一种检测在线监测系统可靠性的VFTO试验系统及方法与流程

本公开涉及在线监测技术领域，尤其涉及一种检测在线监测系统可靠性的vfto试验系统及方法。

背景技术：

现阶段，在全国进行大范围对能源资源进行优化配置，我国已经逐渐形成西电东送、跨区域互联的广域复杂电网。东北电网、华北电网、西北电网、华中电网、华东电网以及南方电网都有一定程度的关联。当电力系统发生故障后，除了会破坏电力设备，还会给电力生产及诸多行业的正常生产带来影响，甚至会对社会用电造成威胁。在线监测系统使用各种传感器技术、广域通信技术和信息处理技术，可以实现输变电设备状态的实时感知、实时监测、故障预警、诊断分析、预测和评估。

很多户外的在线监测系统容易遭受雷击闪络后vfto(vfto即特快速瞬态过电压，是指波前时间3到100ns内的瞬态过电压，主要因为gis中的隔离开关的操作等因素引起)的复合过电压对在线监测系统而引起的故障，雷击过电压与vfto过电压都很难捕获到，因此很难对雷击闪络后vfto的复合过电压对在线监测系统产生的影响进行评估。因此，需要一种简单，便捷，可操作的方法对雷击闪络后vfto的复合过电压作用下在线监测系统可靠性试验方法对在线监测系统可靠性进行评估。

技术实现要素：

本发明实施例中提供了一种复合绝缘子表面性能劣化的试验方法及系统，主要能够实现研究雷击闪络后vfto的复合过电压对在线监测系统的可靠性试验，以解决现有技术中存在的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种检测在线监测系统可靠性的vfto试验系统，所述检测在线监测系统可靠性的vfto试验系统依次包括：总控制台子系统、冲击电压发生器子系统和在线监测系统可靠性分析子系统，所述总控制台子系统输出信号与冲击电压发生器子系统直接相连，并通过在线监测系统可靠性分析子系统对其性能进行判断，其中，

所述总控制台子系统包括电连接的总控制台和脉冲幅值控制通道，所述总控制台用于对所述冲击电压发生器子系统进行气路控制、充电控制和触发控制；

所述冲击电压发生器子系统包括依次相连的触发控制模块、脉冲发生器、雷击脉冲电缆和vfto脉冲加载电缆，所述触发控制模块与所述脉冲幅值控制通道电连接，用于控制所述脉冲发生器输出雷击闪络后vfto的复合过电压；

所述在线监测系统可靠性分析子系统包括在线监测系统、以及分别与所述在线监测系统电连接的pc机和受监测设备，所述脉冲发生器通过所述雷击脉冲电缆和所述vfto脉冲加载电缆与所述在线监测系统电连接。

优选的，所述总控制台还包括脉冲触发按钮、充电触发按钮、紧急制动按钮和延迟时间序列设置器，其中，

所述脉冲触发按钮用于对脉冲触发信号进行调节；

所述充电触发按钮用于对充电触发信号进行调节；

紧急制动按钮用于对检测在线监测系统可靠性的vfto试验系统进行强制停止运行；

所述延迟时间序列设置器用于对vfto过电压与雷击闪络过电压的波形信号的参数进行调节。

优选的，所述触发控制模块还包括信号转换装置、双电源自动转换开关、通道a和通道b，其中，

所述信号转换装置和所述双电源自动转换开关电连接，所述通道a的一端与所述双电源自动转换开关电连接，所述通道a的另一端与所述脉冲发生器电连接，所述通道b的一端与所述双电源自动转换开关电连接，所述通道a的另一端与所述脉冲发生器电连接，所述双电源自动转换开关用于对所述通道a和所述通道b进行切换。

优选的，所述脉冲发生器还包括：第一穿墙套管和第三穿墙套管，所述第一穿墙套管的一端与所述通道a相连，所述第一穿墙套管的另一端与第六过火花球隙电连接，所述第六过火花球隙的另一端分别与第四电阻器、第五火花球隙、第六电阻器电连接，所述第四电阻器的另一端分别与第五电容器、第四火花球隙和第三电阻器电连接，所述第三电阻器的另一端分别与第二调波模块和第四电容器电连接，所述第二调波模块的另一端与雷击脉冲火花球隙发生器电连接，所述雷击脉冲火花球隙发生器的另一端与第五穿墙套管电连接，所述第五穿墙套管的另一端与雷击脉冲电缆电连接，所述雷击脉冲电缆通过雷击脉冲输入电缆与所述第三穿墙套管电连接；

所述第三穿墙套管输入端还与所述通道b电连接，所述第三穿墙套管的另一端与第一火花球隙电连接，所述第一火花球隙的另一端分别与第一电容器、第二火花球隙和第一电阻器电连接，所述第一电阻器的另一端分别与第二电容器、第二电阻器和第三火花球隙电连接，所述第二电阻器的另一端分别与第三电容器和第一调波模块电连接，所述第一调波模块的另一端与第四穿墙套管电连接，所述第四穿墙套管的另一端通过脉冲陡化间隙和绝缘隔板(44)与vfto脉冲加载电缆电连接；

所述第一充电电阻的一端电连接所述第一电容器和所述第六电阻器，所述第一充电电阻的另一端分别电连接所述第二火花球隙、所述第五火花球隙、所述第二电容器、所述第五电容器和第二充电电阻，所述第二充电电阻的另一端分别电连接所述第三火花球隙、所述第四火花球隙、所述第三电容器和所述第四电容器。

第二方面，本发明还提供了一种检测在线监测系统可靠性的vfto试验方法，应用于上述检测在线监测系统可靠性的vfto试验系统，包括：

步1：搭建试验电路并检查试验电路；

步2：确定雷击闪络过电压参数与vfto过电压参数，通过总控制台对雷击闪络过电压与vfto过电压参数幅值、波头时间、波长时间进行设置；

步3：设置好雷击闪络过电压参数与vfto过电压参数，经过脉冲发生器先通过雷击脉冲输出电缆输出雷击脉冲过电压，再通过vfto脉冲加载电缆输出vfto脉冲过电压，最后以雷击闪络后vfto的复合过电压形式作用在在线监测系统；

步4：通过pc机对在线监测系统无故障工作时间t、故障次数n，设备总数n进行统计，并对在线监测系统的可靠性进行评估。

优选的，所述步4中对在线监测系统的可靠性进行评估的评估公式为：

λ＝n/nt(1)

r(t)＝e^-λt(2)

其中,λ为在线监测系统失效率，r(t)为在线监测系统可靠性；

当r(t)∈(90％,100％)，说明在线监测系统十分可靠；

当r(t)∈(80％,90％)，说明在线监测系统可靠；

当r(t)∈(70％,80％)，说明在线监测系统不可靠；

当r(t)∈(0％,70％)，说明在线监测系统无法使用。

本申请的有益效果如下：

本发明提供了一种复合绝缘子表面性能劣化的试验方法及系统。系统包括总控制台子系统、冲击电压发生器子系统和在线监测系统可靠性分析子系统，其中，总控制台子系统包括电连接的总控制台和脉冲幅值控制通道；冲击电压发生器子系统包括依次相连的触发控制模块、脉冲发生器、雷击脉冲电缆和vfto脉冲加载电缆，触发控制模块与脉冲幅值控制通道电连接，用于控制脉冲发生器输出雷击闪络后vfto的复合过电压；在线监测系统可靠性分析子系统包括在线监测系统、以及分别与所述在线监测系统电连接的pc机和受监测设备，所述脉冲发生器通过所述雷击脉冲电缆和所述vfto脉冲加载电缆与所述在线监测系统电连接。本申请利用总控制台子系统、冲击电压发生器子系统，产生一种雷击闪络后vfto的复合过电压，并且雷击过电压与vfto过电压参数可以进行调节变化，模拟现场工况。另外，相比于研究现场对在线检测系统可靠性研究的诸多不便，本发明采用一种简单，便捷，可操作的方法对雷击闪络后vfto的复合过电压作用下在线监测系统可靠性试验方法。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种检测在线监测系统可靠性的vfto试验系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种检测在线监测系统可靠性的vfto试验方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1，所示为本申请实施例提供的一种检测在线监测系统可靠性的vfto试验系统的结构示意图。由图1可见，所述检测在线监测系统可靠性的vfto试验系统依次包括：总控制台子系统、冲击电压发生器子系统和在线监测系统可靠性分析子系统，所述总控制台子系统输出信号与冲击电压发生器子系统直接相连，并通过在线监测系统可靠性分析子系统对其性能进行判断，其中，

所述总控制台子系统包括电连接的总控制台1和脉冲幅值控制通道6，所述总控制台1用于对所述冲击电压发生器子系统进行气路控制、充电控制和触发控制；

所述冲击电压发生器子系统包括依次相连的触发控制模块7、脉冲发生器14、雷击脉冲电缆41和vfto脉冲加载电缆43，所述触发控制模块7与所述脉冲幅值控制通道6电连接，用于控制所述脉冲发生器14输出雷击闪络后vfto的复合过电压；

所述在线监测系统可靠性分析子系统包括在线监测系统46、以及分别与所述在线监测系统46电连接的pc机47和受监测设备48，所述脉冲发生器14通过所述雷击脉冲电缆41和所述vfto脉冲加载电缆43与所述在线监测系统46电连接。

另外，本实施例中脉冲发生器14还包括第二穿墙套管16，第二穿墙套管16的一端接地，另一端与第一充电电阻39电连接。第二穿墙套管16接地的主要目的是为了增大整体设备的绝缘性能，由于vfto作用下，脉冲幅值非常高，因而可能在极端条件下，使得套管表面有泄漏电流的存在，长期作用会损坏绝缘。另外，在进行电容充电时，与电容器形成一个闭合通路，以使得充电过程顺利进行。因此将套管接地，既可实现充电功能，又可抑制绝缘损坏作用。本申请利用总控制台子系统、冲击电压发生器子系统，产生一种雷击闪络后vfto的复合过电压，并且雷击过电压与vfto过电压参数可以进行调节变化，模拟现场工况。另外，相比于研究现场对在线检测系统可靠性研究的诸多不便，本发明采用一种简单，便捷，可操作的方法对雷击闪络后vfto的复合过电压作用下在线监测系统可靠性试验方法。

本申请利用总控制台子系统、冲击电压发生器子系统，产生一种雷击闪络后vfto的复合过电压，并且雷击过电压与vfto过电压参数可以进行调节变化，模拟现场工况。另外，相比于研究现场对在线检测系统可靠性研究的诸多不便，本发明采用一种简单，便捷，可操作的方法对雷击闪络后vfto的复合过电压作用下在线监测系统可靠性试验方法。

另外，本申请实施例中，所述总控制台1还包括脉冲触发按钮2(图1中以触发表示)、充电触发按钮3(图1中以充电表示)、紧急制动按钮4(图1中以制动表示)和延迟时间序列设置器5(图1中以设置表示)，其中，所述脉冲触发按钮2用于对脉冲触发信号进行调节；所述充电触发按钮3用于对充电触发信号进行调节；紧急制动按钮4用于对检测在线监测系统可靠性的vfto试验系统进行强制停止运行；所述延迟时间序列设置器5用于对vfto过电压与雷击闪络过电压的波形信号的参数进行调节。

具体的，总控制台1通过装置上的控制电路对复合过电压的产生系统进行气路控制、充电控制、触发控制，从而对产生的过电压参数进行调节；当启动脉冲触发按钮2时，总控制台可对脉冲触发信号进行调节；当启动充电触发按钮3时，总控制台1可对充电触发信号进行调节；紧急制动按钮4用于强制对系统进行停止运行，对电路起保护作用；延迟时间序列设置器5用于对vfto与雷击过电压的波形信号的参数进行调节；脉冲幅值控制通道6得到总控制台的气路控制信号、充电控制信号、触发控制信号进行分析整理，然后对触发控制模块进行控制。

脉冲触发按钮2、充电触发按钮3、紧急制动按钮4和延迟时间序列设置器5仅为总控制台1外部设置的硬件，与这些按钮相连接的为能够实现相应功能的处理模块，比如，脉冲触发按钮2对应连接脉冲触发模块、充电触发按钮3对应连接充电触发模块、紧急制动按钮4对应连接紧急制动模块。

另外，触发控制模块7还包括信号转换装置8、双电源自动转换开关9、通道a10和通道b11，其中，所述信号转换装置8和所述双电源自动转换开关9电连接，所述通道a10的一端与所述双电源自动转换开关9电连接，所述通道a10的另一端与所述脉冲发生器14电连接，所述通道b11的一端与所述双电源自动转换开关9电连接，所述通道a10的另一端与所述脉冲发生器14电连接，所述双电源自动转换开关9用于对所述通道a10和所述通道b11进行切换。脉冲幅值控制通道通过得到总控制台1设置好的触发控制信号，然后对双电源自动转换开关9进行控制，会产生不同的触发信号。雷击脉冲过电压信号的设置参数进入通道a10；vfto信号的设置参数进入通道b11。

本申请实施例中，脉冲发生器14还包括：第一穿墙套管15和第三穿墙套管17，所述第一穿墙套管15的一端与所述通道a10相连，所述第一穿墙套管15的另一端与第六过火花球隙38电连接，所述第六过火花球隙38的另一端分别与第四电阻器35、第五火花球隙36、第六电阻器37电连接，所述第四电阻器35的另一端分别与第五电容器34、第四火花球隙33和第三电阻器32电连接，所述第三电阻器32的另一端分别与第二调波模块30和第四电容器31电连接，所述第二调波模块30的另一端与雷击脉冲火花球隙发生器27电连接，所述雷击脉冲火花球隙发生器27的另一端与第五穿墙套管29电连接，所述第五穿墙套管29的另一端与雷击脉冲电缆41电连接，所述雷击脉冲电缆41通过雷击脉冲输入电缆42与所述第三穿墙套管17电连接。

所述第三穿墙套管17输入端还与所述通道b11电连接，所述第三穿墙套管17的另一端与第一火花球隙18电连接，所述第一火花球隙18的另一端分别与第一电容器19、第二火花球隙20和第一电阻器21电连接，所述第一电阻器21的另一端分别与第二电容器22、第二电阻器23和第三火花球隙24电连接，所述第二电阻器23的另一端分别与第三电容器25和第一调波模块26电连接，所述第一调波模块26的另一端与第四穿墙套管28电连接，所述第四穿墙套管28的另一端通过脉冲陡化间隙45和绝缘隔板44与vfto脉冲加载电缆43电连接。

所述第一充电电阻39的一端电连接所述第一电容器19和所述第六电阻器37，所述第一充电电阻39的另一端分别电连接所述第二火花球隙20、所述第五火花球隙36、所述第二电容器22、所述第五电容器34和第二充电电阻40，所述第二充电电阻40的另一端分别电连接所述第三火花球隙24、所述第四火花球隙33、所述第三电容器25和所述第四电容器31。其中，脉冲陡化间隙45是将经由火花间隙产生的脉冲波形，进行进一步的陡化处理，使得该脉冲波形的上升时间更短，幅值更大，即为上述的陡前沿vfto波形。

当触发信号经过通道a10，再经过通道a连接第一电缆12，最后通过第一穿墙套管15，触发信号通过第一穿墙套管15后，再经过第六火花球隙38，第六电容器37，第五火花球隙36，第四电阻器35，第五电容器34，第四火花球隙33，第三电阻器32，第四电容器31，第一充电电阻39，第二充电电阻40，然后进行第二调波模块30对波形进行调整，最后通过雷击脉冲火花球隙发生器27，第五穿墙套管29，雷击脉冲电缆41输出雷击过电压，输出雷击脉冲过电压通过雷击脉冲输入第二电缆42反馈输入到第三穿墙套管17。

当触发信号经过通道b11，再经过通道b11连接第三电缆13，最后通过第三穿墙套管17，触发信号通过第三穿墙套管17，经过第一火花球隙18，第一电容器19，第二火花球隙20，第一电阻器21，第二电容器22，第二电阻器23，第三火花球隙24，第三电容器25，第一充电电阻39，第二充电电阻40，然后经过第一调波模块26进行波形调整，最后通过第四穿墙套管28、vfto脉冲加载电缆43中绝缘隔板44，脉冲陡化间隙45输出vfto脉冲过电。

请参考图2，所示为本申请实施例提供的一种检测在线监测系统可靠性的vfto试验方法的流程图。该方法应用于上述实施例中提供的试验系统。由图2可见，该方法包括：

步s100：搭建试验电路并检查试验电路。

具体的，根据上述系统中各部件的连线关系的描述，以及附图1中所述标准电路进行检查电路连接点是否有漏接、接错、连接点不可靠的隐患存在。

步s200：确定雷击闪络过电压参数与vfto过电压参数，通过总控制台1对雷击闪络过电压与vfto过电压参数幅值、波头时间、波长时间进行设置。

雷击闪络过电压的参数或vfto过电压的参数，均是由所探究的实际情况来确定的，而通过控制第一电容器、第二电容器和第三电容器，或者第四电容器、第五电容器和第六电容器的充电时间、电压以及陡化间隙的距离，可对雷击闪络过电压或vfto过电压的参数进行设置。

雷击过电压通过启动脉冲触发按钮，设置其幅值，通过延迟时间序列设置器分别设置波头时间、波长时间；当启动充电触发按钮时，总控制台对vfto进行幅值调节，然后通过延迟时间序列设置器分别设置波头时间、波长时间。

步s300：设置好雷击闪络过电压参数与vfto过电压参数，经过脉冲发生器14先通过雷击脉冲输出电缆41输出雷击脉冲过电压，再通过vfto脉冲加载电缆43输出vfto脉冲过电压，最后以雷击闪络后vfto的复合过电压形式作用在在线监测系统46。

步s400：通过pc机47对在线监测系统无故障工作时间t、故障次数n，设备总数n进行统计，并对在线监测系统的可靠性进行评估。

其中，评估的评估公式为：

λ＝n/nt(1)

r(t)＝e^-λt(2)

其中，λ为在线监测系统失效率，r(t)为在线监测系统可靠性；

当r(t)∈(90％,100％)，说明在线监测系统十分可靠；

当r(t)∈(80％,90％)，说明在线监测系统可靠；

当r(t)∈(70％,80％)，说明在线监测系统不可靠；

当r(t)∈(0％,70％)，说明在线监测系统无法使用。

在线监测系统无故障工作时间t、故障次数n可通过pc机进行计算，故障表示在线系统检测反馈异常信号。失效率λ是指工作到某一时刻尚未失效的产品，在该时刻后，单位时间内发生失效的概率；可靠性r(t)与失效率λ的关系为：r(t)＝e^-λt；其中，可靠性是从它开始运行(t＝0)到某时刻t这段时间内能正常运行的概率。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。