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架空 电缆 电流数据分析方法、健康状态监测方法及系统

阅读：0发布：2021-01-01

专利汇可以提供架空电缆电流数据分析方法、健康状态监测方法及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于电力监测技术领域，提出了一种架空电缆电流数据分析方法，包括电流信号预处理、信号做差分析、提取差值极值点、最后通过差值极值点分布波形与参考波形比较，判断架空线路电缆健康状态是否正常。本发明还提出了架空电缆健康状态监测方法，包括电流采集、GPS同步时钟校准、基站数据采集记录、基站数据分析、异常数据采集、建立故障数据库、管理站数据分析、故障报警和GPS图形显示。通过上述技术方案，解决了现有技术中对架空线路电缆故障的研究不能提前预警、不能预防事故发生的问题。，下面是架空电缆电流数据分析方法、健康状态监测方法及系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.架空电缆电流数据分析方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤41：电流信号预处理，架空电缆某一相上两位置的电流信号均去除工频50Hz信号后得到两位置的高频电流信号，分别记作f(K1)、f(K2)；
步骤42：信号做差分析，f(K1)、f(K2)做差，如果相同，监控线路电缆健康状态为正常，如果不相同，对f(K1)-f(K2)进行小波分析；
步骤43：提取差值极值点，提取步骤42中小波分析的差值极值点，按照时间进行排序，得出差值极值点分布波形；
步骤44：数据分析，差值极值点分布波形与参考波形比较，判断得出架空线路电缆健康状态是否正常。
2.一种利用权利要求1架空电缆电流数据初步分析方法的架空电缆健康状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：电流采集，架空线缆上至少两个的电流采集器分配相应编号及71P地址，采集其位置电流信号，无线方式发送给基站(12)；
步骤2：GPS同步时钟校准，根据每个电流采集器距离基站(12)位置的不同，考虑信号传输时间差，进行时间校准；
步骤3：基站数据采集记录，基站(12)接收经过GPS时钟同步校准后的数据，并进行记录；
步骤4：基站数据分析，基站(12)根据步骤3记录的数据，进行架空线路电缆电流数据初级分析，对于正常的数据忽略不计，对于异常的数据利用无线传输的方式发送到管理站(13)；
步骤5：异常数据采集，管理站(13)接收基站(12)发送的异常数据，并进行记录；
步骤6：建立故障数据库(6)；
步骤7：管理站数据分析，管理站(13)根据步骤5记录的数据进行电流数据二次分析，得到差值极值点、特征参数、时序和频率，然后利用模糊模式识别，将电流数据二次分析的结果与所述故障数据库(6)中的故障数据进行匹配，得到架空线路电缆的故障类型。
3.根据权利要求2所述的架空电缆健康状态监测方法，其特征在于，步骤7后还还包括，步骤8：故障报警，对于管理站(13)判断为架空线路电缆故障的事件，利用声光电的方式通知值班人员，并且将故障代码显示出来，提供给值班人员；
步骤9：GPS图形显示，将故障架空线路电缆的位置在GPS图形上显示出来，值班人员根据图形显示准确判断出故障架空线路电缆的位置坐标，有针对性的采取措施。
4.根据权利要求2所述的架空电缆健康状态监测方法，其特征在于，步骤6具体为，步骤61：架空线路电缆在不同环境下进行故障模拟试验，记录故障类型和对应的故障数据；
步骤62：架空线路电缆在实际使用环境中发生的故障，记录故障类型和对应的故障数据；
步骤63：步骤61、步骤62中故障类型和故障数据一一对应存储在故障数据库(6)中，并为故障类型分配相应的故障代码。
5.根据权利要求2所述的架空电缆健康状态监测方法，其特征在于，步骤7中，电流数据二次分析包括以下步骤：
步骤71，信号做差分析，对异常数据的高频电流信号f(K1)和f(K2)做差进行小波分析；
步骤72，提取步骤71中差值极值点、特征参数、时序和频率。
6.根据权利要求2所述的架空电缆健康状态监测方法，其特征在于，步骤7中，模糊模式识别包括以下步骤：
步骤73，计算步骤7中电流数据二次分析的结果与步骤6中故障数据的相似度，相似度记为0～1的数值；
步骤74，根据相似度的数值识别故障类型及可能性。
7.根据权利要求6所述的架空电缆健康状态监测方法，其特征在于，根据相似度的数值越接近1，架空线路电缆为该类故障的可能性越大，相似度越接近0，架空线路电缆为该类故障的可能性越小。
8.一种应用权利要求3～7任一项所述架空电缆健康状态监测方法的架空电缆健康状态监测系统，其特征在于，包括
至少两个设置在架空线路电缆上的电流采集器，所述电流采集器包括控制器和均与控制器连接的的罗科夫斯基线圈(1)和GPS同步时钟(2)，
控制器与基站数据采集系统(3)、基站数据分析系统(4)、异常数据采集系统(5)、故障数据库(6)和管理站数据分析系统(7)依次连接，
所述罗科夫斯基线圈(1)两端对接套设在架空线路电缆上，所述罗科夫斯基线圈(1)的采样频率为1MHz，控制器通过无线传输的方式将采集到电流信号数据传送给所述基站数据采集系统(3)，
所述GPS同步时钟(2)与卫星GPS同步时钟同步，且为根据每个所述罗科夫斯基线圈(1)距离基站(12)位置的不同、考虑信号传输的时间差、进行时间校准的GPS同步时钟。
9.根据权利要求8所述的架空电缆健康状态监测系统，其特征在于：还包括均所述管理站数据分析系统(7)连接的故障报警装置(8)，故障报警装置(8)连接有GPS图形显示系统(9)，所述GPS图形显示系统(9)包括安装在架空线路电缆上的若干个GPS定位装置。

说明书全文

架空 电缆 电流数据分析方法、健康状态监测方法及系统

技术领域

[0001] 本发明属于电力监测技术领域，涉及一种架空线路电缆电流数据分析方法、健康状态监测方法及装置。

背景技术

[0002] 架空线路一般选用没有保护外套的电缆架设在户外，长年处在酷暑严寒、风吹雨淋等各种恶劣的使用环境中。架空线路在户外架设距离长，一般架设距离几公里至几十公里，部分高压线路架设距离几百至几千公里。电缆在生产出厂时检验合格，称为健康的；电缆在使用过程中的状态称为电缆的健康状态。随着使用时间的增长，电缆开始出现老化、电阻增大、断股等各种问题，称为电缆的健康状态下降。电缆的健康状态下降是一个长期累积的过程，短期内不容易发现。新生产的电缆架设在线路上，架空线路初期的安全性能是可以得到保证的。随着架空线路使用时间的增长，由于电缆的健康状态下降，架空线路逐渐出现各种故障。

[0003] 目前对于架空线路电缆可能出现地各种故障的研究主要集中在由于外力因素造成的各种突发故障，比如短路故障、断路故障等，针对上述问题的研究主要集中两个方面。

[0004] 一方面是故障发生之后的继电保护理论的研究及其应用。CN105974232A公开了一种适用于高压输电网的电网故障诊断方法，步骤一，获取电网中的开关量和电气量信息；步骤二，由步骤一中得到的开关量和电气量信息确定故障范围；步骤三，根据保护信号到故障设备的关联关系确定由所述步骤二得到的故障范围内的所有故障设备；步骤四，简化高压电网的保护模型，建立71EC61850高压电网模型；步骤五，根据步骤四中建立的高压电网模型确定目标函数，检测步骤三中得到的故障设备中是否存在保护拒动、开关拒动的情况，得出保护动作信息。基于继电保护模型、录波信息、开关的多源信息进行故障诊断，大大地提高了定位的准确性。CN105203866A公开了一种用于110kVXLPE交叉互联电缆在线故障诊断的新方法，即轨迹法。该方法是通过在线监测系统采集电缆金属护套接地线环流和运行电压参数，在传输至计算机后，构建同一时间段内两种参数综合起来的轨迹图。任何故障都对应不同的轨迹图，利用数字图像处理技术分析比较该轨迹图与正常情况下的差异情况，来精确地进行故障诊断。

[0005] 另一方面是故障发生之后线路故障点的测距技术。CN205643604U公开了一种高压电缆故障诊断装置，包括运算处理器、温度传感器、光纤气波探测仪、脉冲信号接收器、光纤信号接收发送器、报警部分以及电池部分，利用各元件的相互配合，可以准确的确定电缆中故障发生点，不仅可以确定故障点的位置，还可以得到发生故障的具体原因。CN102928743A提供了一种用电线路故障检测方法的技术方案，当知道某处的故障电流，就可以快速的计算出故障点的位置，以便于快速查找并排除线路的故障点，快速恢复对跳闸线路的送电。

[0006] 所有这些现有技术虽然从电网故障诊断方法、故障点检测等方面对输电线路展开研究。但是研究的重点是诊断事故发生类型和测量事故发生地点，缺少对事故发生之前的研究。如果事故发生之前通过对架空线路电缆的健康状态进行监测，在电缆的健康状态发生问题时，及时发现并采取措施，这样可以避免因为电缆健康状态下降造成的事故。

发明内容

[0007] 本发明提出架空电缆电流数据分析方法、健康状态监测方法及装置，解决了现有技术中对架空线路电缆故障的研究不能提前预警、并不能预防事故发生的问题。

[0008] 本发明的技术方案是这样实现的：

[0009] 架空电缆电流数据分析方法，包括以下步骤，

[0010] 步骤41：电流信号预处理，架空电缆某一相上两位置的电流信号均去除工频50Hz信号后得到两位置的高频电流信号，分别记作f(K1)、f(K2)；

[0011] 步骤42：信号做差分析，f(K1)、f(K2)做差，如果相同，监控线路电缆健康状态为正常，如果不相同，对f(K1)-f(K2)进行小波分析；

[0012] 步骤43：提取差值极值点，提取步骤42中小波分析的差值极值点，按照时间进行排序，得出差值极值点分布波形；

[0013] 步骤44：数据分析，差值极值点分布波形与参考波形比较，判断得出架空线路电缆健康状态是否正常。

[0014] 本发明还提出架空电缆健康状态监测方法，包括以下步骤：

[0015] 步骤1：电流采集，架空线缆上至少两个的电流采集器分配相应编号及71P地址，采集其位置电流信号，无线方式发送给基站；

[0016] 步骤2：GPS同步时钟校准，根据每个电流采集器距离基站位置的不同，考虑信号传输时间差，进行时间校准；

[0017] 步骤3：基站数据采集记录，基站接收经过GPS时钟同步校准后的数据，并进行记录；

[0018] 步骤4：基站数据分析，基站根据步骤3记录的数据，进行架空线路电缆电流数据初级分析，对于正常的数据忽略不计，对于异常的数据利用无线传输的方式发送到管理站；

[0019] 步骤5：异常数据采集，管理站接收基站发送的异常数据，并进行记录；

[0020] 步骤6：建立故障数据库；

[0021] 步骤7：管理站数据分析，管理站根据步骤5记录的数据进行电流数据二次分析，得到差值极值点、特征参数、时序和频率，然后利用模糊模式识别，将电流数据二次分析的结果与所述故障数据库中的故障数据进行匹配，得到架空线路电缆的故障类型。

[0022] 作为进一步的技术方案，步骤7后还还包括，

[0023] 步骤8：故障报警，对于管理站判断为架空线路电缆故障的事件，利用声光电的方式通知值班人员，并且将故障代码显示出来，提供给值班人员；

[0024] 步骤9：GPS图形显示，将故障架空线路电缆的位置在GPS图形上显示出来，值班人员根据图形显示准确判断出故障架空线路电缆的位置坐标，有针对性的采取措施。

[0025] 作为进一步的技术方案，步骤6具体为，

[0026] 步骤61：架空线路电缆在不同环境下进行故障模拟试验，记录故障类型和对应的故障数据；

[0027] 步骤62：架空线路电缆在实际使用环境中发生的故障，记录故障类型和对应的故障数据；

[0028] 步骤63：步骤61、步骤62中故障类型和故障数据一一对应存储在故障数据库中，并为故障类型分配相应的故障代码。

[0029] 作为进一步的技术方案，步骤7中，电流数据二次分析包括以下步骤：

[0030] 步骤71，信号做差分析，对异常数据的高频电流信号f(K1)和f(K2)做差进行小波分析；

[0031] 步骤72，提取步骤71中差值极值点、特征参数、时序和频率。

[0032] 作为进一步的技术方案，步骤7中，模糊模式识别包括以下步骤：

[0033] 步骤73，计算步骤7中电流数据二次分析的结果与步骤6中故障数据的相似度，相似度记为0～1的数值；

[0034] 步骤74，根据相似度的数值识别故障类型及可能性。

[0035] 作为进一步的技术方案，根据相似度的数值越接近1，架空线路电缆为该类故障的可能性越大，相似度越接近0，架空线路电缆为该类故障的可能性越小。

[0036] 本发明还提出架空电缆健康状态监测系统，包括

[0037] 至少两个设置在架空线路电缆上的电流采集器，所述电流采集器包括控制器和均与控制器连接的的罗科夫斯基线圈和GPS同步时钟，

[0038] 控制器与基站数据采集系统、基站数据分析系统、异常数据采集系统、故障数据库和管理站数据分析系统依次连接，

[0039] 所述罗科夫斯基线圈两端对接套设在架空线路电缆上，所述罗科夫斯基线圈的采样频率为1MHz，控制器通过无线传输的方式将采集到电流信号数据传送给所述基站数据采集系统，

[0040] 所述GPS同步时钟与卫星GPS同步时钟同步，且为根据每个所述罗科夫斯基线圈距离基站位置的不同、考虑信号传输的时间差、进行时间校准的GPS同步时钟。

[0041] 作为进一步的技术方案，还包括均所述管理站数据分析系统连接的故障报警装置，故障报警装置连接有GPS图形显示系统，所述GPS图形显示系统包括安装在架空线路电缆上的若干个GPS定位装置。

[0042] 本发明使用原理及有益效果为：

[0043] 本发明的有益效果为：

[0044] 1、电流数据初级分析用于对架空线路电缆的健康状况进行初步判断，对于初步判断为正常的电流数据忽略不计，继续进行新一轮的电流数据采集，对于初步判断为异常的电流数据，再进行后续的复杂判断。通过对高频信号做差分析，得到差值极值点的分布波形，差值极值点分布波形与参考波形进行比较，误差值在参考波形±10％以内的数据判定为正常数据，否则为异常数据，该方法计算过程简单、判断方法直接，对于判断结果为正常的电流信号无需进行后续的复杂运算，节省了资源，提高了监测速度。

[0045] 2、电流数据分析方法采用小波理论的分析方法，通过对高频电流信号逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分，从而可聚焦到信号的任意细节，有利于做出准确的判断，减少误判的发生。

[0046] 3、架空线路电缆在局部出现故障时仍可以继续带电运行，但是存在不易发现的安全隐患，本发明通过对架空线路电缆的健康状态进行监测，在架空线路电缆的健康状态发生问题时，及时发现并利用声光电的方式通知值班人员采取措施，在事故发生之前将隐患排除，有效避免架空线路电缆事故的发生。

[0047] 4、故障数据库一部分是针对该类型架空线路电缆在不同环境下进行故障模拟试验得到故障数据，然后记录在故障数据库中，另一部分是根据架空线路电缆在实际使用环境中发生故障时采集到的数据，然后记录在故障数据库中，故障是根据工作人员的经验积累进行的，在实际应用中不断补充积累，保证故障数据库覆盖全部的故障类型，以进行准确的故障判断；为故障类型分配相应的故障代码，使故障信息的显示简单明了。

[0048] 5、模糊模式识别通过引入模糊数学方法，将电流数据二次分析的结果与故障数据库中的故障类型进行匹配，用模糊技术来设计架空线路电缆健康状态识别系统，结构简单、更广泛、更深入地模拟人脑的思维过程，从而对架空线路电缆健康状态进行更为有效的分类与识别。

[0049] 6、罗科夫斯基线圈为开环的空心柔性线圈，两端对接套在架空线路电缆上，不影响架空线路电缆的正常工作；罗科夫斯基线圈与互感器相比，不存在磁饱和的问题，罗科夫斯基线圈还可以测量架空线路电缆的高频信号。

[0050] GPS同步时钟与卫星GPS同步时钟同步，根据每个罗科夫斯基线圈距离基站位置的不同，考虑信号传输的时间差，进行时间校准，避免因为数据传输的时钟不同步造成误判。

[0051] 7、GPS图形显示系统能够显示出故障架空线缆的具体位置和故障类型，值班人员可以根据图形显示准确判断出故障电缆的位置坐标和相序属性，有针对性的采取措施。附图说明

[0052] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0053] 图1为本发明中架空电缆电流数据初级分析流程示意图；

[0054] 图2为本发明中架空电缆健康状态监测方法流程示意图；

[0055] 图3为本发明中管理站数据分析流程示意图；

[0056] 图4为本发明中架空电缆健康状态监测系统框线示意图；

[0057] 图5为本发明中架空电缆健康状态监测系统分布示意图；

[0058] 图6为本发明中故障树示意图；

[0059] 图中：1-罗科夫斯基线圈，2-GPS同步时钟，3-基站数据采集系统，4-基站数据分析系统，5-异常数据采集系统，6-故障数据库，7-管理站数据分析系统，8-故障报警装置，9-GPS图形显示系统，10-固定点，11-架空线路铁塔，12-基站，13-管理站。

具体实施方式

[0060] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0061] 实施例1

[0062] 如图1～6所示，本发明提出的架空电缆电流数据分析方法，包括以下步骤，[0063] 步骤41：电流信号预处理，架空电缆某一相上两位置的电流信号均去除工频50Hz信号后得到两位置的高频电流信号，分别记作f(K1)、f(K2)；

[0064] 步骤42：信号做差分析，f(K1)、f(K2)做差，如果相同，监控线路电缆健康状态为正常，如果不相同，对f(K1)-f(K2)进行小波分析；

[0065] 步骤43：提取差值极值点，提取步骤42中小波分析的差值极值点，按照时间进行排序，得出差值极值点分布波形；

[0066] 步骤44：数据分析，差值极值点分布波形与参考波形比较，判断得出架空线路电缆健康状态是否正常。

[0067] 电流数据初级分析用于对架空线路电缆的健康状况进行初步判断，对于初步判断为正常的电流数据忽略不计，继续进行新一轮的电流数据采集，对于初步判断为异常的电流数据，再进行后续的复杂判断。通过对高频信号做差分析，得到差值极值点的分布波形，差值极值点分布波形与参考波形进行比较，误差值在参考波形±10％以内的数据判定为正常数据，否则为异常数据，该方法计算过程简单、判断方法直接，对于判断结果为正常的电流信号无需进行后续的复杂运算，节省了资源，提高了监测速度。

[0068] 电流数据分析方法采用小波理论的分析方法，通过对高频电流信号逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分，从而可聚焦到信号的任意细节，有利于做出准确的判断，减少误判的发生。

[0069] 本发明还提出架空电缆健康状态监测方法，包括以下步骤：

[0070] 步骤1：电流采集，架空线缆上至少两个的电流采集器分配相应编号及71P地址，采集其位置电流信号，无线方式发送给基站12；

[0071] 步骤2：GPS同步时钟校准，根据每个电流采集器距离基站12位置的不同，考虑信号传输时间差，进行时间校准；

[0072] 步骤3：基站数据采集记录，基站12接收经过GPS时钟同步校准后的数据，并进行记录；

[0073] 步骤4：基站数据分析，基站12根据步骤3记录的数据，进行架空线路电缆电流数据初级分析，对于正常的数据忽略不计，对于异常的数据利用无线传输的方式发送到管理站13；

[0074] 步骤5：异常数据采集，管理站13接收基站12发送的异常数据，并进行记录；

[0075] 步骤6：建立故障数据库6；

[0076] 步骤7：管理站数据分析，管理站13根据步骤5记录的数据进行电流数据二次分析，得到差值极值点、特征参数、时序和频率，然后利用模糊模式识别，将电流数据二次分析的结果与所述故障数据库6中的故障数据进行匹配，得到架空线路电缆的故障类型。

[0077] 架空线路电缆在局部出现故障时仍可以继续带电运行，但是存在不易发现的安全隐患，本发明通过对架空线路电缆的健康状态进行监测，在架空线路电缆的健康状态发生问题时，及时发现并采取措施，在事故发生之前将隐患排除，有效避免架空线路电缆事故的发生。

[0078] 进一步，步骤6具体为，

[0079] 步骤61：架空线路电缆在不同环境下进行故障模拟试验，记录故障类型和对应的故障数据；

[0080] 步骤62：架空线路电缆在实际使用环境中发生的故障，记录故障类型和对应的故障数据；

[0081] 步骤63：步骤61、步骤62中故障类型和故障数据一一对应存储在故障数据库6中，并为故障类型分配相应的故障代码。

[0082] 故障数据库6一部分是针对该类型架空线路电缆在不同环境下进行故障模拟试验得到故障数据，然后记录在故障数据库6中，另一部分是根据架空线路电缆在实际使用环境中发生故障时采集到的数据，然后记录在故障数据库6中，故障是根据工作人员的经验积累进行的，在实际应用中不断补充积累，保证故障数据库6覆盖全部的故障类型，以进行准确的故障判断；为故障类型分配相应的故障代码，使故障信息的显示简单明了。

[0083] 进一步，步骤7中，电流数据二次分析包括以下步骤：

[0084] 步骤71，信号做差分析，对异常数据的高频电流信号f(K1)和f(K2)做差进行小波分析；

[0085] 步骤72，提取步骤71中差值极值点、特征参数、时序和频率。

[0086] 进一步，步骤7中，模糊模式识别包括以下步骤：

[0087] 步骤73，计算步骤7中电流数据二次分析的结果与步骤6中故障数据的相似度，相似度记为0～1的数值；

[0088] 步骤74，根据相似度的数值识别故障类型及可能性。

[0089] 模糊模式识别通过引入模糊数学方法，将电流数据二次分析的结果与故障数据库6中的故障类型进行匹配，用模糊技术来设计架空线路电缆健康状态识别系统，结构简单、更广泛、更深入地模拟人脑的思维过程，从而对架空线路电缆健康状态进行更为有效的分类与识别。

[0090] 进一步，根据相似度的数值越接近1，架空线路电缆为该类故障的可能性越大，相似度越接近0，架空线路电缆为该类故障的可能性越小。

[0091] 本发明还提出架空电缆健康状态监测系统，包括

[0092] 至少两个设置在架空线路电缆上的电流采集器，所述电流采集器包括控制器和均与控制器连接的的罗科夫斯基线圈1和GPS同步时钟2，

[0093] 控制器与基站数据采集系统3、基站数据分析系统4、异常数据采集系统5、故障数据库6和管理站数据分析系统7依次连接，

[0094] 所述罗科夫斯基线圈1两端对接套设在架空线路电缆上，所述罗科夫斯基线圈1的采样频率为1MHz，控制器通过无线传输的方式将采集到电流信号数据传送给所述基站数据采集系统3，

[0095] 所述GPS同步时钟2与卫星GPS同步时钟同步，且为根据每个所述罗科夫斯基线圈1距离基站12位置的不同、考虑信号传输的时间差、进行时间校准的GPS同步时钟。

[0096] 罗科夫斯基线圈1为开环的空心柔性线圈，两端对接套在架空线路电缆上，不影响架空线路电缆的正常工作；罗科夫斯基线圈1与互感器相比，不存在磁饱和的问题，罗科夫斯基线圈1还可以测量架空线路电缆的高频信号。

[0097] GPS同步时钟2与卫星GPS同步时钟2同步，根据每个罗科夫斯基线圈1距离基站12位置的不同，考虑信号传输的时间差，进行时间校准，避免因为数据传输的时钟不同步造成误判。

[0098] 进一步：还包括均所述管理站数据分析系统7连接的故障报警装置8，故障报警装置8连接有GPS图形显示系统9，所述GPS图形显示系统9包括安装在架空线路电缆上的若干个GPS定位装置。

[0099] GPS图形显示系统9能够显示出故障架空线缆的具体位置和故障类型，值班人员可以根据图形显示准确判断出故障电缆的位置坐标和相序属性，有针对性的采取措施。

[0100] 以某一段架空线路为例，该架空线路电缆的A相的起始端和末端分别固定在架空线路电缆的固定点10上，在A相的起始端和末端分别套上罗科夫斯基线圈1，根据罗科夫斯基线圈1的位置不同，分别编号K1和K2；K1和K2采集到的高频电流信号分别记作函数f(K1)和函数f(K2)，然后作为数据以无线传输的方式发射给基站数据采集系统3；基站数据采集系统3经过GPS同步时钟2的校准，接收函数f(K1)和函数f(K2)的数据并进行记录；基站12数据分析系统4对基站数据采集系统3记录的数据采用小波分析理论进行数据分析，简单描述为：对上述两个函数f(K1)和f(K2)做差进行小波分析，即函数f(f(K1)-f(K2))小波分析；架空线路电缆采用多股绞合方式生产，当其中一股出现断裂时，电缆起始端采集的高频信号函数f(K1)和末端采集的电流高频信号函数f(K2)将会不同，此时函数f(f(K1)-f(K2))小波分析结果初步判定电缆的健康状态发生变化；由于电缆在设计时留有足够的裕量，其中一股出现断裂问题时不会影响正常的电能输送，但是断裂处会出现温度升高、电阻增大等问题，进而使这段电缆存在了安全隐患；基站12数据分析系统4对于分析结果为异常的数据无线传输给电网数据采集系统5；电网数据采集系统5接收基站12数据分析系统4传输的数据，并进行记录；电网数据分析系统6对电网数据采集系统5记录的数据进一步进行数据分析，并与故障数据库7中记录的故障类型进行模糊模式识别，判定出故障类型及故障代码；故障报警装置8根据上述判定结果利用声光电的方式通知值班人员，并且将故障代码显示出来，提供给值班人员；GPS图形显示系统9可以将故障电缆的位置在GPS图形上显示具体出来，值班人员可以根据图形显示准确判断出故障电缆的位置坐标，有针对性的采取措施。

[0101] 更具体的说明是：罗科夫斯基线圈1套在架空线路电缆上采集流过电缆的电流高频信号作为数据，并无线发射给基站12数据采集系统3；数据在进行无线传输过程中需要经过GPS同步时钟2的校准；基站(12)数据采集系统3接收并记录经过GPS同步时钟2校准后的数据；基站数据分析系统4根据基站数据采集系统3记录的数据进行分析，判断电缆健康状态是否正常，对于判定结果为正常的数据忽略不计，继续进行上述过程；对于判断结果为不正常的数据无线发送给电网数据采集系统5；电网数据分析系统6根据电网数据采集系统5记录的数据进一步分析；基于电缆在不同环境下进行故障模拟试验得到的故障数据和电缆在实际使用环境中发生故障时采集到的数据，建立故障数据库7；电网数据分析系统6进行复杂小波理论分析，得出分析结果然后利用模糊模式识别理论与故障数据库7中的故障类型进行匹配，得出电缆的故障类型；故障报警装置8发出故障报警，并且在GPS图形显示系统9显示出故障线路个具体位置和故障类型。

[0102] 更具体的说明是：电流信号采集是利用罗科夫斯基线圈采集电流信号，电流采集频率为1MHz，这样采集到的电流成分中既包含了工频50Hz正常电流信号，又包含了架空线路电缆健康处于不健康状态时的高频电流信号；电流信号预处理是将采集到的电流信号按照小波数据分析理论的规则，进行信号预处理，去除工频50Hz的低频信号，得到上述K1和K2采集到的高频电流信号，分别记作函数f(K1)和函数f(K2)；信号做差分析是对上述两个函数f(K1)和f(K2)做差进行小波分析，即函数f(f(K1)-f(K2))进行小波分析，健康架空线路电缆的起始端和末端采集到的高频电流信号f(K1)和f(K2)理论上应该是相同的，如果架空线路电缆在起始端和末端之间电缆的健康发生问题时，采集到的高频电流信号理论上市存在差异的此时对高频电流信号做差进行小波分析；提取信号极值点是对上述高频电流信号做差进行小波分析，提取信号极值点，按照时间序列进行排序，得出信号极值点分布的准确数据；基站数据分析是基站数据分析系统根据信号极值点分布的数据进行初步判断电缆健康状态是否正常；如果判断结果为正常，继续进行电流信号采集；故障试验模拟是通过试验模拟架空线路电缆可能出现的各种不同故障，故障是根据工作人员的经验积累进行的，在实际应用中不断补充积累；电流信号采集、电流信号预处理、信号做差分析、提取信号极值点的方法与上述方法完全相同，不再重复描述；建立故障数据库是根据上述模拟的故障试验定义为故障类型，将利用小波数据分析得到的信号极值点定义为故障数据，故障类型和故障数据一一对应存储在故障数据库里，并对故障类型分配相应的故障代码易于识别；模糊模式识别是指如果基站数据分析系统判断结果为不正常，则将信号极值点与故障数据库中的故障数据进行模糊模式识别，根据模糊识别算法，计算架空线路电缆的信号极值点与故障数据的相似度，相似度为0至1的数值；识别故障类型是根据模糊模式识别结果，相似度越接近1，架空线路电缆为该类故障的可能性越大，反之相似度越接近0，架空线路电缆为该类故障的可能性越小。

[0103] 实施例二

[0104] 实施例二提供架空电缆健康状态监测方法和电缆健康状态监测系统，包括实施例一中方法的全部步骤，在此不再赘述，实施例二给出了架空线路电缆健康状态监测系统的分布图，如图5所示，包括以下，

[0105] 以某一段架空线路电缆为例，该架空线路电缆的两端分别通过固定点10架设在架空线路铁塔11上，在架空线路电缆两端分别套设罗科夫斯基线圈1，根据罗科夫斯基线圈1的位置不同，分别编号K1，K2…KN；

[0106] 基站12为基层变电站，GPS同步时钟2、基站数据采集系统3和基站数据分析系统4三个单元设置在基站12；

[0107] 管理站13为基层变电站的上一级变电所，异常数据采集系统5、故障数据库6、管理站数据分析系统7、故障报警装置8、和步骤GPS图形显示系统9五个单元设置在管理站13。

[0108] 本发明中数据采集分布是关键，因为架空电缆在户外，分布广泛，用架空线路铁塔11高空架设，如果依靠电力人员细微巡视观察电缆健康状态是否发生变化不可能实现；以某一段架空线路为例，该架空线路电缆的A相的起始端和末端分别固定在架空线路电缆的固定点10上，在A相的起始端和末端分别套上罗科夫斯基线圈1，根据罗科夫斯基线圈1的位置不同，分别编号K1，K2…KN；为了管理方便，将基站11设在电力系统的基层变电站，基站12中包含GPS同步时钟2、基站数据采集系统和基站数据分析系统4三个单元；将系统13设在电力系统的基层管理站上一级单位变电所，系统13中包含电网数据采集系统5、电网数据分析系统6、故障数据库、故障报警装置8、GPS图形显示系统9；上述数据采集分布结构是简单的结构架图，根据实际需要上述架构图可以更加复杂，包括架空线路电缆的范围更广，但基本工作原理完全相同。

[0109] 实施例三

[0110] 实施例三提供一种架空电缆健康状态监测方法，包括实施例一中方法的全部步骤，在此不再赘述。实施例三给出了故障架空线路电缆位置的判断方法，[0111] 步骤7后还还包括，

[0112] 步骤8：故障报警，对于管理站13判断为架空线路电缆故障的事件，利用声光电的方式通知值班人员，并且将故障代码显示出来，提供给值班人员；

[0113] 步骤9：GPS图形显示，将故障架空线路电缆的位置在GPS图形上显示出来，值班人员根据图形显示准确判断出故障架空线路电缆的位置坐标，有针对性的采取措施。

[0114] 如图6所示，为本发明中故障树示意图，故障架空线路电缆位置的判断方法，包括以下步骤：管理站13监测到有故障发生，判断故障架空线路电缆所属的基站12；基站12根据罗科夫斯基线圈1的编号判断故障架空线路电缆的位置。

[0115] 架空线路电缆的健康状态监测过程依据故障树原理，按照层级逐级分配相应的设备完成相应的功能；树根对应于系统13，树枝对应于基站12，树叶对应于架空线路电缆的固定点10上的罗科夫斯基线圈1；上述线路故障分布结构是简单的结构架图，根据实际需要上述架构图可以更加复杂，包括架空线路电缆的范围更广，但基本工作原理完全相同。

[0116] 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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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架空电缆电流数据分析方法、健康状态监测方法及系统

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