一种封闭式电器带电位置的检测方法以及检测装置

技术领域

本发明涉及带电检测领域，特别是涉及一种封闭式电器带电位置的检测方法以及检测装置。

背景技术

变电站广泛采用开关柜、GIS组合电器等封闭式设备，其内部情况难以通过肉眼进行识别观察。该类设备长时间运行，其内部产生的缺陷难以被及时发现，容易发展扩大从而造成电力设备故障。目前，有超声波、暂态地电压、紫外线等带电检测技术手段来检测设备内部情况。

目前各种带电检测技术都存在一部分检测死角，难以发现封闭式电器内部的全部缺陷。而且，现阶段使用的带电检测仪器，主要是通过测量电信号、声波信号、热辐射信号来检测，在电力设备附近，这三种信号所受到的干扰来自方方面面，具有不确定性，不易通过简单的数据运算排除，导致测量误差较大，很难及时发现内部的故障以及缺陷，更不用说定位电力设备内部放电部件的放电位置。

综上所述可以看出，如何实现高精度的测量设备内部的故障是目前有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量磁信号的封闭式电器带电检测装置及检测方法，解决了现有技术中检测设备中干扰信号多导致测量误差大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种封闭式电器带电位置的检测方法，包括：

利用磁电感应器组采集待测设备的磁信号，并将所述磁信号转化为电信号；

根据所述电信号生成特征波形图；

根据所述特征波形图与预设放电缺陷特征图进行对比，确定所述待测设备的放电类型和放电个数；

根据所述待测设备的结构、所述放电类型和所述放电个数，构建所述待测设备磁场模型；

根据所述待测设备磁场模型与预设待测设备正常磁场模型进行对比，确定所述待测设备的放电位置。

优选地，所述利用磁电感应器组采集待测设备的磁信号，并将所述磁信号转化为电信号前包括：

将所述磁电感应器组至于所述待测设备周围的空气中；

采集所述待测设备周围的环境磁信号，并将所述环境磁信号转化为环境电信号储存。

优选地，所述根据所述电信号生成特征波形图前包括：

根据所述环境电信号去除所述电信号中的环境电信号；

利用放大电路将所述电信号进行放大处理。

优选地，所述根据所述特征波形图与预设放电缺陷特征图进行对比，确定所述待测设备的放电类型和放电个数包括：

将所述特征波形图中的异常波形进行截取，得到多个异常波形图；

初始化异常波形图序号i＝1，i∈R，放电缺陷图序号k＝1，k＝1,2,3,4，j＝0，R为异常波形图的总数量；

S41：判断i是否小于等于R，当i≤R时，执行步骤S42，当i>R，则输出每个异常波形图的放电类型和放电个数；

S42：判断第i异常波形图与第k放电缺陷图的相似度；

S43：当相似度小于预设相似度时，则执行步骤S44；当相似度大于等于所述预设相似度时，则执行步骤S45；

S44：令k＝k+1，当k>4时，将该异常波形图储存在复审异常波形图集中，令i＝i+1，k＝1，返回步骤S42；当k≤4时，返回步骤S42；

S45：将该放电缺陷特征作为第i异常波形图的特征，放电个数j＝j+1，令i＝i+1，返回步骤S42；

其中，所述放电类型包括：尖端放电、悬浮放电、绝缘气体放电、自由颗粒放电。

优选地，所述根据所述待测设备的结构、所述放电类型和所述放电个数，构建所述待测设备磁场模型包括：

根据所述待测设备的结构，构建所述待测设备3D模型；

将所述放电类型和所述放电个数输入所述待测设备3D模型中，构建所述待测设备磁场模型。

优选地，所述根据所述待测设备磁场模型与预设待测设备正常磁场模型进行对比，确定所述待测设备的放电位置包括：

将所述待测设备磁场模型与所述预设待测设备正常模型进行对比，得到差异磁场信息；

根据所述差异磁场信息，计算所述待测设备的放电位置以及放电的部件；

其中，所述预设待测设备正常磁场模型的构建步骤为：

根据所述待测设备的结构，构建所述待测设备3D模型；

将所述待测设备正常运行时的电压和电流输入所述待测设备3D模型中，构建所述预设待测设备正常磁场模型。

优选地，所述根据所述待测设备磁场模型、所述放电类型和所述放电个数，确定所述待测设备的放电位置后包括：

统计所述待测设备的放电位置以及所述放电类型，形成分析报告；

基于所述分析报告明确所述待测设备中放电部件，将所述放电部件进行更换或清洁维修。

本发明还提供了一种封闭式电器带电位置的检测装置，包括：

磁电感应器组，用于采集待测设备的磁信号，并将所述磁信号转化为电信号；

数据传输线，输入端连接所述磁电感应器组的输出端口，用于传输所述磁电感应器组的电信号；

微处理器，输入连接所述数据传输线的输出端，用于对所述电信号进行处理，确定所述待测设备的放电位置，所述微处理器包括：

信号处理模块，所述信号处理模块包括信号放大单元和磁场反馈单元，所述信号放大单元放大所述电信号，所述磁场反馈单元用于去除干扰信号；

图像生成模块，用于将所述电信号生成特征波形图；

智能分析模块，用于分析所述待测设备的放电类型和放电个数；

构建磁场模块，用于根据所述待测设备的放电类型和放电个数以及待测设备的型号构建待测设备磁场模型图；

对比分析模块，用于对比所述待测设备磁场模型图和预设待测设备模型图，明确待测设备的放电位置。

优选地，功能按钮，设置在所述检测设备外侧，用于调节所需的功能；

显示器，内嵌在所述检测设备中；

数据传输接口，设置在所述检测设备侧面，用于与单片机进行数据传输；

充电接口，该充电接口与所述数据传输接口并排设置。

优选地，所述磁电感应器组包括三个磁电感应器，呈正三角形放置，每个磁电感应器的输出端连接所述数据传输线的输入端。

本发明提供的一种封闭式电器放电位置的检测方法，采集待测设备的磁信号，磁信号的干扰小，能够进行去除。并将磁信号转化为电信号，然后将电信号生成特征波形图，将他们与预设放电缺陷图进行对比，确定放电类型和放电个数，然后模拟待测设备的磁场模型，将模拟的待测设备磁场模型与正常待测设备磁场模型进行对比，确定待测设备放电的位置。本发明采集磁信号，降低了其他信号的干扰，便于后续检测的精度，并且内部对电信号进行处理，能够直接定位待测设备中放电的位置，便于后续制定解决措施，提高检测的精度，以便后续对放电部件进行维修和更换。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的测量磁信号的封闭式电器带电检测装置结构图；

图2为本发明所提供的测量磁信号的分封闭式电器带电检测方法的步骤流程图；

图3为本发明实施例确定放电类型的步骤流程图；

图4为本发明所提供的测量磁信号的封闭式电器带电检测的模块结构框图；

其中图中标号为：检测设备1，磁电感应器组2，数据传输线3，功能按钮4，上下左右按钮41、设置按钮42、显示切换按钮43、功能变化按钮44、数据记录按钮45、数据存储按钮46、仪器开关按钮47，显示器5，充电接口6，数据传输接口7。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种封闭式电器放电位置的检测方法以及检测装置，通过采集待测设备的磁信号检测待测设备的放电故障位置，避免其他信号对待测设备的干扰，提高检测精度以及检测效率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的封闭式电器放电位置的检测方法的第一种具体实施例的流程图；具体步骤如下：

步骤S101：利用磁电感应器组采集待测设备的磁信号，并将所述磁信号转化为电信号；

步骤S102：根据所述电信号生成特征波形图；

步骤S103：根据所述特征波形图与预设放电缺陷特征图进行对比，确定所述待测设备的放电类型和放电个数；

步骤S104：根据所述待测设备的结构、所述放电类型和所述放电个数，构建所述待测设备磁场模型；

步骤S105：根据所述待测设备磁场模型与预设待测设备正常磁场模型进行对比，确定所述待测设备的放电位置。

在本实施例中，利用磁电感应器采集待测设备的磁信号，考虑到磁信号干扰小，然后将磁信号转化为电信号，生成特征波形图，将生成的特征波形图中的异常波形图与放电缺陷的特征图进行对比，明确放电的类型和放电个数；然后根据放电类型和放电个数以及待测设备的结构，模拟待测设备的磁场情况；将模拟的磁场情况与标准的磁场情况进行对比，确定待测设备中的放电位置，根据模型中的放电位置锁定放电部件。本发明采集干扰较小的磁信号作为检测放电的依据，降低了其他信号的干扰，便于后续检测的精度，并且内部对电信号进行处理，能够直接定位待测设备中放电的位置，提高了带电位置检测的精度，以便后续对放电部件进行维修和更换。

基于上述实施例，本实施例更加详细的描述了封闭式电器放电位置检测的方法，请参考图2，图2为本发明所提供的封闭式电器放电位置的检测方法的第二种具体实施例的流程图，具体步骤如下：

步骤S201：将所述磁电感应器组至于封闭电器周围的空气中；

步骤S202：采集封闭电器周围的环境磁信号，并将环境磁信号转化为环境电信号进行储存；

在检测前，将三个磁电感应器置于被测设备周围空气中，测试被测设备周围磁场情况，通过功能调整按钮录入磁场反馈模块。在之后的正式测量中，传回的数据通过磁场反馈模块将环境磁场剥离，减小误差。

步骤S203：将磁电感应器组采集封闭电器的磁信号，并将所述磁信号转化为电信号；

将三个磁电感应器正三角形排布置于被测设备上，静置1min，三个磁电感应器将从设备内感应到的磁信号传化为电信号，通过数据传输线将磁电感应器采集到的信号传回仪器内部。

步骤S204：将所述电信号输入放大电路中放大，并利用环境电信号去除电信号中的干扰信号；

步骤S205：将处理后的电信号输入图像生成模块中，生成特征波形图；

步骤S206：将特征波形图与放电缺陷特征图进行对比得到所述待测设备的放电类型和放电个数；

将电信号输入放大电路中进行放大，去除环境电信号对电信号的干扰，然后将信号输入图像生成模块中得到特征波形图；

将特征波形图中的异常波形图进行截取，与放电缺陷特征图进行对比，请参考图3，图3为本发明实施例确定放电类型的步骤流程图，对比步骤如下；

初始化异常波形图序号i＝1，i∈R，放电缺陷图序号k＝1，k＝1,2,3,4，j＝0，R为异常波形图的总数量；

S1：判断i是否小于等于R，当i≤R时，执行步骤S2，当i>R，则输出每个异常波形图的放电类型和放电个数；

S2：判断第i异常波形图与第k放电缺陷图的相似度；

S3：当相似度小于预设相似度时，则执行步骤S4；当相似度大于等于所述预设相似度时，则执行步骤S5；

S4：令k＝k+1，当k>4时，将该异常波形图储存在复审异常波形图集中，令i＝i+1，k＝1，返回步骤S2；当k≤4时，返回步骤S2；

S5：将该放电缺陷特征作为第i异常波形图的特征，放电个数j＝j+1，令i＝i+1，返回步骤S2；

其中，所述放电类型包括：尖端放电、悬浮放电、绝缘气体放电、自由颗粒放电；

将复审异常波形图集中的异常波形图进行重新判断，更新放电个数和放电类型。

以下为四种放电类型的特征：

尖端放电，处于高电位或低电为的金属毛刺或尖端，放电幅值分散性小，时间间隔均匀。放电初期通常仅在工频相位的负半周出现；

悬浮放电，悬浮电位体放电为松动金属部件产生的局部放电，此类放电脉冲幅值稳定，且相邻放电时间间隔基本一致。当悬浮金属体不对称时，正负半波检测信号有极性差异；

绝缘气体放电，绝缘件内部气隙放电主要是固体绝缘内部开裂、气隙等缺陷所致，此类放电放电次数少，周期重复性低。放电幅值也较分散，但放电相位较稳定，无明显极性效应。

自由颗粒放电，自由金属颗粒放电为金属颗粒和金属颗粒之间的局部放电以及金属颗粒和金属部件间的局部放电。此类放电幅值分布较广，放电时间间隔不稳定，其极性效应不明显，在整个工频周期相位均有放电信号分布。

步骤S207：构建封闭电器的3D模型，根据放电类型和放电个数模拟封闭电器的磁场模型；

根据所述待测设备的结构，构建所述待测设备3D模型；

将所述放电类型和所述放电个数输入所述待测设备3D模型中，构建所述待测设备磁场模型；

利用三维电磁场仿真软件(CST)模拟待测封闭设备的3D磁场模型。

步骤S208：将封闭电器的磁场模型与正常封闭电器的磁场模型进行对比，确定放电位置；

利用三维电磁场仿真软件(CST)模拟封闭设备的3D磁场模型，具体步骤如下：

采集封闭式设备的结构信息，构建封闭式电路的3D模型；

采集封闭式电路正常运行是的电流和电压，将正常运行的电流和电压输入所述待测设备的3D模型中，模拟待测设备中每个部件的磁场，得到封闭式电器的正常磁场模型。

模拟待测设备磁场模型与封闭式电器的正常磁场模型进行对比，得到差异磁场信息；

根据所述差异磁场信息，计算所述待测设备的放电位置以及放电的部件。

步骤S209：根据放电类型和放电位置，制定分析报告，并给出对应的维修方法。

在本实施例中，首先采集封闭设备周围的磁场环境，并加以储存，然后采集封闭设备的磁场信息，进行放大、去干扰处理，最后转化为电信号，然后利用图像模块将电信号生成特征波形图；与放电缺陷特征图进行对比，确定放电类型和放电个数，然后模拟设备磁场模型，然后与标准磁场模型进行对比，确定待测设备的放电位置。本发明对待测设备周围的环境磁场进行测量，进行去除环境磁场对测量信号的干扰；提高检测的精度，便于后续检测的精度，并且内部对电信号进行处理，能够直接定位待测设备中放电的位置，提高了带电位置检测的精度，以便后续对放电部件进行维修和更换。

请参考图3，图3为本发明所提供的测量磁信号的封闭式电器带电检测装置结构图；具体结构如下：

检测设备1，设置一保护外壳。

磁电感应器组2，磁电感应器组采用三个磁电感应器，呈正三角形放置，用于采集待测设备中的磁信号，并将采集的磁信号转化为电信号。

数据传输线3，连接检测设备和磁电感应组，用于将磁电感应器组的电信号传输至磁电感应器组。

功能按钮4，设置在检测设备外侧，包括：上下左右按钮41、设置按钮42、显示切换按钮43、功能变化按钮44、数据记录按钮45、数据存储按钮46、仪器开关按钮47；上下左右按钮用于进入各菜单后进行切换及选择；设置按钮用于进入语言选择、屏幕亮度等内容设置菜单，功能调整按钮用于设置参数、切换内部智能等功能设置；记录按钮用于调出内存存储的图象和数据；存储用于将当前屏幕显示的图像及数据进行存储；切换按钮用于切换屏幕所显示的内容。

显示器5，内嵌在检测设备中，采用LED显示屏；

充电接口6，设备在检测设备侧面与数据传输接口并排放置；

数据传输接口7，设置在所述检测设备侧面，用于与单片机进行数据交互。

单片机，设置在检测设备内部，处理电信号，并确定待测设备中放电位置。

本发明利用磁电感应器采集待测设备中的磁信号并转化为电信号，利用数据传输线将电信号传输至检测设备内部的单片机中，然后将电信号生成特征波形图显示在显示屏中，利用功能按钮进行选择，记录，存储等等相关操作，根据上述的特征波形图确定放电类型、放电个数以及检测设备型号模拟设备内部磁场模型，与正常磁场模型进行对比，确定放电位置，形成分析报告。并且本发明通过切换模块切换为人工输入模块，输入放电类型、放电个数、待测设备型号，更加准确的检测待测设备的放电情况。本发明的装置采用磁信号对待测设备的放电位置进行检测，相比于现有技术中采集电信号、声波信号、热辐射信号的干扰源居多，本发明从根源上降低检测信号的干扰，提高测量误差。

与现有技术相比具有的有益效果：

第一，该检测装置采集的为磁数据，相比于现在广泛使用的采集电数据方法，磁场只能被铁、镍等磁性材料影响，电场则可以被各种类型材料所影响。封闭式设备外壳采用的材料会对设备的电场有较大影响而对磁场影响较小。受外部磁场影响小。

第二，通过正三角形排布采样及装置智能数据运算模块，可以通过检测的数据和人员参数的设置，直接定位缺陷位置，方便制定解决措施。

第三，该检测装置内部专设屏蔽层和信号放大器，可以有效提升数据可靠性。

第四，该检测装置使用磁信号，可以与其他使用电信号的检测手段形成互补，全面发掘封闭式设备内部缺陷。

第五，该检测设备可以录入新建录入设备结构和磁场，也可以修改原有集成设备结构和磁场，有较好的扩展性。

第六，该仪器既有纯智能模式，也有人工参数调整的半智能模式，可以由技术经验水平较高的人员进行精准检测。也可以由普通人员进行快速检测，普通人员的全智能检测，在精准定位上存在差别，在缺陷的初步性质判断上保持准确，利于明确设备情况，为状态检修提供数据支持。

本发明具体实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种测量磁信号的封闭式带电检测方法的步骤。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的一种测量磁信号的封闭式电器带电检测装置及检测方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。