集成高频局放信号的一二次融合环网箱的制作方法

本发明涉及环网箱，特别涉及一种集成高频局放信号的一二次融合环网箱。

背景技术：

1、现有的一二次融合环网箱通常在箱体内部配置状态传感器、局部放电监测单元及配电自动化终端，通过采集电气量、环境量和绝缘相关信号，经本地控制器或通信终端进行分析，并依据预设阈值、特征规则或历史样本判断设备是否存在绝缘异常；当监测结果超过设定条件时，向运维平台发送告警信息，或者控制开关设备执行相应的运行操作。

2、由于环网箱内同时设置开关、互感器、电缆接头及通信控制设备，设备投切、负荷变化和外部电磁环境容易在监测信号中形成瞬态干扰。现有判断方式主要依据信号幅值或单一特征进行识别，难以有效区分真实绝缘异常与干扰信号，导致绝缘缺陷状态判定准确性不足，并可能引起误预警或异常处置不及时。因此，有必要提出一种能够提高环网箱绝缘缺陷识别准确性的控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种集成高频局放信号的一二次融合环网箱，包括：

3、获取模块，用于获取一二次融合环网箱内多个监测节点的高频电磁信号及同步工频相位；

4、分离模块，用于基于空间时差相关性对所述高频电磁信号进行分离，得到纯化局放脉冲序列；

5、映射模块，用于结合所述一二次融合环网箱的内部拓扑结构参数，将所述纯化局放脉冲序列与所述同步工频相位进行映射，计算得到绝缘缺陷状态矩阵；

6、驱动模块，用于根据所述绝缘缺陷状态矩阵生成对应的二次联动控制指令，基于二次联动控制指令驱动所述一二次融合环网箱的执行机构进行故障隔离或预警输出。

7、进一步的，获取一二次融合环网箱内多个监测节点的高频电磁信号及同步工频相位，包括：

8、采集模块，用于通过布置在所述一二次融合环网箱不同气室内的特高频传感器阵列，同步采集微秒级的所述高频电磁信号；

9、提取模块，用于提取所述一二次融合环网箱二次电压互感器输出电压的基波过零点；

10、补偿模块，用于根据预设的互感器高频相移参数对所述基波过零点进行相位补偿，生成与所述高频电磁信号时间对齐的所述同步工频相位。

11、进一步的，基于空间时差相关性对所述高频电磁信号进行分离，得到纯化局放脉冲序列，包括：

12、构建模块，用于根据所述一二次融合环网箱的金属腔体最大对角线尺寸，计算电磁波在腔体内的最大反射延迟，构建多径反射抑制窗口；

13、屏蔽模块，用于在所述高频电磁信号中提取首个波峰的初始到达时间戳，并屏蔽所述多径反射抑制窗口内的后续反射波峰；

14、计算模块，用于基于屏蔽后的各监测节点的初始到达时间戳计算空间到达时间差，通过所述空间到达时间差判定信号源位于箱体内部或外部，实现所述空间时差相关性分离；

15、判定模块，用于剔除判定为外部干扰的信号，将判定为内部源的直达波信号作为所述纯化局放脉冲序列。

16、进一步的，结合所述一二次融合环网箱的内部拓扑结构参数，将所述纯化局放脉冲序列与所述同步工频相位进行映射，计算得到绝缘缺陷状态矩阵，包括：

17、解析所述一二次融合环网箱的内部拓扑结构参数，提取所述纯化局放脉冲序列源位置至各监测节点之间的介质类型及对应的空间衰减系数；

18、利用所述空间衰减系数对所述纯化局放脉冲序列的表观幅值进行逆向补偿，得到真实放电幅值；

19、将所述真实放电幅值与所述纯化局放脉冲序列的发生时刻，投影至所述同步工频相位的对应相角区间，生成相位分辨局放二维图谱；

20、提取所述相位分辨局放二维图谱的放电特征参量并匹配缺陷类型；

21、将缺陷类型、源位置坐标及真实放电幅值组合，计算得到所述绝缘缺陷状态矩阵。

22、进一步的，利用所述空间衰减系数对所述纯化局放脉冲序列的表观幅值进行逆向补偿，得到真实放电幅值，包括：

23、将所述纯化局放脉冲序列的表观幅值进行快速傅里叶变换，分解为多个频段的表观频谱分量；

24、根据所述介质类型，提取所述纯化局放脉冲序列源位置至各监测节点传播路径上的介质交界面数量及介质波阻抗；

25、基于所述介质交界面数量及介质波阻抗，计算各频段电磁波跨越交界面时的频变透射系数；

26、将所述空间衰减系数转化为对应频段的频变衰减因子，利用所述频变透射系数和所述频变衰减因子对所述表观频谱分量进行频域分段逆向补偿，得到补偿频谱分量；

27、对所述补偿频谱分量进行逆快速傅里叶变换重构时域信号，提取重构时域信号的峰值作为所述真实放电幅值。

28、进一步的，将所述真实放电幅值与所述纯化局放脉冲序列的发生时刻，投影至所述同步工频相位的对应相角区间，生成相位分辨局放二维图谱，包括：

29、根据所述介质类型提取对应介质的电磁波相对介电常数，结合所述各监测节点传播路径的物理长度，计算所述纯化局放脉冲序列从源位置到达各监测节点的跨介质传播时间延迟；

30、将所述跨介质传播时间延迟乘以工频角频率，计算得到畸变补偿相角；

31、利用所述畸变补偿相角对所述纯化局放脉冲序列的发生时刻对应的所述同步工频相位进行相移修正，得到修正工频相位；

32、将所述真实放电幅值与所述纯化局放脉冲序列的发生时刻，投影至所述修正工频相位的对应相角区间，生成所述相位分辨局放二维图谱。

33、进一步的，提取所述相位分辨局放二维图谱的放电特征参量并匹配缺陷类型，包括：

34、对所述相位分辨局放二维图谱进行等相角窗划分，提取各相角窗内的脉冲簇轮廓梯度与密度分布熵，组合生成多维放电特征参量张量，将所述多维放电特征参量张量作为所述放电特征参量；

35、获取预先构建的包含多介质交界点电场畸变特征的拓扑缺陷指纹库；

36、计算所述多维放电特征参量张量与所述拓扑缺陷指纹库中各候选缺陷类型的多维空间距离，将最小多维空间距离对应的候选缺陷类型输出，实现所述匹配缺陷类型。

37、进一步的，基于所述介质交界面数量及介质波阻抗，计算各频段电磁波跨越交界面时的频变透射系数，包括：

38、提取所述介质交界面的表面粗糙度参数，结合所述各频段的中心频率，计算电磁波在对应频段的界面散射损耗因子；

39、基于相邻介质的所述介质波阻抗，计算理想平面的基础透射系数；

40、将所述基础透射系数乘以所述界面散射损耗因子，并按照所述介质交界面数量进行连乘衰减计算，得到所述各频段电磁波跨越交界面时的频变透射系数。

41、进一步的，根据所述绝缘缺陷状态矩阵生成对应的二次联动控制指令，基于二次联动控制指令驱动所述一二次融合环网箱的执行机构进行故障隔离或预警输出，包括：

42、提取所述绝缘缺陷状态矩阵中目标缺陷节点的放电幅值增长率与放电频次密度；

43、基于所述放电幅值增长率与放电频次密度，计算所述目标缺陷节点到达绝缘击穿临界状态的裕度时间；

44、当所述裕度时间小于预设的紧急跳闸阈值时，生成硬隔离指令作为所述二次联动控制指令，驱动所述执行机构中的断路器断开对应的故障分支，进行所述故障隔离；

45、当所述裕度时间大于或等于所述紧急跳闸阈值且小于告警阈值时，生成柔性调度指令作为所述二次联动控制指令，通过二次通信模块向主站发送所述预警输出。

46、进一步的，基于所述放电幅值增长率与放电频次密度，计算所述目标缺陷节点到达绝缘击穿临界状态的裕度时间，包括：

47、将所述放电幅值增长率与所述放电频次密度进行非线性指数耦合，计算所述目标缺陷节点的动态劣化加速因子；

48、提取所述目标缺陷节点的当前累积放电能量，并获取预设的对应绝缘介质的极限击穿能量阈值；

49、以所述当前累积放电能量为初始状态，利用所述动态劣化加速因子构建能量演进积分方程，求解所述能量演进积分方程达到所述极限击穿能量阈值所需的积分时间上限，将所述积分时间上限作为所述到达绝缘击穿临界状态的裕度时间。

50、本发明提供的一种集成高频局放信号的一二次融合环网箱，包括：获取模块，用于获取一二次融合环网箱内多个监测节点的高频电磁信号及同步工频相位；分离模块，用于基于空间时差相关性对所述高频电磁信号进行分离，得到纯化局放脉冲序列；映射模块，用于结合一二次融合环网箱的内部拓扑结构参数，将所述纯化局放脉冲序列与所述同步工频相位进行映射，计算得到绝缘缺陷状态矩阵；驱动模块，用于根据绝缘缺陷状态矩阵生成对应的二次联动控制指令，基于二次联动控制指令驱动所述一二次融合环网箱的执行机构进行故障隔离或预警输出，解决了现有技术难以有效区分真实绝缘异常与干扰信号，导致绝缘缺陷状态判定准确性不足的技术问题，实现了环网箱内高频局放信号的多节点协同采集、空间时差相关分离及工频相位关联表征，能够在复杂电磁环境下区分真实局放脉冲与干扰信号，并结合内部拓扑参数确定绝缘缺陷的关联位置和状态特征；进一步依据绝缘缺陷状态生成故障隔离或预警指令，提高绝缘异常判定的准确性、控制响应的及时性及环网箱运行安全性。