开关柜局部放电检测仿真方法

1.一种开关柜局部放电检测仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据开关柜的局部放电检测定位实测的典型数据建立局部放电模型；具体包括：读入开关柜局部放电检测定位检测的典型数据，并根据所述典型数据建立电磁辐射模型；其中，所述电磁辐射模型包括局部放电点的电磁辐射与距离的对应关系，所述距离为电磁辐射方向上相对于局部放电点的距离；计算以所述局部放电点为中心的空间内电磁辐射强度分布的拟合公式；根据所述拟合公式建立电磁辐射强度测试程序；
在一个虚拟的开关柜场地中设置一组包括局部放电点的三维开关柜，其中，所述三维开关柜的局部放电点与所述局部放电模型的局部放电点相对应；
响应用户的输入指令在所述三维开关柜上设置测试点；
利用所述局部放电模型检测所述测试点的电磁辐射强度；具体包括：计算所述测试点与所述三维开关柜的局部放电点之间的距离；将所述距离代入所述电磁辐射强度测试程序中的拟合公式计算所述测试点的电磁辐射强度；
根据所述电磁辐射强度调整所述开关柜的运行工况进行监测。
2.根据权利要求1所述的开关柜局部放电检测仿真方法，其特征在于，所述在一个虚拟的开关柜场地中设置一组包括局部放电点的三维开关柜步骤具体包括：
采用虚拟现实技术，建立一个虚拟的开关柜场地；
在所述开关柜场地上，采用虚拟现实技术设置一组三维开关柜；
在所述三维开关柜上设置局部放电点。

开关柜局部放电检测仿真方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及电力系统仿真技术，特别是涉及一种开关柜局部放电检测仿真方法和系统。\n背景技术\n[0002] 开关柜是电力系统、大型用户变电站可靠供电的关键设备。统计表明，因局部放电缺陷造成的开关柜事故占到了相当大比率。因此，在电力系统、大型用户（如高铁、地铁、机场等）变电站开展开关柜局部放电的监测是极其重要的，由于开关柜设备等在经过一定时间的运行后，如器件老化、损坏等原因，其运行中的一些参数会发生变化，而存在故障隐患，通过对开关柜的局部放电进行检测仿真，可以获取其运行工况的监测，可以对开关柜进行故障预测，避免事故的发生。\n[0003] 目前，常用的开关柜局部放电检测仿真技术，一般是基于物理设备而建立的仿真环境，这些技术虽然能达到逼真的仿真效果，但由于配备各种物理设备需要极大的成本，而且物理设备仿真中需要带电、在高电压条件下进行测试的问题，干扰大、安全性差、效率低，使得其难以成为普遍性仿真技术在当前电力系统的应用中推广开来，无法满足当前不断发展的电网业务需求。\n发明内容\n[0004] 基于此，有必要针对基于物理的开关柜局部放电检测仿真技术成本高、干扰大、安全性差、效率低的问题，提供一种开关柜局部放电检测仿真方法。\n[0005] 一种开关柜局部放电检测仿真方法，包括如下步骤：\n[0006] 根据开关柜的局部放电检测定位实测的典型数据建立局部放电模型；\n[0007] 在一个虚拟的开关柜场地中设置一组包括局部放电点的三维开关柜，其中，所述三维开关柜的局部放电点与所述局部放电模型的局部放电点相对应；\n[0008] 响应用户的输入指令在所述三维开关柜上设置测试点，并利用所述局部放电模型检测所述测试点的电磁辐射强度；\n[0009] 根据所述电磁辐射强度调整所述开关柜的运行工况进行监测。\n[0010] 上述开关柜局部放电检测仿真方法，将虚拟现实技术与开关柜局部放电检测相结合，虚拟开关柜局部放电模型，并利用该开关柜局部放电模型来对设定测试点进行检测仿真，仿真过程通过计算机完成，无需配备物理设备，仿真的成本低、干扰小、安全性好、效率高，具有极高的推广价值。\n附图说明\n[0011] 图1为一个实施例的开关柜局部放电检测仿真方法流程图。\n具体实施方式\n[0012] 下面结合附图对本发明的开关柜局部放电检测仿真方法的具体实施方式作详细描述。\n[0013] 图1示出了一个实施例的开关柜局部放电检测仿真方法流程图，主要包括如下步骤：\n[0014] 步骤一：根据开关柜的局部放电检测定位实测的典型数据建立局部放电模型；\n[0015] 在一个实施例中，针对于开关柜局部放电产生的电磁辐射及其在空气中的传播特性，虚拟开关柜的局部放电模型，主要包括如下步骤：\n[0016] 1）读入开关柜局部放电检测定位检测的典型数据，并根据所述典型数据建立电磁辐射模型；其中，所述电磁辐射模型包括局部放电点的电磁辐射与距离的对应关系；\n[0017] 如表1所示，表1是10kV开关柜局部放电检测定位实验中获得的实测数据，描述了典型开关柜局部放电时产生的电磁辐射强度及其传播特性，将该数据进行计算机仿真，获得作为10kV开关柜局部放电模型的电磁辐射模型。\n[0018] 表1：\n[0019] \n 距离（cm） 15 20 25 30 35 40 45 50 60\n 场强（V/m） 2.63 2.1 1.69 1.44 1.22 1.09 0.97 0.88 6×10-8[0020] 2）计算以所述局部放电点为中心的空间内电磁辐射强度分布的拟合公式；\n[0021] 优选地，在仿真建立电磁辐射模型后，利用差值法对实测数据进行处理，拟合出以局部放电点为中心的空间内，电磁辐射强度分布与距离之间的拟合公式，具体如下：\n[0022] 首先，定义实测数据的典型数据；\n[0023] 例如，定义表1中10kV开关柜局部放电检测定位的实测数据的典型数据，将实测数据表示成“距离，场强度”结点，并保存在一个线性数组中，数组的第一个值为[15，2.63]，-8\n最后一个为[60，6×10 ]。\n[0024] 然后，对线性数组中的结点进行线性插值计算；\n[0025] 例如，根据表1中的实测数据能够获得9个结点，根据设定的插值数量，在每两个结点之间的距离进行插值计算，进而可以获得更多“距离”点所对应的“电磁辐射强度”。\n[0026] 优选地，考虑到局部放电点的电磁辐射强度分布中，离局部放电点较远或较近时电磁辐射强度变化不大的特性，主要对局部放电点的电磁辐射强度随距离变化较大的距离范围内进行插值计算。\n[0027] 具体地，对于由表1得到线性数组进行插值计算，包括如下过程：\n[0028] 若Di小于或等于15cm，则认为该点无限接近放电点，其辐射强度Vi取第一点的辐射强度，即取Vi=2.63；\n[0029] 若Di大于或等于60cm，则认为该点距离放电点较远，其辐射强度Vi取最后一点的-8\n辐射强度，即取Vi=6×10 ；\n[0030] 若Di在15cm~60cm之间，则采用线性插值法计算其电磁辐射强度，设Di大于Dj式小于Dj+1，则辐射强度Vi的计算公式如下：\n[0031] 公式（1）\n[0032] 式中，Dj和Dj+1是线性数组中相邻的两点，Vj和Vj+1是该两点对应的电磁辐射强度。\n[0033] 需要说明的是，Di是指检测点离局部放电点的空间距离，其计算过程可以通过空间坐标系来进行计算。\n[0034] 设局部放电点的空间坐标位置为(X0，Y0，Z0)，空间中某检测点的坐标为(Xi，Yi，Zi)，则该检测点与局部放电点的空间距离Di为：\n[0035] 公式（2）\n[0036] 最后，根据线性插值计算，拟合出以局部放电点为中心的空间内，电磁辐射强度分布与距离之间的分布拟合公式；\n[0037] 具体地，经过插值计算后，可以得到多个“距离”点与“电磁辐射强度”的数组，将数组中所有的结点进行拟合，可以得到关于“距离”与“电磁辐射强度”的拟合曲线，根据该拟合曲线，即可计算以局部放电点为中心的空间内，电磁辐射强度分布与距离之间的拟合公式。\n[0038] 3）根据所述拟合公式建立电磁辐射强度测试程序；该电磁辐射强度测试程序，可用于执行仿真测试。\n[0039] 步骤二：在一个虚拟的开关柜场地中设置一组包括局部放电点的三维开关柜，其中，所述三维开关柜的局部放电点与所述局部放电模型的局部放电点相对应；\n[0040] 在一个实施例中，设置三维开关柜包括如下步骤：\n[0041] 首先，采用虚拟现实技术，建立一个虚拟的开关柜场地；具体地，采用3DMAX商业软件，依据实际开关柜的安装场地，建立一个虚拟的开关柜场地。\n[0042] 然后，在所述开关柜场地上，采用虚拟现实技术设置一组三维开关柜；采用3DMAX商业软件按照实际的开关柜的长、宽、高的比例关系建立三维开关柜。\n[0043] 第三，在所述三维开关柜上设置局部放电点；具体地，在三维开关柜上选择一个点作为局部放电点，形成该局部放电点与局部放电模型的局部放电点之间的对应关系，确认其坐标。\n[0044] 步骤三：响应用户的输入指令在所述三维开关柜上设置测试点；\n[0045] 具体地，对用户通过鼠标等输入指令，在三维开关上将一个点设置为测试点，并确定其坐标。\n[0046] 步骤四：所述利用所述局部放电模型检测所述测试点的电磁辐射强度；\n[0047] 具体地，计算过程包括如下步骤：\n[0048] 首先，计算所述测试点与所述三维开关柜的局部放电点之间的距离；通过上述确定的测试点的坐标，以及局部放电点的坐标，即可计算测试点与三维开关柜的局部放电点之间的距离；\n[0049] 例如，根据公式（2），可以计算探测器所探测的10kV虚拟开关柜中的测试点离所设定的局部放电点的距离Di。\n[0050] 然后，将所述距离代入所述电磁辐射强度测试程序中的拟合公式计算所述测试点的电磁辐射强度；\n[0051] 具体地，在计算距离后，将获得的距离值输入电磁辐射强度测试程序中，利用拟合公式进行电磁辐射强度计算；\n[0052] 例如，将Di代入到电磁辐射强度分布与距离之间的分布拟合公式，即可计算该距离得到对应的电磁辐射强度Vi；进一步地，还可以将所述电磁辐射强度显示在一设定的区域内。\n[0053] 步骤五：根据所述电磁辐射强度调整所述开关柜的运行工况进行监测；\n[0054] 例如，根据仿真得到的电磁辐射强度与设备正常工作情况下的理论计算值进行对比，计算开关柜的运行参数误差，根据该参数误差对所述开关柜的工作参数进行调整，使其运行在正常状态中。\n[0055] 通过仿真还可以获取其参数变化状况，例如，可以仿真其运行在某些缺陷条件下的工作状况，从而可以进行特殊缺陷下的故障预测，为开关柜进行工作参数的调整提供了重要参考，避免事故发生，而这些在真实的物理设备是难以实现的。\n[0056] 综上所述，本发明的开关柜局部放电检测仿真方法能够真实、逼真地仿真了开关柜局部放电检测过程，基于计算机软件实现，避免了物理设备仿真中需要带电、在高电压条件下进行测试的问题，干扰小、安全性好、效率高，对于开关柜的局部放电故障预测提供重要方法支持；另外，还能够应用在电力系统的规范化作业，特别是开关柜局部放电检测仿真试验安全培训教育方面，能带来更好的有益效果，例如，采用本方法特别有助于可以实现远程网络培训，从而实现分散培训、集中考核。是电力系统操作仿真的一个有效组成部分。\n[0057] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。