本發(fā)明涉及避雷器在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種克服環(huán)境溫濕度影響的避雷器故障預(yù)警方法。

背景技術(shù)：

目前，大多數(shù)已運(yùn)行避雷器監(jiān)測裝置的運(yùn)行狀態(tài)平穩(wěn)，但部分避雷器由于安裝環(huán)境、結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)廠家不同，造成部分避雷器在線監(jiān)測數(shù)據(jù)受環(huán)境溫度、濕度、降雨和避雷器外表面污穢的影響較為嚴(yán)重，避雷器監(jiān)測裝置無法準(zhǔn)確預(yù)警。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種克服環(huán)境溫濕度影響的避雷器故障預(yù)警方法，以解決現(xiàn)有的避雷器通過監(jiān)測阻性電流進(jìn)行故障告警時(shí)容易受環(huán)境溫濕度影響發(fā)生誤告警的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的避雷器故障預(yù)警方法包括如下步驟：

1)在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)，計(jì)算M個(gè)時(shí)刻避雷器的阻性電流，并選取最小的阻性電流作為該設(shè)定時(shí)長的阻性電流最小值，其中M≥2；

2)以當(dāng)前時(shí)刻為基準(zhǔn)，向前連續(xù)選取N個(gè)設(shè)定時(shí)間段，按照步驟1)獲取N個(gè)阻性電流最小值，其中，N≥2；

3)對N個(gè)阻性電流最小值進(jìn)行直線擬合獲得直線y＝ax+b，其中y表示阻性電流最小值，x表示時(shí)間；

4)根據(jù)上述擬合直線計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻阻性電流的擬合值，若當(dāng)前時(shí)刻阻性電流的擬合值大于告警閾值，進(jìn)行告警。

步驟4)中若當(dāng)前時(shí)刻阻性電流的擬合值小于告警閾值，且當(dāng)前時(shí)刻阻性電流實(shí)際值大于告警閾值小于跳變閾值時(shí)，進(jìn)行告警。

步驟4)中若當(dāng)前時(shí)刻阻性電流的擬合值小于告警閾值，且當(dāng)前時(shí)刻阻性電流實(shí)際值大于告警閾值及跳變閾值時(shí)，判別相鄰兩相數(shù)據(jù)的跳變狀態(tài)，若兩相以上發(fā)生數(shù)據(jù)跳變，不告警，若僅有一相發(fā)生數(shù)據(jù)跳變，則進(jìn)行告警。

所述跳變閾值為當(dāng)前時(shí)刻阻性電流的擬合值加上避雷器正常運(yùn)行時(shí)阻性電流的變化量δ_i。

所述告警閾值為避雷器初始投入運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)刻的阻性電流增加100％的值。

所述設(shè)定時(shí)間段為1天，M＝24，N＝60。

所述當(dāng)前時(shí)刻阻性電流的擬合值I_fit＝60a+b。

步驟3)中采用最小二乘法進(jìn)行直線擬合。

所述阻性電流的計(jì)算過程為：1)采集避雷器三相電壓、電流信號；2)采用全周傅里葉變換計(jì)算避雷器三相電壓、電流的幅值和相位；3)采用基波投影法計(jì)算避雷器三相阻性電流值。

通過對避雷器泄漏電流和阻性電流歷史數(shù)據(jù)的研究，特別對避雷器的研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫濕度對避雷器監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響存在某種周期性。避雷器阻性電流與環(huán)境的溫度和濕度在一定時(shí)間間隔內(nèi)的變化趨勢一致。當(dāng)環(huán)境溫度或濕度影響變小時(shí)，避雷器阻性電流的數(shù)值趨向正常，同時(shí)其傅里葉頻譜有一定的周期性。而避雷器閥片真實(shí)的老化或受潮的缺陷是不可逆的。由于避雷器老化或受潮變化緩慢，其阻性電流每天的最小值的曲線符合直線的特性，通過對每天避雷器電流的最小值的避雷器特性曲線進(jìn)行直線擬合得到的擬合值能在避免環(huán)境溫濕度的影響同時(shí)也可反映避雷器阻性電流的運(yùn)行趨勢。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明利用阻性電流和環(huán)境溫濕度的時(shí)間相關(guān)的關(guān)系，對一定時(shí)間間隔內(nèi)避雷器阻性電流的最小值進(jìn)行直線擬合，然后根據(jù)該擬合直線得到當(dāng)前時(shí)刻的擬合值，將該擬合值與告警閾值進(jìn)行比較判斷避雷器是否發(fā)生故障。該擬合值避免了環(huán)境溫濕度的影響，并且還能夠反映避雷器阻性電流的運(yùn)行趨勢，因而，將該擬合值作為阻性電流進(jìn)行避雷器故障監(jiān)測時(shí)可以防止由于環(huán)境溫度變化造成的裝置誤告警，提高避雷器監(jiān)測預(yù)警的可靠性。

本發(fā)明還將阻性電流的實(shí)際值與告警閾值及跳變閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷裝置是否預(yù)警，避免了因環(huán)境影響而出現(xiàn)的誤告警，也避免部分避雷器故障發(fā)生速度較快造成漏告警。

本發(fā)明裝置在具體取值時(shí)，每個(gè)整點(diǎn)獲取1個(gè)阻性電流值，每天取24個(gè)阻性電流值，并選取其中最小值作為阻性電流日最小值，如此連續(xù)獲取60個(gè)阻性電流日最小值，以避免連續(xù)陰雨天氣造成阻性電流日最小值有偏差，而造成擬合曲線偏差較大。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例基于FT3光纖通信的避雷器監(jiān)測系統(tǒng)圖；

圖2為本實(shí)施例避雷器數(shù)據(jù)準(zhǔn)備流程圖；

圖3為本實(shí)施例隨時(shí)間變化的避雷器阻性電流最小值擬合直線；

圖4為本實(shí)施例避雷器相關(guān)診斷參量幾何關(guān)系圖；

圖5為本實(shí)施例避雷器診斷預(yù)警流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)介紹。

本實(shí)施例的預(yù)警方法包括如下步驟：

1)在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)，計(jì)算M個(gè)時(shí)刻避雷器的阻性電流，并選取最小的阻性電流作為該設(shè)定時(shí)長的阻性電流最小值，其中M≥2；

2)以當(dāng)前時(shí)刻為基準(zhǔn)，向前連續(xù)選取N個(gè)設(shè)定時(shí)間段，按照步驟1)獲取N個(gè)阻性電流最小值，其中，N≥2；

3)對N個(gè)阻性電流最小值進(jìn)行直線擬合獲得直線y＝ax+b，其中y表示阻性電流最小值，x表示時(shí)間；

4)根據(jù)上述擬合直線計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻阻性電流的擬合值，若當(dāng)前時(shí)刻阻性電流的擬合值大于告警閾值，進(jìn)行告警。

下面以避雷器A相信號為例，其中，設(shè)定時(shí)間段為1天，M＝24，N＝60，對上述方法進(jìn)行詳細(xì)介紹：

首先，接收避雷器A相電流及電壓信息，并進(jìn)行重采樣及數(shù)據(jù)同步，利用全周傅氏變換計(jì)算電流、電壓信號的幅值和相位，然后采用基波投影法計(jì)算A相某一時(shí)刻的阻性電流，即1天內(nèi)每整點(diǎn)計(jì)算一次阻性電流，共計(jì)算24個(gè)阻性電流，選取其中的最小值作為阻性電流日最小值。

為避免連續(xù)陰雨天造成阻性電流日最小值較大，從而造成擬合曲線偏差較大，連續(xù)存儲60天的阻性電流日最小值數(shù)據(jù)，并存入數(shù)組I_r[60]。

在獲取了阻性電流日最小值數(shù)據(jù)后，根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行直線擬合，本實(shí)施例中的實(shí)現(xiàn)擬合是基于最小二乘法原理進(jìn)行的，具體過程如下：

設(shè)避雷器阻性電流最小值的最小二乘直線擬合直線的帶參方程如式(1)所示：

y＝ax+b (1)

對于數(shù)組I_r[60]，根據(jù)最小二乘法原理的誤差Q如式(2)所示：

Q＝∑(y_i-y)²＝∑(y_i-ax-b)² (2)

則Q的最小的條件為從而可以計(jì)算出a，b的值如式(3)所示：

其中，n表示阻性電流日最小值的總個(gè)數(shù)。

作為其他實(shí)施方式，還可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的其他直線擬合的方式進(jìn)行直線擬合，如逐差法，這里不再一一介紹。

避雷器當(dāng)前時(shí)刻的擬合值I_fit可以根據(jù)直線方程I_fit＝60a+b進(jìn)行計(jì)算。該值可作為判別避雷器阻性電流是否預(yù)警的重要依據(jù)，圖3為避雷器阻性電流擬合直線的變化趨勢。

在計(jì)算避雷器當(dāng)前時(shí)刻的擬合值時(shí)，需要進(jìn)行曲線擬合，而擬合時(shí)所需要的數(shù)據(jù)，是以當(dāng)前時(shí)刻為基準(zhǔn)連續(xù)前60天的阻性電流日最小值。也就是說，初始投入運(yùn)行時(shí)，取穩(wěn)定后的阻性電流日最小值I_init對阻性電流數(shù)組進(jìn)行初始化，然后每天進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，以保證計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的擬合值時(shí)，進(jìn)行曲線擬合的阻性電流最小值數(shù)據(jù)為最新的。

在獲取了當(dāng)前時(shí)刻的擬合值后，將當(dāng)前時(shí)刻的擬合值、當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)際值同告警閾值、跳變閾值進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)避雷器阻性電流的預(yù)警，具體流程圖5所示，步驟如下：

1)判斷阻性電流實(shí)際值是否大于告警閾值，若大于，判斷阻性電流擬合值是否大于告警閾值，否則，裝置不告警；若阻性電流擬合值是否大于告警閾值，裝置進(jìn)行告警，否則，進(jìn)入步驟2)；

2)判斷阻性電流擬合值是否小于跳變閾值，若小于，裝置進(jìn)行預(yù)警，否則進(jìn)入步驟3)。

3)綜合判別相鄰兩相數(shù)據(jù)的跳變狀態(tài)，若存在兩相以上的避雷器數(shù)據(jù)跳變此時(shí)認(rèn)為環(huán)境影響太大，該相不告警；若僅單相發(fā)生數(shù)據(jù)跳變，則該相預(yù)警，避免部分避雷器故障發(fā)生速度較快造成漏告警。

上述步驟中的告警閾值獲取過程為：避雷器告警閾值采用與初始運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定值相比，根據(jù)變電設(shè)備帶電檢測工作指導(dǎo)意見的要求，當(dāng)阻性電流增加100％時(shí)的值作為告警定值I_set，這里的阻性電流為初始投運(yùn)正常運(yùn)行后計(jì)算的當(dāng)前時(shí)刻阻性電流值。

上述步驟中的跳變閾值的計(jì)算過程為：為避免阻性電流預(yù)警為某一因素造成的跳變，簡單的將初始穩(wěn)定時(shí)刻或上一時(shí)刻的值作為跳變閾值可能造成誤判，本實(shí)施例將跳變值I_jump設(shè)置為當(dāng)前時(shí)刻阻性電流的擬合值加上δ_i，如式(4)所示：

I_jump＝60a+b+δ_i (4)

其中，δ_i的取值為避雷器安裝在正常環(huán)境下阻性電流變化量，不同環(huán)境設(shè)置有所不同。

上述步驟中當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)際值為：鑒于避雷器真實(shí)缺陷的發(fā)展速度不會太迅速同時(shí)阻性電流日監(jiān)測最小值能在一定程度上避免環(huán)境溫濕度的影響，因此采用最新阻性電流日最小值作為當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)際值I_real。

以圖4為例，詳細(xì)介紹避雷器阻性電流的預(yù)警過程：

1)對裝置運(yùn)行的實(shí)時(shí)阻性電流值I_real與避雷器告警閾值I_set進(jìn)行比較，若I_real＞I_set時(shí)則轉(zhuǎn)入2)，否則不進(jìn)行后級預(yù)警處理。

2)對歷史最小值數(shù)據(jù)進(jìn)行直線擬合計(jì)算當(dāng)前阻性電流擬合值I_fit，判斷裝置當(dāng)前阻性電流擬合值是否大于告警閾值，即I_fit＞I_set時(shí)，如圖中C區(qū)所示，裝置固定進(jìn)行告警；若I_fit＜I_set時(shí)，則進(jìn)入3)。

3)若實(shí)際阻性電流值I_real＞I_set，則數(shù)據(jù)發(fā)生在A或者B區(qū)，若此時(shí)數(shù)據(jù)在B區(qū)，即I_real＜I_jump，則說明該實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)未跳變，但是該值已經(jīng)很大，因此當(dāng)數(shù)據(jù)在B區(qū)時(shí)，該相固定預(yù)警。若在A區(qū)，則轉(zhuǎn)入4)。

4)由于A區(qū)無法判別該相是否應(yīng)該進(jìn)行告警，因此需綜合進(jìn)行判別，此時(shí)A相固定跳變，引入橫向比較法，分別判別同間隔的B相和C相數(shù)據(jù)是否發(fā)生跳變，轉(zhuǎn)入5)。

5)以A相為例進(jìn)行相關(guān)的判別，其中實(shí)際值大于跳變值為1，否則為0。若三相中有兩相及以上存在跳變，則當(dāng)前避雷器狀態(tài)為閉鎖告警狀態(tài)，不進(jìn)行告警：否則轉(zhuǎn)入6)

6)當(dāng)僅有A相發(fā)生跳變時(shí)，則進(jìn)行預(yù)警，此時(shí)針對快速變化的故障情況下的預(yù)警。

本實(shí)施例中對于設(shè)定時(shí)間段、M、N的取值不限于上述取值可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選取，如設(shè)定時(shí)間段可設(shè)置為兩天，三天等，M可只設(shè)置為20、12等等，N可設(shè)置為50、70等等。