一种基于空气型开关柜潜伏性故障模拟平台搭建方法技术

本发明专利技术公开了一种基于空气型开关柜潜伏性故障模拟平台搭建方法，具体涉及空气型开关柜技术领域，包括以下步骤：获取数据：获取空气型开关柜典型潜伏性故障案例，结合空气型开关柜的结构特征及内部设备排布，研究空气型开关柜典型潜伏性故障形成机理、影响因素以及典型特征和故障产物的数据。本发明专利技术采用模拟平台实现对空气型开关柜的模拟，具备模拟固体金属突出物、绝缘子气隙、绝缘子表面金属污秽及自由金属微粒等四种缺陷的能力，采用虚拟化平台对设备及其缺陷形成发展过程进行模拟，使实验模拟环境更为灵活不受现实场地的限制，降低实验室所需设备的投资和管理费用，可提高相关人员对空气型开关柜的故障形成及发展情况的理解。对空气型开关柜的故障形成及发展情况的理解。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空气型开关柜潜伏性故障模拟平台搭建方法


[0001]本专利技术涉及空气型开关柜
，更具体地说，本专利技术涉及一种基于空气型开关柜潜伏性故障模拟平台搭建方法。

技术介绍

[0002]开关柜在长期运行中必然存在电的、热的、化学的及异常状况下形成的绝缘劣化，导致电气绝缘强度降低，甚至发生故障，且近年来的许多突发事故多是由局部放电所致。在长期高温、高电压、振动、潮湿等的作用下，开关柜内金属件由于制造中潜伏的缺陷或者运行中产生的缺陷，引起局部放电的发生。实践表明，局部放电是导致设备绝缘劣化，发生绝缘故障的主要原因。
[0003]空气型开关柜存在潜伏性故障时，会导致绝缘劣化，与空气发生反应，在不同的故障类型和环境中故障产物存在差异，另外不同的故障在不同故障强度下也可能产生相同的伴生气体。
[0004]依据空气型开关柜典型潜伏性故障特征和产生机理，搭建模拟实验平台，模拟空气型开关柜典型潜伏性故障(局放等)形成过程，采用物理化学检测技术分析空气型开关柜绝缘劣化伴生刺激性异味故障产物的成分，及时发现开关柜可能存在的安全隐患，避免因潜伏性故障引发设备事故，对开关柜的安全稳定运行具有重要意义，因此需要一种基于空气型开关柜潜伏性故障模拟平台搭建方法。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种基于空气型开关柜潜伏性故障模拟平台搭建方法，本专利技术所要解决的技术问题是：依据空气型开关柜典型潜伏性故障特征和产生机理，搭建模拟实验平台，模拟空气型开关柜典型潜伏性故障(局放等)形成过程，采用物理化学检测技术分析空气型开关柜绝缘劣化伴生刺激性异味故障产物的成分具有重大意义的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于空气型开关柜潜伏性故障模拟平台搭建方法，包括以下步骤：
[0007]S1、获取数据：获取空气型开关柜典型潜伏性故障案例，结合空气型开关柜的结构特征及内部设备排布，研究空气型开关柜典型潜伏性故障形成机理、影响因素以及典型特征和故障产物的数据，并将上述数据形成数据库；
[0008]S2、模拟平台目标分析：模拟目标为，模拟局部放电下产生的劣化气体组分，并确定空气型开关柜在局部放电条件下绝缘缺陷的分解产物及在放电不同阶段各组分含量的体积分数；
[0009]S3、平台搭建：选择MultigenCreator用于创建三维模型，Cisco2620IOS作为虚拟的模拟设备镜像，依据上述获取的数据和虚拟的模拟设备数据进行搭建平台；
[0010]S4、模拟及结果分析：首先调取数据库中最近时段的空气型开关柜的数据，并采用
上述模拟平台对数据进行模拟，将模拟结果与获取的结果数据进行比对，对模拟结果进行分析。
[0011]作为本专利技术的进一步方案：所述S1中空气型开关柜典型潜伏性故障案例包括空气型开关柜的仿真模拟实验数据，仿真模拟实验包括对空气型开关柜内部对流、气体扩散的仿真模拟，仿真模拟实验还可模拟空气型开关柜典型缺陷发展机理，具备模拟固体金属突出物、绝缘子气隙、绝缘子表面金属污秽及自由金属微粒四种缺陷的能力，所述故障产物包括局部放电情况下产生的劣化气体，劣化气体包括O3、NO、NO2、CO以及N20，所述劣化气体的检测采用电化学检测技术，电化学检测技术对目标气体具有较高的选择性，测量精度高，价格低廉，易于量产，可有效检测气体组分，电化学检测技术采用电化学传感器，电化学传感器利用电解池原理将待测气体组分浓度转化为电信号，结合温湿度校准系数修改原始电压信号，并进行放大滤波。
[0012]作为本专利技术的进一步方案：所述S1中获取的数据还包括空气型开关柜内部的温湿度数据，所述温湿度数据的获取采用温湿度传感器。
[0013]作为本专利技术的进一步方案：所述S4中平台搭建过程中对数据的处理过程采用故障诊断模型进行处理，故障诊断模型采用神经网络算法对获取的数据进行分析处理，故障诊断模型用于根据相应空气型开关柜内部气体含量数据对绝缘缺陷种类进行分析判断；
[0014]神经网络算法的预测分析流程包括以下步骤：
[0015]明确检测对象；
[0016]采用遗传算法确定最佳阈值和权值；
[0017]采用神经网络算法建立预测模型；
[0018]根据测试数据修正误差参数。
[0019]作为本专利技术的进一步方案：所述绝缘缺陷的类型包括固体金属突出物、绝缘子气隙、绝缘子表面金属污秽及自由金属微粒缺陷。
[0020]步骤S4中结果数据获取过程对数据进行滤波处理，
[0021]叠加有噪声的数据信号m(i)可以表示为
[0022]m(i)＝x(i)+n(i)
[0023]对叠加有噪声的数据信号m(i)进行五点均值滤波：
[0024]设D(i)＝m(i)
‑
m
mean
(i)作为空间自适应维纳滤波的输入信号，采用空间自适应滤波方案对D(i)作维纳滤波，估计结果设为
[0025][0026]阈值的选择采用通用阈值T，通用阀值T计算的理论依据是：N个具有独立同分布的标准高斯变量中的最大值小于T的概率随着N的增大而趋于1，设阈值处理结果为d(i)，其中T＝σ2ln(N)
[0027]其中σ为噪声强度，N为所处理的变量格式，噪声强度为：
[0028]软阈值处理
[0029][0030]将以上结果d(i)与均值滤波结果相加，最终得到滤波后的数据信号。
[0031]潜伏性故障会造成局部放电，局部放电的形成原因主要有：
[0032]由于绝缘体内部或表面存在气隙(泡)而导致气隙(泡)内的放电，产生气隙的原因很多，有的是在制造过程中就残留在绝缘结构中，有的是在使用中由于有机材料的进一步固化或裂解而放出气体形成的，有的是在使用中由于承受机械应力如震动、热胀冷缩等造成的局部开裂而形成的。因为气体的介电常数总是小于固体材料的介电常数，在交变电场下，电场强度的分布反比于介电常数，则气泡的电场强度要比周围固体介质的高，而气隙(泡)的击穿场强在大气压力附近总是比固体介质低很多，因此气隙(泡)在电场作用下就会产生局部放电；
[0033]绝缘体中若有导电杂质存在，则在此杂质边缘由于电场集中，也会出现局部放电。针尖状的导体，或导体表面有毛刺，则在针尖附近电场集中，也会产生局部放电。此外在电工产品中，若有某一金属部件接电并未成功，成为一个悬浮电位体，或是导体间连接点接触不好，都会在该处出现很高的电位差，从而产生局部放电；
[0034]在高电压端头上，如电缆的端头等部位，由于电场集中，而且沿面放电的场强比较低，往往就沿着介质与空气的交界面上产生表面局部放电。
[0035]上述局部放电的形成原因分类为：
[0036]气隙放电
[0037]由于绝缘介质中经常会有气泡存在，在同样的高压电作用下，一方面绝缘介质内的气隙由于介电系数较小导致气隙中的场强会大于绝缘介质中场强；而另一方面，由于气隙很小，击穿电压小于绝缘介质的击穿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于空气型开关柜潜伏性故障模拟平台搭建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取数据：获取空气型开关柜典型潜伏性故障案例，结合空气型开关柜的结构特征及内部设备排布，研究空气型开关柜典型潜伏性故障形成机理、影响因素以及典型特征和故障产物的数据，并将上述数据形成数据库；S2、模拟平台目标分析：模拟目标为，模拟局部放电下产生的劣化气体组分，并确定空气型开关柜在局部放电条件下绝缘缺陷的分解产物及在放电不同阶段各组分含量的体积分数；S3、平台搭建：选择MultigenCreator用于创建三维模型，Cisco 2620IOS作为虚拟的模拟设备镜像，依据上述获取的数据和虚拟的模拟设备数据进行搭建平台；S4、模拟及结果分析：首先调取数据库中最近时段的空气型开关柜的数据，并采用上述模拟平台对数据进行模拟，将模拟结果与获取的结果数据进行比对，对模拟结果进行分析。2.根据权利要求1所述的一种基于空气型开关柜潜伏性故障模拟平台搭建方法，其特征在于：所述S1中空气型开关柜典型潜伏性故障案例包括空气型开关柜的仿真模拟实验数据，仿真模拟实验包括对空气型开关柜内部对流、气体扩散的仿真模拟，所述故障产物包括局部放电情况下产生的劣化气体，劣化气体包括O3、NO、NO2、CO以及N20，所述劣化气体的检测采用电化学检测技术。3.根据权利要求1所述的一种基于空气型开关柜潜伏性故障模拟平台搭建方法，其特征在于：所述S1中获取的数据还包括空气型开关柜内部的温湿度数据，所述温湿度数据的获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗传胜，黄晓明，廖英怀，李宝锋，周舟，黄霖，李春雷，孙全才，陈冲，陈斌，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司南宁供电局，
类型：发明
国别省市：