特高压大型充油设备的新型声光电联合监测方法及系统

本技术涉及电气设备及测量，特别是涉及一种特高压大型充油设备的新型声光电联合监测方法及系统。

背景技术：

1、特高压大型充油设备技术复杂、制造成本高昂，一旦发生绝缘故障，可能引发燃爆等严重事故，不仅危及设备本身的安全，还会导致巨大的经济损失，对电力系统的安全性和经济性具有至关重要的影响。为确保这些设备的安全运行，一种能够在早期发现潜在故障，减少误报率，并显著提高监测的准确性和可靠性，从而为特高压电力系统的安全稳定运行提供强有力的保障的监测方法显得尤为重要。

2、现有的声信号和电信号监测手段在检测特高压大型充油设备故障时，由于物理特性和环境影响，常常面临置信度低、有效性不足的问题。声信号监测易受环境噪声干扰，信号在传播中易衰减，导致误报和漏报的风险较高；电信号监测则对电磁干扰敏感，难以准确捕捉设备故障信息导致误报频发，难以提供可靠的故障预警。而光信号监测凭借其不受电磁波和环境噪声影响的抗干扰能力，成为声电监测的有力补充，为特高压设备的故障检测提供更可靠的保障。但是，当前实验室现有的测量手段难以实现声、电、光三者有效结合，无法充分发挥各自优势。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种特高压大型充油设备的新型声光电联合监测方法及系统，通过声光电联合诊断，能够更早、更准确地发现故障并做出响应。

2、为实现上述目的，本技术提供了如下方案：

3、第一方面，本技术提供了一种特高压大型充油设备的新型声光电联合监测方法，包括：

4、获取特高压大型充油设备的复合信号在单位时间内的放电参数；所述复合信号包括声信号、光信号和电信号；所述放电参数包括放电次数、放电幅值以及复合信号所在相位。

5、根据所述复合信号的放电参数，计算所述复合信号的最大幅值、脉冲数和相位拓宽度；所述脉冲数用于量化放电次数增长程度。

6、判断设定时间内最大幅值、脉冲数以及相位拓宽度的数值是否同时增大；若是，则判断所述特高压大型充油设备发生放电故障；若否，则判断所述特高压大型充油设备受到干扰。

7、当所述特高压大型充油设备发生放电故障时，根据特高压大型充油设备各位置处声传感器信号接收时间，判断放电信号来源；所述放电信号来源包括内部放电和外部放电。

8、当放电信号来源为内部放电时，根据单位时间内的放电次数，判断放电故障类型；所述放电故障类型包括尖刺/偶发放电和持续放电故障。

9、当所述放电故障类型为持续放电故障时，基于复合信号的最大幅值和脉冲数，计算幅值增长率和脉冲数增长率。

10、根据所述幅值增长率和所述脉冲数增长率，基于设定阈值时，确定所述特高压大型充油设备的维护状态；所述维护状态包括检修、告警和跳闸。

11、可选的，根据所述复合信号的放电参数，计算所述复合信号的最大幅值具体包括：

12、根据所述复合信号在单位时间内的放电幅值，采用峰值检测法，确定所述复合信号的最大幅值。

13、可选的，根据所述复合信号的放电参数，计算所述复合信号的脉冲数，具体包括：

14、将一个工频周期等分为若干个相位窗。

15、对于每一相位窗，根据所述复合信号在所相位窗内的放电次数，计算所述复合信号的脉冲数。

16、可选的，对于每一相位窗，根据所述复合信号在所相位窗内的放电次数，计算所述复合信号的脉冲数，具体包括：

17、根据公式计算所述复合信号的脉冲数。

18、其中，m为单位时间内检测的工频周期总数，nis为第s个周期在相位窗内的放电次数，ni为脉冲数。

19、可选的，根据所述复合信号的放电参数，计算所述复合信号的相位拓宽度，具体包括：

20、根据公式计算所述复合信号的相位拓宽度。

21、其中，为经过单位时间后的相位为t＝0时的相位为相位拓宽度，t为工频周期，t为时刻。

22、可选的，当所述特高压大型充油设备发生放电故障时，根据特高压大型充油设备各位置处声传感器信号接收时间，判断放电信号来源，具体包括：

23、获取所述特高压大型充油设备各位置处声传感器信号的接收时间t。

24、当t<阈值t1时，判断放电信号来自设备内部。

25、当t>阈值t1时，判断放电信号发生在设备外部。

26、可选的，当放电信号来源为内部放电时，根据单位时间内的放电次数，判断放电故障类型；所述放电故障类型包括尖刺/偶发放电和持续放电故障，具体包括：

27、根据所述复合信号的脉冲数，当脉冲数<阈值n1时，判断为尖刺或偶发放电。

28、当所述复合信号的脉冲数>阈值n1时，判断为持续放电故障。

29、可选的，当所述放电故障类型为持续放电故障时，基于复合信号的最大幅值和脉冲数，计算幅值增长率和脉冲数增长率，具体包括：

30、根据公式计算幅值增长率。

31、根据公式计算脉冲数增长率。

32、其中，v0为初始时刻的信号幅值，n0为初始时刻的脉冲数，δt为间隔时间，v1为经过时间δt后的信号幅值，n1为经过时间δt后的脉冲数。

33、第二方面，本技术提供了一种特高压大型充油设备的新型声光电联合监测系统，包括：

34、参数获取模块，用于获取特高压大型充油设备的复合信号在单位时间内的放电参数；所述复合信号包括声信号、光信号和电信号；所述放电参数包括放电次数、放电幅值以及复合信号所在相位。

35、第一计算模块，用于根据所述复合信号的放电参数，计算所述复合信号的最大幅值、脉冲数和相位拓宽度；所述脉冲数用于量化放电次数增长程度。

36、故障判断模块，用于判断设定时间内最大幅值、脉冲数以及相位拓宽度的数值是否同时增大；若是，则判断所述特高压大型充油设备发生放电故障；若否，则判断所述特高压大型充油设备受到干扰。

37、信号来源判断模块，用于当所述特高压大型充油设备发生放电故障时，根据特高压大型充油设备各位置处声传感器信号接收时间，判断放电信号来源；所述放电信号来源包括内部放电和外部放电。

38、故障类型判断模块，用于当放电信号来源为内部放电时，根据单位时间内的放电次数，判断放电故障类型；所述放电故障类型包括尖刺/偶发放电和持续放电故障。

39、第二计算模块，用于当所述放电故障类型为持续放电故障时，基于复合信号的最大幅值和脉冲数，计算幅值增长率和脉冲数增长率。

40、状态维护模块，用于根据所述幅值增长率和所述脉冲数增长率，基于设定阈值时，确定所述特高压大型充油设备的维护状态；所述维护状态包括检修、告警和跳闸。

41、可选的，信号来源判断模块具体包括：

42、时间获取子模块，用于获取所述特高压大型充油设备各位置处声传感器信号的接收时间t。

43、判断子模块，用于当t<阈值t1时，判断放电信号来自设备内部；当t>阈值t1时，判断放电信号发生在设备外部。

44、根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：

45、本技术提供了一种特高压大型充油设备的新型声光电联合监测方法及系统，获取特高压大型充油设备在单位时间内复合信号的放电参数；该复合信号涵盖声信号、光信号及电信号；放电参数包括放电次数、放电幅值及复合信号所在相位。依据复合信号的放电参数，计算复合信号的最大幅值、脉冲数及相位拓宽度；脉冲数用于量化放电次数的增长程度。判断设定时间内最大幅值、脉冲数及相位拓宽度的数值是否同步增加；若同步增加，则判定特高压大型充油设备出现放电故障；若非同步增加，则判定特高压大型充油设备受到干扰。当特高压大型充油设备出现放电故障时，依据各位置声传感器信号接收时间，判断放电信号的来源；放电信号来源分为内部放电和外部放电。当放电信号来源为内部放电时，依据单位时间内的放电次数，判断放电故障类型；放电故障类型包括尖刺/偶发放电和持续放电故障。当放电故障类型为持续放电故障时，基于复合信号的最大幅值和脉冲数，计算幅值增长率和脉冲数增长率。依据幅值增长率和脉冲数增长率，结合设定阈值，确定特高压大型充油设备的维护状态；维护状态包括检修、告警和跳闸。本技术所述的声光电联合监测方法能够同步获取声、光、电三种不同物理信号的信息，每种信号对应不同的故障特征。通过多维信息的融合分析，有效滤除声电信号中的噪声和干扰，更全面地反映故障的真实状态，避免声电信号诊断方法的局限性，从而提高故障诊断的准确性。