专利名称：一种SF₆绝缘直流套管故障诊断系统及诊断方法
技术领域：
本发明涉及直流系统检修技术领域，具体涉及一种SF6绝缘直流套管故障诊断系统以及采用该故障诊断系统进行诊断的方法。
背景技术：
目前国内SF6(六氟化硫)绝缘直流套管作为直流输电换流站的重要一次主设备，实现了室内换流阀设备与室外直流场设备的连接。目前尼尔逊河高压直流工程由于SF6绝缘套管原因发生14次事故，同样的事故原因，太平洋联络线发生了 4次事故、伊泰普水电站发生了 15次事故、国内云广等直流工程发生3次，由此可见，开展SF6绝缘直流套管的故障诊断对提高直流系统的可靠度有着重要的意义。目前分析SF6绝缘直流套管故障诊断的方法单独基于预防性试验、在线监测。预防性试验主要测量套管导杆对末屏的绝缘电阻、电容量和介损值，末屏对地的绝缘电阻、电容量和介损值，以及SF6的密度、压力和微水含量；在线监测主要开展套管末屏的电容量和介损、SF6的密度、压力和微水含量。然而预防性试验、在线监测单独进行SF6绝缘直流套管的故障诊断，而且一般也是根据故障类型去分析可能发生故障的原因，再针对可能发生故障的原因进行测试相关数据以找出真正的故障，从而实现了低效率、可靠性差的故障诊断过程，而对于综合考虑预防性试验、在线监测进行SF6绝缘直流套管的状态评估目前尚未开展。因此建立系统性的SF6绝缘直流套管故障诊断系统，对提高直流系统运行可靠率及保障持续稳定的能源供给有着重要的意义，促进了 国民经济的持续稳定增长。本发明是在国家863计划项目基金(2012AA050209)资助下，提出了一种SF6绝缘直流套管故障诊断系统及诊断方法。

发明内容
本发明的目的在于克服现有分别基于预防性试验、在线监测进行SF6绝缘直流套管故障诊断系统存在的片面性，同时提高直流系统运行可靠率，提供一种SF6绝缘直流套管故障诊断系统以及采用该故障诊断系统进行诊断的方法。为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案:—种SF6绝缘直流套管故障诊断系统，其包括:用于对SF6绝缘直流套管进行预防性试验的预防性试验仪器；用于对SF6绝缘直流套管进行在线监测的在线监测装置；用于对SF6绝缘直流套管的故障进行分析诊断的故障诊断后台；以及用于将所述预防性试验仪器和在线监测装置的监测数据均发送至故障诊断后台的通讯装置。所述通讯装置包括与预防性试验仪器的输出端相连的第一无线收发模块、与在线监测装置的输出端相连的第二无线收发模块、以及与故障诊断后台的输入端相连的第三无线收发模块，所述第一无线收发模块、第二无线收发模块均与第三无线收发模块通过无线网络进行数据传输。所述预防性试验仪器包括连接于SF6绝缘直流套管和第一无线收发模块之间的介损测试仪、和气体组分分析仪、微水测量仪、温度测量仪、气压测量仪、直流电阻测量仪、污秽测量仪。所述在线监测装置包括连接于SF6绝缘直流套管和第二无线收发模块之间的环境温度在线监测仪、环境湿度在线监测仪、表面污秽在线监测仪、末屏的电容量和介损在线监测仪、SF6的密度在线监测仪、压力在线监测仪、微水含量在线监测仪和气体组分在线监测仪，其输出端均与第二无线收发模块相连。所述第一无线收发模块、第二无线收发模块、第三无线收发模块均为GPRS模块。采用上述SF6绝缘直流套管故障诊断系统进行故障诊断的方法，其包括以下步骤:( I)根据预防性试验数据、在线监测装置数据提取SF6绝缘直流套管故障诊断的特征量，并将所述特征量的值形成向量A,所述向量A为M维向量,其中M为SF6绝缘直流套管故障诊断的特征量总数；(2)将所述向量A的每个特征量Ai的注意值分为上限值匕和下限值％，采用
权利要求
1.一种SF6绝缘直流套管故障诊断系统，其特征在于，其包括:用于对SF6绝缘直流套管(I)进行预防性试验的预防性试验仪器(2);用于对SF6绝缘直流套管(I)进行在线监测的在线监测装置(3);用于对SF6绝缘直流套管(I)的故障进行分析诊断的故障诊断后台(5 );以及用于将所述预防性试验仪器(2 )、在线监测装置(3 )的监测数据均发送至故障诊断后台(5)的通讯装置(4)。
2.根据权利要求1所述的SF6绝缘直流套管故障诊断系统，其特征在于，所述通讯装置(4)包括与预防性试验仪器(2)的输出端相连的第一无线收发模块(41)、与在线监测装置(3)的输出端相连的第二无线收发模块(42)、以及与故障诊断后台(5)的输入端相连的第三无线收发模块(43)，所述第一无线收发模块(41)、第二无线收发模块(42)均与第三无线收发模块(43)通过无线网络进行数据传输。
3.根据权利要求2所述的SF6绝缘直流套管故障诊断系统，其特征在于，所述预防性试验仪器(2)包括连接于SF6绝缘直流套管(I)和第一无线收发模块(41)之间的介损测试仪(21)、气体组分分析仪(22)、微水测量仪(23)、温度测量仪(24)、气压测量仪(25)、直流电阻测量仪(26 )、污秽测量仪(27 )。
4.根据权利要求2所述的SF6绝缘直流套管故障诊断系统，其特征在于，所述在线监测装置(3)包括连接于SF6绝缘直流套管(I)和第二无线收发模块(42)之间的环境温度在线监测仪(31)、环境湿度在线监测仪(32)、表面污秽在线监测仪(33)、末屏的电容量和介损在线监测仪(34)、SF6的密度在线监测仪(35)、压力在线监测仪(36)、微水含量在线监测仪(37)和气体组分在线监测仪(38)。
5.根据权利要求2所述的SF6绝缘直流套管故障诊断系统，其特征在于，所述第一无线收发模块(41)、第二无线 收发模块(42)、第三无线收发模块(43)均为GPRS模块。
6.采用权利要求1-5任一项所述的SF6绝缘直流套管故障诊断系统进行故障诊断的方法，其特征在于，其包括以下步骤: (1)根据预防性试验数据、在线监测装置数据提取SF6绝缘直流套管故障诊断的特征量，并将所述特征量的值形成向量A,所述向量A为M维向量,其中M为SF6绝缘直流套管故障诊断的特征量总数； (2)将所述向量A的每个特征量Ai的注意值分为上限值匕和下限值％，采用Cl=10i A ^进行分别计算SF6绝缘直流套管故障诊断系统的诊断向量C的分 [I Ji <at.u Jr >bf量(；，并形成诊断向量C，所述诊断向量C为M维向量，其中i为正整数且I彡i (3)建立SF6绝缘直流套管故障诊断系统的故障类型向量G，其中故障类型向量G的第j个分量记为故障类型Gj,其中，j为正整数且I < j < N，N为SF6绝缘直流套管故障诊断系统的故障类型总数； (4)建立SF6绝缘直流套管故障诊断系统的故障类型关联矩阵H，其中Hm代表故障类型和诊断向量的分量Ci相关性，其中，当故障类型和诊断向量的分量Ci相关时，Hm取I ;当故障类型和诊断向量的分量Ci不相关时，Hji取O ; (5)利用公式K=HXC进行绝缘直流套管故障诊断系统的故障状态向量K的计算，所述故障状态向量K的第j个分量&与故障类型相对应。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述M=18，其中: A1为SF6绝缘直流套管导杆对末屏预防性试验的绝缘电阻； A2为SF6绝缘直流套管导杆对末屏预防性试验的电容量； A3为SF6绝缘直流套管导杆对末屏预防性试验的介损量； A4为SF6绝缘直流套管末屏对地预防性试验的绝缘电阻； A5为SF6绝缘直流套管末屏对地预防性试验的电容量； A6为SF6绝缘直流套管末屏对地预防性试验的介损量； A7为SF6绝缘直流套管导杆预防性试验的直流电阻； A8为SF6绝缘直流套管预防性试验的压力； A9为SF6绝缘直流套管预防性试验的气体组分； A10为SF6绝缘直流套管预防性试验的污秽值； A11为SF6绝缘直流套管在线监测的环境温度； A12为SF6绝缘直流套管在线监测的环境湿度； A13为SF6绝缘直流套管在线监测的污秽值；` A14为SF6绝缘直流套管在线监测的末屏的电容量和介损； A15为SF6绝缘直流套管在线监测验的SF6气体的密度； A16为SF6绝缘直流套管在线监测的压力； A17为SF6绝缘直流套管在线监测的微水； A18为SF6绝缘直流套管在线监测的气体组分。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，每个特征量Ai对应的上限值h和下限值Hi 如下 Ia1=IOG Ω -Sl2= — 5%、b2=5% ；b3=0.8 ；a4=lG Ω ；a5= — 5%、b5=5% ；a6= — 2%、b6=2% ；a7=—1%、b7=l% ；ag=8Mpa ；b9=100 μ L/L ；b10=0.3mg/cm2 ；bn=80 V ；b12=85% ；b13=0.3mg/cm2 ；a14=—2%、b14=2% ；a15=8kg/m3 ；a16=8MPa ；b17=500 μ L/L ；b18=100 μ L/L。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述N=17，其中=G1为套管芯子的接触不良，G2为套管芯子的局部放电，G3为电容芯子的受潮，G4为电容芯子单元的老化，G5为电容芯子单元的局部放电，G6为故障末屏单元的受潮，G7为末屏单元的绝缘老化，G8为末屏单元的局部放电，G9为均压环的腐蚀，Gltl为均压环单元的污秽，G11为硅橡胶外套单元的老化，G12为硅橡胶外套单元的污秽，G13是硅橡胶外套单元的开裂，G14为SF6气体单元的压力过低，G15为SF6气体单元的漏气，G16为SF6气体单元的受潮，G17为SF6气体单元的放电。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，故障类型与诊断向量的分量Ci的相关如下: 故障类型G1相关的诊断向量的分量分别是[C7]； 故障类型G2相关的诊断向量的分量分别是[C1, C2, C3, C9, C13, C14, C18]； 故障类型G3相关的诊断向量的分量分别是[C1, C2, C3, C9, C13, C14]； 故障类型G4相关的诊断向量的分量分别是[C1, C2, C3, C9, C13, C14]； 故障类型G5相关的诊断向量的分量分别是[C1, C2, C3, C9, C13, C14, C18]； 故障类型G6相关的诊断向量的分量分别是[C5，C6, C9, C13, C14, C18]； 故障类型G7相关的诊断向量的分量分别是[C5，C6, C9, C13, C14]； 故障类型G8相关的诊断向量的分量分别是[C5，C6，C13]；故障类型G9相关的诊断向量的分量分别是[C7，Cltl, C13]；故障类型Gltl相关的诊断向量的分量分别是[C1(l，C13]；故障类型G11相关的诊断向量的分量分别是[C1, C2, C3, C10, C13]；故障类型G12相关的诊断向量的分量分别是[C1, C2, C3, C10, C13]；故障类型G13相关的诊断向量的分量分别是[C1, C2, C3, C10, C13]；故障类型G14相关的诊断向量的分量分别是[C8, C9, C11, C12, C16, C17, C18]；故障类型G15相关的诊断向量的分量分别是[C8，C11, C12, C16, C17]；故障类型G16相关的诊断向量的分量分别是[C1, C2, C3, C11, C12, C13, C14]；故障类型G17相关的诊·断向量的分量分别是[C9，C18]。
全文摘要
本发明公开一种SF6绝缘直流套管故障诊断系统，其包括预防性试验仪器；在线监测装置；故障诊断后台；以及通讯装置；并同时公开了一种基于上述系统的诊断方法，该方法包括以下步骤(1)提取SF6绝缘直流套管故障诊断的特征量；(2)建立SF6绝缘直流套管故障诊断系统的诊断向量；(3)建立SF6绝缘直流套管故障诊断系统的故障类型关联矩阵；(4)SF6绝缘直流套管故障诊断系统的故障诊断。本发明基于预防性试验数据、在线监测装置数据进行综合性、系统性的SF6绝缘直流套管的故障诊断，同时突破目前单一针对预防性试验或在线监测数据进行的故障诊断，提高直流系统运行检修能力。
文档编号G01D21/02GK103234584SQ20131015383
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者邓军, 钱海, 吕金壮, 王奇, 楚金伟, 陈禾, 伍衡, 王昕 , 杨光源, 周震震 申请人:中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心