一种配电网绝缘子沿面放电在线监测系统及方法与流程

本发明涉及配电网绝缘状态监测，具体涉及一种配电网绝缘子沿面放电在线监测系统及方法。

背景技术：

1、随着城市配电网电缆化率持续提升，10kv电缆线路后段的开关柜、环网柜、开闭所等户内配电设备中，环氧树脂绝缘子被大量用作支撑及绝缘部件。此类绝缘子在运行中易受潮气侵入、盐雾沉积、粉尘附着、表面划伤及长期电场作用的影响，导致表面电阻下降并形成泄漏通道，进而诱发沿面放电。若沿面放电未能被及时发现和处置，可能发展为闪络击穿，最终引起馈线跳闸，对供电可靠性造成严重影响。

2、目前，电缆状态监测技术主要针对电缆本体、中间接头和终端，传感器通常直接布置于被监测接头或接地引线上。而对于分布在线路后段户内设备中的环氧树脂绝缘子，运维单位仍主要依赖定期巡检、停电预防性试验或携带式局部放电检测仪进行抽检。这种运维方式存在明显不足：监测盲区较大，间歇性缺陷难以在非巡检时段被捕捉，且无法对绝缘子的劣化趋势进行连续追踪。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种配电网绝缘子沿面放电在线监测系统及方法，以实现非侵入、不停电的连续在线监测，弥补人工巡检与停电试验存在的监测盲区大、间歇性缺陷难以捕捉的不足。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种配电网绝缘子沿面放电在线监测系统，包括：

3、宽频采集探头，套接于被监测馈线首端或开关柜进线侧的三相电缆外部，所述宽频采集探头包括环形磁芯和绕设于所述环形磁芯上的感应线圈，电缆屏蔽接地线从所述环形磁芯的中心孔回穿后接地，所述宽频采集探头用于感知三相电流矢量和对应的高频磁场变化并输出电压信号；

4、信号采集调理模块，与所述宽频采集探头的输出端连接，用于对所述电压信号进行调理和模数转换，输出数字采样数据；

5、边缘处理单元，与所述信号采集调理模块连接，用于接收所述数字采样数据，对异常放电波形进行识别分析，输出缺陷类型识别结果和风险等级信息。

6、优选地，所述宽频采集探头还包括特征频段滤波器，连接于所述感应线圈的输出端，用于滤除工频分量、低频负荷波动分量及高于有效监测频带的射频杂波，并保留与沿面放电相关的高频特征分量。

7、优选地，所述边缘处理单元包括双模式采集控制器；所述双模式采集控制器配置有手动实时模式和自动触发模式：在手动实时模式下，对数字采样数据进行降采样并推送轻量化帧；在自动触发模式下，持续计算采样数据的峰值、能量、重复率、上升沿斜率和频带能量比特征值。

8、优选地，所述自动触发模式采用背景自适应阈值，所述背景自适应阈值按以下公式计算：

9、

10、其中，为滑动背景窗口内特征值的均值，为滑动背景窗口内特征值的标准差，为灵敏度系数。

11、优选地，所述边缘处理单元包括本地环形缓存，用于当特征值超过触发阈值时，捕获包含触发前数据和触发后数据的完整波形并存入所述本地环形缓存，还用于暂存通信中断期间待补发的识别结果与波形数据。

12、优选地，所述边缘处理单元设有端侧识别模型和典型放电特征库；所述边缘处理单元用于对触发波形进行预处理、脉冲分割与时频特征提取后，将得到的脉冲时频图像及特征向量输入所述端侧识别模型，并与所述典型放电特征库中预存的各类放电特征进行比对，在本地完成缺陷类型识别并输出分类置信度。

13、优选地，所述边缘处理单元根据放电幅值、脉冲能量、重复率、持续时间及趋势变化率计算风险指数，并将所述风险指数映射为多级风险等级。

14、优选地，所述边缘处理单元还用于通过滑动窗口按预设时间粒度统计风险指数的变化趋势，当风险指数连续上升且变化率超过预设速率阈值时，生成绝缘劣化趋势预警信号。

15、本发明还提供一种配电网绝缘子沿面放电在线监测方法，应用于所述的配电网绝缘子沿面放电在线监测系统，包括以下步骤：

16、通过套接于被监测馈线首端或开关柜进线侧三相电缆外部的宽频采集探头，感知三相电流矢量和对应的高频磁场变化并输出电压信号，其中电缆屏蔽接地线从所述宽频采集探头的磁芯中心孔回穿后接地；

17、对所述电压信号进行调理和模数转换，得到数字采样数据；

18、对所述数字采样数据中的异常放电波形进行识别分析，输出缺陷类型识别结果和风险等级信息。

19、本发明还提供一种配电网绝缘子沿面放电在线监测系统，包括：

20、一个或多个处理器；

21、存储器；

22、一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个应用程序被配置用于执行所述配电网绝缘子沿面放电在线监测方法。

23、本发明带来的有益效果在于：本发明针对10kv配电网户内环氧树脂绝缘子沿面放电缺乏专项在线监测手段的问题，采用馈线首端三相电缆外部套接宽频采集探头的远端监测架构，实现非侵入、不停电的连续在线监测，弥补了人工巡检与停电试验存在的监测盲区大、间歇性缺陷难以捕捉的不足。通过屏蔽接地线回穿的硬件级抗干扰结构配合专属特征频段滤波，有效抑制工频负荷干扰与带外射频杂波；搭配高速高分辨率采集链路，完整保留纳秒级脉冲上升沿、相位分布及频谱细节，为缺陷识别提供高保真数据支撑。系统采用双模式采集与本地环形缓存协同机制，实时模式推送轻量化帧满足在线可视化需求，异常触发后捕获完整上下文波形，并在本地通过端侧智能模型完成缺陷类型识别、风险分级与绝缘劣化趋势预判，仅上传结构化结果与关联波形快照，大幅降低通信带宽且不依赖云端实时连通。系统整体部署适配多种户内配电场景，构建了从异常感知到告警处置、趋势追踪的完整运维闭环，显著提升了配电网绝缘隐患的早发现、早预警与早处置能力。

1.一种配电网绝缘子沿面放电在线监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述宽频采集探头还包括特征频段滤波器，连接于所述感应线圈的输出端，用于滤除工频分量、低频负荷波动分量及高于有效监测频带的射频杂波，并保留与沿面放电相关的高频特征分量。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述边缘处理单元包括双模式采集控制器；所述双模式采集控制器配置有手动实时模式和自动触发模式：在手动实时模式下，对数字采样数据进行降采样并推送轻量化帧；在自动触发模式下，持续计算采样数据的峰值、能量、重复率、上升沿斜率和频带能量比特征值。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，其特征在于，所述自动触发模式采用背景自适应阈值，所述背景自适应阈值按以下公式计算：

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述边缘处理单元包括本地环形缓存，用于当特征值超过触发阈值时，捕获包含触发前数据和触发后数据的完整波形并存入所述本地环形缓存，还用于暂存通信中断期间待补发的识别结果与波形数据。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述边缘处理单元设有端侧识别模型和典型放电特征库；所述边缘处理单元用于对触发波形进行预处理、脉冲分割与时频特征提取后，将得到的脉冲时频图像及特征向量输入所述端侧识别模型，并与所述典型放电特征库中预存的各类放电特征进行比对，在本地完成缺陷类型识别并输出分类置信度。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述边缘处理单元根据放电幅值、脉冲能量、重复率、持续时间及趋势变化率计算风险指数，并将所述风险指数映射为多级风险等级。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述边缘处理单元还用于通过滑动窗口按预设时间粒度统计风险指数的变化趋势，当风险指数连续上升且变化率超过预设速率阈值时，生成绝缘劣化趋势预警信号。

9.一种配电网绝缘子沿面放电在线监测方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1至8任一项所述的配电网绝缘子沿面放电在线监测系统，包括以下步骤：

10.一种配电网绝缘子沿面放电在线监测系统，其特征在于，包括：