一种高压隔离开关的闪络风险预测方法及系统与流程

本发明涉及故障预测。更具体地，本发明涉及一种高压隔离开关的闪络风险预测方法及系统。

背景技术：

1、高压隔离开关是变电站中用于形成明显电气隔离断口的重要设备，其支柱绝缘子长期处于户外运行环境，绝缘子表面受到积污、受潮等因素影响后，表面电导增强，并可能经历泄漏电流增大、局部干带形成、局部电弧发展直至沿面闪络的过程。因此，利用运行状态下能够取得的电气信号识别表面放电的发展趋势，是高压隔离开关外绝缘状态监测的重要内容。

2、现有技术已经提出基于泄漏电流进行污闪预警的方法，例如，公开号为cn103823165a的中国专利申请文件公开了一种基于泄漏电流的绝缘子污闪预警方法及其系统，针对包括变电站隔离开关支柱绝缘子在内的监测对象，提取泄漏电流的有效值、幅值和脉冲数，并结合环境相对湿度输入神经网络，以获得绝缘子的污秽等级。该方法能够利用泄漏电流特征反映绝缘状态，但其判断基础主要是若干泄漏电流统计特征与污秽等级之间的对应关系。

3、另一类方法从污秽绝缘子表面电弧的物理发展过程进行判断，例如，授权公告号为cn103076548b的中国专利文件公开了一种用表面电导率和泄漏电流预测闪络电压的方法，通过测量表面电导率，并结合绝缘子形状参数建立动态电弧模型，计算泄漏电流和电弧的发展趋势，从而预测最低闪络电压。该类方法能够描述表面电弧发展的物理过程，但需要取得表面电导率以及与电弧模型有关的多项参数，其在线应用依赖相应模型参数和成立条件。

4、对于实际交流运行过程，泄漏电流受到运行电压、绝缘子表面状态以及局部放电状态等多种因素共同影响，其波形和幅值会随运行条件发生变化，单纯根据泄漏电流幅值、有效值、脉冲数或者变化趋势进行评价时，难以仅依据单一或少量统计特征准确区分不同性质的放电状态；而直接建立动态电弧模型，又需要对难以在线直接获取的表面状态和电弧参数进行估计。

5、同时，污秽绝缘表面的放电过程具有明显的动态变化特征，不同发展阶段在泄漏电流中的表现可能存在重叠，仅依据某一时刻或者某一类特征参数进行判断，难以稳定反映放电状态的持续发展趋势。因此，现有基于泄漏电流特征评价或者动态电弧模型的方法，在运行条件变化以及绝缘表面状态逐渐恶化的情况下，仍存在对闪络风险发展趋势识别不够准确的问题。

技术实现思路

1、为解决上述现有方法难以准确识别绝缘表面放电状态及闪络风险发展趋势的技术问题，本发明在如下的多个方面中提供方案。

2、在第一方面中，本发明提供了一种高压隔离开关的闪络风险预测方法，包括：

3、采集目标高压隔离开关的同一支柱绝缘子的运行电压波形、泄漏电流波形和分合闸到位状态，在分闸稳定到位时间区间或者合闸稳定到位时间区间内依据运行电压相邻过零时刻形成具有电压极性的完整工频半周；

4、根据完整工频半周的同步运行电压和泄漏电流获取半周净耗散能量，并根据半周净耗散能量确定有效耗散半周；根据有效耗散半周的半周净耗散能量和运行电压，分别确定用于表征不可逆耗散强弱的半周归一耗散强度和用于表征净耗散能量在不同运行电压水平上相对分布位置的能量支撑电压比；

5、对连续同极性有效耗散半周之间的半周归一耗散强度和能量支撑电压比分别进行比较，根据比较结果确定自持放电增强迁移结果；

6、根据正极性和负极性的自持放电增强迁移结果，输出目标支柱绝缘子的闪络风险预测结果。

7、优选地，所述采集目标高压隔离开关的同一支柱绝缘子的运行电压波形、泄漏电流波形和分合闸到位状态，包括：

8、采用同一采样时钟同步采集运行电压波形和泄漏电流波形，并同步记录分闸到位状态和合闸到位状态；以目标支柱绝缘子高电位端相对于接地参考端的方向为运行电压正方向，以从目标支柱绝缘子高电位端流向接地参考端的方向为泄漏电流正方向，对与泄漏电流正方向相反的泄漏电流采样值进行符号取反；采样前校准电压采集通道和电流采集通道，并分别确定电压采样最大误差和泄漏电流采样最大误差。

9、优选地，所述形成具有电压极性的完整工频半周，包括：

10、在分闸到位状态为到位且合闸到位状态为未到位时，形成分闸稳定到位时间区间，在合闸到位状态为到位且分闸到位状态为未到位时，形成合闸稳定到位时间区间；在各稳定到位时间区间内确定相邻运行电压过零时刻，将相邻运行电压过零时刻之间的时间范围作为完整工频半周，并根据完整工频半周内运行电压的正负确定电压极性。

11、优选地，所述根据完整工频半周的同步运行电压和泄漏电流获取半周净耗散能量，包括：

12、对完整工频半周内同步运行电压与泄漏电流的乘积进行时间积分，得到半周净耗散能量。

13、优选地，所述根据半周净耗散能量确定有效耗散半周，包括：

14、针对同一完整工频半周，将每个运行电压采样值增加电压采样最大误差且将每个泄漏电流采样值增加泄漏电流采样最大误差，形成第一种误差边界组合；将每个运行电压采样值增加电压采样最大误差且将每个泄漏电流采样值减小泄漏电流采样最大误差，形成第二种误差边界组合；将每个运行电压采样值减小电压采样最大误差且将每个泄漏电流采样值增加泄漏电流采样最大误差，形成第三种误差边界组合；将每个运行电压采样值减小电压采样最大误差且将每个泄漏电流采样值减小泄漏电流采样最大误差，形成第四种误差边界组合；

15、分别利用四种误差边界组合计算四个误差边界半周净耗散能量，将四个误差边界半周净耗散能量分别与该完整工频半周的半周净耗散能量计算绝对差，将四个绝对差中的最大值作为该完整工频半周的半周净耗散能量可分辨边界；当半周净耗散能量大于对应的半周净耗散能量可分辨边界时，将该完整工频半周确定为有效耗散半周，否则确定为无效耗散半周。

16、优选地，所述半周归一耗散强度通过将有效耗散半周的半周净耗散能量除以同一有效耗散半周内运行电压平方的时间积分得到。

17、优选地，所述能量支撑电压比满足表达式：

18、；

19、式中，为第个完整工频半周被确定为有效耗散半周时的能量支撑电压比；为第个完整工频半周的起始运行电压过零时刻；为第个完整工频半周的结束运行电压过零时刻；为从到范围内的积分时间变量；为第个完整工频半周在积分时刻的运行电压；为第个完整工频半周在积分时刻的泄漏电流；表示绝对值符号；为第个完整工频半周被确定为有效耗散半周时的半周峰值电压，为峰值标记；为第个完整工频半周的半周净耗散能量；表示对积分时间变量积分。

20、优选地，所述对连续同极性有效耗散半周之间的半周归一耗散强度和能量支撑电压比分别进行比较，根据比较结果确定自持放电增强迁移结果，包括：

21、针对每个有效耗散半周，分别利用四种误差边界组合重新计算半周归一耗散强度和能量支撑电压比，得到四个误差边界半周归一耗散强度和四个误差边界能量支撑电压比；

22、分别计算四个误差边界半周归一耗散强度与该有效耗散半周的半周归一耗散强度之间的绝对差，将四个绝对差中的最大值作为该有效耗散半周的半周归一耗散强度计算误差界限；分别计算四个误差边界能量支撑电压比与该有效耗散半周的能量支撑电压比之间的绝对差，将四个绝对差中的最大值作为该有效耗散半周的能量支撑电压比计算误差界限；

23、对于连续同极性的当前有效耗散半周和前一有效耗散半周，将两个有效耗散半周的半周归一耗散强度计算误差界限之和作为半周归一耗散强度的比较可分辨界限，将两个有效耗散半周的能量支撑电压比计算误差界限之和作为能量支撑电压比的比较可分辨界限；

24、当前有效耗散半周的半周归一耗散强度与前一有效耗散半周的半周归一耗散强度之间的差值大于半周归一耗散强度的比较可分辨界限时，确定半周归一耗散强度发生可分辨增大；当当前有效耗散半周的半周归一耗散强度与前一有效耗散半周的半周归一耗散强度之间的差值小于半周归一耗散强度的比较可分辨界限的负值时，确定半周归一耗散强度发生可分辨降低；否则，确定半周归一耗散强度未发生可分辨变化；

25、当前有效耗散半周的能量支撑电压比与前一有效耗散半周的能量支撑电压比之间的差值大于能量支撑电压比的比较可分辨界限时，确定能量支撑电压比发生可分辨增大；当前有效耗散半周的能量支撑电压比与前一有效耗散半周的能量支撑电压比之间的差值小于能量支撑电压比的比较可分辨界限的负值时，确定能量支撑电压比发生可分辨降低；否则，确定能量支撑电压比未发生可分辨变化；

26、当半周归一耗散强度发生可分辨增大或者未发生可分辨变化、能量支撑电压比发生可分辨降低或者未发生可分辨变化，并且半周归一耗散强度发生可分辨增大或者能量支撑电压比发生可分辨降低中的至少一种情况成立时，确定形成自持放电增强迁移结果；否则，确定未形成自持放电增强迁移结果。

27、优选地，所述根据正极性和负极性的自持放电增强迁移结果，输出目标支柱绝缘子的闪络风险预测结果，包括：

28、当正极性或者负极性的当前比较结果中至少一个为自持放电增强迁移结果时，输出闪络风险加剧结果；当正极性和负极性的当前比较结果均不是自持放电增强迁移结果时，输出当前未形成闪络风险加剧证据。

29、第二方面，本发明提供一种高压隔离开关的闪络风险预测系统，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现上述一种高压隔离开关的闪络风险预测方法。

30、通过采用上述技术方案，将上述的一种高压隔离开关的闪络风险预测方法生成计算机程序，并存储于存储器中，以被处理器加载并执行，从而根据存储器及处理器制作终端设备，方便使用。

31、本发明的有益效果在于：本发明通过在分合闸稳定到位状态下形成具有电压极性的完整工频半周，使运行电压和泄漏电流能够在统一时间范围内进行对应分析；通过获取半周净耗散能量并确定有效耗散半周，减少了采样误差对后续判断的影响；通过确定半周归一耗散强度，降低了运行电压激励变化对不可逆耗散强弱比较的直接影响，并通过确定能量支撑电压比反映了净耗散能量在不同运行电压水平上的相对分布位置；通过比较连续同极性有效耗散半周的半周归一耗散强度和能量支撑电压比，识别不可逆耗散增强以及向较低运行电压阶段发展的变化，并据此确定自持放电增强迁移结果，从而提高了对目标支柱绝缘子闪络风险发展趋势的识别能力，为绝缘状态检查和检修时机判断提供依据。