CN116381428A - 一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所提出的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法，该预警装置具有多个相互独立的超声信号采集处理单元，每个超声信号采集处理单元具有对应的信号转换单元，多个超声传感器与至少一个预警装置之间形成多个采集通道；所有信号均由数据采集控制模块控制进行同步采集分析，同时获取多个超声传感器的信号进行分析处理，得到带时间戳信息的真实数字信号。本发明既可通过单个预警装置进行小范围监测预警，也可通过多个预警装置联合进行局域网内大范围的监测预警，不仅保证了数据的统一采集，而且保证了幅度分析和时差分析一致；此外，还保证了采集数据的时间同步性和准确性，使得在进行局部放电源定位时更加精准、监测范围更大。
Description
技术领域
本发明属于电力设备局部放电监测技术领域，更具体地，涉及一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法。
背景技术
随着特高压电网的不断发展，各种电力设备的建设也在逐渐增加，保障电力设备的安全运行也愈加受到重视。其中，高压电力设备中普遍存在的问题是电力设备发生局部放电。局部放电是一种脉冲放电，是由于局部电场畸变、局部场强变强集中导致绝缘介质局部范围内的气体放电或击穿而造成的，它可能发生在导体边上，也可能发生在绝缘体的表面或内部。虽然局部放电一般不会引起绝缘的穿透性击穿，但是会导致电介质的局部损坏；若局部放电长期存在，则会导致绝缘劣化甚至击穿。当电力设备一旦出现绝缘缺陷，便极易造成设备故障，不仅会引起较长时间的停电，而且会产生较高的检修费用。因此，对电力设备进行局部放电的监测、了解电力设备的绝缘状况、确定绝缘故障的原因及严重程度是十分重要的。
目前，针对电力设备进行局部放电监测的主要方法包括脉冲电流法、特高频法、超声波法、化学法、光学法等。其中，超声波法作为最常用的局部放电监测技术之一，不仅可以在设备运行过程中进行局部放电监测工作、对被检测设备的绝缘***无影响，保证实验人员的安全；而且可以对电气设备局放点进行准确定位实现对局部放电的持续性监测，跟踪掌握局部放电的发展情况；此外，其传感技术、定位技术、数据分析技术可以广泛应用于对GIS、GIL、变压器、电缆终端、开关柜等电力设备的监测，即能高效完成上述设备的普测工作，又能配合特高频法、高频法等检测方法，进行缺陷诊断及定位。当电力设备发生局部放电时，会同步一系列的光、声、电气和机械的振动等物理现象和化学变化，这些伴随局部放电而产生的各种物理和化学变化便可以为监测电力设备内部绝缘状态提供监测信号。超声波局部放电监测法就是利用超声传感器把局部放电产生的超声波转换成电信号，以此监测电力设备局部放电的大小和位置。
然而，随着大型电力设备越来越多，出现的问题也越来越多越来，已逐渐不适应现阶段电力设备的精确监测要求。当利用超声局部放电监测法获取各个超声传感器信号的时差信号时需要同时采集全部的超声通道信号，而通过目前集中采集的方式进行采集时，超声传感器只能布置在离采集装置较近的地方，导致能采集到的通道数量受采集装置的限制，这种集中采集方法不仅布线复杂且较长，抗干扰性能较差，监测设备容量有限，监测范围较小；而且当进行大范围内的电网监测时，布局困难，无法统一进行数据同步采集，导致幅度分析和时差分析不一致，从而不能进行局部放电源的精准判断和定位。
发明内容
针对以上现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法，不仅解决了布线复杂且较长的问题，而且解决了幅度分析和时差分析不一致的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置，后台服务器从所述预警装置中读取带有时间戳的数据进行数据处理，完成超声局部放电的幅度定位和时差定位，从而确定局部放电源的位置；
所述预警装置包括依次相连的信号采集处理模块、信号转换模块、数据采集控制模块和网络模块：
信号采集处理模块：包括多个相互独立的超声信号采集处理单元，每一个所述超声信号处理单元设置于一个超声传感器和一个信号转换单元之间形成一个信号采集通道；以此方式，多个所述超声传感器与至少一个所述预警装置之间形成多个采集通道；
每个所述超声信号处理单元被同步授时，可依据控制同时接收对应的所述超声传感器的信号执行处理获取对应的超声波形信号；
信号转换模块：包括多个相互独立的所述信号转换单元，每一个所述信号转换单元接受对应的所述超声信号采集处理单元的所述超声波形信号并转化为对应通道的数字信号；
至少一个数据采集控制模块：用于采集多个通道的所述数字信号进行每个通道的分析，依据分析结果对每个通道的所述数字信号执行时间戳处理；
所述每个通道的分析为：对每个通道逐一判定，获取真实数字信号和虚假数字信号的分类信息；对当前所述真实数字信号执行时间戳处理，保存后传输给至网络模块；
网络模块：将执行时间戳处理的所有真实数字信号传输给所述后台服务器进行局部放电源的定位。
进一步的，所述判定包括：判定所述数字信号是否超过阈值；
若超过阈值，则对所述数字信号进行二次判定，获取真实数字信号和虚假数字信号的分类信息；若不超过阈值，则持续对所述每个通道进行分析。
进一步的，所述二次判定包括：
将超过阈值的所述数字信号的采集时间的前后设定时间内的数字信号进行标记，计算所有标记的数字信号中超过阈值的比例；若所述比例超过设定比例，则所述数字信号为真实数字信号，反之，则为虚假数字信号。
进一步的，所述执行时间戳处理包括：在每一个所述真实数字信号上叠加时间戳信息。
进一步的，所述数据采集控制模块包括一个或多个相互独立的具备数据分析及可调节带宽的滤波器；且每一个所述滤波器与至少一个所述信号转换单元所连接。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种基于网络对时的超声局部放电监测预警方法，该方法包括：
同时采集多个相互独立的超声传感器的信号，对采集的每一个所述超声传感器的信号进行同步授时，依据控制同时接收对应的所述超声传感器的信号执行处理获取对应的超声波形信号，并将所述超声波形信号转化为对应的数字信号；多个所述超声传感器与至少一个装置之间形成多个采集通道；
采集多个通道的多个所述数字信号进行每个通道的分析，依据分析结果对每个通道的所述数字信号执行时间戳处理；
所述每个通道的分析为：对每个通道逐一判定，获取真实数字信号和虚假数字信号的分类信息；对当前所述真实数字信号执行时间戳处理并保存；
将执行时间戳处理的真实数字信号进行数据处理，完成超声局部放电的幅度定位和时差定位，从而确定局部放电源的位置。
进一步的，所述判定包括：判定所述数字信号是否超过阈值；
若超过阈值，则对所述数字信号进行二次判定，获取真实数字信号和虚假数字信号的分类信息；若不超过阈值，则持续对所述每个通道进行分析。
进一步的，所述二次判定包括：
将超过阈值的所述数字信号的采集时间的前后设定时间内的数字信号进行标记，计算所有标记的数字信号中超过阈值的比例；若所述比例超过设定比例，则所述数字信号为真实数字信号，反之，则为虚假数字信号。
进一步的，所述执行时间戳处理包括：在每一个所述真实数字信号上叠加时间戳信息。
进一步的，对多个所述数字信号进行每个通道的分析时采用频域滤波的方式。。
总体而言，通过本发明所构思的技术方案，与现有技术相比能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法，具有多个相互独立的超声信号采集处理单元，每一路超声信号采集处理单元具有对应的信号转换单元形成一个信号采集通道，且每个超声信号处理单元被同步授时，也就是说可以保证所有信号采集的时间具有一致性，使整个预警装置可以同时获取多个超声传感器的信号并同时进行信号处理及分析，可以通过多个通道采集更多的数据，并将数据采集与数据分析分开，将数据分析放置于后台服务器进行解算，效率更高；其次，在保证信号同步采集的同时，也保证了超声传感器个数不受采集装置的限制，抗干扰性更强，无论监测目标在哪里，只需要将预警装置安装到被监测目标附近，就近接入监测的超声传感器即可同步进行超声传感器信号的采集；此外，当信号超过设定的阈值时，采用二次判定的方式保证数字信号的真实性，防止偶然干扰的误判，同时也避免了叠加时间戳的误差性，使时间戳信息更加准确，从而使局部放电源的定位更加准确。
(2)本发明提供的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法，既可单个预警装置独立进行超声局部监测预警，也可以多个预警装置联合起来，采用分布式监测方式布置，通过光纤或网线构建成一个超声局部放电监测局域网来进行大范围的超声局放监测预警，从而可以无限制的布置多个预警装置，接入更多的超声传感器，布局更简单，抗干扰性能更强，超声监测的范围也更大。
(3)本发明提供的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法，采用网络对时的方式，使多个装置之间数据采集时间基本一致，精度达到uS级，且在采集数据中包含时间戳，通过两次判定的方式得到真实数据信号并赋予时间戳信息，更加方便准确的通过时间戳来解算出各个装置中采集信号的发生时间，既能保证数据的统一采集，又能保证幅度分析和时差分析一致，从而进行局部放电源的精准判断和定位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法的装置示意图；
图2为本发明的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法的应用示意图；
图3为本发明的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法的方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
本发明主要核心思想是：利用多个超声波传感器来监测被监测目标发生局部放电时产生的超声波信号的方法，对被监测目标的局部放电进行预警，并由后台服务器对发生局部放电的位置进行精准定位。
图1是按照本发明提供的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法的装置示意图，预警装置包括依次相连的信号采集处理模块、信号转换模块、数据采集控制模块和网络模块。
信号采集处理模块包括多个相互独立的超声信号采集处理单元，每一个超声信号处理单元设置于一个超声传感器和一个信号转换单元之间形成一个信号采集通道；以此方式，多个超声传感器与至少一个预警装置之间形成多个采集通道；
每个超声信号处理单元被同步授时，可依据控制同时接收对应的超声传感器的信号执行处理获取对应的超声波形信号。
信号转换模块包括多个相互独立的信号转换单元，每一个信号转换单元接受对应的超声信号采集处理单元的超声波形信号并转化为对应通道的数字信号。
至少一个数据采集控制模块用于采集多个通道的数字信号进行每个通道的分析，依据分析结果对每个通道的数字信号执行时间戳处理；每个通道的分析为：对每个通道逐一判定，获取真实数字信号和虚假数字信号的分类信息；对当前真实数字信号执行时间戳处理，保存后传输给至网络模块；
网络模块将执行时间戳处理的所有真实数字信号传输给后台服务器进行局部放电源的定位。
多个超声传感器按照监测和定位要求安装固定在被监测目标的外壳上，通过同轴电缆连接到就近安装的超声局部放电监测预警装置。作为本发明的一个优选实施例，超声信号采集处理单元为超声信号采集处理通道；信号转换单元为AD转换器；数据采集控制模块为FPGA SOC***。
该预警装置具有多个相互独立的超声信号处理采集通道，可以同时获取多个超声传感器的信号并同时进行信号处理；每一路超声信号都具有对应的数据采集ADC通道和AD转换器，所有的ADC通道均采用同一路基准电压以保证采集的所有通道的电压基本一致。
所有的数据采集ADC通道均由FPGA SOC***同步控制，并进行数据同步采集；FPGASOC***包括多个相互独立的具备数据分析及可调节带宽的滤波器；每一个滤波器对应一个数据采集ADC通道。其中，滤波器可以根据超声波的信号特点对采样信号进行频域滤波，优选较为稳定FIR滤波器，具有线性相位的特征，能在有效频率范围内保证所有信号相位上不失真。
具体而言，FPGA SOC***对同步采集AD转换器转换的多个通道的数字信号进行每个通道的分析，依据分析结果对每个通道的数字信号执行时间戳处理；对每个通道进行判定，获取真实数字信号和虚假数字信号的分类信息。
判定包括：判定数字信号是否超过阈值。在FPGASOC***内部设有超声局部放电信号幅度超出预警的阈值，来作为超声局部放电信号超出标准的预警信号。若超过阈值，则对数字信号进行二次判定：从而得到真实数字信号和虚假数字信号的分类信息，也就是判定数字信号到底是真实数字信号还是虚假数字信号，分类信息也就是对超过阈值的数字信号进行分类：分为真实数字信号和虚假数字信号；若数字信号为真实数字信号，则将真实数字信号叠加对应的时间戳信息保存后传输给网络模块并发出预警信号；若数字信号为虚假数字信号，则持续对每个通道采集的数据进行分析和判定。若不超过阈值，也则持续对每个通道采集的数据进行分析和判定。
需要说明的是，当数字信号超过设定的阈值时，将对数字信号进行二次判定，确定数字信号是否真的超过阈值，以防止偶然干扰导致误判。
其中二次判定包括：将超过阈值的数字信号的采集时间的前后设定时间内的数字信号进行标记，计算所有标记的数字信号中超过阈值的比例；若比例超过设定比例，则数字信号为真实数字信号，反之，则为虚假数字信号。
作为本发明的一个实施例，有A、B、C三个数字信号，A、B两个数字信号超过阈值，C数字信号不超过阈值。
则对于A、B两个数字信号而言，需要进行二次判定，将采集A数字信号的时刻的前100ms和后100ms的所有数字信号进行标记，计算得到在所有标记的数字信号中超过阈值的有80％，超过设定比例40％，则A数字信号为真实数字信号，表示没有误判，那么就将A数字信号叠加对应的时间戳信息保存后传输给网络模块并发出预警。
与此同时，采集B数字信号的时刻的前100ms和后100ms的所有数字信号进行标记，计算得到在所有标记的数字信号中超过阈值的只有10％，小于设定比例40％，则B数字信号为虚假数字信号，表示B数字信号是由于偶然干扰所造成的超过阈值，那么就持续对下一个通道采集的数据进行分析和判定。
而对于C数字信号而言，由于其不超过阈值，则持续同步采集多个数字信号进行分析和判定。
此外，预警装置还包括具有大容量的数据存储模块，用于保存叠加时间戳信息的数据。
当后台服务器从预警装置中读取带有时间戳的数据后进行数据处理，完成超声局部放电的幅度定位和时差定位，最终确定局放源的具***置。
在现场监测过程中，超声局部放电预警装置可以通过时差定位法、幅值强度定位法对被监测目标的局部放电源进行精确定位。进行定位时，主要是根据放电过程中产生的声信号时间差以及声信号传播过程中衰减导致的信号强度变化达到定位的目的，对局部放电源进行定位，可以快速准确的判断放电源位置。
需要说明的是，当需要对大数量且分布较广的范围内的超声传感器进行信号采集时，为了实现数据采集的方便和可靠，以及超声局部放电的快速预警及精确定位，预警装置可设置为多个，通过光纤或网线构建成一个超声局部放电监测局域网来进行数据的采集。
由于多个预警装置进行数据采集时，会存在装置采集数据的时间不一致问题，因此，本发明的网络模块还包括网络授时单元，用于对超声局部放电监测局域网内的所有预警装置进行授时，以保证所有预警装置采集的超声传感器的数据具有时间一致性。
值得说明的是，网络授时单元对预警装置进行授时的方式包括：GPS对时(GNSS)、网络时间协议(NTP)、精密时间协议(PTP，即IEEE1588)、时间敏感网络(TSN)中的一种或多种组合；授时的精度为uS级。装置接收的授时采用最高优先级的中断时，及时更新本装置的时钟。
作为本发明的一个实施例，优选NTP或PTP，它们可以确保全球时钟同步。在使用这些协议时，需要选择合适的时钟源、配置参数和网络拓扑结构来实现最佳的时钟同步效果。此外，网络延迟、时钟精度等因素也会影响时钟同步的准确性，需要进行相应的优化和调整。
此外，预警装置还包括数据存储模块，用于保存叠加时间戳信息的数据。
如图2所示，作为本发明的一个实施例，为本发明的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法的应用示意图。
多个超声传感器按照监测和定位要求安装固定在被监测目标的外壳上，通过同轴电缆连接到就近安装的超声局部放电监测预警装置上，同样的，多个超声局部放电监测预警装置设置到被监测目标的附近，就近接入外壳上的超声传感器进行信号采集。
多个超声局部放电监测预警装置可以在较大范围内、较远距离上进行布置，通过光纤或者网线布置成一个超声局部放电监测局域网。
该超声局部放电监测局域网中的所有的预警装置均通过网络授时单元进行设备的数据采集时间进行同步，或通过后台服务器对所有预警设备进行时间授时，保证超声局部放电监测局域网内所有预警装置的时间具有一致性。值得说明的是，时间具有一致性并不需要保证时间绝对准确性，而是要保证所有预警装置所采集数据的时间是同时的。也就是说，该预警装置的网络授时单元，既可以通过精确授时装置对预警装置进行授时，也可以通过后台服务器进行局域网内进行授时，实现多个预警装置的更大范围内的时间同步。此外，网络模块还可以向后台服务器传输预警装置采集到的叠加时间戳信息的数字信号数据。
当多个预警装置形成一个超声局部放电监测局域网时，多个预警装置共用一个后台服务器，用于收集、汇总和分析所有预警装置的局部放电数据。也就是说，当所有预警设备将带有时间戳的数据传输给后台服务器后，后台服务器对获取的数据进行收集、汇总和分析处理。将数据采集与数据分析分开，将数据分析放置于后台服务器进行解算，效率更高。
具体而言，后台服务器获得所有预警装置的叠加时间戳信息的数字信号数据后，对采集到的数据进行相对位置排序，根据超声局放信号的强度对被监测的设备的局部放电状态进行评估，然后根据多个超声传感器布置的相对位置、超声数据的时间戳，以及空间时间的延迟来完成超声局部放电的幅度定位和时差定位，从而对局部放电位置进行定位，最终确定局放源的具***置。
作为本发明的另一个方面，提供了一种基于网络对时的超声局部放电监测预警方法，该方法包括：
同时采集多个相互独立的超声传感器的信号，对采集的每一个超声传感器的信号进行同步授时，依据控制同时接收对应的超声传感器的信号执行处理获取对应的超声波形信号，并将超声波形信号转化为对应的数字信号；多个超声传感器与至少一个装置之间形成多个采集通道；
采集多个通道的多个数字信号进行每个通道的分析，依据分析结果对每个通道的数字信号执行时间戳处理；
每个通道的分析为：对每个通道逐一判定，获取真实数字信号和虚假数字信号的分类信息；对当前真实数字信号执行时间戳处理并保存；
将执行时间戳处理的真实数字信号进行数据处理，完成超声局部放电的幅度定位和时差定位，从而确定局部放电源的位置。
具体而言，如图3所示，为本发明的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法的方法流程示意图。
也就是说，对于一个超声传感器的信号数据采集分析整个过程是一一对应、具备一个独立的采集通道的，多个超声传感器的信号数据采集之间是彼此独立的，具备多个独立的采集通道。
多个超声传感器按照监测和定位要求安装固定在被监测目标的外壳上，通过同轴电缆连接，所有的采集通道均采用同一路基准电压以保证采集的所有通道的电压基本一致，降低误差。
当对多个数字信号进行分析时，可以利用多个相互独立的滤波器分别对多个数字信号进行频域滤波，优选较为稳定的FIR滤波器，其具有线性相位的特征，能在有效频率范围内保证所有信号相位上不失真。
当对每个通道的数字信号逐一判定时，即判定数字信号是否超过阈值时，需要设定一个超出预警的阈值来作为超声局部放电信号超出标准的预警信号。
若超过阈值，则对数字信号进行二次判定：获取真实数字信号和虚假数字信号的分类信息；若不超过阈值，则持续同步采集每个通道的数字信号进行分析和判定。
也就是说，判定数字信号到底是真实数字信号还是虚假数字信号，分类信息也就是对超过阈值的数字信号进行分类：分为真实数字信号和虚假数字信号；若数字信号为真实数字信号，则将真实数字信号叠加对应的时间戳信息保存后传输给网络模块并发出预警信号；若数字信号为虚假数字信号，则持续对每个通道采集的数字信号进行分析和判定。
需要说明的是，当数字信号超过设定的阈值时，将对数字信号进行二次判定，确定数字信号是否真的超过阈值，以防止偶然干扰导致误判。
其中，二次判定包括：将超过阈值的数字信号的采集时间的前后设定时间内的数字信号进行标记，计算所有标记的数字信号中超过阈值的比例；若比例超过设定比例，则数字信号为真实数字信号，反之，则为虚假数字信号。
具体而言，有A、B、C三个数字信号，A、B两个数字信号超过阈值，C数字信号不超过阈值。
则对于A、B两个数字信号而言，需要进行二次判定，将采集A数字信号的时刻的前100ms和后100ms的所有数字信号进行标记，计算得到在所有标记的数字信号中超过阈值的有80％，超过设定比例40％，则A数字信号为真实数字信号，表示没有误判，那么就将A数字信号叠加对应的时间戳信息保存后传输给网络模块并发出预警。当得到叠加时间戳信息的真实数字信号后，进行数据处理，完成超声局部放电的幅度定位和时差定位，最终确定局放源的具***置。
与此同时，采集B数字信号的时刻的前100ms和后100ms的所有数字信号进行标记，计算得到在所有标记的数字信号中超过阈值的只有10％，小于设定比例40％，则B数字信号为虚假数字信号，表示B数字信号是由于偶然干扰所造成的超过阈值，那么就持续同步采集多个数字信号进行分析和判定。
而对于C数字信号而言，由于其不超过阈值，则持续同步采集多个数字信号进行分析和判定。
需要说明的是，在现场监测过程中，可以通过时差定位法、幅值强度定位法对被监测目标的局部放电源进行精确定位。进行定位时，主要是根据放电过程中产生的声信号时间差以及声信号传播过程中衰减导致的信号强度变化达到定位的目的，对局部放电源进行定位，可以快速准确的判断放电源位置。
当需要对大数量且分布较广的范围内的超声传感器进行信号采集时，为了实现数据采集的方便和可靠，以及超声局部放电的快速预警及精确定位，多组超声传感器按照监测和定位要求分别安装固定在被监测目标的外壳上，通过同轴电缆连接进行信号采集，通过光纤或网线构建成一个超声局部放电监测局域网。
其中，多组超声传感器内包括多个超声传感器，当同时进行数据的采集时；每组超声传感器之间会存在数据采集时间不一致问题。因此，需要对在超声局部放电监测局域网内同时采集的每组超声传感器的信号进行网络授时，以保证采集的所有超声传感器的信号具有时间一致性，实现更大范围内的时间同步采集。
值得说明的是，时间具有一致性并不需要保证时间绝对准确性，而是要保证每组超声传感器所采集的数据的时间是同时的，网络授时的方式包括：GPS对时(GNSS)、网络时间协议(NTP)、精密时间协议(PTP，即IEEE1588)、时间敏感网络(TSN)中的一种或多种组合；授时的精度为uS级。装置接收的授时采用最高优先级的中断时，及时更新本装置的时钟。
作为本发明的一个实施例，优选NTP或PTP，它们可以确保全球时钟同步。在使用这些协议时，需要选择合适的时钟源、配置参数和网络拓扑结构来实现最佳的时钟同步效果。此外，网络延迟、时钟精度等因素也会影响时钟同步的准确性，需要进行相应的优化和调整。
此外，当形成一个超声局部放电监测局域网时，共用一个后台服务器，用于收集、汇总和分析所有局部放电数据。也就是说，当将带有时间戳的数据传输给后台服务器后，后台服务器对获取的数据进行收集、汇总和分析处理。
具体而言，后台服务器获得所有叠加时间戳信息的数字信号数据后，对采集到的数据进行相对位置排序，根据超声局放信号的强度对被监测的设备的局部放电状态进行评估，然后根据多个超声传感器布置的相对位置、超声数据的时间戳，以及空间时间的延迟来完成超声局部放电的幅度定位和时差定位，从而对局部放电位置进行定位，最终确定局放源的具***置。
此外，对多个数字信号进行每个通道的分析时采用频域滤波的方式，具体而言，可以是多个相互独立的具备数据分析及可调节带宽的滤波器分别对每个通道进行频率滤波；也可以是一个滤波器对多个通道进行频率滤波。
总而言之，本发明提供的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法，具有多通道，且可构建成一个超声局部放电监测局域网来进行大范围的超声局部放电监测，同时，通过网络对时保证超声局部放电监测局域网内所有的超声传感数据采集的时间具有一致性，从而解决了多套监测装置在大领域、大范围内进行超声局部放电的数据分析时需要幅度分析和时差分析一致性的问题。
需要说明的是，对于前述的各个实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(Random AccessMemory，RAM)、磁盘或光盘等。
以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置，后台服务器从所述预警装置中读取带有时间戳的数据进行数据处理，完成超声局部放电的幅度定位和时差定位，从而确定局部放电源的位置；其特征在于，
所述预警装置包括依次相连的信号采集处理模块、信号转换模块、数据采集控制模块和网络模块：
信号采集处理模块：包括多个相互独立的超声信号采集处理单元，每一个所述超声信号处理单元设置于一个超声传感器和一个信号转换单元之间形成一个信号采集通道；以此方式，多个所述超声传感器与至少一个所述预警装置之间形成多个采集通道；
每个所述超声信号处理单元被同步授时，可依据控制同时接收对应的所述超声传感器的信号执行处理获取对应的超声波形信号；
信号转换模块：包括多个相互独立的所述信号转换单元，每一个所述信号转换单元接受对应的所述超声信号采集处理单元的所述超声波形信号并转化为对应通道的数字信号；
至少一个数据采集控制模块：用于采集多个通道的所述数字信号进行每个通道的分析，依据分析结果对每个通道的所述数字信号执行时间戳处理；
所述每个通道的分析为：对每个通道逐一判定，获取真实数字信号和虚假数字信号的分类信息；对当前所述真实数字信号执行时间戳处理，保存后传输给至网络模块；
网络模块：将执行时间戳处理的所有真实数字信号传输给所述后台服务器进行局部放电源的定位。
2.如权利要求1所述的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置，其特征在于，所述判定包括：判定所述数字信号是否超过阈值；
若超过阈值，则对所述数字信号进行二次判定，获取真实数字信号和虚假数字信号的分类信息；若不超过阈值，则持续对所述每个通道进行分析。
3.如权利要求2所述的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置，其特征在于，所述二次判定包括：
将超过阈值的所述数字信号的采集时间的前后设定时间内的数字信号进行标记，计算所有标记的数字信号中超过阈值的比例；若所述比例超过设定比例，则所述数字信号为真实数字信号，反之，则为虚假数字信号。
4.如权利要求1～3中任一项所述的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置，其特征在于，所述执行时间戳处理包括：在每一个所述真实数字信号上叠加时间戳信息。
5.如权利要求1所述的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置，其特征在于，所述数据采集控制模块包括一个或多个相互独立的具备数据分析及可调节带宽的滤波器；且每一个所述滤波器与至少一个所述信号转换单元所连接。
6.一种基于网络对时的超声局部放电监测预警方法，其特征在于，该方法包括：
同时采集多个相互独立的超声传感器的信号，对采集的每一个所述超声传感器的信号进行同步授时，依据控制同时接收对应的所述超声传感器的信号执行处理获取对应的超声波形信号，并将所述超声波形信号转化为对应的数字信号；多个所述超声传感器与至少一个装置之间形成多个采集通道；
采集多个通道的多个所述数字信号进行每个通道的分析，依据分析结果对每个通道的所述数字信号执行时间戳处理；
所述每个通道的分析为：对每个通道逐一判定，获取真实数字信号和虚假数字信号的分类信息；对当前所述真实数字信号执行时间戳处理并保存；
将执行时间戳处理的真实数字信号进行数据处理，完成超声局部放电的幅度定位和时差定位，从而确定局部放电源的位置。
7.如权利要求6所述的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警方法，其特征在于，所述判定包括：判定所述数字信号是否超过阈值；
若超过阈值，则对所述数字信号进行二次判定，获取真实数字信号和虚假数字信号的分类信息；若不超过阈值，则持续对所述每个通道进行分析。
8.如权利要求7所述的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警方法，其特征在于，所述二次判定包括：
将超过阈值的所述数字信号的采集时间的前后设定时间内的数字信号进行标记，计算所有标记的数字信号中超过阈值的比例；若所述比例超过设定比例，则所述数字信号为真实数字信号，反之，则为虚假数字信号。
9.如权利要求6～8中任一项所述的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警方法，其特征在于，所述执行时间戳处理包括：在每一个所述真实数字信号上叠加时间戳信息。
10.如权利要求6所述的一种基于网络对时的超声局部放电监测预警方法，其特征在于，对多个所述数字信号进行每个通道的分析时采用频域滤波的方式。
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| CN202310274498.XA CN116381428A (zh) | 2023-03-20 | 2023-03-20 | 一种基于网络对时的超声局部放电监测预警装置及方法 |
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- 2023-03-20 CN CN202310274498.XA patent/CN116381428A/zh active Pending
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