[发明专利]一种避雷器结构健康在线监测分析系统

权利要求书

1.一种避雷器结构健康在线监测分析系统，其特征在于包括数据采集模块、控制模块、数据分析模块和数据库模块，其中：

数据采集模块用于根据预设采集参数对避雷器的运行状态数据进行实时采集，运行状态数据包括避雷器各相的全电流和参考相位、当前雷击事件和雷击强度，发送至控制模块；

控制模块用于对数据采集模块的采集参数进行控制，接收运行状态数据进行解析并分类发送至数据库模块中进行存储，向数据分析模块发送分析指令；

数据分析模块接收到分析指令后，从数据库模块中获取运行状态数据，对避雷器结构的健康状况进行分析，将分析结果存入数据库模块中供用户查询；数据分析模块包括超值报警模块、数据预处理模块、阻性电流计算模块、谐波分析模块以及故障判断模块；

超值报警模块分别提取各个相位预设时长的全电流数据，计算得到该相位的全电流有效值，如果超过预设门限，则进行报警，否则不作任何操作；

数据预处理模块用于对全电流数据进行去噪预处理，将处理后的全电流数据发送给阻性电流计算模块；去噪预处理的具体方法为：

S1：从数据库模块的全电流数据库中提取出包含2^M个数据的全电流数据，记为I(t)；

S2：对全电流数据I(t)进行小波分解，得到三组高频系数，每组高频系数包含D个系数；

S3：对三组高频系数去绝对值后求取中值d₀，根据经验公式var＝d₀/0.6745求得噪声方差估值var，然后计算第j层对应的阈值其中j＝1,2,3，N表示离散电流信号的长度；根据以下公式计算阈值量化后的高频系数f(α_j,i,β_j)：

其中，其中，sgn()表示符号函数，α_j,i表示第j层第i个高频系数，i＝1,2,…,D；μ、v为调节因子，且都为正数；

S4：根据步骤S3得到的高频系数对离散电流信号进行重构，从而去掉信号中的高频噪声部分，得到新的离散全电流信号；

S5：采用窗函数设计法设计得到FIR滤波器，其中窗函数采用汉宁窗，然后利用该FIR滤波器对小波重构得到的离散全电流信号进行滤波，得到滤波后的全电流信号并存储；

阻性电流计算模块用于从去噪预处理后的全电流数据中分离出阻性电流，发送给谐波分析模块；

谐波分析模块用于根据阻性电流通过带通滤波器得到阻性电流三次谐波分量的幅值，发送给故障判断模块；

故障判断模块根据阻性电流三次谐波分量的幅值判断避雷器是否存在故障，如果存在则报警，否则不作任何操作；

数据库模块用于存储避雷器运行状态数据和结构健康分析结果。

2.根据权利要求1所述的避雷器结构健康在线监测分析系统，其特征在于，所述阻性电流计算模块从去噪预处理后的全电流数据中分离出阻性电流的具体方法为：记避雷器某相的全电流数据为参考相位为计算得到全电流数据的有效值计算得到该相的阻性电流

3.根据权利要求1所述的避雷器结构健康在线监测分析系统，其特征在于，所述故障判断模块根据阻性电流三次谐波分量的幅值判断避雷器是否存在故障的具体方法为：记当前阻性电流三次谐波分量的幅值为I_r3，避雷器在正常情况下的阻性电流三次谐波分量的幅值为I_Nr3，如果λ₁I_Nr3＜I_r3＜λ₂I_Nr3，则认为避雷器存在老化故障；如果λ₃I_Nr3＜I_r3＜λ₄I_Nr3；则认为避雷器存在受潮故障；如果λ₅I_Nr3＜I_r3＜λ₆I_Nr3，则认为避雷器存在受损故障；其他情况则认为避雷器正常，其中，λ₁至λ₆为比例参数，取值范围为[0,1]，且λ₁＜λ₃＜λ₅，λ₂＜λ₄＜λ₆。

4.根据权利要求1至3任一所述的避雷器结构健康在线监测分析系统，其特征在于，还包括了一个显示模块，用于向用户提供人机接口进行参数设置，显示避雷器的健康状况参数。