CN116908587A - 一种全光纤电流互感器预警方法、系统、存储介质及计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全光纤电流互感器预警方法，所述方法包括：采集正常运行状态下的探测器输出信号，提取出二次谐波幅值、光强平均值，同时读取电子单元光源驱动电流；采集故障状态下的探测器输出信号，提取出光强峰值、二次谐波幅值、四次谐波幅值、光强平均值，同时检测电子单元光源驱动电流；根据正常状态下提取的二次谐波幅值与故障状态下提取的二次谐波幅值差值是否大于阈值，选择是否进入故障诊断系统；根据故障状态下提取的光强平均值、光源驱动电流及二次谐波幅值与正常状态下提取的光强平均值、光源驱动电流、二次谐波幅值及四次谐波幅值比值变化，选择判断相应的故障类型，实现预警。
Description
技术领域
本发明涉及一种全光纤电流互感器预警方法、系统、存储介质及计算机设备，属于直流测量装置故障诊断技术领域。
背景技术
全光纤电流互感器由于其体积小、不与主回路连接、绝缘性能好、不易饱和、动态范围大等优点，在特高压换流站中得到了大量运用。FOCT一般配置在极母线、阀厅出口或中性线区域，给控制保护设备提供关键测量数据。FOCT出现测量异常时易引起保护误动，对跨区域直流输电稳定运行构成极大威胁。
FOCT技术原理复杂，但由于其光学器件特性，受环境、温度、振动等因素影响，故障率远高于常规电磁式电流互感器。实际运行过程中，FOCT易出现光学器件老化、光源功率降低、光路损耗增加、传感环光纤受应力、调制罐进水、调制回路接地等多重类型故障，制约着FOCT运行可靠性。
FOCT涉及光源、光回路、调制器、传感环等多个质量环节，现有研究尚未从故障机理及故障特征中建立正弦波调制全光纤电流互感器的典型故障树。以往方法仅根据二次谐波和光强峰值两个维度参量给出故障诊断方法，未从谐波分量大小、谐波分量比、光强峰值、平均光强等角度综合给出故障诊断方法，且故障诊断环节中未采用防误判断逻辑，故障诊断错误率高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全光纤电流互感器预警方法、系统、存储介质及计算机设备，以解决故障诊断环节中未采用防误判断逻辑，故障诊断错误率高的缺陷。
一种全光纤电流互感器预警方法，所述方法包括：
采集全光纤电流互感器正常运行状态下的探测器输出信号，提取出二次谐波幅值、光强平均值，同时读取电子单元光源驱动电流；
采集全光纤电流互感器故障状态下的探测器输出信号，提取出光强峰值、二次谐波幅值、四次谐波幅值、光强平均值，同时检测电子单元光源驱动电流；
根据正常状态下提取的二次谐波幅值与故障状态下提取的二次谐波幅值的差值是否大于阈值，选择是否进入故障诊断系统，若进入，则
故障诊断系统根据故障状态下提取的光强平均值、光源驱动电流及二次谐波幅值与正常状态下提取的光强平均值、光源驱动电流、二次谐波幅值及四次谐波幅值的比值变化，选择判断相应的故障类型，实现预警。
进一步地，选择是否进入故障诊断系统的判断方法包括：
检测探测器输出正常状态下探测器输出二次谐波幅值减去故障状态下二次谐波幅值，差值大于第一阈值时，进入故障诊断系统。
进一步地，选择判断相应的故障类型包括：
若故障状态下提取的光强平均值大于正常状态下提取的光强平均值，则进入调制类或光纤应力类故障选择模块，判断故障时刻二次谐波与四次谐波，若比值大于第二阈值，则诊断为调制回路故障，否则为光纤应力类故障。
进一步地，选择判断相应的故障类型包括：
检测故障时探测器输出光强平均值，若不大于正常状态下探测器输出信号光强平均值，则进入光回路故障诊断模块，所述光回路诊断模块通过检测电子单元光源驱动电流变化、故障工况下探测器输出光强峰值变化，诊断光纤断线故障、光源老化故障或光回路衰耗类故障。
进一步地，选择判断相应的故障类型包括：
检测探测器输出光强峰值，低于第三阈值后，直接判断为光回路断线故障。
进一步地，选择判断相应的故障类型包括：
检测故障状态下光源驱动电流，若与正常状态下电子单元光源驱动电流的差值大于第四阈值时，则判断为光纤衰耗或光源老化类故障。
一种全光纤电流互感器预警系统，所述系统包括：
信号采集模块，用于采集全光纤电流互感器正常运行状态下的探测器输出信号或故障状态下的探测器输出信号；
提取模块，用于从正常运行状态下的探测器输出信号中或故障状态下的探测器输出信号中提取出二次谐波幅值、光强平均值，同时读取电子单元光源驱动电流；
选择模块，用于根据正常状态下提取的二次谐波幅值与故障状态下提取的二次谐波幅值的差值是否大于阈值，选择是否进入故障诊断系统；
故障诊断模块，根据故障状态下提取的光强平均值、光源驱动电流及二次谐波幅值与正常状态下提取的光强平均值、光源驱动电流、二次谐波幅值及四次谐波幅值的比值变化，选择判断相应的故障类型，实现预警。
进一步地，还包括报警模块，用于根据光源驱动电流、二次谐波幅值及四次谐波幅值比值或光强峰值低于或高于阈值后，则进行报警。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述中任一所述的全光纤电流互感器预警方法。
一种计算机设备，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现上述中所述的全光纤电流互感器预警方法的操作。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明通过检测和分析探测输出信号、光源驱动信号以及调制器驱动信号等变化，将故障类型主要划分为光源老化或光纤衰耗类、调制回路类以及光纤受应力类。
为了保证故障判别的准确性，本方法通过二次谐波降低进入检测系统，再通过平均光强、光强峰值、光源驱动电流、调制电压等变化，准确判断细分的故障类型；
诊断故障类型生成后，自动生成相应故障类型相关的故障树，为了故障排查及故障准确判断提供依据。
附图说明
图1是本发明的一种正弦波调制的全光纤电流互感器故障诊断方法；
图2是本发明实施例提供的光源老化或光路损耗故障树；
图3是本发明实施例提供的光路存在断点故障树；
图4是本发明实施例提供的调制回路故障树；
图5是本发明实施例提供的光纤应力类故障树。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
第一方面
参考图1所示，本实施例提供一种全光纤电流互感器故障诊断方法，所述方法包括：
步骤1、采集正常运行状态下的探测器输出信号，提取出二次谐波幅值、光强平均值，同时读取电子单元光源驱动电流；
步骤2、采集故障状态下的探测器输出信号，提取出二次谐波幅值、四次谐波幅值、光强平均值，同时检测电子单元光源驱动电流；
步骤3、根据正常状态下提取的二次谐波幅值与故障状态下提取的二次谐波幅值差值是否大于阈值，选择是否进入故障诊断系统，若进入，则
故障诊断系统根据故障状态下提取的光强平均值、光源驱动电流及二次谐波幅值与正常状态下提取的光强平均值、光源驱动电流、二次谐波幅值及四次谐波幅值比值变化，选择判断相应的故障类型，实现预警。
如图1所示，选择是否进入故障诊断系统的判断方法包括：
检测探测器输出正常状态下探测器输出二次谐波幅值减去故障状态下二次谐波幅值，大于阈值1时，进入故障诊断系统；
具体为，通过检测正常状态下的二次谐波值S2减去故障状态的二次谐波幅值S2’大于阈值1时，进入故障诊断系统。
在本实施例中，选择判断相应的故障类型包括如下：
若探测器输出信号单位周期内光强平均值Savg低于故障时光强平均值Savg’，进入调制类或光纤应力类故障诊断模块；故障时刻二次谐波S2’与四次谐波S4’比值大于阈值4时，诊断为调制回路故障；当故障时刻二次谐波S2’与四次谐波S4’比值小于阈值4时，诊断为光纤应力类故障；
若探测器输出信号单位周期内光强平均值Savg不低于故障时光强平均值Savg’，则进入光纤断线、衰耗或光源老化类故障选择模块；若故障后光源驱动电流I’减去正常状态下光源驱动电流I大于阈值2时，判断为光纤衰耗或光源老化类故障；若故障时光强峰值Spk’低于阈值3时，直接判断光回路存在断点。
本实施例中，光强峰值，为单位周期内探测器输出光信号的最大值，光强平均值，为单位周期内探测器输出信号的平均值。
第二方面
如图1所示，一种全光纤电流互感器预警系统，所述系统包括：
信号采集模块，用于采集正常运行状态下的探测器输出信号或故障状态下的探测器输出信号；
提取模块，用于从正常运行状态下的探测器输出信号中或故障状态下的探测器输出信号中提取出光强峰值、二次谐波幅值、四次谐波幅值、光强平均值，同时读取电子单元光源驱动电流；
选择模块，用于根据正常状态下提取的二次谐波幅值与故障状态下提取的二次谐波幅值差值是否大于阈值，选择是否进入故障诊断系统；
故障诊断模块，用于根据故障状态下提取的光强平均值、光源驱动电流及二次谐波幅值与正常状态下提取的光强平均值、光源驱动电流、二次谐波幅值及四次谐波幅值比值变化，选择判断相应的故障类型，实现预警。
其中，根据故障诊断模块诊断出的故障类型，自动生成故障树，为故障排查提供相应手段及方法；
进一步的，对于诊断故障类型为光源老化或光路损耗的，结合图2所示，生成的故障树有电子单元光源老化导致光功率降低、光纤接头处接触不良、线缆管理盒中单模光纤熔接不良、单模光纤转保偏光纤处熔接不良、本体调制箱损耗增大、本体与调制(罐)箱连接光纤熔点损耗大、反射镜反射率降低等。具体原因可通过光功率计或光时域反射仪测试进而确认。
进一步的，对于诊断故障类型为光路存在断点的，结合图3所示，生成的故障树有单模光纤熔点存在断点、线缆管理盒中单模光纤存在断点、调制器中单模转解偏光纤处存在断点、解偏光纤转起偏处存在断点、起偏和调制器(如PZT调制器)存在断点、调制器和延迟存在断点、延迟和光纤绝缘子存在断点、光纤绝缘子和四分之一波片处存在断点。具体位置可通过光时域反射仪检查确认。
进一步的，对于诊断故障类型为调制回路故障的，结合图4所示，生成的故障树有电子单元处输出电压异常、调制回路接地、调制回路端子虚接、调制器进水、补偿电容端子虚接、补偿电容不匹配。具体原因可通过测试电压、电缆绝缘等检查确认。
进一步的，对于诊断故障类型为光纤应力类故障的，结合图5所示，生成的故障树主要有传感光纤移位、光纤在预埋管受挤压等。
本实施中还包括报警模块，报警模块连接控制器，若光源驱动电流、二次谐波幅值、四次谐波幅值比值或光强峰值低于或高于阈值后，则进行报警。
第三方面
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述中任一所述的全光纤电流互感器预警方法。
第四方面
一种计算机设备，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现上述中所述的全光纤电流互感器预警方法的操作。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种全光纤电流互感器预警方法，其特征在于，所述方法包括：
采集全光纤电流互感器正常运行状态下的探测器输出信号，提取出二次谐波幅值、光强平均值，同时读取电子单元光源驱动电流；
采集全光纤电流互感器故障状态下的探测器输出信号，提取出光强峰值、二次谐波幅值、四次谐波幅值、光强平均值，同时检测电子单元光源驱动电流；
根据正常状态下提取的二次谐波幅值与故障状态下提取的二次谐波幅值的差值是否大于阈值，选择是否进入故障诊断系统，若进入，则
故障诊断系统根据故障状态下提取的光强平均值、光源驱动电流及二次谐波幅值与正常状态下提取的光强平均值、光源驱动电流、二次谐波幅值及四次谐波幅值的比值变化，选择判断相应的故障类型，实现预警。
2.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器预警方法，其特征在于，选择是否进入故障诊断系统的判断方法包括：
检测探测器输出正常状态下探测器输出二次谐波幅值减去故障状态下二次谐波幅值，差值大于第一阈值时，进入故障诊断系统。
3.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器预警方法，其特征在于，选择判断相应的故障类型包括：
若故障状态下提取的光强平均值大于正常状态下提取的光强平均值，则进入调制类或光纤应力类故障选择模块，判断故障时刻二次谐波与四次谐波，若比值大于第二阈值，则诊断为调制回路故障，否则为光纤应力类故障。
4.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器预警方法，其特征在于，选择判断相应的故障类型包括：
检测故障时探测器输出光强平均值，若不大于正常状态下探测器输出信号光强平均值，则进入光回路故障诊断模块，所述光回路诊断模块通过检测电子单元光源驱动电流变化、故障工况下探测器输出光强峰值变化，诊断光纤断线故障、光源老化故障或光回路衰耗类故障。
5.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器预警方法，其特征在于，选择判断相应的故障类型包括：
检测故障时探测器输出的光强峰值，低于第三阈值后，直接判断为光回路断线故障。
6.根据权利要求1所述的全光纤电流互感器预警方法，其特征在于，选择判断相应的故障类型包括：
检测故障状态下光源驱动电流，若与正常状态下电子单元光源驱动电流的差值大于第四阈值时，则判断为光纤衰耗或光源老化类故障。
7.一种全光纤电流互感器预警系统，其特征在于，所述系统包括：
信号采集模块，用于采集全光纤电流互感器正常运行状态下的探测器输出信号或故障状态下的探测器输出信号；
提取模块，用于从正常运行状态下的探测器输出信号中或故障状态下的探测器输出信号中提取出二次谐波幅值、光强平均值，同时读取电子单元光源驱动电流；
选择模块，用于根据正常状态下提取的二次谐波幅值与故障状态下提取的二次谐波幅值的差值是否大于阈值，选择是否进入故障诊断系统；
故障诊断模块，根据故障状态下提取的光强平均值、光源驱动电流及二次谐波幅值与正常状态下提取的光强平均值、光源驱动电流、二次谐波幅值及四次谐波幅值的比值变化，选择判断相应的故障类型，实现预警。
8.根据权利要求7所述的全光纤电流互感器预警系统，其特征在于，还包括报警模块，用于根据光源驱动电流、二次谐波幅值及四次谐波幅值比值或光强峰值低于或高于阈值后，则进行报警。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6中任一所述的全光纤电流互感器预警方法。
10.一种计算机设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现如权利要求1-6任一项所述的全光纤电流互感器预警方法的操作。
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| CN202310856186.XA CN116908587A (zh) | 2023-07-12 | 2023-07-12 | 一种全光纤电流互感器预警方法、系统、存储介质及计算机设备 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117491938A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 | 一种光伏储能系统的电流互感器检测控制方法 |
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2023
- 2023-07-12 CN CN202310856186.XA patent/CN116908587A/zh active Pending
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN117491938A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 | 一种光伏储能系统的电流互感器检测控制方法 |
| CN117491938B (zh) * | 2023-12-29 | 2024-03-01 | 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 | 一种光伏储能系统的电流互感器检测控制方法 |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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