一种避雷器在线故障诊断方法、非暂态可读记录媒体及数据处理系统

技术领域

本发明属于电力设备监测技术领域，具体公开了一种避雷器在线故障诊断方法、非暂态可读记录媒体及数据处理系统。

背景技术

金属氧化物避雷器(Metal Oxide Arrester，MOA)作为一种电力系统中广泛应用的重要电气设备，具备非线性和大通流容量等特点。然而，避雷器长期受到运行电压和复杂环境的影响，其内部的电阻片可能会出现如劣化、潮湿或短路等多种故障，使泄漏电流增加，继而导致电阻片温度升高，严重时可能甚至导致爆炸事故的发生。基于红外热像仪对避雷器的健康状况进行判断是一种常用的技术手段，但目前仍然需要运维人员通过观察红外图像中避雷器表面的亮度差异，进而依靠经验判断其故障，效率不高；难以对指标量化，准确性较差；而且当所拍摄避雷器前方有遮挡物且该遮挡物温度较低，会造成避雷器表面温度最小值的误判，抗干扰能力不强。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种避雷器在线故障诊断方法，包括以下步骤：

以避雷器的伞裙边缘为纬线，对避雷器外表面做经纬分割，通过在线红外热像仪获得避雷器外表面温度分布图像并读取图像的底层二进制数据；所述底层二进制数据涵盖位置信息及不同位置的辐射率、表面温度数据和环境温度数据；

提取在线红外热像仪正对的避雷器上一条经线上各点的表面温度数据；

通过表面温度数据沿经线变化的幅度与根据常规经验数据划分的故障阈值进行多方比对，综合判断避雷器所处故障状态。

优选的，所述幅度包括：表面温度数据的最大值与最小值之差、最大/最小值与平均值之差、二次分析曲线温度最大值与最小值之差、最大值与环境温度的差值中的一项或多项；所述最大/最小值与平均值之差取最大值和最小值与平均值之差中绝对值大者；其中二次分析曲线是在原始曲线上提取温度分布曲线中各脉冲波的极大值所拟合的曲线。

对于最大/最小值-平均值判断法，当所拍摄避雷器前方有遮挡物且该遮挡物温度较低，会造成避雷器表面温度最小值的误判，而采用该方法能够消除该遮挡物温度的影响。但是，受到太阳直射或者避雷器周围其它物体反射的影响，避雷器伞裙部分位置温度会上升，导致计算出的温度平均值偏高，造成判断失误。

对于最大值-最小值判断法，尽管受到太阳直射或者避雷器周围其它物体反射的影响，避雷器伞裙部分位置温度会上升，而该方法可以保留反映温度最小值的特征像素点，不会对故障诊断造成影响。但是，当所拍摄避雷器前方有遮挡物且该遮挡物温度较高时，正常运行的避雷器会被误判成故障状态。

上述两种方法能够在各自的功能特性上实现互补，但为了尽可能减少避雷器伞裙造成的影响，本发明还提出了二次分析曲线判断法，该方法能够通过对避雷器表面温度分布曲线进行导数计算实现二次温度筛选，只保留避雷器绝缘套外壁的温度信息，剔除太阳直射时伞裙温升造成的干扰。但是，与最大值-最小值判断法一样，当所拍摄避雷器前方有遮挡物且该遮挡物温度较高时，由于异常热点的存在，正常运行的避雷器会被误判成故障状态。

对于环境温度判断法，当避雷器出现整体发热时，一般将其判断为严重故障且表面温升较高，因此可以通过获取避雷器表面温度最大值，将其与环境温度进行对比，若相差较大则可判断为整体发热故障，但是，受到红外热像仪测量精度的限制以及风速的影响，测量出的表面温度最大值会有2℃左右的偏差，其与环境温度进行计算得出的差值，若直接用来判断处于一般故障情况下的避雷器，容易造成漏判。因此该判断方法仅适用于避雷器整体发热的情况。

优选的，通过大数据概率分析确定不同判别方式下的故障阈值，所述不同判别方式下的故障阈值包括：表面温度数据的最大值与最小值之差的故障阈值为3℃，最大/最小值与平均值之差的故障阈值设置为1.6℃，二次分析曲线温度最大值和最小值之差的故障阈值设置为1.7℃，最大值与环境温度的差值的故障阈值为9℃。

优选的，所述综合判断方法为，任一幅度达到故障阈值以上判断为有故障。

此种判别方式较为保守，适用于对避雷器可靠性要求比较高的场合。

优选的，其特征在于，所述综合判断方法为，所有幅度均达到故障阈值以上判断为有故障。

这种判别方式适用于一般性用途或避雷器布置密度较大的区域。

本发明的另一方案在于提供一种非暂态可读记录媒体，用以存储包含多个指令的一个或多个程序，当执行指令时，将致使处理电路执行所述一种避雷器在线故障诊断方法之步骤。

本发明的又一方案在于提供一种避雷器在线故障诊断数据处理系统，包括处理电路及与其电性耦接的存储器，其特征在于，所述存储器配置储存至少一程序，所述程序包含多个指令，所述处理电路运行所述程序，能执行所述一种避雷器在线故障诊断方法之步骤。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明通过对红外热像仪获取避雷器表面温度数据在特定方向上的波动进行计算，确定避雷器是否处于故障状态，进一步地还可以在此基础上确定所处的故障等级，可以在线实时判断，不仅节省人工，而且提升了监测效率和准确性。

附图说明

图1为本发明实施例中避雷器在线故障诊断流程示意图；

图2是本发明实施例中红外图像底层二进制数据分析图；

图3是本发明实施例中避雷器表面温度分布曲线；

图4是本发明实施例中避雷器表面温度最大值与最小值之差分布图；

图5是本发明实施例中避雷器表面温度最大值与平均值之差分布图；

图6是本发明实施例中二次曲线分析温度最大值与最小值之差分布图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创新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。

如图1～6所示，一种避雷器在线故障诊断方法的实施例如下：

第一步，使用二进制数据获取模块获取红外图像的二进制数据，并在红外信息转化模块中，通过在二进制图像数据检索“0x37 0x66 0x07 0x1a 0x120x3a 0x4c 0x9f 0xa90x5d 0x21 0xd2 0xda 0x7d 0x26 0xbc”字段，确定红外图像文件末尾标识，并检索倒数的4个字节确定红外数据的起始偏移地址。由于2中的4个字节为小端模式存储的“0x52 0x2F0x01 0x00”，将其转化成无符号整数型为77650，代表从第77650个字节开始存储了红外图像的有效信息，包括位置信息及不同位置的辐射率、表面温度数据和环境温度数据；以避雷器的伞裙边缘为纬线，对避雷器外表面做经纬分割，提取在线红外热像仪正对的避雷器上一条经线上各点的表面温度数据。

以一条经线为横轴，温度值为纵轴，绘制温度分布曲线。

使用故障区间统计模块对303张正常避雷器红外图像进行温度统计，并计算出每幅图像中避雷器表面温度分布的温度最大值和最小值、最大/最小值和平均值以及二次分析曲线中最大值和最小值的差值。其中，最大值和最小值之间差值正常情况下落入3℃以内的概率为80.86％，此种判别方式下将故障阈值设置为3℃；最大值和最平均之间差值正常情况下落入1.6℃之内的概率为82％，此种判别方式下将故障阈值设置为1.6℃；二次分析曲线最大值与最小值之间差值正常情况下落入1.7℃以内的概率为81.6％，此种判别方式下将故障阈值设置为1.7℃。结合三类判断标准设计出避雷器红外图像故障诊断依据，其中以2℃为递进区分不同故障等级。并设置了第四类判断标准，若避雷器表面温度最大值与环境温度之差大于9℃即判断为整体发热故障，相较于以7℃作为最大值-最小值判断法中紧急故障的判断标准，多出的2℃用以补偿红外热像仪精度以及风速影响造成的误差。如下表所示：

避雷器红外图像故障诊断依据

根据上表，在线读取待监测避雷器的实时温度分布数据，匹配输出避雷器当前的故障状态。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机、可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

将上述方法步骤汇编成程序再存储于硬盘或其他非暂态存储介质就构成了本发明的“一种非暂态可读记录媒体”技术方案；而将含有磁场传感器和同步脉冲发生器的处理电路与该存储介质及计算机处理器电连接，通过数据处理能完成避雷器在线故障诊断，则构成本发明的“一种避雷器在线故障诊断系统”技术方案。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。