一种基于数据处理的开关柜局部放电检测系统的制作方法

1.本发明涉及开关柜检测技术，具体为一种基于数据处理的开关柜局部放电检测系统。


背景技术：

2.电力系统中，金属封闭开关设备得到广泛应用，因此开关柜运行的是否稳定可靠是重中之重，电气设备在运行的过程中由于受到高温、电压、振动以及其他化学作用，将会使得其绝缘性能降低，会产生局部放电现象，同时又会加速绝缘的恶化情况，会给电力系统造成较大的经济损失。
3.现有的开关柜局部放电检测系统仅能够对开关柜进行局部放电监控，而不具备通过局部放电检测结果对放电部位在绝缘系统中的分布情况进行分析，因此也就无法根据绝缘系统中的放电分布情况针对性的作出应对措施。
4.针对上述技术问题，本技术提出一种解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于为了解决现有的开关柜局部放电检测系统不具备对放电部位在绝缘系统中的分布情况进行分析的问题，而提出一种基于数据处理的开关柜局部放电检测系统。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于数据处理的开关柜局部放电检测系统，包括处理器，所述处理器通信连接有局部放电检测模块、关联分析模块、整体分析模块、处理判定模块以及存储模块；所述局部放电检测模块用于对开关柜进行局部放电检测，将放电检测合格的检测部位标记为安全部位，将放电检测不合格的检测部位标记为危险部位；所述关联分析模块用于对危险部位之间的关联性进行分析并得到关联集合以及关联比gb；所述整体分析模块用于结合局部放电检测模块与关联分析模块的分析结果对开关柜进行整体分析；所述处理判定模块用于结合整体分析模块的分析结果对开关柜进行处理行为分析。
7.作为本发明的一种优选实施方式，局部放电检测的过程包括：将开关柜的检测部位标记为i，i=1，2，
…
，n，n为正整数，获取检测部位i的温度数据wdi、电压数据dyi以及振动数据zdi；通过对检测部位i的温度数据wdi、电压数据dyi以及振动数据zdi进行数值计算得到环境影响系数hyi，获取检测部位i的电场强度值并标记为dqi，通过对环境影响系数hyi与电场强度值dqi进行数值计算得到放电系数fdi；通过存储模块获取到放电阈值fd
max
，将检测部位i的放电系数fd逐一与放电阈值fd
max
进行比较：若放电系数fd小于放电阈值fd
max
，则判定对应检测部位的放电检测合格；若放电系数fd大于等于放电阈值fd
max
，则判定对应检测
部位的放电检测不合格。
8.作为本发明的一种优选实施方式，检测部位i的温度数据wdi为检测部位的温度值与温度阈值的差值，温度阈值通过存储模块直接获取，检测部位i的电压数据dyi为流经检测部位的电压值，检测部位i的振动数据zdi为检测部位的振动频率值。
9.作为本发明的一种优选实施方式，关联分析模块对危险部位之间的关联性进行分析的具体过程包括：将危险部位标记为u，u=1，2，
…
，m，m为正整数，且m≤n；通过关联模型对危险部位进行关联分析得到关联集合；将关联集合的数量与m的比值标记为关联比gb。
10.作为本发明的一种优选实施方式，关联模型对危险部位进行关联分析的具体过程包括：随机选中一个危险部位作为标定部位，将标定部位的放电系数标记为fdb，将危险部位与标定部位的空间距离值标记为空距kju，以空距为x轴、放电系数fdu为y轴建立直角坐标系，在直角坐标系中对危险部位u进行标点得到危险点，危险点u的坐标为（kju，fdu），将危险点与直角坐标系的原点进行连线并将得到的连线的斜率标记为ku，通过对ku、fdu以及fdb进行数值计算得到危险部位对标定部位的关联系数glu；通过存储模块获取到关联阈值gl
min
，将关联系数glu小于关联阈值gl
min
的危险部位标记为标记部位的关联部位，将标记部位与关联部位组成关联集合；将关联集合里的子集从危险部位中剔除，在剔除后的危险部位中随机选中一个危险部位作为标定部位继续进行关联分析，直至所有的危险部位均完成关联分析。
11.作为本发明的一种优选实施方式，整体分析模块对开关柜进行整体分析的具体过程包括：将m与n的比值标记为危险比wb，通过存储模块获取到危比阈值wb
max
与关比阈值gb进行比较；将危险比wb、关联比gb分别与危比阈值wb
max
、关比阈值gm
min
：若危险比wb小于等于危比阈值wb
max
且关联比gb大于等于关比阈值gb
min
，则判定开关柜整体放电合格且放电分散，整体分析模块向处理器发送合格分散信号，处理器接收到合格分散信号后将合格分散信号发送至处理判定模块；若危险比wb小于等于危比阈值wb
max
且关联比gb小于关比阈值gb
min
，则判定开关柜整体放电合格且放电集中，整体分析模块向处理器发送合格集中信号，处理器接收到合格集中信号后将合格集中信号发送至处理判定模块；若危险比wb大于危比阈值wb
max
且关联比gb大于等于关比阈值gb
min
，则判定开关柜整体放电不合格且放电分散，整体分析模块向处理器发送不合格分散信号，处理器接收到不合格分散信号后将不合格分散信号发送至处理判定模块；若危险比wb大于危比阈值wb
max
且关联比gb小于关比阈值gb
min
，则判定开关柜整体放电不合格且放电集中，整体分析模块向处理器发送不合格集中信号，处理器接收到不合格集中信号后将不合格集中信号发送至处理判定模块。
12.作为本发明的一种优选实施方式，处理判定模块对开关柜进行处理行为分析的具体过程包括：若处理判定模块接收到合格分散信号，则不做处理；若处理判定模块接收到合格集中信号，则将危险部位数量最多的关联集合标记为处理集合，将处理集合中的危险部位以及检修信号发送至管理人员的手机终端，管理人员接收到检修信号后对处理集合中的危险部位进行检修；若处理判定模块接收到不合格分散信号，则生成调节信号并发送至管理人员的手
机终端，管理人员接收到调节信号后对开关柜进行环境调节；若处理判定模块接收到不合格集中信号，则将危险部位数量最多的关联集合标记为处理集合，将处理集合中的危险部位以及检调信号发送至管理人员的手机终端，管理人员接收到检调信号后对处理集合中的危险部位进行检修并对开关柜进行环境调节。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、通过局部放电检测模块对开关柜进行局部放电检测，通过对环境与电场强度的监控开关柜出现局部放电的可能性进行评估，避免在局部放电现象出现之后再对其进行处理，放电系数与放电阈值可以提前对局部放电现象的发生进行预警，而不是在电力设备发送故障以至于系统不能正常运行的情况下再采取应急处理措施，保证电力设备能够正常运行。
14.2、通过设置的关联分析模块与整体分析模块可以对绝缘系统中的局部放电部位的分布情况进行分析，将各危险部位之间的关联性进行分析之后可以将危险部位进行区域划分，整体分析模块在得到关联比之后结合危险比对绝缘系统的整体安全性以及危险区域分布是否集中进行判定。
15.3、通过处理判定模块可以结合绝缘系统的整体安全性以及危险区域分布情况，为绝缘系统作出针对性的处理措施，对集中性放电与分散性放电采取不同措施进行处理，从而加快局部放电处理效率与处理效果。
16.4、通过绝缘分析模块可以对开关柜的绝缘系统的损坏程度进行分析，结合历史数据进行分析得到损坏系数，通过损坏系数的数值对绝缘系统的损坏程度是否满足使用要求进行判定，从而避免绝缘系统失效引发安全事故的现象。
附图说明
17.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
18.图1为本发明整体的原理框图；图2为本发明实施例一的原理框图；图3为本发明实施例二的原理框图。
具体实施方式
19.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
20.请参阅图1所示，一种基于数据处理的开关柜局部放电检测系统，包括处理器，处理器通信连接有局部放电检测模块、关联分析模块、整体分析模块、处理判定模块、绝缘分析模块以及存储模块。
21.实施例一电气设备在运行的过程中由于受到高温、电压以及振动作用，将会使得其绝缘性能降低，并且在开关柜的绝缘系统中，每一个部位的电场强度都有所不同，假如某一个区域电场强度过大，达到或超过击穿场强，那么就会导致这片区域出现放电现象，因此，通过对
开关柜各部位的环境与电场强度进行监控即可实现在局部放电现象出现之前发出预警，而不是在电力设备发送故障以至于系统不能正常运行的情况下再采取应急处理措施。
22.请参阅图2所示，在本实施例中，采用局部放电检测模块对开关柜进行局部放电检测：将开关柜的检测部位标记为i，i=1，2，
…
，n，n为正整数，获取检测部位i的温度数据wdi、电压数据dyi以及振动数据zdi，其中，检测部位i的温度数据wdi为检测部位的温度值与温度阈值的差值，温度值由温度传感器直接获取，温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类，本技术中的温度传感器采用热电偶传感器，温度阈值通过存储模块直接获取，检测部位i的电压数据dyi为流经检测部位的电压值，检测部位i的振动数据zdi为检测部位的振动频率值；振动频率值由振动传感器直接获取，振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为电量，而是将原始要测的机械量做为振动传感器的输入量，然后由机械接收部分加以接收，形成另一个适合于变换的机械量，最后由机电变换部分再将变换为电量。通过公式hyi=α1×
wdi α2×
dyi α3×
zdi得到环境影响系数hyi，其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1；获取检测部位i的电场强度值并标记为dqi，电场强度值dqi由电压与距离直接计算得出，电场强度计算公式为公知常识，在此不作赘述。通过公式fdi=β1×
hyi β2×
dqi得到放电系数fdi，其中β1与β2均为比例系数，且β1＞β2＞1，需要说明的是，放电系数是一个反应检测部位出现局部放电现象可能性的数值，放电系数的数值越大，则表示对应检测部位出现局部放电现象的可能性越高；通过存储模块获取到放电阈值fd
max
，将检测部位i的放电系数fd逐一与放电阈值fd
max
进行比较：若放电系数fd小于放电阈值fd
max
，则判定对应检测部位的放电检测合格，将对应检测部位标记为安全部位；若放电系数fd大于等于放电阈值fd
max
，则判定对应检测部位的放电检测不合格，将对应检测部位标记为危险部位，需要说明的是，本技术中的危险部位均指代通过环境与电场分析之后得出的出现局部放电现象可能性较高的部位，通过对环境与电场强度的监控开关柜出现局部放电的可能性进行评估，避免在局部放电现象出现之后再对其进行处理，放电系数与放电阈值可以提前对局部放电现象的发生进行预警。
23.在局部放电检测完成之后，采用关联分析模块对危险部位之间的关联性进行分析：将危险部位标记为u，u=1，2，
…
，m，m为正整数，且m≤n；通过关联模型对危险部位进行关联分析：选中一个危险部位作为标定部位，将标定部位的放电系数标记为fdb，将危险部位与标定部位的空间距离值标记为空距kju，以空距为x轴、放电系数为y轴建立直角坐标系，在直角坐标系中对危险部位u进行标点得到危险点，危险点u的坐标为（kju，fdu），将危险点与直角坐标系的原点进行连线并将得到的连线的斜率标记为ku，通过公式得到危险部位对标定部位的关联系数glu，其中γ1与γ2均为比例系数，且γ2＞γ1＞1，需要说明的是，关联系数是一个表示危险部位与标定部位的关联紧密程度的数值，关联系数的数值越大则表示对应的危险部位与标定部位的关联紧密程度越高，互相关联的危险部位的数量越多则越危险；通过存储模块获取到关联阈值gl
min
，将关联系数glu小于关联阈值gl
min
的危险部位标记为标记部位的关联部位，将标记部位与关联部位组成关联集合；将关联集合里的子集从危险部位中剔除，在剔除后的危险部
位中选中一个危险部位作为标定部位继续进行关联分析，直至所有的危险部位均完成关联分析，关联模型将关联集合进行输出；将关联模型输出的关联集合的数量与m的比值标记为关联比gb。
24.在关联分析完成之后，采用整体分析模块结合局部放电检测模块与关联分析模块的分析结果对开关柜进行整体分析：将m与n的比值标记为危险比wb，通过存储模块获取到危比阈值wb
max
与关比阈值gb进行比较；将危险比wb、关联比gb分别与危比阈值wb
max
、关比阈值gm
min
：若危险比wb小于等于危比阈值wb
max
且关联比gb大于等于关比阈值gb
min
，则判定开关柜整体放电合格且放电分散，整体分析模块向处理器发送合格分散信号，处理器接收到合格分散信号后将合格分散信号发送至处理判定模块，处理判定模块接收到合格分散信号之后不做处理；若危险比wb小于等于危比阈值wb
max
且关联比gb小于关比阈值gb
min
，则判定开关柜整体放电合格且放电集中，整体分析模块向处理器发送合格集中信号，处理器接收到合格集中信号后将合格集中信号发送至处理判定模块，处理判定模块接收到合格集中信号之后，将危险部位数量最多的关联集合标记为处理集合，将处理集合中的危险部位以及检修信号发送至管理人员的手机终端，管理人员接收到检修信号后对处理集合中的危险部位进行检修；若危险比wb大于危比阈值wb
max
且关联比gb大于等于关比阈值gb
min
，则判定开关柜整体放电不合格且放电分散，整体分析模块向处理器发送不合格分散信号，处理器接收到不合格分散信号后将不合格分散信号发送至处理判定模块，处理判定模块接收到不合格分散信号之后，生成调节信号并发送至管理人员的手机终端，管理人员接收到调节信号后对开关柜进行环境调节；若危险比wb大于危比阈值wb
max
且关联比gb小于关比阈值gb
min
，则判定开关柜整体放电不合格且放电集中，整体分析模块向处理器发送不合格集中信号，处理器接收到不合格集中信号后将不合格集中信号发送至处理判定模块，处理判定模块接收到不合格集中信号之后，将危险部位数量最多的关联集合标记为处理集合，将处理集合中的危险部位以及检调信号发送至管理人员的手机终端，管理人员接收到检调信号后对处理集合中的危险部位进行检修并对开关柜进行环境调节。
25.实施例二局部放电是电气系统中的安全隐患，破坏的具体过程呈现出一定的特点，长期而又缓慢，往往局部放电的特点和绝缘特性是成正比进行的，因此需要根据局部放电检测数据以及关联分析结果对绝缘系统的损坏程度进行分析，防止绝缘系统失效引发安全事故。
26.请参阅图3所示，本实施例与实施例一的区别在于，处理器还通信连接有绝缘分析模块，绝缘分析模块用于对开关柜的绝缘系统的损坏程度进行检测分析：将处理判定模块接收到合格分散信号、合格集中信号、不合格分散信号以及不合格集中信号的次数分别标记为a1、a2、a3以及a4，通过公式sh=θ1×
a1 θ2×
a2 θ3×
a3 θ4×
a4得到绝缘系统的损坏系数sh，其中θ1、θ2、θ3以及θ4均为比例系数，且θ4＞θ3＞θ2＞θ1＞0，需要说明的是，损坏系数是一个表示绝缘系统损坏程度的数值，损坏系数的数值越大，则表示绝缘系统的损坏程度越高；通过存储模块获取损坏阈值sh
max
，将损坏系数sh与损坏阈值sh
max
进行比较：若损坏系数sh
小于等于损坏阈值sh
max
，则判定绝缘系统的损坏程度满足使用要求，绝缘分析模块向处理器发送损坏合格信号；若损坏系数sh大于损坏阈值sh
max
，则判定绝缘系统的损坏程度不满足使用要求，绝缘分析模块向处理器发送损坏不合格信号，对开关柜的绝缘系统的损坏程度进行分析，结合历史数据进行分析得到损坏系数，通过损坏系数的数值对绝缘系统的损坏程度是否满足使用要求进行判定。
27.上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式fdi=β1×
hyi β2×
dqi；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的放电系数；将设定的放电系数和采集的样本数据代入公式，任意两个公式构成二元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到β1以及β2的取值分别为3.35和1.27；系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的放电系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如放电系数与环境影响系数的数值成正比。
28.本发明在使用时，采用局部放电检测模块对开关柜进行局部放电检测得到安全部位与危险部位；采用关联分析模块对危险部位之间的关联性进行分析并得到关联集合以及关联比gb；采用整体分析模块结合局部放电检测模块与关联分析模块的分析结果对开关柜进行整体分析；采用处理判定模块结合整体分析模块的分析结果对开关柜进行处理行为分析，对集中性放电与分散性放电采取不同措施进行处理，采用绝缘分析模块对开关柜的绝缘系统的损坏程度进行检测分析并在损坏程度不合格时及时进行预警。
29.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
30.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
31.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。