基于指纹图谱的断路器无损检测方法、系统及电缆分支箱与流程

本发明涉及电力设备状态监测领域，具体涉及一种基于指纹图谱的断路器无损检测方法、系统及电缆分支箱。

背景技术：

1、断路器是电力系统中承担负荷电流开断和故障隔离的核心设备，其运行可靠性关系到电网的安全稳定运行。传统的断路器状态监测方法主要依赖于接触式传感器，可能引入额外的干扰或安全隐患等问题。近年来，非接触式检测技术逐渐受到关注。部分现有技术提出利用宽带电磁场传感器捕获断路器分合闸过程中触头分离或闭合所激发的辐射电磁场信号，通过分析该信号的时域或频域特征来判断断路器状态。这类方法避免了物理接触，安装灵活且不影响设备原有结构，为断路器无损检测提供了新的途径。

2、然而，基于电磁辐射场信号进行断路器状态评估，在实际应用中面临以下技术问题：现有基于电磁辐射场信号的检测方法通常将分合闸的辐射场信号等同处理，采用统一的特征提取策略，这样隐含了“存在稳态燃弧段”的假设，在合闸弱信号工况下，要么提取不到有效特征，要么将预击穿单脉冲误判为完整燃弧过程，导致检测结果严重失真。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种基于指纹图谱的断路器无损检测方法、系统及电缆分支箱，通过对分合闸操作进行不同的特征提取和阶段自适应判别，并进一步进行动态阈值校准，有效保障合闸弱信号下的检测精度，降低误报率和漏报率，提升全工况下断路器状态评估的可靠性。

2、第一方面，本发明的技术方案提供一种基于指纹图谱的断路器无损检测方法，包括以下步骤：

3、在断路器操作过程中，通过非接触式电磁场传感器捕获断路器触头分离或闭合所激发的电磁辐射场信号，并基于电磁辐射场信号中的幅值突变脉冲识别触发信号，建立当前操作事件的辐射场时域波形序列；

4、识别当前操作事件为分闸操作或合闸操作，并根据识别结果设定操作类型标识符；

5、对辐射场时域波形序列进行时频变换，根据操作类型标识符选择对应的指纹特征提取策略，提取当前操作事件的多维指纹特征向量；

6、根据多维指纹特征向量判定当前操作事件的电弧过程阶段，并根据判定结果确定各电弧过程阶段指纹特征的判别优先级；

7、按照各指纹特征判别优先级，采用物理规则决策树依次对多维指纹特征向量进行阈值判别输出故障定位结果。

8、第二方面，本发明的技术方案提供一种基于指纹图谱的断路器无损检测系统，包括：

9、信号采集触发模块，用于在断路器操作过程中，通过非接触式电磁场传感器捕获断路器触头分离或闭合所激发的电磁辐射场信号，并基于电磁辐射场信号中的幅值突变脉冲识别触发信号，建立当前操作事件的辐射场时域波形序列；

10、操作类型识别模块，用于识别当前操作事件为分闸操作或合闸操作，并根据识别结果设定操作类型标识符；

11、指纹特征提取模块，用于对辐射场时域波形序列进行时频变换，根据操作类型标识符选择对应的指纹特征提取策略，提取当前操作事件的多维指纹特征向量；

12、优先级调整模块，用于根据多维指纹特征向量判定当前操作事件的电弧过程阶段，并根据判定结果确定各电弧过程阶段指纹特征的判别优先级；

13、健康度评估故障定位模块，用于按照各指纹特征判别优先级，采用物理规则决策树依次对多维指纹特征向量中进行阈值判别输出故障定位结果。

14、第三方面，本发明的技术方案提供一种电缆分支箱，包括：

15、箱体；

16、设置于箱体内的至少一个断路器；

17、以及配置有上述的基于指纹图谱的断路器无损检测系统。

18、从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：通过识别当前操作事件为分闸操作或合闸操作并设定操作类型标识符，继而根据操作类型标识符选择对应的指纹特征提取策略，分别针对分闸稳态燃弧过程和合闸预击穿单脉冲过程的物理差异提取不同维度的指纹特征，使得合闸弱信号工况下不再因统一策略隐含“存在稳态燃弧段”的假设而提取不到有效特征或产生误判。在此基础上，进一步根据操作类型选择对应的阶段判定策略，依据多维指纹特征向量判定当前电弧过程所处的具体阶段，并根据判定结果动态调整各指纹特征的判别优先级，使不同阶段下最具故障指示性的特征进行优先判别。本发明通过特征提取、阶段判定和优先级调整，使分闸与合闸两种操作工况下均能提取到物理含义匹配的指纹特征，并在各自对应的判别逻辑下完成健康状态评估，从而克服将分合闸辐射场信号等同处理所带来的检测失真问题，保障合闸弱信号工况下的检测精度，实现断路器在分闸、合闸全工况下的可靠状态评估。

1.一种基于指纹图谱的断路器无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于指纹图谱的断路器无损检测方法，其特征在于，基于电磁辐射场信号中的幅值突变脉冲识别触发信号，具体包括：

3.根据权利要求1所述的基于指纹图谱的断路器无损检测方法，其特征在于，当操作类型标识符为分闸操作时，提取的多维指纹特征向量包括：燃弧时间漂移量δt、高频段能量占比、时频熵、三相辐射场波形的时间一致性偏差值s；

4.根据权利要求1所述的基于指纹图谱的断路器无损检测方法，其特征在于，该方法还包括：获取该断路器历史检测的多维指纹特征序列，通过预设的时间序列预测模型提取历史特征的变化趋势特征，生成阈值校准系数，进而动态调整各指纹特征的判别阈值；

5.根据权利要求4所述的基于指纹图谱的断路器无损检测方法，其特征在于，获取该断路器历史检测的多维指纹特征序列，通过预设的时间序列预测模型提取历史特征的变化趋势特征，生成阈值校准系数，具体包括：

6.根据权利要求5所述的基于指纹图谱的断路器无损检测方法，其特征在于，动态调整各指纹特征的判别阈值，具体包括：

7.根据权利要求5所述的基于指纹图谱的断路器无损检测方法，其特征在于，根据多维指纹特征向量判定当前操作事件的电弧过程阶段，具体包括：

8.根据权利要求7所述的基于指纹图谱的断路器无损检测方法，其特征在于，根据判定结果确定各电弧过程阶段指纹特征的判别优先级，具体包括：

9.一种基于指纹图谱的断路器无损检测系统，其特征在于，包括：

10.一种电缆分支箱，其特征在于，包括：