本發(fā)明屬于配電柜電弧放電缺陷檢測，具體而言，涉及一種配電柜電弧放電缺陷檢測方法。

背景技術(shù)：

1、電力系統(tǒng)的正常運行對于社會經(jīng)濟發(fā)展至關(guān)重要。而配電柜作為電力系統(tǒng)不可或缺的重要設(shè)備,其安全穩(wěn)定運行直接關(guān)系到用戶用電質(zhì)量和供電可靠性。然而,在實際運行過程中,配電柜很容易發(fā)生電弧放電等缺陷,這不僅會造成設(shè)備損壞,還可能引發(fā)嚴重的安全事故。因此,如何有效監(jiān)測和診斷配電柜的電弧放電隱患,一直是電力行業(yè)亟待解決的重要技術(shù)問題。

2、現(xiàn)有的配電柜電弧放電檢測方法主要包括:局部放電檢測法、紅外熱像檢測法和電磁輻射檢測法等。局部放電檢測法通過測量配電柜內(nèi)部局部放電信號,可以間接反映電弧放電的發(fā)生情況。但該方法受限于局放傳感器的布置位置和數(shù)量,很難全面反映整個配電柜的電弧放電狀態(tài)。紅外熱像檢測法可以發(fā)現(xiàn)配電柜表面的異常熱點,找出電弧放電可能發(fā)生的區(qū)域。但該方法無法深入分析電弧放電的內(nèi)在機理,僅能起到初步預(yù)警的作用。電磁輻射檢測法則通過監(jiān)測配電柜電磁環(huán)境的變化,來推斷電弧放電的發(fā)生。這種方法精度較高,但需要安裝大量的電磁傳感器,成本較高,并且對環(huán)境干擾也較為敏感。

3、總的來說,現(xiàn)有的電弧放電檢測方法雖然在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)對配電柜的監(jiān)測,但往往存在檢測精度不高、成本高等問題。這些局限性限制了它們在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用,亟需開發(fā)出一種更加智能高效的電弧放電診斷解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種配電柜電弧放電缺陷檢測方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)存在檢測精度不高成本高的問題。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種配電柜電弧放電缺陷檢測方法，包括以下步驟：

4、s10、根據(jù)采集的配電柜電弧放電損壞記錄，確定配電柜內(nèi)發(fā)生過電弧放電的多個關(guān)鍵位置；

5、s20、對于每個多個關(guān)鍵位置，建立配電柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的仿真模型，包括不同類型的電氣元件、導(dǎo)體和絕緣材料；利用仿真軟件對所述仿真模型進行電場分析，模擬不同電壓下的電場分布情況；

6、s30、根據(jù)所述電場分析，采用自適應(yīng)網(wǎng)格細化和插值的方式，得到電場強度稠密矩陣；并對所述電場強度稠密矩陣進行傅里葉變換，得到包含多個復(fù)數(shù)矩陣的頻域特征集，記為第一特征集；

7、s40、獲取多個已知存在電弧放電缺陷的配電柜，通電后，持續(xù)增大電壓，進行多次實驗，記錄每次實驗的實驗數(shù)據(jù)；

8、s50、利用所述電場數(shù)據(jù)，構(gòu)建電場強度稠密矩陣，記為缺陷電場強度稠密矩陣；并對所述缺陷電場強度稠密矩陣進行傅里葉變換，得到包含多個復(fù)數(shù)矩陣的頻域特征集，記為第二特征集；

9、s60、篩選所述第二特征集中與所述第一特征集差異度大于預(yù)設(shè)的相似度閾值的特征，形成差異特征集；

10、s70、以所述差異特征集為訓(xùn)練輸入，以所述差異特征集對應(yīng)的電弧數(shù)據(jù)為訓(xùn)練輸出，訓(xùn)練一個多分支的混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，得到電弧放電缺陷模型；

11、s80、獲取待測配電柜的電場數(shù)據(jù)，采用s50的方式得到待測配電柜的電場數(shù)據(jù)對應(yīng)的包含多個復(fù)數(shù)矩陣的頻域特征集，記為第三特征集；篩選所述第三特征集中與所述第一特征集差異度大于預(yù)設(shè)的相似度閾值的特征，形成待測配電柜的差異特征集；

12、s90、將所述待測配電柜的差異特征集輸入到所述電弧放電缺陷模型，得到所述待測配電柜的電弧數(shù)據(jù)的電弧位置，作為所述待測配電柜的電弧放電缺陷檢測結(jié)果。

13、其中，所述電場數(shù)據(jù)包括電場強度分布、電場梯度、電位分布、電荷密度分布以及介質(zhì)極化強度。

14、進一步的，所述電弧數(shù)據(jù)包括電弧位置、起弧電壓、熄弧電壓、10kv下局放量、電弧持續(xù)時間、電弧電流峰值以及電弧能量。

15、進一步的，所述預(yù)設(shè)的相似度閾值為0.7。

16、其中，所述多分支的混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，包括卷積分支網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)分支網(wǎng)絡(luò)、全連接分支網(wǎng)絡(luò)以及融合分支網(wǎng)絡(luò)。

17、進一步的，所述卷積分支網(wǎng)絡(luò)用于提取差異特征集中的空間特征，輸入是差異特征集的二維表示，輸出是所述差異特征集空間特征向量，結(jié)構(gòu)是多層卷積層和池化層的組合。

18、進一步的，所述循環(huán)分支網(wǎng)絡(luò)用于提取差異特征集中的時序特征，輸入是差異特征集的時序表示，輸出是所述差異特征集時序特征向量，結(jié)構(gòu)是長短期記憶lstm或門控循環(huán)單元gru網(wǎng)絡(luò)。

19、進一步的，所述全連接分支網(wǎng)絡(luò)用于提取差異特征集中的全局特征，輸入是差異特征集的一維展平表示，輸出是所述差異特征集全局特征向量，結(jié)構(gòu)是多層全連接層。

20、進一步的，所述融合分支網(wǎng)絡(luò)用于整合各個分支網(wǎng)絡(luò)的輸出特征，輸入是空間特征向量、時序特征向量和全局特征向量的拼接，輸出是電弧數(shù)據(jù)的預(yù)測結(jié)果，結(jié)構(gòu)是多層全連接層和一個輸出層。

21、其中，所述進行多次實驗，記錄每次實驗的實驗數(shù)據(jù)的步驟，具體是：選取多個已知存在電弧放電缺陷的配電柜樣本，將其連接至高壓電源，從低電壓開始通電，以固定步長逐步提高電壓，在每個電壓等級下停留固定時間并采集數(shù)據(jù)；所采集的數(shù)據(jù)包括電場強度分布、電場梯度、電位分布、電荷密度分布、介質(zhì)極化強度等電場數(shù)據(jù)，以及電弧位置、起弧電壓、熄弧電壓、10kv下局放量、電弧持續(xù)時間、電弧電流峰值、電弧能量等電弧數(shù)據(jù)；對每個配電柜樣本重復(fù)實驗至少3次；每次實驗后緩慢降低電壓至零并確保完全放電。

22、具體而言，所述實驗的步驟包括：

23、1.準備工作:選擇多個已知存在電弧放電缺陷的配電柜樣本；準備實驗所需的測量設(shè)備,如高壓電源、電壓表、電流表、示波器、電場強度測量儀、局部放電測量儀等；確保實驗場地安全,做好防護措施；

24、2.配電柜通電:將配電柜連接到高壓電源；從低電壓開始,緩慢通電；

25、3.電壓遞增:以固定的步長(如每次增加500v)逐步提高電壓；每個電壓等級停留固定時間(如5分鐘)進行觀察和數(shù)據(jù)采集；

26、4.數(shù)據(jù)采集:每個電壓等級下,記錄以下數(shù)據(jù):

27、電場數(shù)據(jù):使用電場強度測量儀測量電場強度分布；計算電場梯度；測量電位分布；測量電荷密度分布；測量介質(zhì)極化強度；

28、電弧數(shù)據(jù):觀察并記錄電弧出現(xiàn)的位置；記錄起弧電壓(電弧開始出現(xiàn)時的電壓)；記錄熄弧電壓(電弧消失時的電壓)；在10kv電壓下測量局部放電量；使用高速攝像機記錄電弧持續(xù)時間；使用示波器測量電弧電流峰值；計算電弧能量；

29、5.重復(fù)實驗:對每個配電柜樣本重復(fù)上述步驟3-4至少3次,以確保數(shù)據(jù)的可靠性；

30、6.安全處理:每次實驗結(jié)束后,緩慢降低電壓直至零；斷開電源,確保配電柜完全放電。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種配電柜電弧放電缺陷檢測方法充分利用現(xiàn)代信號處理和機器學(xué)習(xí)的技術(shù)優(yōu)勢,通過對配電柜內(nèi)部電場數(shù)據(jù)的深入分析,實現(xiàn)了對電弧放電缺陷的準確識別和定量評估。

32、與傳統(tǒng)的電弧放電檢測方法相比,本發(fā)明方案具有以下顯著優(yōu)勢:

33、1.檢測精度高。本方案結(jié)合仿真分析和實驗測試,深入挖掘電場數(shù)據(jù)中蘊含的豐富特征信息,構(gòu)建了一個多分支的混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,能夠全面提取電弧放電的空間、時序和全局特征,大幅提高了缺陷識別的準確性。

34、2.成本經(jīng)濟。該方法無需對現(xiàn)有配電柜進行大規(guī)模改造,僅需在關(guān)鍵位置布設(shè)少量的電場傳感器即可完成在線監(jiān)測,大大降低了檢測成本。同時,該方法也無需專業(yè)人員參與,實現(xiàn)了全自動的電弧放電診斷,進一步節(jié)省了人力成本。

35、3.適用性強。本發(fā)明方案基于電場信息進行分析,不受外部環(huán)境干擾,且可以應(yīng)用于已投運多年的存量配電設(shè)備,無需大規(guī)模改造,廣泛適用性較強。

36、4.智能化水平高。該方法充分融合了現(xiàn)代信號處理和機器學(xué)習(xí)技術(shù),實現(xiàn)了對電弧放電缺陷的自動檢測和診斷,為配電設(shè)備的智能化狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)防性維護提供了有力支撐。

37、綜上所述，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在檢測精度不高成本高的問題。