[发明专利]一种基于稳健估计的避雷器故障诊断方法

说明书

本发明提供一种基于稳健估计的避雷器故障诊断方法，该方法采用阈值对比和差异化相似度对比相结合的诊断方式，首先通过纵向对比同一避雷器同一相别的历史检测数据判断避雷器状态是否异常，然后在纵向对比结果的基础上，横向对比不同避雷器同相别或相同避雷器不同相别之间检测数据的特征相似度，进一步判断避雷器状态是否异常，避免了相间干扰、系统电压波动、高次谐波、环境等对诊断结果的影响，提高了诊断结果的正确性。

技术领域

本发明涉及避雷器状态检测技术领域，更具体地，涉及一种基于稳健估计的避雷器故障诊断方法。

背景技术

避雷器是一种用于保护电气设备免受雷击时高瞬态过电压、操作过电压、工频暂态过电压的危害，限制续流时间和续流幅值的一种电器，主要作用是释放雷电等过电压，避免电网及电力设备遭受过电压的破坏，从而保证电网及电力设备的安全运行。金属氧化物避雷器(MOA)与传统类型的避雷器相比具有过电压后残压低、无续流以及通流容量大等优点，在电力系统中得到广泛应用。由于MOA长期在高电压等级下运行以及受雨雪、风沙等自然环境的影响，使得MOA的电阻片老化和受潮，不仅会丧失保护设备及线路的基本功能，甚至还会造成电力系统过电压事故，可见检测或监测金属氧化物避雷器的运行状态，及时发现MOA的缺陷故障对电网的安全稳定运行具有重要的意义。

避雷器泄露电流为施加持续运行电压时流过避雷器的电流，在电压的作用下流过阀片的泄露电流可分为阻性电流和容性电流两部分，阻性电流占泄露电流的10％～20％。随着避雷器阀片逐渐老化，其等值电阻也随之减少，此时流过避雷器阀片的阻性电流增大，由于占比80％～90％的容性电流相对稳定，故泄漏电流总体变化不大，不能灵敏地反映避雷器的运行状态，所以通常将泄漏电流以及泄漏电流中的阻性电流基波变化情况作为判断避雷器内部是否受潮、金属氧化物阀片是否发生劣化的参考依据。

申请号为201610507586.X公开了一种氧化锌避雷器在线监测与诊断方法，对温度干扰和谐波干扰进行了修正，通过纵向对此方式进行诊断，该方法虽然修正了温度和谐波对阻性电流的干扰，但只通过纵向对比方式无法排除湿度、污秽、电磁感应、系统电压波动等干扰的影响，仍可导致结果误判；申请号为201710701987.3公开了一种避雷器阀片电阻运行状态诊断方法，对全电流、阻性电流、阻性三次谐波分量进行阈值对比，判断避雷器的绝缘受潮、老化等状态，该方法虽然避免了相间干扰和高次谐波对诊断结果的干扰，但同样仅通过纵向对比方式，诊断准确性低。以上提到的专利中第一步骤均为获取检测数据，但没有对数据的有效性进行判断。在实际应用中，带电检测作业的人工操作、传输环境中受电磁干扰的影响及检测装置的异常，会导致检测数据产生偶发异常，这些偶发异常值并不是由于被测设备状态异常导致的，如果将这些偶发异常值作为样本数据进行故障诊断，则会导致误判，所以在进行诊断前需判断检测数据的有效性，剔除偶发异常值，以提高诊断结果的准确性。

发明内容

本发明提供一种基于稳健估计的避雷器故障诊断方法，该方法避免了相间干扰、系统电压波动、高次谐波、环境等对诊断结果的影响，提高了诊断的准确性。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种基于稳健估计的避雷器故障诊断方法，包括以下步骤：

S1：采用稳健估计方法剔除偶发异常值，筛选出与避雷器故障相关的有效异常值；

S2：利用有效的异常值对避雷器状态进行诊断。

进一步地，步骤S1中，获取n个样本数据，从中随机抽取k个，计算k个样本数据的均值U_k1和协方差矩阵S_k1；计算n个样本数据的马氏距离，选取马氏距离最小的k个样本，重新计算这k个样本的均值矩阵U_k2和协方差矩阵S_k2；进行迭代计算，直到均值和协方差收敛，计算稳健的马氏距离，进行异常值的有效性判断。

进一步地，所述步骤S1的具体过程是：