谱两项关键参数，并通过所述有效放电区间和有效图谱两项关键参数对放电间歇性特征进行量化分析，获得检测有效性评价指标。
7.根据权利要求6所述的GIS绝缘件的有效性检测评价方法，其特征在于：根据所述检测有效性评价指标，实时对绝缘件局部放电信号进行在线检测，与所构建的检测有效性评价指标来进行检测有效性评价的过程为：
首先根据检测有效性评价指标进行局部放电长期整体趋势分析，获得特高频信号放电均值和放电重复率的整体统计趋势图，根据所述整体统计趋势图，分析起始放电阶段和长期发展放电阶段的放电剧烈程度的变动趋势及其特高频信号放电均值和放电重复率的分布方差统计；
随后进行放电疏密分布特征统计，将放电稠密和稀疏的交错时刻进行分开统计，统计放电稠密与稀疏区间的总体占比，得到放电发展过程中的稀疏性量化统计指标；
根据现有的检测策略以及所述稀疏性量化统计指标，统计有效放电区间和有效图谱形成的法则和量化评价方法，对现有的局放装置检测有效性进行评估，获得初始检测结果。
8.根据权利要求7所述的GIS绝缘件的有效性检测评价方法，其特征在于：根据绝缘件表面缺陷微弱放电光学视踪方法对所述初始检测结果进行进一步检测，获得目标检测结果的过程为：
通过高增益工业高速ICCD相机和特高频法获取放电区域的空间发光特征，根据所述空间发光特征对长期恒压过程中放电发光区域的形态演变过程以及空间形态演变与特高频信号的对应关系进行对比分析；
对不同电压幅值下放电形态的渐变和突变特征进行记录和统计；
进行绝缘子表面金属颗粒放电起始及长期发展过程中特高频电学信号与高速ICCD相机光学信号的相关性和差异性分析，对放电过程中的脉冲型放电和非脉冲型放电的贡献比例及放电发展过程中的演变方向进行跟踪记录，根据跟踪记录结果对绝缘子表面金属颗粒微弱放电成因进行机制解释。
9.根据权利要求8所述的GIS绝缘件的有效性检测评价方法，其特征在于：根据所述空间发光特征对长期恒压过程中放电发光区域的形态演变过程以及空间形态演变与特高频信号的对应关系进行对比分析过程为：
观测电压在等效运行电压下放电的发光特性变化趋势，记录发光区域的形态改变和放电发光区域面积的变动趋势，并基于光测法同时记录放电的UHF信号，将所述UHF信号的发展趋势与放电发光区域进行同步对照分析，建立UHF放电频次与放电发光面积的对应关系；
对不同电压幅值下放电形态的渐变和突变特征进行记录和统计的过程为：研究获取不同电压幅值下放电发光区域的变化规律，通过记录不同电压幅值下长时间观测所得的放电发光区域变化，对不同电压幅值同一加压时刻的发光区域进行对比分析，获得不同电压幅值下放电发光区域的变化规律。
10.一种GIS绝缘件的有效性检测评价装置，其特征在于包括：
设计模块，基于不同类型的电磁干扰信号，设计电磁干扰抑制和辨识方法；
建立模块，基于电磁干扰抑制和辨识方法，进行局部放电带电检测与在线监测，建立GIS绝缘件带电检测技术体系；
初始检测模块，基于所述GIS绝缘件带电检测技术体系，采用恒压加压法以及特高频法对局部放电信号进行同步检测，获得初始检测结果；
目标检测模块，基于绝缘件表面缺陷微弱放电光学视踪方法对所述初始检测结果进行进一步检测，获得目标检测结果；
评估推算模块，基于目标检测结果对现场GIS设备局部放电特高频在线监测装置的放电事件捕捉成功率和有效图谱检出率进行评估推算，并给出现场局部放电检测有效性的提升整改措施。
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Cited By (1)
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| CN117054797A (zh) * | 2023-10-12 | 2023-11-14 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 用于对电气装置进行缺陷检测的方法、装置、设备及介质 |
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2023
- 2023-05-15 CN CN202310541055.2A patent/CN116643127A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN117054797A (zh) * | 2023-10-12 | 2023-11-14 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 用于对电气装置进行缺陷检测的方法、装置、设备及介质 |
| CN117054797B (zh) * | 2023-10-12 | 2024-01-26 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 用于对电气装置进行缺陷检测的方法、装置、设备及介质 |
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