一种气体绝缘开关设备的局部放电监测系统及方法与流程

本发明涉及气体绝缘开关设备局部放电监测，尤其涉及一种气体绝缘开关设备的局部放电监测系统及方法。

背景技术：

1、气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear，简称gis)具有占结构紧凑、地面积小、免受外界环境的影响、运行可靠性高、检修周期长、安装方便等优点。实现对其绝缘状态进行综合评估，对保障城市电力供应、设备安全有着重要的意义。

2、gis的安全运行对整个电力系统的稳定至关重要，一旦发生故障，必将引起所辖局部地区乃至全部地区停电。由于gis是大型的封闭式组合结构系统，停电检修时除需要投入大量的人力物力外，还需要较长的维修时间，将造成重大损失。所以在gis发生故障之前，如果能够监测并判断其绝缘运行状态，就显得尤为重要。对gis设备运行状态的监测方法比较成熟，如出厂前的型式试验、安装后的现场试验、运行后的监测方法、现场电气试验及气体质量和密度分析等，但是对运行中gis的绝缘状态缺乏有效的评价方法。随着经济的发展，用户对供电可靠性的要求越来越高，同时，现场运行人员也急需方便而实用的绝缘状态评估方法。

3、结合近年来的现场检测技术和在线检测应用情况，特高频在线监测装置主要存在以下问题：

4、(1)检测不准：有关特高频局部放电检测仪器的检定还未有统一标准，各局部放电检测仪器硬件性能不一，达不到使用要求，如：检测灵敏度、动态范围、线性度等关键性基础功能无法达标，导致检测不准。

5、(2)功能不全：提取局部放电关键参量不全面及历史现场数据的积累不足，导致放电类型诊断不准。同时，对于间歇性的放电信号的处理，很难准确判断并进行定位。

6、(3)间歇性放电的定位太难。

7、(4)检测方式单一：工作人员难以依据其他传感器的监测数据，从多维度获取对gis设备进行状态评估，定位结果存在误差。

8、目前，在局部放电监测系统中，最常用的局部放电源定位方法为“时差到达法”，通过高速示波器手动捕捉局部放电信号，手工计算时差的方式来进行放电源的定位，这种定位方式对于持续性放电信号的优势毋庸置疑，但在实际使用过程中，暂不论高速示波器的配置需要另外投入设备和付出高额费用，该方法对操作人员的要求也相对严格，往往需要专业人员才能胜任。在现场的实际实施当中，由于不同人员的操作方式存在差异，对信号时差会有不同的理解，从而影响放电源的定位结果准确性；而对于间歇性的局部放电信号，如果采用示波器进行定位，那么需要工作人员的长时间守护来等待个别信号的出现，势必会耗费大量的人力成本。

技术实现思路

1、本发明提供了一种气体绝缘开关设备的局部放电监测系统及方法，解决了现有的局部放电监测系统存在检测准确性不足、功能不全、间歇性放电的定位太难和检测方式单一的技术问题。

2、本发明第一方面提供的一种气体绝缘开关设备的局部放电监测系统，包括特高频局部放电监测系统、gis数字孪生系统和移动检测设备；

3、所述特高频局部放电监测系统与所述gis数字孪生系统通信连接；

4、所述特高频局部放电监测系统用于获取gis设备的绝缘局部放电数据并进行预处理，生成局部放电检测数据；

5、所述gis数字孪生系统用于采用所述局部放电检测数据构建gis数字孪生模型，并通过所述gis数字孪生模型输出模型局部放电监测结果和关联的定位信息；

6、所述gis数字孪生系统与所述移动检测设备通信连接；

7、所述移动检测设备用于根据所述定位信息移动至指定位置进行数据采集，并基于采集数据进行分析，生成目标局部放电监测结果。

8、可选地，所述特高频局部放电监测系统包括多个特高频传感器、就地采集单元和后台诊断平台；

9、以两个所述特高频传感器为一组，将各组内的两个所述特高频传感器对称分布设置于所述gis设备的盆式绝缘子上，所述特高频传感器用于获取绝缘局部放电数据和脉冲数据；

10、所述特高频传感器通过同轴电缆与所述就地采集单元连接；

11、所述就地采集单元用于对所述绝缘局部放电数据进行滤波降噪操作和识别提取操作，生成预处理数据；

12、所述就地采集单元通过光纤电缆与所述后台诊断平台内的工业交换机连接；

13、所述后台诊断平台用于基于所述预处理数据和所述脉冲数据，通过预设机器学习算法和预设定位算法生成局部放电检测数据。

14、可选地，所述就地采集单元包括机壳、安装支架、lau就地子单元、lau湿度检测子单元、lau加热子单元和功能接口子单元；

15、所述lau就地子单元装设于所述机壳内，所述lau就地子单元用于对所述绝缘局部放电数据进行滤波降噪操作和识别提取操作，生成预处理数据；

16、所述机壳底部设置有所述安装支架，所述安装支架用于将所述就地采集单元安装于指定安装位置；

17、所述lau湿度检测子单元，用于检测所述机壳内部的lau湿度数据，并将所述lau湿度数据与预设lau湿度阈值进行比较，根据比较结果lau生成开启指令或lau关闭指令；

18、所述lau加热子单元，用于根据接收到的所述lau开启指令或所述lau关闭指令进行除湿工作；

19、所述机壳上设置有所述功能接口子单元。

20、可选地，所述功能接口子单元包括uhf输入接口、单回光纤以太网接口、双回光纤对时接口、scada继电器接口、电源输入接口、工频外同步信号输入接口、rs-485接口、usb接口和辅助输入接口。

21、可选地，所述后台诊断平台装设于后台监测机柜内，所述后台诊断平台包括服务器、所述工业交换机和后台诊断平台系统；

22、所述服务器，用于存储所述就地采集单元传输的所述预处理数据；

23、所述工业交换机，用于与所述就地采集单元通过所述光纤电缆连接，组建系统局域网；

24、所述后台诊断平台系统，用于基于所述预处理数据和所述脉冲数据，通过预设机器学习算法和预设定位算法生成局部放电检测数据；

25、其中，所述局部放电检测数据包括目标局部放电数据和放电源位置数据。

26、可选地，所述后台诊断平台系统包括局部放电识别单元和局部放电源定位单元；

27、所述局部放电识别单元，用于采用所述预处理数据输入预置局部放电信号模型进行训练，生成目标局部放电信号模型，并通过所述目标局部放电信号模型输出所述目标局部放电数据；

28、所述局部放电源定位单元，用于基于所述脉冲数据，通过所述预设定位算法计算所述放电源位置数据。

29、可选地，所述后台诊断平台还包括报警指示单元、ups单元、光纤终端盒、平台湿度检测单元、平台加热单元和断路器；

30、所述报警指示单元，用于根据所述特高频局部放电监测系统的运行状态进行告警；

31、所述ups单元，用于为所述特高频局部放电监测系统提供不间断电源；

32、所述光纤终端盒，用于汇接与所述就地采集单元连接的所述光纤电缆；

33、所述平台湿度检测单元，用于检测所述后台监测机柜内部的平台湿度数据，并将所述平台湿度数据与预设平台湿度阈值进行比较，根据比较结果生成平台开启指令或平台关闭指令；

34、所述平台加热单元，用于根据接收到的所述平台开启指令或所述平台关闭指令进行除湿工作；

35、所述断路器，用于控制所述特高频局部放电监测系统内部的电源。

36、可选地，所述gis数字孪生系统包括模型构建模块和模型输出模块；

37、所述模型构建模块，用于通过采集所述后台诊断平台的所述局部放电检测数据构建gis数字孪生模型；

38、所述模型输出模块，用于采用所述预处理数据输入所述gis数字孪生模型，输出模型局部放电监测结果和关联的定位信息。

39、可选地，所述移动检测设备为无人机，所述无人机包括飞行控制系统、传感器模块、导航和位置模块、电源模块和数据处理和存储模块；

40、所述电源模块，用于为所述无人机提供工作电源；

41、所述导航和位置模块，用于响应于接收到的所述定位信息，生成驱动指令信息；

42、所述飞行控制系统，用于响应所述驱动指令信息，驱动所述无人机移动至指定位置；

43、所述传感器模块，用于获取所述gis设备的红外热成像和图像信息；

44、所述数据处理和存储模块，用于接收所述红外热成像和所述图像信息，并结合所述模型局部放电监测结果进行分析，生成目标局部放电监测结果

45、本发明第二方面提供的一种应用于所述的气体绝缘开关设备的局部放电监测系统的监测方法，包括：

46、获取gis设备的绝缘局部放电数据并进行预处理，生成局部放电检测数据；

47、采用局部放电检测数据构建gis数字孪生模型，并通过gis数字孪生模型输出模型局部放电监测结果和关联的定位信息；

48、根据定位信息移动至指定位置进行数据采集，并基于采集数据进行分析，生成目标局部放电监测结果。

49、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

50、气体绝缘开关设备的局部放电监测系统包括特高频局部放电监测系统、gis数字孪生系统和移动检测设备，特高频局部放电监测系统与gis数字孪生系统通信连接，特高频局部放电监测系统用于获取gis设备的绝缘局部放电数据并进行预处理，生成局部放电检测数据，gis数字孪生系统获取来自特高频局部放电监测系统的局部放电检测数据，构建和现实gis设备对应的gis数字孪生模型，能够直观显示gis设备放电定位情况，也即模型局部放电监测结果，并在现场部署移动检测设备，并根据gis数字孪生模型输出的gis设备放电定位情况对应的定位信息，移动至指定位置进行数据采集，并基于采集数据进行分析，进一步精确判断局部放电源位置，也即生成目标局部放电监测结果。通过gis设备内部局放信号的监测和分析，从而实现gis设备的绝缘状态的诊断和评估，实现对gis设备绝缘状态监测。掌握gis设备运行状况，及时发现gis设备内部的绝缘缺陷、避免突发事故、提高电力系统运行的安全可靠性。并能将现场检测数据反馈至gis数字孪生模型中，通过移动检测设备进一步确定局部放电源位置。