一种电抗器局放检测和缺陷识别系统的制作方法

本发明涉及电抗器局放检测及谱图特征识别诊断，尤其涉及一种电抗器局放检测和缺陷识别系统。

背景技术：

1、近年来，干式铁心电抗器连续发生起火燃烧故障，故障突发性强，只能事后抢修，对电力系统的安全稳定运行带来了重大影响。因此需要对电抗器进行局放检测和缺陷识别以排除这类故障，但是现有的电抗器局放检测需要进行常规外施耐压、感应耐压等绝缘试验，受限于试验设备体积、电抗器结构特点而无法使用。采用雷电冲击试验代替考核匝间作用时间短，能量小，设备体积大，缺陷检出率低。采用空抗匝绝缘试验设备存在匝间电压分布不均，试验导致潜在损坏风险，造成电抗器局放试验存在试验容量大、试验装置复杂、屏蔽难度大、测试回路电流大等问题，无法对电抗器进行有效的缺陷识别。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电抗器局放检测和缺陷识别系统，以解决现有技术无法对电抗器进行有效的缺陷识别的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电抗器局放检测和缺陷识别系统，包括：高压变频逆变单元、谐振补偿电容复合网络单元、高频电流传感器采集单元以及上位机；

3、所述高压变频逆变单元的输出首端与被测电抗器的首端连接；被测电抗器的尾端与所述谐振补偿电容复合网络单元的输入端连接，所述谐振补偿电容复合网络单元的输出端与高压变频逆变单元的输出尾端连接；

4、所述高频电流传感器采集单元的输入端套入被测电抗器的连接主线中，所述高频电流传感器采集单元的输出端与所述上位机连接；

5、所述高压变频逆变单元，用于为被测电抗器和所述谐振补偿电容复合网络单元提供恒定的电压输出；

6、所述谐振补偿电容复合网络单元，用于根据被测电抗器的电抗值切换对应电容值的电容，以使被测电抗器的谐振频率保持预设的恒定谐振频率；

7、所述高频电流传感器采集单元，用于采集被测电抗器的局放信号；

8、所述上位机，用于根据被测电抗器的局放信号，对被测电抗器进行缺陷识别，判断被测电抗器是否存在缺陷。

9、作为优选方案，所述电抗器局放检测和缺陷识别系统，还包括：高频局放信号调理单元以及mcu信号处理主控单元；

10、所述高频电流传感器采集单元的输出端与所述高频局放信号调理单元的输入端连接，所述高频局放信号调理单元的输出端与所述mcu信号处理主控单元的输入端连接，所述mcu信号处理主控单元的输出端与所述上位机连接；

11、所述高频局放信号调理单元，用于对所述高频电流传感器采集单元所采集的局放信号进行放大处理和检波处理；

12、所述mcu信号处理主控单元，用于采集所述高频局放信号调理单元所输出的局放信号，并将所述局放信号传输至所述上位机。

13、作为优选方案，所述根据被测电抗器的局放信号，对被测电抗器进行缺陷识别，判断被测电抗器是否存在缺陷，包括：

14、对被测电抗器的局放信号进行数据预处理；其中，所述数据预处理包括：降噪处理、归一化处理以及长度截取处理；

15、提取数据预处理后的局放信号所对应的谱图多维特征参数；其中，所述谱图多维特征参数包括：统计特征参数、波形特征参数、分形特征参数以及威布尔特征参数；

16、将所述谱图多维特征参数与预设的匝间绝缘缺陷局放识别诊断判据进行比对，判断被测电抗器是否存在缺陷。

17、作为优选方案，所述提取数据预处理后的局放信号所对应的谱图多维特征参数，包括：

18、根据数据预处理后的局放信号，计算所述局放信号的四维特征分布，将所述四维特征分布作为所述局放信号的统计特征参数；其中，所述四维特征分布包括：均值、标准差、偏斜度以及陡峭度均值；

19、计算所述局放信号的脉冲上升时间、脉冲下降时间以及峰值持续时间，将所述脉冲上升时间、脉冲下降时间以及峰值持续时间作为所述局放信号的波形特征参数；

20、根据不同边长的正方形对所述局放信号的波形进行填充，得到所述波形的边长、正方形数量以及信号采样点数之间的数据联系，将所述数据联系作为所述局放信号的分形特征参数；

21、根据威布尔的形状参数分布，计算得到所述局放信号的威布尔特征参数。

22、作为优选方案，所述根据威布尔的形状参数分布，计算得到所述局放信号的威布尔特征参数，包括：

23、根据威布尔的形状参数分布，计算所述局放信号的累积分布；

24、对所述累积分布进行威布尔变换，得到所述局放信号的威布尔特征参数；

25、其中，所述累积分布为：

26、

27、其中，α为所述局放信号的威布尔尺度参数，β为所述局放信号的威布尔形状参数，v为所述局放信号的的各放电幅值与最小放电幅值之间的差值。

28、作为优选方案，所述匝间绝缘缺陷局放识别诊断判据，包括：

29、当电抗器发生匝间绝缘缺陷局部放电时，所述电抗器的谱图多维特征参数的参数区间；

30、其中，所述参数区间包括：所述统计特征参数的分布区间、所述波形特征参数的分布区间、所述分形特征参数的分布区间以及所述威布尔特征参数中的形状参数区间。

31、作为优选方案，所述将所述谱图多维特征参数与预设的匝间绝缘缺陷局放识别诊断判据进行比对，判断被测电抗器是否存在缺陷，包括：

32、将所述谱图多维特征参数与预设的匝间绝缘缺陷局放识别诊断判据进行比对，判断待测电抗器的谱图多维特征参数是否落入所述参数区间；

33、当确定待测电抗器的谱图多维特征参数落入所述参数区间时，则判断被测电抗器存在缺陷，否则判断被测电抗器不存在缺陷。

34、作为优选方案，所述匝间绝缘缺陷局放识别诊断判据的生成，包括：

35、获取具有各类缺陷的样本电抗器的局放信号；

36、提取各样本电抗器的局放信号所对应的谱图多维特征参数，将各样本电抗器的局放信号所对应的谱图多维特征参数作为样本数据；

37、将所述样本数据输入预设的svm识别模型，以使所述svm识别模型对各样本电抗器的缺陷进行识别，得到所述所述匝间绝缘缺陷局放识别诊断判据。

38、作为优选方案，所述svm识别模型的生成，包括：

39、获取训练样本集；

40、根据所述训练样本集对一预设的svm模型进行训练，并构建所述svm模型的模型参数的目标函数和约束条件；

41、根据lagrange系数和径向基核函数，对所述目标函数和约束条件进行优化，并根据优化后的目标函数和约束条件求解得到所述模型参数的最优解；

42、根据所述模型参数的最优解,确定所述svm模型的分类决策函数，继而根据所述分类决策函数得到所述svm识别模型。

43、作为优选方案，所述优化后的目标函数和约束条件为：

44、

45、其中，α为lagrange系数，且αι＝(α，...，αl)，为径向基核函数，xi、xj表示两组不同类型的训练样本、yi、yj表示不同的缺陷类型。

46、相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

47、本发明提供了一种电抗器局放检测和缺陷识别系统，包括：高压变频逆变单元、谐振补偿电容复合网络单元、高频电流传感器采集单元以及上位机；所述高压变频逆变单元，用于为被测电抗器和所述谐振补偿电容复合网络单元提供恒定的电压输出；所述谐振补偿电容复合网络单元，用于根据被测电抗器的电抗值切换对应电容值的电容，以使被测电抗器的谐振频率保持预设的恒定谐振频率；所述高频电流传感器采集单元，用于采集被测电抗器的局放信号；所述上位机，用于根据被测电抗器的局放信号，对被测电抗器进行缺陷识别，判断被测电抗器是否存在缺陷。

48、在本发明中，通过连接有谐振电容复合网络补偿单元，可以使得被测电抗器的谐振频率保持预设的恒定谐振频率，可保证在铁心不饱和条件下，实现电抗器在匝间均匀耐压考核下局放信号检测，有效解决了传统局放检测手段中匝间耐压分布不均匀，设备输出容量无法满足测试需求等问题。对比于传统的工频局放传感监测，本发明采用高频电流传感器采集单元来对匝间绝缘考核高频回路电流进行连续检测，可有效排除现场的工频干扰影响。最后通过上位机可根据被测电抗器的局放信号，对被测电抗器进行缺陷识别，可有效无损诊断电抗器的匝间绝缘缺陷。通过本发明，可以解决传统局放检测手段中匝间耐压分布不均匀，设备输出容量无法满足测试需求以及现场存在工频干扰影响的缺陷，可以对电抗器进行有效的缺陷识别。