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用于對放射到電氣設備內(nèi)部或外部的局部放電進行識別的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種對放射到電氣設備內(nèi)部或外部的局部放電進行識別的方法，在檢測到至少一個局部放電活動之后，所述方法包括以下步驟：預先將局部放電圖案記錄在數(shù)據(jù)庫中，每個圖案與產(chǎn)生該圖案的故障類型相關聯(lián)；獲取新的局部放電(Dp)圖案；將所述新的局部放電圖案與已經(jīng)被記錄在所述數(shù)據(jù)庫中的放電圖案進行比較(9)；通過推理來得到所述設備中的匹配故障(11)；以及將得到的結(jié)果記錄(14)在數(shù)據(jù)庫(12)中。
【專利說明】用于對放射到電氣設備內(nèi)部或外部的局部放電進行識別的 方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種對放射到電氣設備內(nèi)部或外部的局部放電進行識別的方法。本發(fā) 明涉及一種圖像識別，該圖像識別適合于在對設備中或者所述設備附近的局部放電進行測 量的過程中所得到的圖案。

【背景技術】
[0002] 具有失敗的空氣、油、或者紙張等絕緣的電氣設備產(chǎn)生可以損害絕緣的局部放電， 直到所述絕緣完全喪失其絕緣特性并且變得具有導電性。擊穿現(xiàn)象隨之發(fā)生，并且可能導 致所述設備的至少部分破壞。依照IEC標準60 270的局部放電測量使得能夠防止所述擊 穿現(xiàn)象，對設備中的放電進行分析，診斷故障，并因此監(jiān)視和保護電氣設備。對工廠、城鎮(zhèn)或 者整個區(qū)域的電力供應可以依賴于這樣的保護。每個故障都具有其自身的放電圖案，該放 電圖案伴隨著電壓的出現(xiàn)和消失、隨時間的變化等等。然而，盡管每個放電圖案都不相同， 但根據(jù)引起放電的故障的不同可能觀察到相似的趨勢。舉例而言，由于欠佳的絕緣浸漬或 者欠佳的絕緣干燥而導致的故障生成圖1中所示類型的放電圖案，盡管相位（取決于測量 所連接的相位）、幅度以及圖案自身可能會改變。局部放電圖案的識別使得能夠確認故障并 且同時獲知為了消除該故障所需采取的補救措施。目前，識別這樣的局部放電是專家的工 作；然而，由于成本和時間這樣明顯的原因，每個生產(chǎn)使用固體或液體絕緣的電氣設備的工 廠必須能夠在局部放電發(fā)生時快速診斷其成因。
[0003] 對于電動機、變壓器、高壓或中壓氣體絕緣開關設備（GIS)等大型工業(yè)電器設備 的制造商而言，識別這樣的局部放電是至關重要的。
[0004] 在諸如大型功率變壓器之類的高壓設備中的局部放電與高頻或甚高頻波以及在 聲傳導流體中傳播的聲波（通常為超聲波）的放射相關聯(lián)。因此有可能借助于聲學檢測器 來檢測并試圖定位這些局部放電源，這些聲學檢測器可能與用于檢測高頻和甚高頻波的電 學檢測裝置相關聯(lián)。
[0005] 圖像識別非常普遍，但是并未被用于局部放電。
[0006] 在美國專利No. 5 703 564中對一種圖案識別系統(tǒng)進行了說明。該系統(tǒng)使用統(tǒng)計 分類。然而，該系統(tǒng)并未對適合于在測量局部放電時所得到的圖案的圖像識別進行說明。
[0007] 本發(fā)明的目的在于通過使得一個放電圖案能夠容易地且自動地與數(shù)據(jù)庫中的另 一個圖案進行匹配，使用局部放電的相位圖像或圖案來方便地對設備內(nèi)部或外部的故障進 行診斷。一旦得到局部放電圖案，本發(fā)明因此能夠?qū)⑺鰣D案與存儲在數(shù)據(jù)庫中的其它局 部放電圖案進行關聯(lián)，從而在觀察到故障并且對其進行處理時得到關于該故障的信息。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明涉及一種識別對放射到電氣設備內(nèi)部或外部的局部放電進行識別的改進 方法，其特征在于，該對所述局部放電進行識別為對包局部放電圖案進行的形狀識別，所述 對局部放電圖案進行形狀識別包括獲取對通過對一系列所述局部放電進行在相位（橫坐 標）和幅度（縱坐標）上測量的一系列局部放電圖案所得到的彩色圖像進行采集以及將所 述彩色圖像處理并轉(zhuǎn)換為黑白圖像，并且在于，在將已知的局部放電圖案記錄在數(shù)據(jù)庫中 并將每個圖案與產(chǎn)生該圖案的故障類型相關聯(lián)記錄之后，并且在檢測到至少某些局部放電 活動之后，所述方法包括以下步驟：
[0009] 獲取新的局部放電圖案；
[0010] 將所述新的局部放電圖案與已經(jīng)被記錄在所述數(shù)據(jù)庫中的放電圖案進行比較；
[0011] 在診斷處所述局部放電的來源之后，得到所述設備中的匹配故障；以及
[0012] 將得到的結(jié)果記錄在所述數(shù)據(jù)庫中。
[0013] 有利地，本發(fā)明的方法包括用于對所述新的局部放電圖案的處理進行調(diào)節(jié)的自動 修正步驟，用于使所述新的局部放電圖案的表面區(qū)域均勻的步驟，以及通過將所述局部放 電的每個圖案細分為不同區(qū)域（例如，四個等同區(qū)域）從而將所述圖案水平地并且垂直地 一分為二來將所述新的局部放電圖案分類為不同類別中的一種的步驟。
[0014] 有利地，在比較步驟中，在所述新的局部放電圖案與已經(jīng)被記錄在所述數(shù)據(jù)庫中 的圖案之間進行匹配百分比計算并且通過減小百分比來對匹配進行分類。
[0015] 有利地，本發(fā)明的方法包括以下步驟：
[0016] 錄入與所述局部放電的新的圖案對應的彩色圖像；
[0017] 將所述彩色圖像處理并轉(zhuǎn)換為黑白圖像；
[0018] 對是否仍有圖像進行測試；
[0019] 如果沒有圖像：
[0020] 對彩色圖像處理參數(shù)進行調(diào)節(jié)并且返回第一步驟的起點；
[0021] 如果仍有圖像：
[0022] 進行檢查以查明所述局部放電圖案的尺寸是否明顯；
[0023] 如果尺寸不明顯：
[0024] 將所述局部放電圖案沿著縱軸擴展；
[0025] 如果尺寸明顯：
[0026] 將所述局部放電圖案細分為多個目標區(qū)域，例如四個區(qū)域；
[0027] 對所述目標區(qū)域進行分析從而對所述局部放電圖案進行分類；
[0028] 將所述局部放電圖案與所述數(shù)據(jù)庫中對應的放電圖案進行比較；
[0029] 列出匹配的局部放電圖案；
[0030] 對所述局部放電的來源進行診斷；
[0031] 如果診斷表明為內(nèi)部放電源，則檢查設備從而維修所述設備并且與所述診斷相關 聯(lián)；以及
[0032] 將得到的結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)庫中。
[0033] 有利地，本發(fā)明提供適用于局部放電圖案的圖案識別，目前在市場上沒有可用于 局部放電的圖案識別的工具。本發(fā)明使得能夠非常有效地在所述數(shù)據(jù)庫中對記錄在工廠、 實驗室或者現(xiàn)場的局部放電圖案進行分類。該分類有助于使用者在所述局部放電活動的起 源處在遠遠短于要求所述用戶手動搜索所述數(shù)據(jù)庫中的匹配的時間內(nèi)對故障加以診斷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 圖1示出了局部放電圖案；
[0035] 圖2為示出了本發(fā)明的方法的整體操作的流程圖；
[0036] 圖3至5示出了不同的局部放電圖案；
[0037] 圖6a至6b示出了怎樣對兩個局部放電圖案進行比較。

【具體實施方式】
[0038] 局部放電由于對周圍電氣性能非常敏感所以很難識別，這是因為所述放電取決于 可能有局部放電出現(xiàn)的設備的電容、電感、阻抗等。因為各件設備全都不同，所以局部放電 圖案也總是全都不同。局部放電圖案的整體外觀由該放電活動生成的故障類型來定義。如 果可能對局部放電圖案進行識別，并且如果該類型的局部放電圖案為已知的，則能夠?qū)Ξa(chǎn) 生了所述局部放電的故障進行識別并且提供診斷。本發(fā)明因而提出使用包含有盡可能多的 已知局部放電圖案的數(shù)據(jù)庫并且試圖將新的局部放電圖案與已知局部放電圖案進行匹配。 如果新的局部放電圖案能夠與已知局部放電圖案相比擬，則識別出故障。
[0039] 有利地，提前將局部放電圖案分類到不同的類別中，從而減小在局部放電圖案的 識別過程中的錯誤風險。這些容易辨認的類別使得能夠改進在所選類別中的局部放電的識 另IJ。一旦得到該特定分類，任何圖像識別方法都能夠用于將新的局部放電圖案與對應類別 的局部放電圖案進行關聯(lián)。
[0040] 本發(fā)明使得對專家以及對于非專家而言能夠?qū)植糠烹姷淖R別進行輔助并且使 其自動操作。當遇到新的局部放電圖案時，例如基于已經(jīng)解決并且被存儲在數(shù)據(jù)庫中的問 題，本發(fā)明可以將其與已經(jīng)遇到過并且診斷過的局部放電圖案進行比較。本發(fā)明的方法是 逐步的并且基于數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫隨著調(diào)查的繼續(xù)而逐步豐富。
[0041] 在圖2的流程圖中對本發(fā)明的方法的整體操作進行了說明。在對至少一個局部放 電Pd進行檢測之后，該流程圖包括以下步驟：
[0042] 錄入與所述局部放電的新的圖案對應的彩色圖像（1);
[0043] 將彩色圖像處理并轉(zhuǎn)換為黑白圖像（2);
[0044] 對是否仍有圖像進行測試（3);
[0045] 如果沒有圖像：
[0046] 對彩色圖像處理參數(shù)進行調(diào)節(jié)并且返回第一步驟（1)的起點；
[0047] 如果仍有圖像：
[0048] 進行檢查以查明局部放電圖案的尺寸是否明顯（4);
[0049] 如果尺寸不明顯：
[0050] 將局部放電圖案沿著縱軸擴展（6);
[0051] 如果尺寸明顯：
[0052] 將局部放電圖案細分為多個目標區(qū)域（例如，四個區(qū)域）（7);
[0053] 對所述目標區(qū)域進行分析從而對局部放電圖案進行分類（8);
[0054] 將局部放電圖案與數(shù)據(jù)庫中對應的局部放電圖案進行比較（9);
[0055] 列出匹配的局部放電圖案（10);
[0056] 借助于數(shù)據(jù)庫（12)對局部放電的來源進行診斷（11);
[0057] 如果診斷表明為內(nèi)部放電源，則檢查設備從而維修所述設備（13)并且與診斷相 關聯(lián)；以及
[0058] 將得到的結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)庫中（14)。
[0059] 流程圖開始于獲取一個具有彩色圖像外觀的新的局部放電圖案，例如，圖1中的 放電圖案。在設備內(nèi)部或外部的局部放電的該新的圖案與必須進行診斷以得到維修或者如 果可能就不通過維修來解決的故障相對應。因為這樣的維修產(chǎn)生延遲以及客觀的成本，能 夠避免任何錯誤的診斷則是必不可少的。局部放電圖案是根據(jù)測試電壓相位下測量的一系 列局部放電所建立的讀數(shù)。該圖案的每個點對應于對設備進行供電的正弦波在給定時刻 (以度數(shù)測量的從〇度到360度的相位）以庫侖（C)測量的放電的幅度（或大?。?。
[0060] 隨后將彩色圖像進行處理并轉(zhuǎn)換為黑白圖像（步驟2)。該步驟是必需的以對來自 不同的局部放電測量設備的圖像進行使用，這些局部放電測量設備并不需要使用相同的顏 色來顯示放電。因此，圖3示出了使用與圖1中所使用的設備不同的設備進行的放電測量。 圖4中所示為改變?yōu)楹诎椎慕Y(jié)果。
[0061] 步驟3在于對局部放電仍然存在進行檢查。舉例來說，如果過快地完成放電測量， 那么可能還沒有對各個點進行足夠的聚集并且在處理過程中會丟失這些點。如果出現(xiàn)放電 圖案確實不是很明顯并且細節(jié)丟失的情況，那么本發(fā)明的方法自動對其處理設置進行改正 從而實現(xiàn)更加精細調(diào)整的調(diào)節(jié)并且試圖保存盡可能多的點。然而，某些僅包含少量稀疏點 的放電記錄無法被使用。
[0062] 步驟5用于使得局部放電圖案在區(qū)域中保持均勻。為了更好地識別放電圖案，建 議這些放電圖案占據(jù)圖像中相同數(shù)量的空間。非常平坦的局部放電圖案是非常難以識別 的。步驟5在于通過沿著縱軸進行縮放來擴展放電圖案，或者增大測量增益。舉例來說，如 果放電圖案占據(jù)了幅度（垂直尺度）少于三分之一的空間，則擴展放電圖案。
[0063] 步驟7在于將局部放電圖案細分為四個相等的部分，同時在水平和垂直地將局部 放電圖案一分為二。如圖5中所示，得到的四個區(qū)域被編號為1至4。該細分隨后使得能夠 將局部放電圖案分類為以下類別中的一個：〇、1、2、3或4。對于非直接測量裝配（測量探針 與設備平行放置），主要在區(qū)域2和3中具有局部放電的局部放電圖案被歸為類別1 ;主要 在區(qū)域1和4中具有局部放電的局部放電圖案被歸為類別2 ;主要在區(qū)域1和3或者2和4 中具有局部放電又或者局部放電的大部分位于單一區(qū)域時的局部放電圖案被歸為類別3 ; 當全部四個區(qū)域具有等量的局部放電時，局部放電圖案被歸為類別4,以及不屬于任何其它 類別的局部放電圖案被歸為類別0。
[0064] 步驟9在于將所述新的放電圖案與數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)有的局部放電圖案進行比較。該數(shù) 據(jù)庫包括全部預先記錄的局部放電圖案以及當故障與局部放電圖案之間相關聯(lián)時的相關 診斷。將該新的局部放電圖案與數(shù)據(jù)庫中的局部放電圖案進行比較，使得能夠已經(jīng)得到診 斷的相同故障，這些故障具有已知的并且經(jīng)過測試的修理技術。為了執(zhí)行比較并因而具有 最有可能的結(jié)果，本發(fā)明的方法在于倚靠分配給放電圖案的類別，并且根據(jù)所述類別的不 同將所述局部放電圖案與數(shù)據(jù)庫中屬于特定類別的放電圖案進行比較，如下表所示：
[0065]

【權利要求】
1. 一種對放射到電氣設備內(nèi)部或外部的局部放電進行識別的改進方法，其特征在于， 所述對局部放電進行識別為對局部放電圖案進行形狀識別，所述對局部放電圖案進行形狀 識別包括獲取通過對一系列所述局部放電圖案進行相位和幅度測量所得到的彩色圖像以 及將所述彩色圖像處理并轉(zhuǎn)換為黑白圖像，并且， 在將已知的局部放電圖案記錄在數(shù)據(jù)庫中并將每個圖案與產(chǎn)生該圖案的故障類型相 關聯(lián)之后，并且在檢測到至少一個局部放電活動之后，所述方法包括以下步驟： 獲取新的局部放電（Pd)圖案； 將所述新的局部放電圖案與已經(jīng)被記錄在所述數(shù)據(jù)庫（12)中的局部放電圖案進行比 較（9); 在診斷出（11)所述局部放電的來源之后，得到所述設備中的匹配故障；以及 將由此得到的結(jié)果記錄（14)在所述數(shù)據(jù)庫（12)中。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，包括用于對所述新的局部放電圖案的處理進行調(diào)節(jié)的 自動修正步驟。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，包括用于使所述新的局部放電圖案的表面區(qū)域均勻的 步驟。
4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，包括通過將每一局部放電圖案細分為不同區(qū)域來將所 述新的局部放電圖案分類為多種類別中的一種的步驟。
5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，通過將所述新的局部放電圖案水平地并且垂直 地一分為二，而使得所述新的局部放電圖案被細分為四個相等的部分。
6. 根據(jù)權利要求1中所述的方法，其中，在所述比較步驟中，在所述新的局部放電圖案 與已經(jīng)被記錄在所述數(shù)據(jù)庫中的圖案之間進行匹配百分比計算并且通過減小百分比來對 匹配進行分類。
7. 根據(jù)權利要求1所述的方法，包括以下步驟： 錄入與所述新的局部放電圖案對應的彩色圖像（1); 將所述彩色圖像處理并轉(zhuǎn)換為黑白圖像（2); 對是否仍有圖像進行測試（3); 如果沒有圖像： 對彩色圖像處理參數(shù)進行調(diào)節(jié)并且返回第一步驟（1)的起點； 如果仍有圖像： 進行檢查以查明所述局部放電圖案的尺寸是否明顯（4); 如果尺寸不明顯： 將所述局部放電圖案沿著縱軸擴展（6); 如果尺寸明顯： 將所述局部放電圖案細分為四個目標區(qū)域（7); 對所述目標區(qū)域進行分析從而對所述局部放電圖案進行分類（8); 將所述局部放電圖案與所述數(shù)據(jù)庫中對應的局部放電圖案進行比較（9); 列出匹配的局部放電圖案（10); 對所述局部放電的來源進行診斷（11); 如果診斷表明為內(nèi)部放電源，則檢查設備從而維修所述設備（13)并且與所述診斷相 關聯(lián)；以及 將得到的結(jié)果記錄在所述數(shù)據(jù)庫中（14)。
【文檔編號】G01R31/12GK104160286SQ201380013310
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年3月6日 優(yōu)先權日:2012年3月9日
【發(fā)明者】B·達烏迪, R·賴布萊頓, 塞巴斯蒂安·路易斯, 吉爾伯特·盧娜 申請人:阿爾斯通技術有限公司