【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及开关柜故障监测，尤其涉及一种智能开关柜状态在线监测系统。
技术介绍
1、近年来我国经济的高速发展，开关柜、箱变、环网柜、gis和管母等电力设备逐年增多，总规模巨大。传统的监测技术由于监测周期太长、监测工作量大，往往难以及时掌握设备存在的缺陷。基于实际运行经验，由异常发热、绝缘降低等因素导致的开关柜故障在开关柜事故总占比较大，故需要在故障潜伏期内通过监测环境温湿度、设备本体温度、局部放电信号等变化，及早发现隐患并采取必要措施，进而提高供电可靠性。
2、目前,申请号为cn 115342865 a 的中国专利技术专利公开了一种非介入式开关柜在线监测系统，通过将uhf局放传感器配置为朝向其附近开关柜的泄压通道，以监测其附近开关柜内部发生局部放电时所辐射的电磁波，将红外测温传感器被配置为监测其附近开关柜的泄压通道处的温度，从而实现非介入式的开关柜内温度与局放监测；而且，监测主机基于uhf局放传感器和红外测温传感器对应的监测数据来判断所监测的开关柜是否存在异常发热，来确定所监测的开关柜中发生局部放电的开关柜范围，并识别出最有可能发生局部放电的开关柜。但是相关技术中未初步判断设备状态造成训练模块数据运算量大，未预测出开关柜具体的故障种类，无法提前规避开关柜的故障风险，难以对局部放电故障具体位置，致使检修工作量大，存在一定局限性。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：现有专利未初步判断设备状态造成判断模块工作的重复，未预测出开关柜具体的故障种类，无法提前规避开关
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种智能开关柜状态在线监测系统包括数据采集模块、数据处理模块、训练模块、定位模块、判断模块和显示模块；
3、所述数据采集模块用于采集开关柜运行时发出的第一声音信号和第一电磁波信号，并将所述第一声音信号和第一电磁波信号传输至数据处理模块进行预处理和特征提取；
4、所述数据处理模块包括第一处理单元和第二处理单元，所述第一处理单元用于对第一电磁波信号进行放大处理和滤波处理生成第二电磁波信号，提取所述第二电磁波信号的特征量，将所述第二电磁波信号的特征量传输至判断模块中进行传输路径选择，将所述第二电磁波信号的特征量传输至显示模块中生成频谱图；所述第二处理单元用于对第一声音信号进行预加重处理、过滤处理和分帧加窗处理生成第二声音信号，提取所述第二声音信号的特征量，将所述第二声音信号的特征量传输至判断模块；
5、所述第二电磁波信号的特征量包括幅值、相位、角频率和周期，所述第二声音信号的特征量包括声音幅值；
6、所述判断模块包括程序单元、储存单元和执行单元，所述程序单元用于根据所述第二声音信号的特征量判断开关柜的运行状态，并将开关柜的运行状态输入至显示模块，当开关柜的运行状态为异常状态或注意状态时，将所述第二电磁波信号的特征量传输至训练模块，当所述开关柜的运行状态为正常状态时，将所述第二电磁波信号的特征量储存在判断模块的储存单元中；
7、所述训练模块分为故障单元和训练单元，所述故障单元用于接收所述第二电磁波信号的特征量，基于所述第二电磁波信号的特征量的频谱图识别开关柜局部放电故障种类并统计开关柜局部放电次数，建立开关柜局部放电故障种类与发生所述故障种类的对应关系，称所述开关柜局部放电故障种类与发生所述开关柜局部放电故障种类的对应关系为第一对应关系并输入至训练单元中训练，所述训练单元输入信号为第二电磁波信号的特征量，输出信号为开关柜局部放电故障种类和所述开关柜局部放电故障种类发生的概率；
8、所述定位模块基于世界坐标系重构坐标系，用于对故障点定位，并将定位信息输入至显示模块；
9、所述显示模块用于显示开关柜的运行状态、局部放电故障种类、第二电磁波信号的特征量的频谱图和故障点的定位。
10、作为本专利技术所述的智能开关柜状态在线监测系统的一种优选方案，其中：所述数据采集模块包括特高频传感器和声音传感器；
11、所述特高频传感器采集第一电磁波信号，并将所述第一电磁波信号输入第一处理单元，声音传感器采集第一声音信号，并将所述第一声音信号输入第二处理单元；
12、所述数据处理模块包括第一处理单元和第二处理单元，所述第一处理单元用于对第一电磁波信号进行放大处理和滤波处理生成第二电磁波信号，提取所述第二电磁波信号的特征量，将所述第二电磁波信号的特征量传输至判断模块中进行传输路径选择，将所述第二电磁波信号的特征量传输至显示模块中生成频谱图；所述第二处理单元用于对第一声音信号进行预加重处理、过滤处理和分帧加窗处理生成第二声音信号，提取所述第二声音信号的特征量，将所述第二声音信号的特征量传输至判断模块。
13、作为本专利技术所述的智能开关柜状态在线监测系统的一种优选方案，其中：所述第二处理单元处理包括预加重子单元、滑窗子单元、放大子单元和滤波子单元；
14、所述预加重子单元用于对所述第一声音信号预加重处理，突出声音中的高频部分并传输至滑窗子单元；
15、所述滑窗子单元将声音交叠的百分比在40~80之间，用于将预加重子单元处理后的第一声音信号分帧交叠并将声音的交叠部分设定为帧移并传输至放大子单元；
16、所述放大子单元用于将滑窗子单元处理后的第一声音信号的噪声放大生成噪声信号，并将所述噪声信号和局部放电的音频信号叠加求和，并传输至滤波子单元；
17、所述滤波子单元用于将放大子单元处理后的第一声音信号基于lms自适应线性滤波，生成第二声音信号并输出至判断模块。
18、作为本专利技术所述的智能开关柜状态在线监测系统的一种优选方案，其中：所述判断模块基于第二声音信号的幅度阈值判断开关柜的运行状态，所述开关柜的运行状态包括正常状态、注意状态和异常状态，所述判断模块将所述开关柜的运行状态输入至显示模块和储存单元，当开关柜的运行状态为注意状态或异常状态时，所述数据处理模块将第二电磁波信号的特征量传输至训练模块。
19、作为本专利技术所述的智能开关柜状态在线监测系统的一种优选方案，其中：所述判断模块包括程序单元、储存单元和执行单元；
20、所述程序单元将开关柜的运行状态为正常状态时的第二声音信号的幅度阈值设定为，将开关柜的运行状态为异常状态时的第二声音信号的幅度阈值为，所述程序单元接收所述数据处理模块传输的第二声音信号的声音幅值，所述第二声音信号的声音幅值输入所述程序单元，所述程序单元对第二声音信号的声音幅值基于第二声音信号的幅度阈值进行判断，获取开关柜的运行状态，并将所述开关柜的运行状态输入执行单元；
21、所述执行单元基于程序单元的输出的所述开关柜的运行状态，选择所述第二电磁波信号的特征量的传输路径；
22、当所述开关柜的运行状态为正常状态时，所述执行单元将所述正常状态输入显示模块，并将所述第二电磁波信号的特征量传输至储存单元；
2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于，包括数据采集模块、数据处理模块、训练模块、定位模块、判断模块和显示模块；
2.如权利要求1所述的智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于：所述数据采集模块包括特高频传感器和声音传感器；
3.如权利要求2所述的智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于：所述第二处理单元处理包括预加重子单元、滑窗子单元、放大子单元和滤波子单元；
4.如权利要求3所述的智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于：所述判断模块基于第二声音信号的幅度阈值判断开关柜的运行状态，所述开关柜的运行状态包括正常状态、注意状态和异常状态，所述判断模块将所述开关柜的运行状态输入至显示模块和储存单元，当开关柜的运行状态为注意状态或异常状态时，所述数据处理模块将第二电磁波信号的特征量传输至训练模块。
5.如权利要求4所述的智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于：所述判断模块包括程序单元、储存单元和执行单元；
6.如权利要求5所述的智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于：所述训练模块包括故障单元和训练单元，所述故障单元用于接收
7.如权利要求6所述的智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于：所述第一对应关系为训练模块通过第二电磁波信号的特征量，在时域和频域对第二电磁波信号的频谱图进行加权，判断开关柜的局部放电故障种类。
8.如权利要求7所述的智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于：所述训练模块接收所述幅值、所述相位和所述局部放电次数，并分别将所述幅值、所述相位和所述局部放电次数按比例分为训练集和测试集，基于所述第一对应关系判断所述局部放电故障种类，并基于神经网络预测所述局部放电故障种类的发生概率；
9.如权利要求8所述的智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于：所述定位模块基于世界坐标系构建新的坐标系，并判断所述故障点的定位；
10.如权利要求9所述的智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于：基于世界坐标系，令特高频传感器A、特高频传感器B和特高频传感器C的空间坐标分别为、和，，原点连接特高频传感器A形成的向量为，原点连接特高频传感器B形成的向量为，原点连接特高频传感器C形成的向量为，特高频传感器C连接特高频传感器A形成的向量为，以特高频传感器A为原点，特高频传感器A到特高频传感器B的方向为新的x轴，记为轴，原世界坐标系的方向为轴，特高频传感器A与特高频传感器B连接，生成向量，特高频传感器A与特高频传感器C连接，生成向量，向量叉乘向量，生成新的向量，新的向量的方向为新的轴的方向，记新的轴为轴，故障点到新坐标系的原点形成的定位向量为，构造旋转矩阵，平移矩阵，所述故障点的定位向量的计算表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于，包括数据采集模块、数据处理模块、训练模块、定位模块、判断模块和显示模块；
2.如权利要求1所述的智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于：所述数据采集模块包括特高频传感器和声音传感器；
3.如权利要求2所述的智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于：所述第二处理单元处理包括预加重子单元、滑窗子单元、放大子单元和滤波子单元；
4.如权利要求3所述的智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于：所述判断模块基于第二声音信号的幅度阈值判断开关柜的运行状态，所述开关柜的运行状态包括正常状态、注意状态和异常状态，所述判断模块将所述开关柜的运行状态输入至显示模块和储存单元，当开关柜的运行状态为注意状态或异常状态时，所述数据处理模块将第二电磁波信号的特征量传输至训练模块。
5.如权利要求4所述的智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于：所述判断模块包括程序单元、储存单元和执行单元；
6.如权利要求5所述的智能开关柜状态在线监测系统，其特征在于：所述训练模块包括故障单元和训练单元，所述故障单元用于接收所述第二电磁波信号的特征量，基于所述第二电磁波信号的特征量的频谱图识别开关柜局部放电故障种类并统计开关柜局部放电次数，建立开关柜局部放电故障种类与发生所述故障种类的对应关系，称所述开关柜局部放电故障种类与发生所述开关柜局部放电故障种类的对应关系为第一对应关系并输入至训练单元中训练，所述训练单元输入信号为第二电磁波信号的特征量，输出信号为开关柜局部放电故障种类和所述开关...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓勇，王志川，杜刘森，邓强强，王嘉易，李林，徐昆，曾清竹，唐可，黄华林，
申请(专利权)人：成都工百利自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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