一种环网柜带电运行参数检测方法及相关设备

本发明涉及电力检测，尤其涉及一种环网柜带电运行参数检测方法及相关设备。

背景技术：

1、环网柜间中压电力电缆的局部放电在线监测采用在电缆两端加装传感器，通过采集局放脉冲信号实现放电源定位。但在实际检测环境中，受安装空间、设备权属或改造条件限制，部分环网柜柜体内无法加装传感器，导致电缆一端的局放信号需要先穿越中间不具备监测能力的过渡节点（如相邻环网柜或开关设备）才能到达实际布设传感器的一端，现有监测方法大多针对传感器双端齐备的理想场景设计，既未能根据传感器实际部署情况自适应切换单侧或双侧监测方式，也未考虑局放信号跨越过渡节点传播时产生的幅值衰减与附加时延对定位结果和电荷量计算带来的偏差，导致现有技术的局部放电定位与电荷量评估准确率低。

技术实现思路

1、本发明提供一种环网柜带电运行参数检测方法及相关设备，以解决局部放电定位与电荷量评估准确率低的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种环网柜带电运行参数检测方法，包括：

3、通过耦合器向中压电力电缆注入测试脉冲信号并采集两端传感器的自检定参数集；

4、当所述传感器部署状态信息为单侧监测时，通过单端传感器采集单端局放脉冲信号，基于所述自检定参数集对所述单端局放脉冲信号进行补偿并计算第一局放源位置坐标及第一表观电荷量；

5、当所述传感器部署状态信息为双侧监测时，通过两端传感器采集第一局放脉冲信号和第二局放脉冲信号，根据所述第一局放脉冲信号、所述第二局放脉冲信号与所述自检定参数集计算第二局放源位置坐标以及第二表观电荷量。

6、可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述通过耦合器向中压电力电缆注入测试脉冲信号并采集两端传感器的自检定参数集，包括：

7、通过耦合器向中压电力电缆注入测试脉冲信号，并分别采集两端传感器的反射波形与透射波形，得到第一端传感器的第一时域波形数据以及第二端传感器的第二时域波形数据；

8、提取所述第一时域波形数据中第一突变点的第一脉冲到达时间与所述第二时域波形数据中第二突变点的第二脉冲到达时间，并判断第一端传感器与第二端传感器跨越过渡节点的部署状态，得到传感器部署状态信息；

9、根据所述传感器部署状态信息选取含过渡节点的波形段并计算过渡节点等效阻抗；基于所述过渡节点等效阻抗与电缆特性阻抗计算透射系数；计算所述第一脉冲到达时间与所述第二脉冲到达时间之间的自检定到达时间差，并结合电磁波传播速度计算电缆段长度；

10、将所述传感器部署状态信息、所述过渡节点等效阻抗、所述透射系数以及所述电缆段长度作为自检定参数集。

11、可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述当所述传感器部署状态信息为单侧监测时，通过单端传感器采集单端局放脉冲信号，基于所述自检定参数集对所述单端局放脉冲信号进行补偿并计算第一局放源位置坐标及第一表观电荷量，包括：

12、当所述传感器部署状态信息为单侧监测时，通过单端传感器采集单端局放脉冲信号，对所述单端局放脉冲信号进行小波多尺度分解，提取第一时域特征参数，所述第一时域特征参数包括原始到达时间与原始脉冲幅值；

13、根据所述过渡节点等效阻抗与电缆特性阻抗计算幅值衰减因子，根据所述电缆段长度、所述传感器部署状态信息确定过渡节点与传感器之间的路径长度并结合电磁波传播速度计算附加传播时延，利用所述幅值衰减因子对所述原始脉冲幅值进行补偿，利用所述附加传播时延对所述原始到达时间进行补偿，得到第二时域特征参数；

14、根据所述第二时域特征参数计算第一局放源位置坐标及第一表观电荷量。

15、可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述根据所述第二时域特征参数计算第一局放源位置坐标及第一表观电荷量，包括：

16、从所述第二时域特征参数中区分局放脉冲经电缆传播至传感器的直达波到达时间与经电缆末端反射后到达传感器的反射波到达时间，并根据所述直达波到达时间与所述反射波到达时间计算直达反射时间差；

17、将所述电缆段长度与所述电磁波传播速度和所述直达反射时间差乘积的二分之一进行差值运算，得到局放源至传感器的第一距离值，根据电缆段起点物理坐标与电缆段走向数据，沿所述电缆段走向按照所述第一距离值进行坐标推算，得到第一局放源位置坐标；

18、从所述第二时域特征参数中提取补偿后的直达脉冲幅值，根据与当前测量链路及传播路径对应的电荷标定关系，将所述补偿后的直达脉冲幅值换算为第一表观电荷量。

19、可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述当所述传感器部署状态信息为双侧监测时，通过两端传感器采集第一局放脉冲信号和第二局放脉冲信号，根据所述第一局放脉冲信号、所述第二局放脉冲信号与所述自检定参数集计算第二局放源位置坐标以及第二表观电荷量，包括：

20、当所述传感器部署状态信息为双侧监测时，通过第一端传感器采集第一局放脉冲信号与第二端传感器同步采集第二局放脉冲信号，对所述第一局放脉冲信号和所述第二局放脉冲信号分别进行小波变换，提取第一端到达时间、第二端到达时间、第一端脉冲幅值与第二端脉冲幅值，根据所述第一端到达时间与所述第二端到达时间计算局放脉冲到达时间差；

21、将所述电缆段长度与所述电磁波传播速度和所述局放脉冲到达时间差乘积进行差值运算，得到目标差值，将所述目标差值的二分之一确定为局放源至第一端传感器的第二距离值，按照所述第二距离值确定第二局放源位置坐标；

22、将所述第一端脉冲幅值与所述第二端脉冲幅值的乘积进行开平方运算，得到双端幅值几何平均值，根据与当前双端测量链路对应的电荷标定关系，将所述双端幅值几何平均值换算为第二表观电荷量。

23、可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述将所述电缆段长度与所述电磁波传播速度和所述局放脉冲到达时间差乘积进行差值运算，得到目标差值，将所述目标差值的二分之一确定为局放源至第一端传感器的第二距离值，按照所述第二距离值确定第二局放源位置坐标，包括：

24、将所述电磁波传播速度与所述局放脉冲到达时间差进行乘积运算，得到局放源至第二端传感器的传播路径与局放源至第一端传感器的传播路径之间的路径差值；

25、将所述电缆段长度与所述路径差值进行差值运算，得到目标差值，将所述目标差值的二分之一确定为局放源至第一端传感器的第二距离值；

26、根据电缆段起点物理坐标与电缆段走向数据，沿所述电缆段走向按照所述第二距离值进行坐标推算，得到第二局放源位置坐标。

27、第二方面，本技术实施例提供了一种环网柜带电运行参数检测装置，包括：

28、采集模块，用于通过耦合器向中压电力电缆注入测试脉冲信号并采集两端传感器的自检定参数集；

29、第一计算模块，用于当所述传感器部署状态信息为单侧监测时，通过单端传感器采集单端局放脉冲信号，基于所述自检定参数集对所述单端局放脉冲信号进行补偿并计算第一局放源位置坐标及第一表观电荷量；

30、第二计算模块，用于当所述传感器部署状态信息为双侧监测时，通过两端传感器采集第一局放脉冲信号和第二局放脉冲信号，根据所述第一局放脉冲信号、所述第二局放脉冲信号与所述自检定参数集计算第二局放源位置坐标以及第二表观电荷量。

31、可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述采集模块具体用于：

32、通过耦合器向中压电力电缆注入测试脉冲信号，并分别采集两端传感器的反射波形与透射波形，得到第一端传感器的第一时域波形数据以及第二端传感器的第二时域波形数据；

33、提取所述第一时域波形数据中第一突变点的第一脉冲到达时间与所述第二时域波形数据中第二突变点的第二脉冲到达时间，并判断第一端传感器与第二端传感器跨越过渡节点的部署状态，得到传感器部署状态信息；

34、根据所述传感器部署状态信息选取含过渡节点的波形段并计算过渡节点等效阻抗；基于所述过渡节点等效阻抗与电缆特性阻抗计算透射系数；计算所述第一脉冲到达时间与所述第二脉冲到达时间之间的自检定到达时间差，并结合电磁波传播速度计算电缆段长度；

35、将所述传感器部署状态信息、所述过渡节点等效阻抗、所述透射系数以及所述电缆段长度作为自检定参数集。

36、可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述第一计算模块还包括：

37、特征提取单元，用于当所述传感器部署状态信息为单侧监测时，通过单端传感器采集单端局放脉冲信号，对所述单端局放脉冲信号进行小波多尺度分解，提取第一时域特征参数，所述第一时域特征参数包括原始到达时间与原始脉冲幅值；

38、特征补偿单元，用于根据所述过渡节点等效阻抗与电缆特性阻抗计算幅值衰减因子，根据所述电缆段长度、所述传感器部署状态信息确定过渡节点与传感器之间的路径长度并结合电磁波传播速度计算附加传播时延，利用所述幅值衰减因子对所述原始脉冲幅值进行补偿，利用所述附加传播时延对所述原始到达时间进行补偿，得到第二时域特征参数；

39、特征计算单元，用于根据所述第二时域特征参数计算第一局放源位置坐标及第一表观电荷量。

40、可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述特征计算单元具体用于：

41、从所述第二时域特征参数中区分局放脉冲经电缆传播至传感器的直达波到达时间与经电缆末端反射后到达传感器的反射波到达时间，并根据所述直达波到达时间与所述反射波到达时间计算直达反射时间差；

42、将所述电缆段长度与所述电磁波传播速度和所述直达反射时间差乘积的二分之一进行差值运算，得到局放源至传感器的第一距离值，根据电缆段起点物理坐标与电缆段走向数据，沿所述电缆段走向按照所述第一距离值进行坐标推算，得到第一局放源位置坐标；

43、从所述第二时域特征参数中提取补偿后的直达脉冲幅值，根据与当前测量链路及传播路径对应的电荷标定关系，将所述补偿后的直达脉冲幅值换算为第一表观电荷量。

44、可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述第二计算模块具体用于：

45、特征采集单元，用于当所述传感器部署状态信息为双侧监测时，通过第一端传感器采集第一局放脉冲信号与第二端传感器同步采集第二局放脉冲信号，对所述第一局放脉冲信号和所述第二局放脉冲信号分别进行小波变换，提取第一端到达时间、第二端到达时间、第一端脉冲幅值与第二端脉冲幅值，根据所述第一端到达时间与所述第二端到达时间计算局放脉冲到达时间差；

46、距离运算单元，用于将所述电缆段长度与所述电磁波传播速度和所述局放脉冲到达时间差乘积进行差值运算，得到目标差值，将所述目标差值的二分之一确定为局放源至第一端传感器的第二距离值，按照所述第二距离值确定第二局放源位置坐标；

47、电荷运算单元，用于将所述第一端脉冲幅值与所述第二端脉冲幅值的乘积进行开平方运算，得到双端幅值几何平均值，根据与当前双端测量链路对应的电荷标定关系，将所述双端幅值几何平均值换算为第二表观电荷量。

48、可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述距离运算单元具体用于：

49、将所述电磁波传播速度与所述局放脉冲到达时间差进行乘积运算，得到局放源至第二端传感器的传播路径与局放源至第一端传感器的传播路径之间的路径差值；

50、将所述电缆段长度与所述路径差值进行差值运算，得到目标差值，将所述目标差值的二分之一确定为局放源至第一端传感器的第二距离值；

51、根据电缆段起点物理坐标与电缆段走向数据，沿所述电缆段走向按照所述第二距离值进行坐标推算，得到第二局放源位置坐标。

52、第三方面，本技术实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述环网柜带电运行参数检测方法的步骤。

53、第四方面，本技术实施例提供了一种可读存储介质，该可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述环网柜带电运行参数检测方法的步骤。

54、第五方面，本技术实施例提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现上述环网柜带电运行参数检测方法的步骤。

55、上述环网柜带电运行参数检测方法及相关设备所提供的一个方案中，通过向中压电力电缆注入测试脉冲信号并采集两端传感器的反射与透射波形，利用时域反射法自动获取传感器部署状态信息、过渡节点等效阻抗、透射系数与电缆段长度，形成自检定参数集，本发明无需人工预先标定或设定传感器部署方式，即可根据现场实际接线情况自动判别传感器是单端部署还是双端部署，从而适配不同环网柜改造条件下传感器加装受限的实际工况，提升了监测方案在不同现场环境下的通用性与部署灵活性。本发明根据传感器部署状态信息自适应选择单侧监测分支或双侧监测分支：当采用单侧跨过渡节点监测时，结合过渡节点参数及实际传播路径确定幅值衰减因子与附加传播时延，并据此对原始到达时间与脉冲幅值进行补偿，再结合直达波与反射波到达时间差完成定位与电荷量解算，解决了信号穿越过渡节点后产生的失真，使单侧监测条件下的定位与电荷量计算结果更贴近局放源的真实参数；当两端均具备传感器时，本发明直接利用双端到达时间差进行定位解算，并通过对两端脉冲幅值进行几何平均处理来计算表观电荷量，避免了单一端点信号衰减对电荷量评估结果的影响，充分发挥了双侧监测无需跨越过渡节点、信号完整度更高的优势，本发明在得到局放源至传感器的距离值后，结合电缆段起点物理坐标与电缆段走向数据进行坐标换算，将抽象的距离数值转化为具有实际工程意义的位置坐标，本发明提升了局放源位置定位与电荷量评估的准确率。