电缆分支箱在线运行监测方法、系统及电缆分支箱与流程

本发明涉及配电设备运行状态检测领域，具体涉及一种利用连接节点两侧高频磁场信号与工频电流相位关系，对电缆分支箱连接节点进行在线监测的方法、系统及电缆分支箱。

背景技术：

1、电缆分支箱长期安装在道路、园区或配电房外侧。箱内的母排连接、肘形电缆接头以及分支端子在投运后经受负荷循环、振动、潮气侵入和紧固力衰减，接触面会逐渐出现微小间隙。间隙尚未发展到持续放电时，接头温度未必明显升高，但在交流电流过零附近可能已经出现短时熄弧和再次导通。现场巡视不易观察到这一阶段。

2、现有在线监测较多采用温度传感器。温度能够反映接触电阻增大后的发热结果，却同时受环境温度、负荷电流、柜内风道和相邻回路发热影响。雨后降温、支路切换或短时大负荷都可能改变温升曲线。为了避免误报，温度阈值往往设得较宽，微小接触劣化不易在早期被识别。

3、另一类方法采集局部放电、高频电流或高频磁场脉冲。电缆分支箱的多条支路共用母线，邻近电缆、开关动作和外部配电设备产生的脉冲会沿导体传播到监测点。单只传感器只能获取脉冲幅值和到达时刻，不能确认脉冲是由本连接节点产生，还是从其他支路传导经过。简单增加传感器数量仍不足以解决归属问题，原因在于两侧传感器如果只做幅值相加，外来脉冲同样会同时出现在两个通道中。

4、接触微弧还有一个物理特征。交流电流接近过零时，原有电弧容易熄灭；电压恢复后，如果接触间隙仍存在，可能再次击穿。该过程同负荷电流的过零斜率有关。把所有高频脉冲按固定幅值阈值统计，会把负荷改变引起的脉冲强弱变化混淆为连接状态的变化。不同极性半周出现一次的偶发噪声也会造成干扰。

5、因此，需要一种适合电缆分支箱多支路环境的监测方法。该方法应先判断高频脉冲的传播方向，把本连接节点产生的脉冲从穿过节点的外来脉冲中分离出来，再利用交流过零前后的物理阶段和相反极性半周之间的重复性判断连接状态，同时避免在开关拓扑或负荷明显变化时误用历史基准。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：在电缆分支箱存在多支路传播干扰和运行负荷变化的情况下，如何识别由具体连接节点产生的过零附近微弧活动，并据此确定连接节点的状态。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种电缆分支箱在线运行监测方法。在待监测连接节点两侧分别采集高频磁场信号，同时采集流经该节点的工频电流。以工频电流的过零时刻划分过零前时窗和过零后时窗，对两个高频通道进行传播时延校正。沿同一方向依次到达两侧传感位置的脉冲被识别为过境脉冲；由连接节点向两侧传播的脉冲被保留为局部源脉冲。

3、对过零前时窗和过零后时窗内的局部源脉冲分别进行统计，构建对应半周的熄弧分量和重燃分量。两个分量利用电流过零点的电流变化率进行归一化。先后相接且电流极性相反的两个半周组成半周对，根据两个半周中熄弧分量、重燃分量以及脉冲相位分布的重复关系形成连接状态特征。开关拓扑未改变且负荷满足可比条件时，连接状态特征才与该节点的有效基准带进行比较。

4、传播时延可由运行过程中自然出现的过境脉冲校准。两个通道中幅值包络和主频带相近的脉冲组成候选脉冲对，互相关峰确定候选传播时延。候选传播时延在连续多个脉冲对中保持稳定后，更新通道间传播时延。由此可补偿传感器安装距离、引线长度和采样通道固定延时。

5、熄弧分量可以由过零前局部源脉冲的能量、数量和末次脉冲距过零时刻的间隔共同表征。重燃分量可以由过零后局部源脉冲的能量、数量和首次脉冲距过零时刻的间隔共同表征。本发明不要求把这些量强行压缩成一个无量纲分数，可以保留为按同一量纲逐项比较的特征组。

6、本发明还提供电缆分支箱在线运行监测系统。该系统包括信号采集模块、源脉冲分离模块、相位分量生成模块、半周配对模块和状态比较模块。各模块依次完成信号取得、传播方向分离、熄弧与重燃分量生成、相反极性半周配对以及受工况门控的基准比较。

7、本发明还提供计算机可读存储介质和电缆分支箱。电缆分支箱在连接节点两侧设置敏感方向相反的两个高频磁场传感器，在连接节点回路上设置工频电流传感器，并由监测控制器执行上述监测处理。

8、与仅用单点温度或单端脉冲幅值的方式相比，本发明先依据两侧到达关系剔除外来过境脉冲，连接状态可以定位至具体节点。过零前后的局部源脉冲分别对应熄弧和重燃阶段，负荷电流的过零斜率被作为归一化依据，因而同一节点在不同但可比的负荷下仍可使用同一组状态特征。相反极性半周的重复关系用于排除偶发脉冲，拓扑和负荷门控则避免支路切换时更新错误基准。上述效果均来自各处理步骤的时序与逻辑依赖关系，而不是多个检测量的简单并列。

9、第一高频磁场信号和第二高频磁场信号分别来自待监测连接节点两侧，两信号在统一时钟下用于判断脉冲的到达先后和初始偏转方向。

1.一种电缆分支箱在线运行监测方法，其特征在于，包括：在电缆分支箱的待监测连接节点两侧分别采集第一高频磁场信号和第二高频磁场信号，并采集流经所述待监测连接节点的工频电流；

2.根据权利要求1所述的电缆分支箱在线运行监测方法，其特征在于，传播时延校正包括：在未检出局部源脉冲的校准区间内，从所述第一高频磁场信号和第二高频磁场信号中筛选幅值包络和主频带均匹配的过境脉冲对；

3.根据权利要求1所述的电缆分支箱在线运行监测方法，其特征在于，剔除过境脉冲包括：将经过传播时延校正的第一高频磁场信号和第二高频磁场信号分别转换为脉冲事件序列；

4.根据权利要求1所述的电缆分支箱在线运行监测方法，其特征在于，熄弧分量由过零前时窗内各局部源脉冲的脉冲能量、脉冲个数和末次脉冲至电流过零时刻的间隔共同表征，重燃分量由过零后时窗内各局部源脉冲的脉冲能量、脉冲个数和电流过零时刻至首次脉冲的间隔共同表征；

5.根据权利要求1所述的电缆分支箱在线运行监测方法，其特征在于，重复关系包括：计算半周对中两个半周的归一化熄弧分量之间的熄弧偏差、归一化重燃分量之间的重燃偏差以及局部源脉冲相位分布之间的相似度；

6.根据权利要求1所述的电缆分支箱在线运行监测方法，其特征在于，负荷满足可比条件包括：当前半周对与形成所述有效基准带时预先选定的一个基准半周对之间，工频电流有效值的相对差、电流过零点的电流变化率相对差和电流总谐波畸变率的差值分别处于对应可比范围；

7.根据权利要求1所述的电缆分支箱在线运行监测方法，其特征在于，有效基准带按照以下方式建立：在连接节点经紧固并完成投运确认后的基准采集期内，按开关拓扑标识和负荷区间对连接状态特征分组；

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

9.一种电缆分支箱在线运行监测系统，其特征在于，包括：信号采集模块，用于采集待监测连接节点两侧的第一高频磁场信号和第二高频磁场信号以及流经待监测连接节点的工频电流；

10.一种电缆分支箱，其特征在于，包括箱体、设置在箱体内的母线、与母线连接的至少两条分支电缆、位于母线与分支电缆之间的连接节点、分别设置在连接节点两侧且敏感方向相反的两个高频磁场传感器、用于采集流经连接节点的工频电流的电流传感器以及监测控制器；