本發(fā)明涉及電力開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，具體為一種電力開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、電力在現(xiàn)代社會生活中起到的作用愈加重要，同時電力開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其運行狀態(tài)能影響整個電力供應(yīng)的持續(xù)性和可靠性。因此電力開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測的重要性不言而喻，而傳統(tǒng)的監(jiān)測手段過于依賴簡單的電氣參數(shù)測量和人工定期巡檢，無法滿足目前電力發(fā)展的需求，故此電力開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運而生。

2、傳統(tǒng)的電力開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在運行時，無法多維度多方位對電力開關(guān)柜運行狀態(tài)進(jìn)行分析判定，導(dǎo)致開關(guān)柜運行狀態(tài)的判定準(zhǔn)確性無法保證，同時也不能對不同狀態(tài)的開關(guān)柜運行狀態(tài)以相應(yīng)的方式及時發(fā)送至運維人員，導(dǎo)致增加了運維成本，設(shè)備故障發(fā)生率也大大提高。

3、為了解決上述缺陷，現(xiàn)提供一種技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述背景技術(shù)提出的技術(shù)問題，提出了本發(fā)明。本發(fā)明的實施例提供了一種電力開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種電力開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、視覺模塊、性能模塊、環(huán)境模塊、診斷整修模塊。

3、所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集絕緣子信息、電纜信息、電纜接頭信息、放電信息、性能信息和環(huán)境信息，并發(fā)送至視覺模塊、性能模塊和環(huán)境模塊；

4、所述視覺模塊用于對開關(guān)柜絕緣子的裂紋、連續(xù)、輪廓與電纜接頭及電纜的連接狀態(tài)進(jìn)行分析，得到開關(guān)柜部件視覺松斷虛值；

5、所述性能模塊用于對電力開關(guān)柜放電狀態(tài)和電力開關(guān)柜運行性能進(jìn)行判定分析，得到開關(guān)柜電性異值；

6、所述環(huán)境模塊用于對電力開關(guān)柜的運行環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行分析，得到開關(guān)柜環(huán)異值；

7、所述診斷整修模塊用于接收開關(guān)柜部件視覺松斷虛值、開關(guān)柜電性異值和開關(guān)柜電性異值，對開關(guān)柜運行狀態(tài)進(jìn)行診斷，并發(fā)出相應(yīng)的整修信號和整修措施。

8、進(jìn)一步地，所述相應(yīng)的整修信號和整修措施分析步驟如下：

9、將開關(guān)柜部件視覺松斷虛值、開關(guān)柜電性異值和開關(guān)柜環(huán)異值進(jìn)行歸一化處理，以開關(guān)柜部件視覺松斷虛值為梯形的上頂邊長，以開關(guān)柜電性異值為梯形的下底邊長，以開關(guān)柜環(huán)異值為梯形高，構(gòu)建梯形，識別梯形的周長標(biāo)記為開關(guān)柜運行綜異值；

10、若開關(guān)柜運行綜異值大于等于閾值gw1時，則對應(yīng)開關(guān)柜運行狀態(tài)嚴(yán)重異常，并發(fā)出開關(guān)柜重點整修信號，對應(yīng)整修措施一，以保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，若開關(guān)柜運行綜異值小于閾值gw2，大于閾值gw2時，則對應(yīng)開關(guān)柜運行狀態(tài)輕微異常，并發(fā)出開關(guān)柜輕微整修信號，對應(yīng)整修措施二，若開關(guān)柜運行綜異值小于等于閾值gw2時，則對應(yīng)開關(guān)柜運行狀態(tài)正常，無相應(yīng)操作。

11、進(jìn)一步地，所述開關(guān)柜環(huán)異值分析步驟如下：

12、獲取電力開關(guān)柜中環(huán)境信息中開關(guān)柜振動值、空氣質(zhì)污值、電磁干擾值，并分別標(biāo)記為kzz、kwz和grz，依據(jù)設(shè)定的公式dkh＝t1×kzz+t2×kwz+t3×grz，進(jìn)行計算得到開關(guān)柜環(huán)異值dkh，其中t1、t2以及t3分別為開關(guān)柜振動值、空氣質(zhì)污值、電磁干擾值的權(quán)重因子系數(shù)。

13、進(jìn)一步地，所述開關(guān)柜電性異值分析步驟如下：

14、獲取電力開關(guān)柜中性能信息中的回路電流過短值、電力開關(guān)柜功率監(jiān)測值、斷路器的壽余值、回路電能質(zhì)偏值，分別標(biāo)記為hdz、jcz、syz和dnz，并與開關(guān)柜的放電沌散值fdd進(jìn)行歸一化處理，依據(jù)設(shè)定的公式模型進(jìn)行計算得到開關(guān)柜電性異值dxz，其中w1、w2、w3、w4以及w5設(shè)定的設(shè)定影響因子系數(shù)。

15、進(jìn)一步地，所述開關(guān)柜的放電沌散值分析步驟如下：

16、步驟五：由公式q＝m-(n-1)×ρ，進(jìn)行計算得到嵌入向量的數(shù)量q，獲取嵌入向量yq，q＝1，2，...，q，依據(jù)公式得到相空間軌跡在m維度上的均值其中yq，m表示第q各嵌入向量的第m個分量，依據(jù)公式得到相空間軌跡在m維度上的方差fcm，并對相空間軌跡在各維度上的方差進(jìn)行求和，并乘以修正系數(shù)ψ，得到相空間軌跡離散值；

17、步驟六：將電力開關(guān)柜的放電混沌特值和相空間軌跡離散值加權(quán)計算，并乘以相應(yīng)的權(quán)重因子系數(shù)，得到開關(guān)柜的放電沌散值fdd。

18、進(jìn)一步地，所述電力開關(guān)柜的放電混沌特值分析步驟如下：

19、步驟一：獲取電力開關(guān)柜放電信號的電壓幅值時間序列x(t)，長度為m，計算電壓幅值時間序列x(t)的自相關(guān)函數(shù)其中υ為延遲時間，并計算自相關(guān)函數(shù)g(υ)第一個過零點的時間延遲，得到構(gòu)建嵌入向量的延遲時間參數(shù)ρ，通過對標(biāo)不同嵌入維數(shù)下的最鄰近點，獲取最近鄰點的偽最近鄰數(shù)值最小值對應(yīng)的嵌入維數(shù)，得到構(gòu)建嵌入向量的嵌入維數(shù)參數(shù)n，構(gòu)建嵌入向量y(t)，其中y(t)＝(x(t)，x(t+ρ)，...，x(t+(n-1)×ρ))；

20、步驟二：在相空間選擇初始參考點y(t0)，并在初始參考點為中心以數(shù)值β為半徑進(jìn)行畫圓，在圓圈內(nèi)獲取最鄰近點y’(t0)，依據(jù)公式進(jìn)行計算得到歐幾里得距離od0，m為嵌入維數(shù)參數(shù)索引序號，m＝0，1，2，...，n-1；

21、步驟三：獲取參考點和鄰近點的時間步長，標(biāo)記為δt，并跟蹤參考點和鄰近點的相空間軌跡，并分別標(biāo)記為y(t0+k×δt)和y’(t0+k×δt)，其中k為時間步長的序號，k＝1，2，...，k，k為時間步長序號的最大值，依據(jù)公式odk＝||y(t0+k×δt)-y′(t0+k×δt)||，得到參考點和鄰近點k各時間步長后之間的歐幾里得距離odk，依據(jù)公式進(jìn)行計算得到參考點與鄰近點的混沌特值htz，λ為修正因子系數(shù)；

22、步驟四：在相空間選取若干個初始參考點，依次重復(fù)步驟二和步驟三，將得到的所有混沌特值進(jìn)行求平均值，得到電力開關(guān)柜的放電混沌特值。

23、進(jìn)一步地，所述開關(guān)柜部件視覺松斷虛值分析步驟如下：

24、通過x光成像獲取電纜接頭的圖像，通過灰度閾值分割方法，得到芯線與接頭連接部分區(qū)域，獲取連接部分區(qū)域的像素值，并通過邊緣檢測算法處理得到芯線和接頭連接的輪廓，統(tǒng)計芯線的各點到接頭連接最近點的距離，并取其中的最大值xz，統(tǒng)計接頭連接各點到芯線最近點的距離，并取其中的最大值jz，獲取最大值xz和最大值jz中數(shù)值最大的數(shù)值并進(jìn)行倒數(shù)處理，得到芯線與接頭的吻合程度，將連接部分區(qū)域的像素值與芯線與接頭的吻合程度相加，得到電纜接頭的連狀值，當(dāng)電纜接頭的連狀值小于等于設(shè)定的閾值，則電纜接頭判定為虛接，通過x光成像獲取電纜芯線的圖像，將電纜芯線分成若干個區(qū)域，統(tǒng)計相鄰區(qū)域的灰度值差值，當(dāng)大于等于設(shè)定的灰度閾值時，則判定該相鄰區(qū)域為斷芯區(qū)域，統(tǒng)計一定范圍內(nèi)虛接和斷芯區(qū)域的個數(shù)值，并標(biāo)記為電纜連斷虛值；在電纜接頭處設(shè)置激光散斑干涉測量系統(tǒng)，系統(tǒng)通過激光照射接頭表面，形成散斑圖像，獲取一定時間內(nèi)散斑圖像的各像素點相位變化值，并乘以修正因子系數(shù)，得到電纜接頭連接松動值；

25、將電纜連斷虛值、電纜接頭連接松動值，與絕緣子裂斷梯值jl，進(jìn)行計算得到開關(guān)柜部件視覺松斷虛值sdz。

26、進(jìn)一步地，所述絕緣子裂斷梯值分析步驟如下：

27、通過獲取的邊緣子表面圖像進(jìn)行邊緣檢測算法獲取絕緣子裂紋圖像中裂紋尖端半徑、裂紋形狀復(fù)雜度、裂紋長度，將裂紋形狀復(fù)雜度、裂紋長度的和值除以裂紋尖端半徑，得到邊緣子裂紋雜尖值；

28、將絕緣子邊緣圖像梯度幅值、絕緣子邊緣圖像的連續(xù)值、絕緣子輪廓位角變值和邊緣子裂紋雜尖值，分別標(biāo)記為tf、lx、wj和zj，并進(jìn)行歸一化處理，代入設(shè)定的公式進(jìn)行計算得到絕緣子裂斷梯值jl，其中l(wèi)f表示裂紋形狀復(fù)雜度，tg1、tg2、tg3、tg4、tg5、tg6、tg7、tg8、tg9、tg10、tg11以及tg12均為設(shè)定的影響因子系數(shù)，e為自然常數(shù)。

29、進(jìn)一步地，所述絕緣子邊緣圖像梯度幅值、絕緣子邊緣圖像的連續(xù)值、絕緣子輪廓位角變值分析步驟如下：

30、通過工業(yè)相機獲取絕緣子表面的圖像，通過邊緣檢測算法得到邊緣圖像，并獲取絕緣子邊緣圖像的梯度幅值，并對邊緣圖像從圖像的右下角開始，若像素點為邊緣像素，則將其進(jìn)行標(biāo)記，并判定該像素點的八鄰接像素，若鄰接像素為邊緣像素，則將其進(jìn)行標(biāo)記，重復(fù)上述步驟，直至無新的邊緣像素停止，統(tǒng)計已標(biāo)記像素的數(shù)量值并進(jìn)行倒數(shù)處理乘以修正因子系數(shù)，得到絕緣子邊緣圖像的連續(xù)值，對獲取的邊緣子表面圖像進(jìn)行邊緣檢測算法獲取絕緣子的輪廓圖像，通過計算絕緣子輪廓的最小外接矩形，得到外接矩形的中心坐標(biāo)并標(biāo)記為絕緣子輪廓的中心位置，統(tǒng)計一定時間內(nèi)絕緣子輪廓的中心位置變化量、最小外接矩形的長寬比變化值和短邊夾角變化值，進(jìn)行求和得到絕緣子輪廓位角變值。

31、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，一種電力開關(guān)柜狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

32、s1：對開關(guān)柜絕緣子的裂紋、連續(xù)、輪廓與電纜接頭及電纜的連接狀態(tài)進(jìn)行分析，得到開關(guān)柜部件視覺松斷虛值；

33、s2：對電力開關(guān)柜放電狀態(tài)和電力開關(guān)柜運行性能進(jìn)行判定分析，得到開關(guān)柜電性異值；

34、s3：對電力開關(guān)柜的運行環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行分析，得到開關(guān)柜環(huán)異值；

35、s4：對開關(guān)柜運行狀態(tài)進(jìn)行診斷，并發(fā)出相應(yīng)的整修信號和整修措施。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

37、1、本發(fā)明通過對開關(guān)柜絕緣子的裂紋、連續(xù)、輪廓與電纜接頭及電纜的連接狀態(tài)進(jìn)行分析，得到開關(guān)柜部件視覺松斷虛值，對電力開關(guān)柜放電狀態(tài)和電力開關(guān)柜運行性能進(jìn)行判定分析，得到開關(guān)柜電性異值，對電力開關(guān)柜的運行環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行分析，得到開關(guān)柜環(huán)異值，能從多維度多方位對電力開關(guān)柜運行狀態(tài)進(jìn)行分析判定，能讓開關(guān)柜運行狀態(tài)的判定準(zhǔn)確性得到保證。

38、2、本發(fā)明通過用于接收開關(guān)柜部件視覺松斷虛值、開關(guān)柜電性異值和開關(guān)柜電性異值，對開關(guān)柜運行狀態(tài)進(jìn)行診斷，并發(fā)出相應(yīng)的整修信號和整修措施，同時能對不同狀態(tài)的開關(guān)柜運行狀態(tài)以相應(yīng)的方式及時發(fā)送至運維人員，減少了運維成本，設(shè)備故障發(fā)生率也大大降低。