一种开关柜局部放电与干扰脉冲信号的判别方法与流程

本发明涉及配电网，具体为一种开关柜局部放电与干扰脉冲信号的判别方法。

背景技术：

1、高压开关柜作为电力系统配电网中一种十分重要的电气设备。开关柜的主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。开关柜内的部件主要有断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构、互感器以及各种保护装置等组成。在高压开关柜生产、运输、安装和维修过程中，不可避免地存在裂缝、金属毛刺和散落的金属杂质等缺陷，随着开关柜长期运行，这些缺陷导致绝缘表面或内部局部场强高于绝缘介质本身的临界场强，由此引发局部放电的发生。同时，长期存在的局部放电现象还会导致绝缘进一步劣化，加速绝缘失效。因此，加强局部放电检测与诊断定位是保证开关柜安全可靠运行的重要前提。

2、高压开关柜局部放电检测的抗干扰技术是国内外研究的热点。局部放电的产生会伴随声、电、光、热等多种物理现象，各种局部放电检测方法都是通过监测这些反映放电现象的物理量发展起来的。由于电气设备的结构复杂，运行环境恶劣，局放传感器常处于强电磁环境中，会受到种类繁杂的电磁信号的干扰与影响，制约着局放监测的灵敏度与准确度，因此针对于局部放电检测的抗干扰技术研究是十分必要的。国内外现在常用的抗干扰方法主要为软硬件滤波技术、极性鉴别和差动平衡检测回路、相位开窗技术、小波分析和自适应滤波技术等方法。这些方法大都立足于局放信号与干扰信号的时域或频域特性的差异来对两者进行分离。但现场运行环境复杂，且不同的运行环境下干扰信号也会呈现出不同的特征，现有的方法在应用灵活性上有所欠缺，因此开发一种智能判别开关柜局部放电与干扰脉冲的抗干扰方法是十分必要的。

3、在现有技术cn115792526a一种开关柜局部放电与干扰脉冲电流的判别方法中，通过检测频带内分别获得测量的脉冲电流信号时域波形，将检测频带分为若干频段，计算各频段能量占比，并建立数据库；基于数字孪生仿真波形幅值计算方法对实际测量的脉冲电流信号时域波形与数据库进行比对，即可判别局部放电与干扰源。通过划分频段并比较各频段上的能量占比来判断局部放电与干扰信号，其结果不够精准且可能出现多个能量占比较为接近造成的判断误差，影响最终的处理方法，同时判断时间需要较长且需要人工辅助判断，现提供一种较为精准且快速的局部放电与干扰脉冲信号的判断方法。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种开关柜局部放电与干扰脉冲信号的判别方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一方面，本发明提出一种开关柜局部放电与干扰脉冲信号的判别方法，具体步骤包括：

4、分别在开关柜内每一相设置不同类型的局部放电脉冲源和外部干扰源，并在开关柜外部每一相电缆或终端注入相同的指数脉冲信号，测量获得三相脉冲信号；

5、计算不同类型的局部放电脉冲源或外部干扰源启用状态下各相的信号能量，并根据各相的信号能量计算三相信号能量比；

6、根据不同类型的局部放电脉冲信号与外部干扰脉冲信号计算获得的三相信号能量比建立局部放电、干扰三相信号能量比数据库，再利用所述数据库计算确定三相信号的能量比阈值；

7、根据现场实际测量计算获得的三相信号能量比与上述获得的三相信号能量比阈值作之间的大小判断开关柜是否发生局部放电或存在外部干扰脉冲信号。

8、作为优选实施方式，所述计算不同类型的局部放电脉冲源或外部干扰源启用状态下各相的信号能量，并根据各相的信号能量计算三相信号能量比步骤具体为：

9、计算各相的信号能量的具体公式如下：

10、

11、式中，ui(t)为在不同类型的局部放电脉冲源下开关柜各相的脉冲电流信号；zrms为耦合阻抗有效值；i为开关柜a、b、c三相之一；

12、根据各相的信号能量计算三相信号能量比的具体公式如下：

13、

14、式中，emaxth为各相在不同类型的局部放电脉冲源下的信号能量总和中能量幅值最大的相所具有的信号总能量，emth和enth为除能量幅值最大的相外的另外两相所具有的的信号总能量。

15、作为优选实施方式，所述利用所述数据库计算确定三相信号的能量比阈值步骤具体为：

16、根据所述数据库中不同类型的局部放电脉冲信号与外部干扰脉冲信号分别计算对应的三相信号能量比，再分别计算不同类型的局部放电脉冲信号与外部干扰脉冲信号的三相信号能量比均值，具体公式如下：

17、

18、式中，ηn为不同类型的局部放电脉冲信号的三相信号能量比均值；ηw为不同类型的外部干扰脉冲信号的三相信号能量比均值；ηnm为各局部放电脉冲信号的三相信号能量比；ηwr为各外部干扰脉冲信号的三相信号能量比；m为局部放电脉冲源的个数，r为外部干扰源的个数；

19、根据不同类型的局部放电脉冲信号与外部干扰脉冲信号的三相信号能量比均值计算三相信号能量比阈值，具体公式如下：

20、ηth＝wnηn+wwηw

21、式中，wn和ww为预设的不同类型的局部放电脉冲信号与外部干扰脉冲信号的三相信号能量比均值对应的权重。

22、作为优选实施方式，所述根据现场实际测量计算获得的三相信号能量比与上述获得的三相信号能量比阈值作之间的大小判断开关柜是否发生局部放电或存在外部干扰脉冲信号步骤的具体判断规则如下：

23、当满足ηts>ηth时，开关柜发生局部放电；

24、当满足ηts<ηth时，开关柜存在外部干扰脉冲信号。

25、另一方面，本发明提出一种开关柜局部放电与干扰脉冲信号的判别系统，包括：

26、三相脉冲信号获取模块，分别在开关柜内每一相设置不同类型的局部放电脉冲源和外部干扰源，并在开关柜外部每一相电缆或终端注入相同的指数脉冲信号，测量获得三相脉冲信号；

27、三相信号能量比计算模块，计算不同类型的局部放电脉冲源或外部干扰源启用状态下各相的信号能量，并根据各相的信号能量计算三相信号能量比；

28、三相信号能量比阈值计算模块，根据不同类型的局部放电脉冲信号与外部干扰脉冲信号计算获得的三相信号能量比建立局部放电、干扰三相信号能量比数据库，再利用所述数据库计算确定三相信号的能量比阈值；

29、开关柜状态判断模块，根据现场实际测量计算获得的三相信号能量比与上述获得的三相信号能量比阈值作之间的大小判断开关柜是否发生局部放电或存在外部干扰脉冲信号。

30、作为优选实施方式，所述计算不同类型的局部放电脉冲源或外部干扰源启用状态下各相的信号能量，并根据各相的信号能量计算三相信号能量比步骤具体为：

31、计算各相的信号能量的具体公式如下：

32、

33、式中，ui(t)为在不同类型的局部放电脉冲源下开关柜各相的脉冲电流信号；zrms为耦合阻抗有效值；i为开关柜a、b、c三相之一；

34、根据各相的信号能量计算三相信号能量比的具体公式如下：

35、

36、式中，emaxth为各相在不同类型的局部放电脉冲源下的信号能量总和中能量幅值最大的相所具有的信号总能量，emth和enth为除能量幅值最大的相外的另外两相所具有的的信号总能量。

37、作为优选实施方式，所述利用所述数据库计算确定三相信号的能量比阈值步骤具体为：

38、根据所述数据库中不同类型的局部放电脉冲信号与外部干扰脉冲信号分别计算对应的三相信号能量比，再分别计算不同类型的局部放电脉冲信号与外部干扰脉冲信号的三相信号能量比均值，具体公式如下：

39、

40、式中，ηn为不同类型的局部放电脉冲信号的三相信号能量比均值；ηw为不同类型的外部干扰脉冲信号的三相信号能量比均值；ηnm为各局部放电脉冲信号的三相信号能量比；ηwr为各外部干扰脉冲信号的三相信号能量比；m为局部放电脉冲源的个数，r为外部干扰源的个数；

41、根据不同类型的局部放电脉冲信号与外部干扰脉冲信号的三相信号能量比均值计算三相信号能量比阈值，具体公式如下：

42、ηth＝wnηn+wwηw

43、式中，wn和ww为预设的不同类型的局部放电脉冲信号与外部干扰脉冲信号的三相信号能量比均值对应的权重。

44、作为优选实施方式，所述根据现场实际测量计算获得的三相信号能量比与上述获得的三相信号能量比阈值作之间的大小判断开关柜是否发生局部放电或存在外部干扰脉冲信号步骤的具体判断规则如下：

45、再一方面，本发明提出一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本发明任一实施例所述的一种开关柜局部放电与干扰脉冲信号的判别方法。

46、再一方面，本发明提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任一实施例所述的一种开关柜局部放电与干扰脉冲信号的判别方法。

47、本发明具有如下有益效果：

48、1、本发明通过设置不同类型的局部放电脉冲源，注入不同的三相脉冲信号，准确计算出三相信号能量比阈值，使得判断结果更为精确。

49、2、本发明通过实际测量计算输入三相信号的能量比，与求得的三相信号能量比阈值做比较，能快速判断开关柜是否发生局部放电，能够快速反应并进行处理。

50、3、本发明具有较强的抗干扰能力，能够准确识别局部放电与外部干扰信号。