一种高压套管末屏泄漏电流在线监测装置及方法与流程

本发明涉及高压套管的领域，尤其涉及一种高压套管末屏泄漏电流在线监测装置及方法。

背景技术：

1、变压器高压套管是变压器的核心设备，其作为变压器与外界的绝缘隔离器件，能够确保变压器的工作安全性。高压套管的泄漏电流是指流经高压套管的绝缘结构，最终经高压套管末屏流入大地的微弱电流，泄漏电流的大小直接反映高压套管的绝缘性能高低，并且还可以根据泄漏电流计算得到的高压套管的绝缘耗散系数，从而对高压套管的绝缘性能识别提供可靠的依据。由于高压套管末屏存在高压，若高压套管末屏未可靠接地，会导致泄漏电流检测不准确以及检测安全问题。此外现有高压套管泄漏电流的检测都是直接利用相应电流传感器进行检测，其并未考虑高压套管是否存在被击穿等异常情况，无法确保最终检测的泄漏电流的准确性，从而不能为后续判断高压套管的绝缘性能优劣提供可靠的数据支持。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供高压套管末屏泄漏电流在线监测装置及方法，其采集与分析高压套管末屏端的高频脉冲电流信号，判断末屏端是否处于异常状态，以此调整对末屏端的泄漏电流信号采集状态，降低采集的泄漏电流信号的干扰噪声和提高泄漏电流信号的可靠性；分析采集得到的泄漏电流信号，得到高压套管的实际泄漏电流变化特征信息，基于变压器的工作电压信号，得到高压套管对应的理论泄漏电流信号，以此确定高压套管的理论泄漏电流变化特征信息，对高压套管的泄漏电流状态进行多方面识别；还基于实际泄漏电流变化特征信息和理论泄漏电流变化特征信息，判断高压套管是否存在绝缘性能劣化趋势，以此得到高压套管的绝缘性能变化特征信息，确保对泄漏电流准确的在线监测以及提高识别高压套管的绝缘性能优劣的可靠性。

2、本发明是通过以下技术方案实现：

3、一种高压套管末屏泄漏电流在线监测装置，包括：

4、末屏传感模块，用于采集高压套管末屏端的高频脉冲电流信号和泄漏电流信号；

5、末屏端状态识别模块，用于对所述高频脉冲电流信号进行分析，判断所述高压套管末屏端是否处于异常状态；

6、泄漏电流信号采集调整模块，用于基于所述异常状态的判断结果，调整所述末屏传感模块对所述高压套管末屏端的泄漏电流信号采集状态；

7、实际泄漏电流变化特征确定模块，用于对采集得到的泄漏电流信号进行分析，得到所述高压套管的实际泄漏电流变化特征信息；

8、理论泄漏电流变化特征确定模块，用于获取所述高压套管对应的变压器的工作电压信号，对所述工作电压信号进行分析，得到所述高压套管在所述变压器的工作电压影响下形成的理论泄漏电流信号；基于所述理论泄漏电流信号，确定所述高压套管的理论泄漏电流变化特征信息；

9、套管绝缘状态识别模块，用于基于所述实际泄漏电流变化特征信息和所述理论泄漏电流变化特征信息，判断所述高压套管是否存在绝缘性能劣化趋势；

10、套管绝缘性能量化确定模块，用于基于所述绝缘性能劣化趋势的判断结果，对所述高压套管进行绝缘性能量化识别，得到所述高压套管的绝缘性能变化特征信息。

11、可选地，所述末屏传感模块包括接地屏蔽罩，所述接地屏蔽罩内部设置接地延长导杆，所述接地延长导杆与高压套管的接地端连接；所述接地屏蔽罩的内部且位于所述接地延长导杆的外周设置有泄漏电流传感器和高频脉冲电流传感器；所述接地屏蔽罩还设置有分别与所述泄漏电流传感器和所述高频脉冲电流传感器连接泄漏电流信号航空插头和高频脉冲电流信号航空插头；

12、所述末屏端状态识别模块用于对所述高频脉冲电流信号进行分析，判断所述高压套管末屏端是否处于异常状态，包括：

13、通过位于高压套管末屏端的高频脉冲电流信号航空插头采集所述高压套管末屏端的高频脉冲电流信号，对所述高频脉冲电流信号进行时间变化分析，得到所述高频脉冲电流信号下属不同频率的电流信号成分的强度随时间的变化信息；若所述强度随时间的变化信息表明所述高频脉冲电流信号中具有最高频率的电流信号成分的强度占比随时间而增大，则判断所述高压套管处于异常状态；否则，判断所述高压套管不处于异常状态；

14、所述泄漏电流信号采集调整模块用于基于所述异常状态的判断结果，调整所述末屏传感模块对所述高压套管末屏端的泄漏电流信号采集状态，包括：

15、当所述高压套管处于异常状态，则增大对位于所述高压套管末屏端的泄漏电流航空插头的泄漏电流信号采集频率，并对采集得到的泄漏电流信号进行噪声滤波预处理；当所述高压套管不处于异常状态，则保持对所述泄漏电流航空插头当前的泄漏电流信号采集频率不变。

16、可选地，当所述高压套管不处于异常状态的持续时间超过预设时间长度阈值，则对所述泄漏电流航空插头当前的泄漏电流信号采集频率进行降低调整，其包括：

17、步骤s1，当所述高压套管不处于异常状态的持续时间超过预设时间长度阈值，则利用下面公式（1），根据所述强度随时间的变化信息中所述高频脉冲电流信号中具有最高频率的电流信号成分的强度占比随时间增大的情况，控制对位于所述高压套管末屏端的泄漏电流航空插头的泄漏电流信号采集频率的增大倍数，（1）在上述公式（1）中，表示对位于所述高压套管末屏端的泄漏电流航空插头的泄漏电流信号采集频率的增大倍数；表示当前时刻；表示单位时长；表示所述强度随时间的变化信息中总时长占单位时长的倍数值；表示所述强度随时间的变化信息中时刻所述高频脉冲电流信号中具有最高频率的电流信号的频率值；表示所述强度随时间的变化信息中时刻所述高频脉冲电流信号中具有最高频率的电流信号的频率值；表示所述强度随时间的变化信息中时刻所述高频脉冲电流信号中具有最高频率的电流信号成分的强度占比；表示所述强度随时间的变化信息中时刻所述高频脉冲电流信号中具有最高频率的电流信号成分的强度占比；表示所述强度随时间的变化信息中时刻所述高频脉冲电流信号中具有最高频率的电流信号成分的强度占比；表示将的值从0取值到得到括号内的最大值；表示整数变量，其取值范围为0到；

18、步骤s2，利用下面公式（2），根据所述强度随时间的变化信息中所述高频脉冲电流信号，对采集得到的泄漏电流信号进行噪声滤波预处理，（2）

19、在上述公式（2）中，表示进行噪声滤波预处理的截止频率，即将超过截止频率的电流信号进行滤波处理；表示将的值从0取值到得到括号内的最小值；表示所述强度随时间的变化信息中时刻所述高频脉冲电流信号中具有最高频率的电流信号的频率值；

20、步骤s3，利用下面公式（3），确定对所述泄漏电流航空插头当前的泄漏电流信号采集频率进行降低调整对应的减少倍数，（3）

21、在上述公式（3）中，表示对所述泄漏电流航空插头当前的泄漏电流信号采集频率进行降低调整对应的减少倍数；表示所述泄漏电流航空插头当前的泄漏电流信号采集频率值；表示所述泄漏电流航空插头初始泄漏电流信号采集频率值；表示非正数判断函数，若括号内的数值为0或负数，则非正数判断函数的函数值为1，若括号内的数值为正数，则非正数判断函数的函数值为0。

22、可选地，所述实际泄漏电流变化特征确定模块用于对采集得到的泄漏电流信号进行分析，得到所述高压套管的实际泄漏电流变化特征信息，包括：

23、对采集得到的泄漏电流信号进行有效泄漏电流成分提取，得到有效泄漏电流成分信号；再对所述有效泄漏电流成分信号进行电流相位分析，得到所述高压套管的实际泄漏电流相位变化特征信息；

24、所述理论泄漏电流变化特征确定模块用于获取所述高压套管对应的变压器的工作电压信号，对所述工作电压信号进行分析，得到所述高压套管在所述变压器的工作电压影响下形成的理论泄漏电流信号；基于所述理论泄漏电流信号，确定所述高压套管的理论泄漏电流变化特征信息，包括：

25、获取所述高压套管对应的变压器产生的电磁感应暂态电压信号，并基于所述电磁感应暂态电压信号对所述高压套管施加的扰动电压，确定所述高压套管在所述变压器影响下形成的理论泄漏电流信号；对所述理论泄漏电流信号进行电流相位分析，得到所述高压套管的理论泄漏电流相位变化特征信息。

26、可选地，所述套管绝缘状态识别模块用于基于所述实际泄漏电流变化特征信息和所述理论泄漏电流变化特征信息，判断所述高压套管是否存在绝缘性能劣化趋势，包括：

27、将所述实际泄漏电流变化特征信息对应的实际泄漏电流相位变化特征信息和所述理论泄漏电流变化特征信息对应的理论泄漏电流相位变化特征信息进行对比，得到两者的相位差值；若所述相位差值大于预设相位差阈值，则判断所述高压套管存在绝缘性能劣化趋势；否则，判断所述高压套管不存在绝缘性能劣化趋势；

28、所述套管绝缘性能量化确定模块用于基于所述绝缘性能劣化趋势的判断结果，对所述高压套管进行绝缘性能量化识别，得到所述高压套管的绝缘性能变化特征信息，包括：

29、当所述高压套管存在绝缘性能劣化趋势，则基于所述高压套管的实际泄漏电流和所述高压套管对应的变压器产生的电磁感应暂态电压，对所述高压套管进行绝缘性能量化识别，得到所述高压套管的绝缘耗散系数。

30、一种高压套管末屏泄漏电流在线监测方法，包括：

31、采集高压套管末屏端的高频脉冲电流信号，对所述高频脉冲电流信号进行分析，判断所述高压套管末屏端是否处于异常状态；基于所述异常状态的判断结果，调整对所述高压套管末屏端的泄漏电流信号采集状态；

32、对采集得到的泄漏电流信号进行分析，得到所述高压套管的实际泄漏电流变化特征信息；获取所述高压套管对应的变压器的工作电压信号，对所述工作电压信号进行分析，得到所述高压套管在所述变压器的工作电压影响下形成的理论泄漏电流信号；基于所述理论泄漏电流信号，确定所述高压套管的理论泄漏电流变化特征信息；

33、基于所述实际泄漏电流变化特征信息和所述理论泄漏电流变化特征信息，判断所述高压套管是否存在绝缘性能劣化趋势；并基于所述绝缘性能劣化趋势的判断结果，对所述高压套管进行绝缘性能量化识别，得到所述高压套管的绝缘性能变化特征信息。

34、可选地，采集高压套管末屏端的高频脉冲电流信号，对所述高频脉冲电流信号进行分析，判断所述高压套管末屏端是否处于异常状态；基于所述异常状态的判断结果，调整对所述高压套管末屏端的泄漏电流信号采集状态，包括：

35、通过位于高压套管末屏端的高频脉冲电流信号航空插头采集所述高压套管末屏端的高频脉冲电流信号，对所述高频脉冲电流信号进行时间变化分析，得到所述高频脉冲电流信号下属不同频率的电流信号成分的强度随时间的变化信息；若所述强度随时间的变化信息表明所述高频脉冲电流信号中具有最高频率的电流信号成分的强度占比随时间而增大，则判断所述高压套管处于异常状态；否则，判断所述高压套管不处于异常状态；

36、当所述高压套管处于异常状态，则增大对位于所述高压套管末屏端的泄漏电流航空插头的泄漏电流信号采集频率，并对采集得到的泄漏电流信号进行噪声滤波预处理；当所述高压套管不处于异常状态，则保持对所述泄漏电流航空插头当前的泄漏电流信号采集频率不变。

37、可选地，对采集得到的泄漏电流信号进行分析，得到所述高压套管的实际泄漏电流变化特征信息；获取所述高压套管对应的变压器的工作电压信号，对所述工作电压信号进行分析，得到所述高压套管在所述变压器的工作电压影响下形成的理论泄漏电流信号；基于所述理论泄漏电流信号，确定所述高压套管的理论泄漏电流变化特征信息，包括：

38、对采集得到的泄漏电流信号进行有效泄漏电流成分提取，得到有效泄漏电流成分信号；再对所述有效泄漏电流成分信号进行电流相位分析，得到所述高压套管的实际泄漏电流相位变化特征信息；

39、获取所述高压套管对应的变压器产生的电磁感应暂态电压信号，并基于所述电磁感应暂态电压信号对所述高压套管施加的扰动电压，确定所述高压套管在所述变压器影响下形成的理论泄漏电流信号；对所述理论泄漏电流信号进行电流相位分析，得到所述高压套管的理论泄漏电流相位变化特征信息。

40、可选地，基于所述实际泄漏电流变化特征信息和所述理论泄漏电流变化特征信息，判断所述高压套管是否存在绝缘性能劣化趋势；并基于所述绝缘性能劣化趋势的判断结果，对所述高压套管进行绝缘性能量化识别，得到所述高压套管的绝缘性能变化特征信息，包括：

41、将所述实际泄漏电流变化特征信息对应的实际泄漏电流相位变化特征信息和所述理论泄漏电流变化特征信息对应的理论泄漏电流相位变化特征信息进行对比，得到两者的相位差值；若所述相位差值大于预设相位差阈值，则判断所述高压套管存在绝缘性能劣化趋势；否则，判断所述高压套管不存在绝缘性能劣化趋势；

42、当所述高压套管存在绝缘性能劣化趋势，则基于所述高压套管的实际泄漏电流和所述高压套管对应的变压器产生的电磁感应暂态电压，对所述高压套管进行绝缘性能量化识别，得到所述高压套管的绝缘耗散系数。

43、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

44、本技术提供的高压套管末屏泄漏电流在线监测装置及方法采集与分析高压套管末屏端的高频脉冲电流信号，判断末屏端是否处于异常状态，以此调整对末屏端的泄漏电流信号采集状态，降低采集的泄漏电流信号的干扰噪声和提高泄漏电流信号的可靠性；分析采集得到的泄漏电流信号，得到高压套管的实际泄漏电流变化特征信息，基于变压器的工作电压信号，得到高压套管对应的理论泄漏电流信号，以此确定高压套管的理论泄漏电流变化特征信息，对高压套管的泄漏电流状态进行多方面识别；还基于实际泄漏电流变化特征信息和理论泄漏电流变化特征信息，判断高压套管是否存在绝缘性能劣化趋势，以此得到高压套管的绝缘性能变化特征信息，确保对泄漏电流准确的在线监测以及提高识别高压套管的绝缘性能优劣的可靠性。

技术特征：

1.一种高压套管末屏泄漏电流在线监测装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的高压套管末屏泄漏电流在线监测装置，其特征在于：

3.如权利要求2所述的高压套管末屏泄漏电流在线监测装置，其特征在于：

4.如权利要求1所述的高压套管末屏泄漏电流在线监测装置，其特征在于：

5.如权利要求1所述的高压套管末屏泄漏电流在线监测装置，其特征在于：

6.一种高压套管末屏泄漏电流在线监测方法，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的高压套管末屏泄漏电流在线监测方法，其特征在于：

8.如权利要求6所述的高压套管末屏泄漏电流在线监测方法，其特征在于：

9.如权利要求6所述的高压套管末屏泄漏电流在线监测方法，其特征在于：

技术总结
本发明提供一种高压套管末屏泄漏电流在线监测装置及方法，判断末屏端是否处于异常状态，以调整对末屏端的泄漏电流信号采集状态，降低采集的泄漏电流信号的干扰噪声和提高泄漏电流信号的可靠性；分析采集得到的泄漏电流信号，得到高压套管的实际泄漏电流变化特征信息，基于变压器的工作电压信号，得到高压套管对应的理论泄漏电流信号，以确定高压套管的理论泄漏电流变化特征信息，对高压套管的泄漏电流状态进行多方面识别；还基于实际泄漏电流变化特征信息和理论泄漏电流变化特征信息，判断高压套管是否存在绝缘性能劣化趋势，以得到高压套管的绝缘性能变化特征信息，确保对泄漏电流准确的在线监测以及提高识别高压套管的绝缘性能优劣的可靠性。

技术研发人员：陈杰,李密
受保护的技术使用者：上海凌至物联网有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23