一种高压电气设备在线诊断系统和方法技术方案

本发明专利技术具体涉及一种高压电气设备在线诊断系统和方法，包括信号采集系统、信号处理系统和信号评价系统；所述信号采集系统用于实时采集高压电气设备局部放电信号并形成信号包文件；所述信号处理系统用于识别、读取和处理信号包文件中的故障特征信号文件，形成数据文件；所述信号评价系统用于对数据文件进行进一步分析计算，得到高压电气设备局部放电参数，并将高压电气设备局部放电参数与高压电气设备的历史局部放电参数进行比较，判断高压电气设备绝缘性能的健康状态，得出评价结果。本发明专利技术的高压电气设备在线诊断系统和方法实现灵敏、有效的绝缘检测以及实时监测设备健康状态。态。态。

【技术实现步骤摘要】
一种高压电气设备在线诊断系统和方法


[0001]本专利技术涉及高压电气绝缘性能运维
，特别是涉及一种高压电气设备在线诊断系统和方法。

技术介绍

[0002]高压电气设备的绝缘材料因受电老化、热老化、机械老化、环境老化，而使其绝缘强度逐渐下降而最终击穿，不及时处理将发展为短路故障，并严重损坏设备，甚至扩大为恶性事故。为此，引起了业界对电气绝缘的高度重视。传统方法主要通过高压电气设备的绝缘性能试验来检测。目前成熟应用的均为离线试验和检测，如：绝缘试验、介损试验、直流耐压试验、交流耐压试验、离线局放试验等。也有部分电源设备，为了尽可能为在线设备实现绝缘故障保护，通过测量漏电流或安装漏电流保护、接地保护、短路保护等对设备绝缘故障进行尽可能的保护，但这种保护和测量对于电气绝缘故障都是宏观的、稳定的严重绝缘故障，无法对绝缘老化的前期异常有任何反应。等到绝缘损坏到保护动作的程度，其结果是设备严重损坏，不能通过简单处理继续运行，生产系统基本上发展为事故了。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对现有在线高压电气设备的绝缘保护不能实现灵敏、有效的绝缘检测以及离线试验不能实时监测设备健康状态的问题，提供一种高压电气设备在线诊断系统和方法，该系统和方法实现灵敏、有效的绝缘检测以及实时监测设备健康状态。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种高压电气设备在线诊断系统，包括信号采集系统、信号处理系统和信号评价系统；
[0006]所述信号采集系统用于实时采集高压电气设备局部放电信号并形成信号包文件；所述信号处理系统用于识别、读取和处理信号包文件中的故障特征信号文件，形成数据文件；
[0007]所述信号评价系统用于对数据文件进行进一步分析计算，得到高压电气设备局部放电参数，并将高压电气设备局部放电参数与高压电气设备的历史局部放电参数进行比较，判断高压电气设备绝缘性能的健康状态，得出评价结果。
[0008]进一步地，所述高压电气设备局部放电信号为高压电气设备绝缘特征波形。
[0009]进一步地，所述高压电气设备绝缘特征波形为高压电气设备电压的基波波形和局放放电脉冲波形的叠加。
[0010]进一步地，所述高压电气设备的局部放电脉冲波形包括耦合电容器测得的局部放电电压波形、电流互感器测得的的局部放电电流波形或振动探头测得的局部放电振动波形，所述耦合电容器、电流互感器和振动探头均设置在高压电气设备进线端子、母线或开关处。
[0011]进一步地，所述信号处理系统处理信号包文件中的故障特征信号文件包括数字显
示、波形显示、FFT分析、小波分析、基波频谱分析、分贝分析、存储、采样率调整。
[0012]进一步地，所述信号处理系统通过调用Matlab软件小波分析高压电气设备的局放放电脉冲波形，得到净化的局部放电脉冲波形；以及以高压电气设备电压的基波波形为比较基准，叠加净化的局部放电脉冲波形。
[0013]进一步地，所述高压电气设备的故障特征信号包括高压电气设备的局部放电脉冲信号、高压电气设备电源基础电压的相位和高压电气设备脉冲信号的间断时间。
[0014]进一步地，所述信号评价系统用于将高压电气设备局部放电的起始电压Ui和熄灭电压Ue与高压电气设备的历史参数进行比较，判断高压电气设备绝缘性能的健康状态，得出评价结果。
[0015]进一步地，所述评价结果根据高压电气设备局部放电的起始电压Ui和熄灭电压Ue的相位间断时间t占电压周波时间百分比来评价绝缘的健康状况等级。
[0016]进一步地，所述高压电气设备绝缘性能的健康状态包括初始阶段、稳定阶段、开始局放阶段、明显局放阶段和绝缘失效阶段，所述明显局放阶段的局放电量数根据不同的绝缘材料设定不同的绝缘失效报警区间。
[0017]进一步地，所述高压电气设备的局部放电脉冲波形的起始电压Ui和熄灭电压Ue通过监测脉冲在绕组工频电压曲线上的时刻来计算局部放电脉冲在每一个周波的熄灭时间来获得的。
[0018]进一步地，对于有现成衡量标准的参数，基于现成的评价标准；对于没有现成衡量标准的参数，在进行评价时，依据设备本身的对应历史参数变化趋势来确定基准数据库，对于首次投运时利用离线检测结果来整定基本的建议报警值和停运检修值，后续则可以运用人工智能深度学习来完善和改进建议报警值和停运检修值。
[0019]一种高压电气设备在线诊断方法，包括如下步骤：
[0020]1、采集高压电气设备局部放电信号并形成信号包文件；
[0021]2、识别、读取和处理信号包文件中的故障特征信号文件，形成数据文件，建立数据库；
[0022]3、对数据库文件进行进一步分析计算，得到高压电气设备局部放电参数，并将高压电气设备局部放电参数与高压电气设备的历史局部放电参数进行比较，判断高压电气设备绝缘性能的健康状态，得出评价结果。
[0023]本专利技术的高压电气设备在线诊断系统和方法，以高压电气设备在线局放监测和诊断为基础，立足于不对现有系统和设备的结构产生影响为出发点，实现高压电气设备绝缘性能远程诊断和预测性维修的目标，很好地解决了目前离线试验与在线保护无法解决的问题，从而确保设备的绝缘状态可知可控。
附图说明
[0024]图1为绝缘局部放电等效电路图；
[0025]图2为局部放电电压与最大电量关系曲线图；
[0026]图3为高压电气设备的局部放电脉冲波形采集方式示意图；
[0027]图4为Matlab软件小波分析后的高压电气设备的局放放电脉冲波形示意图；
[0028]图5为高压电气设备的局部放电趋势图。
[0029]图1中，C1为正常绝缘垂直面的等效电容；CV为与空气泡垂直面的等效电容，Ca为空气泡的电容。
[0030]图3中实线标出的是耦合电容器测得局部放电电压波形的回路，虚线标出的是振动探头测得的局部放电振动波形的回路，点划线标出的是电流互感器测得的局部放电电流波形的回路。
[0031]图4中t为局放熄灭电压Ue与起始电压Ui在基波电压波形相位的时间间隔。
[0032]图5中，1为初始阶段；2为稳定阶段；3为开始局放阶段；4为明显局放阶段；5为绝缘失效阶段。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细地描述。
[0034]参见图1，高压电气设备内部绝缘材料若存在空气泡,由于空气的绝缘强度比真空要低，随着电压升高，空气泡最早被击穿，导致高压电气设备内部放电。随着绝缘材料在各种老化因素的刺激下，绝缘强度会逐步降低，放电部位会逐步扩大，最后发展为绝缘击穿。因此，及早地监测高压电气设备局部放电量和放电位置，并及时地维修并处理，从而避免事故的发生。但开始发生放电时,其放电量很小，难以测量及定位。
[0035]实际生产中，由于不同绝缘介质，介电常数不同，绝缘强度也不一样。对于同一垂直线上，正常绝缘强度下并不会出现电压击穿，一旦混入绝缘强度较低的材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压电气设备在线诊断系统，其特征在于，包括信号采集系统、信号处理系统和信号评价系统；所述信号采集系统用于实时在线采集高压电气设备局部放电信号并形成信号包文件；所述信号处理系统用于识别、读取和处理信号包文件中的故障特征信号文件，形成数据文件；所述信号评价系统用于对数据文件进行进一步分析计算，得到高压电气设备局部放电参数，并将高压电气设备局部放电参数与高压电气设备的历史局部放电参数进行比较，判断高压电气设备绝缘性能的健康状态，得出评价结果。2.根据权利要求1所述的高压电气设备在线诊断系统，其特征在于，所述高压电气设备局部放电信号为高压电气设备绝缘特征波形。3.根据权利要求2所述的高压电气设备在线诊断系统，其特征在于，所述高压电气设备绝缘特征波形为高压电气设备电压的基波波形和局放放电脉冲波形的叠加。4.根据权利要求3所述的高压电气设备在线诊断系统，其特征在于，所述高压电气设备的局部放电脉冲波形包括耦合电容器测得的局部放电电压波形、电流互感器测得的局部放电电流波形或振动探头测得的局部放电振动波形，所述耦合电容器、电流互感器和振动探头均设置在高压电气设备进线端子、母线或开关处。5.根据权利要求1所述的高压电气设备在线诊断系统，其特征在于，所述信号处理系统处理信号包文件中的故障特征信号文件包括数字显示、波形显示、FFT分析、小波分析、基波频谱分析、分贝分析、相位分析、存储和采样率调整。6.根据权利要求5所述的高压电气设备在线诊断系统，其特征在于，所述信号处理系统通过调用Matlab软件小波分析高压电气设备的局放放电脉冲波形，得到净化的局部放电脉冲波形；以及以高压电气设备电压的基波波形为比较基准，叠加净化的局部放电脉冲波形。7.根据权利要求1所述的高压电气设备在线诊断系统，其特征在于，所述高压电气设备的故障特征信号包括高压电气设备的局部放电脉冲信号、高压电气设备电源基础电压的相位和高压电气设备脉冲信号的间断时间。8.根据权利要求1所述的高压电气设备在...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐元琦，尚宪和，
申请(专利权)人：秦山第三核电有限公司，
类型：发明
国别省市：