一种发电厂高压电气设备绝缘检测系统的制作方法

本发明涉及电气设备状态监测，尤其是涉及一种发电厂高压电气设备绝缘检测系统。

背景技术：

1、随着现代电力系统的不断发展和电网规模的日益扩大，发电厂作为电力网络的核心枢纽，其内部高压电气设备（如变压器、gis组合电器、高压开关柜等）的安全稳定运行直接关系到整个电网的可靠性。高压电气设备在长期的运行过程中，受到高电压、大电流、机械振动以及环境温湿度变化等多重应力的综合作用，其内部绝缘材料不可避免地会发生老化、劣化甚至局部损伤。绝缘性能的下降是导致高压电气设备突发性故障和停电事故的主要诱因，因此，对高压电气设备的绝缘状态进行实时、准确地监测一直是电力系统维护的重要工作。

2、目前，本领域中对高压电气设备绝缘状态的检测主要依赖于定期的停电预防性试验和部分在线监测技术。传统的在线监测技术多采用单一的传感器（如单一的声学传感器或低频电流传感器）采集设备运行时的信号，然后通过简单的电缆将模拟信号直接传输至控制室的仪表进行显示。在这些现有手段中，信号的采集原理主要是捕捉绝缘缺陷处产生的微弱物理现象，随后通过常规的rc滤波电路滤除工频干扰，并利用设定固定阈值的方法触发报警机制，以判断设备是否出现绝缘故障。

3、然而，发电厂现场的电磁环境极其复杂，存在大量的射频干扰、电晕干扰以及大型电机启停带来的脉冲干扰。现有的检测手段采用单一传感器难以全面反映设备的真实绝缘状况，且长距离传输模拟信号极易耦合外界噪声，导致信号失真。此外，固定阈值的判定方式无法适应不同运行工况和环境变化，难以准确区分真实的绝缘局部放电信号与背景干扰噪声，从而容易产生误报或漏报。因此，如何提高复杂电磁环境下绝缘检测信号的信噪比，提升绝缘状态评估的准确性和抗干扰能力，成为了本领域亟待解决的主要技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本技术提供一种发电厂高压电气设备绝缘检测系统。

2、本技术提供一种发电厂高压电气设备绝缘检测系统，采用如下的技术方案：

3、一种发电厂高压电气设备绝缘检测系统，包括：传感器模块，设置于高压电气设备侧，用于采集所述高压电气设备运行过程中的局部放电信号；信号调理模块，与所述传感器模块电性连接，用于对所述局部放电信号进行滤波去噪和放大处理，输出标准模拟信号；数据采集与处理模块，与所述信号调理模块电性连接，用于将所述标准模拟信号转换为数字信号，并对数字信号进行去噪和局部放电特征提取，输出特征数据；通信模块，与所述数据采集与处理模块连接，用于将所述特征数据发送至上位机；上位机监控中心，通过所述通信模块接收所述特征数据，基于预设的绝缘诊断模型对所述特征数据进行模式识别，输出高压电气设备的绝缘状态评估结果。

4、优选的，所述传感器模块包括特高频传感器和高频电流互感器，所述特高频传感器贴附于高压电气设备外壳上，所述高频电流互感器套设于高压电气设备的接地线上。

5、通过采用上述技术方案，具体操作流程为将特高频传感器通过磁吸方式固定在设备壳体非屏蔽处，将高频电流互感器开合卡接在接地线上以同步采集电磁波信号和高频电流信号，这一设置实现了多物理量参量的联合检测，大幅提高了捕捉绝缘缺陷微弱信号的全面性和灵敏度效果。

6、优选的，所述信号调理模块包括依次级联的带通滤波器、前置放大器、程控增益放大器和光电隔离电路。

7、通过采用上述技术方案，具体操作流程为传感器输出的微弱信号先经带通滤波器滤除低频工频及高频白噪声，然后经前置放大器初步放大，再由程控增益放大器根据信号强度自动调节放大倍数，最后通过光电隔离电路输出，有效避免了前后级电路间的地线环流干扰，提高了信号调理的动态范围和信噪比效果。

8、优选的，所述数据采集与处理模块包括高速a/d转换器、fpga协处理器和dsp主处理器，所述高速a/d转换器分别与所述信号调理模块和所述fpga协处理器连接，所述fpga协处理器与所述dsp主处理器通信连接。

9、通过采用上述技术方案，具体操作流程为高速a/d转换器以纳秒级采样率实时量化模拟信号，fpga协处理器负责底层高速并行时序控制和数据缓存，并将数据打包传输给dsp主处理器进行复杂的浮点运算，有效解决了海量高频数据实时采集与吞吐的瓶颈问题，提升了系统的数据处理效率效果。

10、优选的，所述dsp主处理器内部配置有小波变换特征提取单元，用于提取所述数字信号的时频域特征向量。

11、通过采用上述技术方案，具体操作流程为dsp主处理器调用小波变换特征提取单元，将一维时域数字信号分解到不同尺度的频带上，计算各频带的能量分布和相位分布形成特征向量，有效突出了局部放电信号的瞬态特征，剔除了平稳的背景噪声，极大增强了特征数据的代表性效果。

12、优选的，所述通信模块包括工业以太网光纤收发器和g无线通信模组，所述工业以太网光纤收发器作为主通信链路，所述g无线通信模组作为备用通信链路。

13、通过采用上述技术方案，具体操作流程为系统默认通过工业以太网光纤收发器将特征数据转化为光信号进行高速、抗电磁干扰的传输，当光纤链路出现故障断开时，系统自动无缝切换至g无线通信模组进行数据上报，有效保障了恶劣环境下数据传输的高带宽、低延迟以及极高的通信可靠性效果。

14、优选的，所述预设的绝缘诊断模型为基于反向传播的bp神经网络模型，输入端接收所述特征数据，输出端输出正常、电晕放电、悬浮电位放电或沿面放电的诊断分类结果。

15、通过采用上述技术方案，具体操作流程为在上位机监控中心预先利用大量历史故障样本对bp神经网络进行权重和阈值训练，实时运行时将提取的特征向量输入模型输入层，经过隐含层非线性映射后由输出层输出当前绝缘状态的故障类型概率，有效克服了传统阈值判别法对复杂放电类型识别率低的问题，实现了智能化的精准诊断效果。

16、优选的，还包括环境监测模块，所述环境监测模块包括温湿度传感器和气压传感器，所述环境监测模块与所述数据采集与处理模块连接，用于采集设备运行现场的环境参数以进行绝缘状态补偿分析。

17、通过采用上述技术方案，具体操作流程为温湿度传感器和气压传感器实时采集现场的环境微气象参数并传送给数据采集与处理模块，上位机根据环境参数对局部放电起始放电电压和放电量进行温度及气压补偿校正，有效消除了外界环境变化对绝缘评估结果的干扰，提高了诊断的客观准确性效果。

18、优选的，还包括供电模块，所述供电模块包括电流互感器取能电路、超级电容和锂电池组，所述电流互感器取能电路耦合于高压线缆上。通过采用上述技术方案，具体操作流程为电流互感器取能电路从高压线缆的工频磁场中感应获取电能，经整流稳压后优先为系统供电并对超级电容和锂电池组充电，当线路停电或负荷过低时，由超级电容提供瞬态大电流，锂电池组提供持续供电，有效解决了高压侧检测设备取电困难的问题，实现了系统长周期免维护续航效果。

19、优选的，还包括与所述上位机监控中心连接的报警模块，所述报警模块包括现场声光报警器和远程短信推送网关。

20、通过采用上述技术方案，具体操作流程为当上位机监控中心判断绝缘状态类型为危险故障时，即刻触发报警模块，驱动现场声光报警器发出高分贝警报音和闪烁红光，同时远程短信推送网关将故障设备编号及类型发送至运维人员手机端，有效保证了现场与远程人员能够第一时间获取危险故障信息，缩短了事故应急处理的响应时间效果。

21、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

22、1.采用特高频与高频电流多参量传感器模块联合采集高频信号，结合高速a/d与fpga+dsp双核架构处理器进行前端硬件级去噪与小波特征提取，获得了全面捕捉微弱放电信号、极大提升系统抗电磁干扰能力和海量数据实时处理效率的效果；

23、2.采用bp神经网络模型作为绝缘诊断模型并结合环境监测模块进行气象参数补偿，由于通过历史海量样本训练实现了对多维特征向量的高阶非线性映射，获得了自适应复杂现场工况、精准分类识别多种局部放电类型、显著降低由于环境突变及噪声引起的误报和漏报率的效果。