一种金属封闭设备多频段放电信号筛选识别系统的制作方法

本发明涉及电气设备绝缘性能检测及局部放电检测，尤其涉及一种金属封闭设备多频段放电信号筛选识别系统。

背景技术：

1、金属封闭配电开关设备广泛应用于配电系统，其内部绝缘状态直接关系到供电安全。设备长期运行后，绝缘件可能因电场应力、潮湿、局部污秽或机械缺陷产生局部放电，并在劣化加深时形成更强的高频突发放电信号。由于设备采用金属封闭结构，放电信号在传播过程中容易受到屏蔽衰减、反射和相位偏移影响。

2、现有局部放电检测通常采用暂态地电压、特高频、高频电流等检测方式，分别采集柜体外表面暂态地电压信号、特高频电磁波信号和接地回路高频脉冲电流信号，并结合电源同步信号生成相位图谱或脉冲统计结果。部分检测系统还可以通过阈值截取、图谱显示、数据保存和离线分析，对开关设备放电类型及严重程度进行判断。

3、但是，现有方式多侧重于单频段检测结果或固定阈值触发，难以在金属封闭结构导致信号衰减和相位偏移的情况下，将工频相位周期脉冲信号与高频突发特征进行统一相位关联；当局部放电活动由微弱脉冲向高频突发放电演化时，容易出现早期脉冲漏检、高频突发信号漏捕或误触发以及放电演化过程无法连续追踪的问题。

4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供一种金属封闭设备多频段放电信号筛选识别系统，用以解决现有局部放电检测方式在金属封闭配电开关设备绝缘状态检测中，难以对受屏蔽衰减和相位偏移影响的多频段放电信号进行统一相位关联，且难以根据局部放电活跃程度捕获高频突发放电并连续追踪放电演化过程的问题。

2、本发明的技术方案为：一种金属封闭设备多频段放电信号筛选识别系统，应用于智能配电系统中的金属封闭配电开关设备绝缘状态检测，包括如下模块：多频段局放采集模块，用于获取所述金属封闭配电开关设备在运行状态下产生的多频段放电信号，基于电源同步基准为所述多频段放电信号附加工频相位标记，并按检测频段分离生成工频相位周期脉冲信号和高频突发特征信号；相位窗脉冲提取模块，用于根据与所述工频相位周期脉冲信号对应的相位偏移量生成目标相位窗，并提取所述目标相位窗内表征绝缘缺陷活动的目标局部放电脉冲；局放密度评价模块，用于统计所述目标局部放电脉冲在所述目标相位窗内的命中次数、单位时间脉冲密度和相位集中度，生成局放密度等级；高频触发敏化模块，用于在所述局放密度等级满足预设活跃劣化条件时，将针对所述高频突发特征信号的常规触发阈值切换为敏感触发阈值，并在所述高频突发特征信号满足目标触发条件时生成高频放电捕获状态；高频校准截取模块，用于对所述高频放电捕获状态下的高频突发特征信号进行衰减补偿和延迟校准，得到校准后高频突发信号，并截取包含过渡信号的完整时间序列；同源演化识别模块，用于根据所述目标局部放电脉冲的第一时间戳和所述完整时间序列的第二时间戳进行时序对齐，并根据对齐后的时序放电序列生成故障演化记录。

3、优选地，所述多频段局放采集模块进一步用于：分别接入暂态地电压检测单元、特高频检测单元、高频电流检测单元和电源同步单元；获取所述金属封闭配电开关设备柜体外表面的暂态地电压信号、局部放电产生的特高频电磁波信号和接地回路中的高频脉冲电流信号；根据所述电源同步单元提供的工频相位基准，使不同检测频段的放电信号具有可比对的相位标记。

4、优选地，所述多频段局放采集模块进一步用于：按照暂态地电压检测通道、特高频检测通道和高频电流检测通道，对所述多频段放电信号进行带通分离；滤除非目标频带干扰，并分别形成工频相位周期脉冲信号、高频电磁突发信号和高频电流突发信号；将所述工频相位周期脉冲信号输出至所述相位窗脉冲提取模块，将所述高频电磁突发信号和所述高频电流突发信号作为所述高频突发特征信号输出至所述高频触发敏化模块。

5、优选地，所述相位窗脉冲提取模块进一步用于：获取所述金属封闭配电开关设备的封闭腔体结构层数据和屏蔽层材质数据；根据所述封闭腔体结构层数据、所述屏蔽层材质数据以及现场标定数据，确定高频衰减值和相位偏移量；在所述高频衰减值满足预设补偿条件时，对所述相位偏移量进行补偿得到目标偏移量；根据所述目标偏移量设定所述目标相位窗的起始时间和终止时间，并通过所述目标相位窗截取候选局部放电脉冲。

6、优选地，所述相位窗脉冲提取模块和所述局放密度评价模块进一步用于：根据所述候选局部放电脉冲的脉冲幅值、相位位置和重复出现状态进行分类识别，获得所述目标局部放电脉冲；将所述目标局部放电脉冲封装为脉冲对象，所述脉冲对象至少包括脉冲标识、幅值、相位位置、命中时间、检测频段标识和置信度；基于所述脉冲对象统计所述命中次数、所述单位时间脉冲密度和所述相位集中度，并在所述命中次数和所述相位集中度满足设定条件时生成所述局放密度等级。

7、优选地，所述高频触发敏化模块进一步用于：提取所述高频突发特征信号的幅值突变量、相位特征和检测频段标识；根据所述幅值突变量、所述相位特征、所述检测频段标识和所述局放密度等级生成瞬态映射值；在所述局放密度等级满足所述预设活跃劣化条件时，将所述敏感触发阈值确定为目标触发阈值；当所述瞬态映射值大于所述目标触发阈值时，生成高频突发放电捕获状态，并将所述高频突发放电捕获状态作为所述高频放电捕获状态。

8、优选地，所述高频触发敏化模块进一步用于：对所述幅值突变量、所述相位特征、所述检测频段标识和所述局放密度等级进行归一化处理；将归一化处理后的幅值突变量记为幅值突变归一值，将归一化处理后的相位特征记为相位匹配归一值，将所述检测频段标识转换为检测频段权重值，并将所述局放密度等级转换为局放密度等级值；按照预设权重对所述幅值突变归一值、所述相位匹配归一值、所述检测频段权重值和所述局放密度等级值进行加权求和，并将加权求和结果限幅至0至1，生成所述瞬态映射值；当所述局放密度等级未满足所述预设活跃劣化条件时，保持所述常规触发阈值，并阻止所述高频突发特征信号直接进入敏感触发状态。

9、优选地，所述高频校准截取模块进一步用于：对所述高频放电捕获状态下的高频突发特征信号进行频域变换，提取频段值、幅值序列和相位角，形成目标突发矩阵；根据所述目标突发矩阵计算衰减误差向量和相位偏移梯度；根据所述衰减误差向量和所述相位偏移梯度构建联合校准参数；基于所述联合校准参数对所述目标突发矩阵执行逆向补偿，得到所述校准后高频突发信号。

10、优选地，所述高频校准截取模块进一步用于：采用状态观测滤波模型计算所述衰减误差向量和所述相位偏移梯度；所述状态观测滤波模型为卡尔曼滤波模型；所述联合校准参数包括与所述金属封闭配电开关设备封闭腔体内信号传输衰减对应的补偿值以及与传播延迟对应的延迟量；当所述校准后高频突发信号满足预设幅值突变量和持续时间条件时，截取触发前历史信号、触发时刻信号和触发后延续衰减信号，生成所述完整时间序列。

11、优选地，所述同源演化识别模块进一步用于：计算所述第一时间戳和所述第二时间戳之间的初始时间偏移量；根据所述初始时间偏移量平移所述目标局部放电脉冲，得到候选匹配脉冲；将所述候选匹配脉冲和所述完整时间序列分别转换为具有相同字段的归一化特征序列，并采用动态时间规整算法计算两个归一化特征序列之间的序列距离值；在所述序列距离值小于预设距离阈值时，将所述候选匹配脉冲与所述完整时间序列确定为同源放电演化事件；对所述同源放电演化事件对应的时序放电序列进行聚类划分，并在聚类簇中心距离满足预设边界提取条件时提取边界数据，生成所述故障演化记录；将所述故障演化记录与配电站点信息、配电开关设备编号、测点信息、触发时间、检测频段标识、局放密度等级和高频放电捕获状态关联保存，以供智能配电系统的配电开关设备状态巡检和绝缘状态评估调用。

12、本发明的有益效果在于：本发明通过多频段局放采集模块将暂态地电压检测单元、特高频检测单元、高频电流检测单元和电源同步单元接入同一放电信号处理链条，使不同检测频段的放电信号具有可比对的相位标记；通过相位窗脉冲提取模块基于封闭腔体结构层数据和屏蔽层材质数据确定目标相位窗，使候选局部放电脉冲能够在相位偏移被补偿的条件下被筛选；通过局放密度评价模块生成局放密度等级，使高频触发敏化具有绝缘缺陷活跃程度依据；通过高频触发敏化模块在预设活跃劣化条件成立时切换敏感触发阈值，并通过高频校准截取模块和同源演化识别模块完成衰减补偿、延迟校准、时序对齐和故障演化记录保存，从而改善现有检测方式难以关联多频段信号、难以捕获劣化过渡过程的问题。