Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле



Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле
Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле
Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле
Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле

 


Владельцы патента RU 2484487:

ЭРБЮС ОПЕРАСЬОН (САС) (FR)

Изобретение относится к определению появления электрической дуги на электрическом кабеле. Сущность изобретения: устройство (1) содержит базу (10) данных, содержащую множество классов принадлежностей, из которых первый класс относится к фазе коронного разряда, и узел (5), содержащий средство для измерения электрического тока и электрического напряжения на электрическом кабеле (2), средство для фильтрации значений измерений и средство для преобразования значений отфильтрованных измерений в цифровую форму и формирования двух сегментов цифровых данных, а также блок (8) обработки информации, содержащий средство для обработки каждого из двух сегментов функциями для формирования окончательного вектора, средство для определения класса принадлежности окончательного вектора, используя базу (10) данных, и средства для вывода заключения о наличии или отсутствии электрической дуги. Технический результат - возможность определения появления электрической дуги. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение касается способа и устройства для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле, например кабеле, являющемся частью пучка электрических кабелей.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно, что появление электрической дуги является результатом медленного ухудшения изоляции кабелей, используемых для распределения электрической энергии переменного тока или постоянного тока, и обусловлено агрессивной окружающей средой, т.е. влажностью воздуха, плесенью, истиранием, вибрацией соединительных зажимов, изменяющимися температурами, срезом и т.д.

Появление электрической дуги подразделяется на четыре последовательных фазы увеличения энергии:

фазы коронного разряда, соответствующей возникновению дуги;

фазы электропроводности единственного полупериода, соответствующей пробою диэлектрика с ростом интенсивности;

фазы электропроводности двойного полупериода;

фазы трекинга диэлектрика (слежения) дуги. Последняя фаза является фазой электрического разряда ограниченной интенсивности, распространяющегося вдоль электрических кабелей, который может привести к частичному или полному разрушению пучка электрических кабелей в результате обугливания изоляции кабеля.

Кроме ухудшения изоляции электрического кабеля появлению электрической дуги также способствует ослабленная линия связи и истирание кабеля.

Из уровня техники известны защитные устройства, называемые автоматами с тепловым расцепителем, которые обеспечивают так называемую "максимальную токовую" защиту. Однако обычные автоматы с тепловым расцепителем, которые защищают кабели электропитания в случае, когда энергия, потребляемая подсоединенной нагрузкой, превышает ее номинальное значение, не подходят для защиты от явлений дугового разряда из-за низкой интенсивности, при которой происходят появления дугового разряда и распространяются через электрическую сеть, причем низкая интенсивность будет недостаточной для запуска автоматов с тепловым расцепителем.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технической задачей настоящего изобретения является определение появления электрической дуги, чтобы иметь возможность избежать вредных последствий, упомянутых выше.

Поставленная задача согласно изобретению решена путем создания способа определения быстро и наиболее эффективным образом появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле, например, образующем часть пучка электрических кабелей, в котором

А) предварительно определяют базу данных, содержащую множество классов, содержащих первый класс, относящийся к фазе обнаруживаемого коронного разряда и, по меньшей мере, один второй класс, относящийся к процессам, создающим помехи процессу определения,

В/ затем осуществляют последовательно следующие шаги

а) на фазе сбора данных:

α) измеряют электрический ток и измеряют электрическое напряжение непосредственно на упомянутом электрическом кабеле,

β) фильтруют полученные значения тока и напряжения,

γ) отфильтрованные значения преобразуют в цифровую форму для формирования двух сегментов преобразованных в цифровую форму данных, относящихся соответственно к электрическому току и электрическому напряжению,

b) на следующем шаге:

α) каждый из сегментов обрабатывают множеством частных функций, каждая из которых формирует скалярную величину, причем набор скалярных величин, относящихся к току, образует первый вектор, и набор скалярных величин, относящихся к напряжению, образует второй вектор,

β) используя упомянутую базу данных и окончательный вектор, полученный из первого и второго векторов, представляющих выполненные измерения, определяют класс, к которому принадлежит упомянутый окончательный вектор,

γ) определяют, что:

электрическая дуга существует, если определенный класс представляет собой первый класс, относящийся к фазе коронного разряда,

в противном случае, электрическая дуга не существует.

Следовательно, предложенное изобретение позволяет эффективно определять появление электрической дуги, возникающей на любом типе электрического кабеля или жгута электрических кабелей, и, в частности, на кабеле или жгуте кабелей, установленных на летательном аппарате, например на авиалайнере.

Более того, путем определения фазы коронного разряда возможно определить появление электрической дуги сразу же в момент его возникновения (как указано выше, фаза коронного разряда соответствует началу появления электрической дуги), так что возможно заранее предпринять все меры, необходимые для предотвращения трекинга диэлектрика дуги и его последствий, упомянутых выше.

Следует также заметить, что защита, предлагаемая заявленным изобретением, может быть реализована в сочетании с обычной "максимальной токовой" защитой.

Фаза коронного разряда, которую определяют согласно изобретению, характеризуется:

низкой энергией;

полосой высоких частот, отдельных и независимых от частоты сети;

случайной амплитудой, частотой и периодом, и

одновременным изменением напряжения и тока.

Определение фазы коронного разряда является сложным, в частности, из-за его случайных характеристик. Более того, в окружающей среде летательного аппарата, т.е. когда кабели под контролем установлены на летательном аппарате, они подвергаются многим видам внешнего электромагнитного воздействия высокой интенсивности (например, молнии) и электромагнитного воздействия низкой интенсивности (например, радиолокатора). Поскольку появление коронного разряда имеет низкую интенсивность, электромагнитное воздействие может ухудшить качество определения и надежность электрической дуги и может вызвать ложный запуск. Более того, каждый электрический кабель запитывает нелинейную нагрузку, образуя искажения и создавая высокочастотные гармоники (компьютер, посадочные фары и т.д.), которая также потенциально может усложнить процесс обнаружения. Однако изобретение позволяет исключить эти риски посредством учета классов воздействий (в частности, электромагнитным воздействиям и нагрузкам), создающим помехи процессу обнаружения, и посредством различения между детектируемыми коронными разрядами и возмущающими воздействиями.

В конкретном варианте воплощения изобретения

на шаге В.а.α измерение тока и напряжения выполняют синхронно, чтобы сохранить фазовое соотношение между током и напряжением, и/или

на шаге В.а.β осуществляют полосовую фильтрацию, чтобы устранить информацию, относящуюся к сети электропитания,

частные функции, использованные на операции В.b.α, предназначены для выделения интерпретируемых главных компонент сигнала (окончательного вектора) для сравнения с базой данных, и/или

окончательный вектор получают посредством объединения первого и второго векторов.

В предпочтительном варианте воплощения на шаге В.b.β определяют вероятность принадлежности окончательного вектора к соответствующим классам базы данных, при этом на шаге В.b.γ по меньшей мере, выполняется следующее условие: вероятность принадлежности к первому классу выше, чем другие определенные вероятности.

В этом случае вероятности определяют предпочтительно с помощью Байесовского (Bayesian) решения.

Более того, на шаге B.b.γ предпочтительно приходят к заключению, что имеет место электрическая дуга, если также удовлетворяются следующие условия:

вероятность принадлежности к первому классу выше порога неоднозначности,

плотность вероятности больше заранее заданной величины,

расстояние Махаланобиса (Mahalanobis) меньше заранее заданной величины.

Более того, на шаге B.b.β будет предпочтительно, если:

Окончательный вектор проецируют в подпространство для получения представляющей точки, имеющей сокращенное число главных компонент,

эту точку проецируют в пространства, представляющие классы базы данных для получения соответствующих вероятностей этой точки, принадлежащих упомянутым классам, представляющей окончательный вектор.

Базу данных предпочтительно формируют путем тренировки (пробных измерений) на шаге предварительных измерений. Базу данных предпочтительно формируют из измерений, выполняемых на электрических кабелях, подвергнутых воздействиям, для которых требуется образовать классы посредством выполнения, по меньшей мере, шагов B.a.α, B.a.β, B.a.γ, B.b.α.

Настоящее изобретение также касается устройства для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле, характеризующегося тем, что оно содержит, по меньшей мере,

базу данных, содержащую множество классов, включающих первый класс, относящийся к фазе коронного разряда, который должен быть определен, и, по меньшей мере, один второй класс, относящийся к появлениям, создающим помехи процессу обнаружения,

первое средство для измерения электрического тока и измерения электрического напряжения непосредственно на электрическом кабеле,

второе средство для фильтрации значений тока и напряжения,

третье средство для преобразования в цифровую форму отфильтрованных величин для образования двух сегментов цифровых данных, относящихся соответственно к электрическому току и электрическому напряжению,

четвертое средство для обработки каждого из сегментов множеством специальных функций, каждая из которых формирует скалярную величину, причем набор скалярных величин относится к току, образующему первый вектор, и набор скалярных величин относится к напряжению, образующему второй вектор,

пятое средство для определения класса, к которому принадлежит вектор формы, полученный из первого и второго векторов и представляющий измерения, выполняемые первым средством, используя базу данных,

средство для осуществления заключения о наличии или отсутствии электрического разряда из результата обработки, выполняемой пятым средством.

В конкретном варианте воплощения изобретения устройство дополнительно содержит:

средство электропитания, подсоединенное к электрическому кабелю, который подвергается мониторингу и запитывается электроэнергией, и обеспечивающее исключение использования специального электропитания для устройства определения, и/или

блок переключения, предназначенный для прерывания тока, подаваемого электрическим кабелем, который автоматически подвергается мониторингу в случае определения появления электрической дуги. Таким образом, устройство согласно изобретению работает как выключатель.

Устройство согласно изобретению имеет многочисленные преимущества, в частности:

обнаруживает в реальном времени каждое появление дуги, которая возникает на любом типе электрических кабелей сразу же в момент возникновения:

повышает надежность процесса принятия решения и тем самым ограничивает вероятность ложных сигналов тревоги;

увеличивает чувствительность определения электрической дуги и тем самым защищает целостность электрической сети, и

создает устойчивость функции защиты от разрушающих явлений.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает блок-схему устройства согласно изобретению;

Фиг.2 и 3 - более подробные схемы средства обработки согласно изобретению.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство 1 (фиг.1) предназначено для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле 2, образующем часть пучка электрических кабелей, например, перед трекингом диэлектрика электрической дуги, который мог бы привести к частичному или полному разрушению пучка электрических кабелей. Устройство предназначено, в частности, для увеличения безопасности;

ограничения последствия электрического разряда;

если кабель под контролем монтируется на летательном аппарате, например, на авиалайнере защитить целостность смежных кабелей, не прибегая к компромиссу с работоспособностью летательного аппарата. В последнем случае устройство 1 является бортовым устройством.

Электрический кабель 2, который подвергается непрерывному мониторингу, используется для подсоединения нагрузки 3 обычного типа к генератору 4 электрического тока.

Согласно изобретению устройство 1 содержит блок 5 сбора данных, который подсоединен посредством линий связи 6 и 7 к электрическому кабелю 2,

блок 8 обработки информации, который подсоединен посредством линии 9 связи к блоку 5 сбора информации,

базу 10 данных, которая подсоединена посредством линии 11 связи к блоку 8 обработки информации. База 10 данных содержит множество классов данных C1, С2, С3, из которых первый класс данных C1 относится к фазе коронного разряда (см. ниже), который должн быть обнаружен, а классы данных С2 и С3 относятся к появлениям, склонным создавать помехи процессу определения, в частности, класс С2 относится к электромагнитным воздействиям низкой интенсивности (поля излучения радиолокатора и т.д.), а класс С3 относится к нагрузкам. База 10 данных сформирована подготовительным процессом предварительно.

Фаза коронного разряда, которая рассматривается в настоящем изобретении, характеризуется:

низкой энергией,

полосой высоких частот, отдельных и независимых от частоты сети,

случайной амплитудой, частотой и периодом, и

одновременным изменением напряжения и тока.

Как показано на фиг.2, блок 5 сбора данных содержит:

средства 12 и 13 измерения обычного типа, подсоединенные соответственно к линиям связи 6 и 7 для непосредственного измерения электрического тока и электрического напряжения на электрическом кабеле 2,

средства 14 и 15 фильтрации, подсоединенные соответствующими линиями связи 16 и 17 к соответствующим средствам 12 и 13 измерения и выполненные с возможностью фильтрации измерений тока и напряжения,

средства 18 и 19, подсоединенные соответствующими линиями связи 20 и 21 к средствам 14 и 15 фильтрации и выполненные с возможностью преобразования в цифровую форму измерений, отфильтрованных посредством средств 14 и 15 фильтрации, для формирования двух сегментов преобразованных в цифровую форму данных, относящихся соответственно к электрическому току и электрическому напряжению.

В конкретном варианте воплощения изобретения:

средства 12 и 13 измерения синхронно выполняют измерения тока и напряжения, чтобы сохранить временную связь между током и напряжением. Напряжение и ток измеряют на стадии формирования дуги на фазе электрического кабеля, которая подвергается мониторингу, и

средства 14 и 15 фильтрации осуществляют полосовую фильтрацию, например, посредством преобразования Фурье, чтобы исключить данные (информацию), относящиеся к сети электропитания (генератор 4 тока), причем функция фильтрации выделяет спектральные компоненты, представляющие собой детектируемое формирование электрической дуги.

Кроме того, блок 8 (фиг.3) обработки информации содержит, по меньшей мере,

средство 22, подсоединенное к линии 9 связи, которое включает в себя множество частных интегрированных функций и предназначено для обработки каждого из сегментов, преобразованных в цифровую форму данных, принятых от средств 18 и 19, посредством множества указанных частных функций. Каждая из частных функций обеспечивает на выходе скалярную величину. Набор скалярных величин, относящихся к току, образует первый вектор, а набор скалярных величин, относящихся к напряжению, образует второй вектор. Назначением упомянутых частных функций является выделение главных компонент сигнала, которые могут быть интерпретированы (окончательный вектор) для сравнения с базой 10 данных;

средство 23, подсоединенное линией 24 связи к средству 22 для определения класса, к которому принадлежит окончательный вектор, используя информацию из базы 10 данных, полученную по линии 11 связи, при этом окончательный вектор, полученный из первого и второго векторов, представляет измерения, выполненные посредством средств 12 и 13 измерения на электрическом кабеле 2. Поэтому окончательный вектор представляет электрическое состояние упомянутого кабеля 2. Более точно, окончательный вектор получают посредством конкатенации (последовательного соединения) первого и второго векторов, определенных средством 22;

средство 25, подсоединенное посредством линии 26 связи к средству 23, для формирования заключения из результата обработки, проведенной средством 23, о наличии или отсутствии электрической дуги на электрическом кабеле 2.

Более точно:

средство 23 определяет вероятность принадлежности окончательного вектора к классам C1, C2 и С3 базы 10 данных,

средство 25 обеспечивает заключение о том, что имеет место электрическая дуга, если удовлетворяется, по меньшей мере, следующее условие: вероятность принадлежности к классу C1 (относящемуся к фазе коронного разряда) является самой высокой из вероятностей, определенных средством 23.

Как указано выше, цифровые данные восстанавливаются и обрабатываются сегмент за сегментом. Устройство 1 поэтому имеет два сегмента периодического измерения (один для тока и один для напряжения). Устройство 1 определяет, представлен ли коронный разряд или фаза коронного разряда из математического сочетания этих двух сегментов. Математический подход состоит в выполнении классификации измерений тока и напряжения для исследуемой фазы под наблюдением. Общая идея заключается в том, чтобы выделить максимум информации из физического состояния, чтобы иметь возможность характеризовать его по амплитуде, частоте и во времени. Используют несколько математических алгоритмов, чтобы разложить физический сигнал на основе сегментов измерения. Каждый алгоритм имеет свою собственную передаточную функцию. Средство 23 использует сочетание всех этих результатов для распознавания формы (см. ниже).

Средство 23 работает как средство классификации. Для этого оно использует окончательный вектор, характеризующий напряжение и ток исследуемой фазы, и базу 10 данных, представляющих появление дуги, которое должно быть обнаружено. Окончательный вектор проецируется в подпространство, чтобы сократить число главных компонент окончательного вектора. Точка с сокращенными координатами, полученная таким образом, затем проецируется в пространства формы, представляющие классы C1, C2 и С3 базы 10 данных.

Следует отметить, что при анализе главной компоненты, снижающем общее число компонент, вычисляют степень избыточности между переменными, описывающими поведение дуги. Анализ этого типа изменяется с пространства с "m" размерностью на типа изменяется с пространства с "m" размерностью на пространство с "p" размерностью, где "m">"p". Изучение степени избыточности между переменными дает возможность сортировки компонент (переменных), которые должны быть сохранены по порядку размерности. После обработки получают матрицу для прохождения между пространством с "m" размерностью и пространством с "p" размерностью. Например, в начале анализа имеется шесть компонент (или переменных), описывающих три процесса, упомянутых выше, коронные разряды, электромагнитные помехи, нагрузки.

Средство 23 определяет вероятность принадлежности к классу, упомянутому выше, с помощью Байесовского решения.

Байесовское решение основано на законе нормальной вероятности, то есть каждый класс моделируется посредством распределения Гаусса (Gaussian distribution), кульминационная точка (эпицентр) которого соответствует среднему из окончательных векторов. Точка измерения, которая проецируется на плоскость базы данных, подвергается следующим вычислениям:

определение расстояния между этой точкой измерения и эпицентром класса С1,

определение расстояния между этой точкой измерения и эпицентром класса С2,

определение расстояния между этой точкой измерения и эпицентром класса С3.

Этот тип измерения называется измерением расстояния Махаланобиса. Когда вычислены все расстояния, используется теорема Байеса (Bayes) для определения апостериорной вероятности принадлежности к каждому из классов С1, С2, С3. Задействован лишь максимум апостериорной вероятности.

Байесовское решение основано на следующих характеристиках:

P ( w i / Z ) = P ( Z / w i ) × Pr ( w i ) k = 1 n P ( Z / w k ) × Pr ( w k )

где:

wi - класс С1, С2, С3 изменяется от 1 до n, n равно 3 в настоящем примере;

Pr(wi) - априорная вероятность,

P(Z/wi) - плотность вероятности (для нормального закона, упомянутого выше), определенная после этого:

В/ измерения плотности вероятности:

P ( Z / w i ) = 1 ( 2 π ) d × det ( σ i ) x e ( 1 2 ( Z μ i ) T σ i 1 ( Z μ i ) )

где:

Т указывает транспортированную матрицу;

d - размер входного вектора;,

µi - момент порядка 1 класса i {i = 1 до n};

σi - момент порядка 2 класса i;

wi - класс С1, С2, С3;

Z - точка измерения, полученная в результате разложения на главные компоненты в четырех измерениях,

С/ использования общего Байесового условия:

i = 1 n P ( w i / Z ) = 1

Таким образом, получено n апостериорных вероятностей, сумма которых равна 1.

Если на вход поступает сигнал, который не принадлежит к какому-либо из имеющих отношение классам C1, C2, С3, предыдущее уравнение будет искажать вычисление, так как по определению сумма равна 1, и следовательно сигналу будет присвоен так или иначе класс.Чтобы избежать такого типа проблем, средство 23 использует стратегию отказа, которая уточняет решение и тем самым уточняет общую функциональную характеристику. Целью стратегии отказа является закрепление границ на пространстве решений базы 10 данных, которое, например, является пятимерным. Это равносильно созданию объема вокруг класса C1. Теория Байеса дает апостериорные вероятности, из которых лишь максимальная вероятность принимается в расчет. Если эта максимальная вероятность соответствует упомянутому классу C1 (коронный разряд), применяется стратегия отказа, так как оценка может быть искаженной.

Благодаря этой стратегии отказа для средств 23, чтобы отнести окончательный вектор (представляющий измерения, выполненные на кабеле 2) к классу C1 коронного разряда, необходимо удовлетворение следующих условий:

апостериорная вероятность, предложенная теоремой Байеса, находится на максимуме для класса C1, то есть P(w1/Z)>P(W2/Z)>P(w3/Z) или P(w1/Z)>P(w3/Z)>P(w2/Z), предполагая, что класс C1 имеет вероятность P(w1/Z);

это последняя вероятность выше, чем порог неоднозначности, а именно 0,33 в случае трех классов C1, C2 и С3;

плотность вероятности нормального распределения больше, чем 2×10-4, и

расстояние Махаланобиса меньше, чем 0,26.

Средство 23 также применяет пороговую процедуру для класса С1 коронного разряда. Если рассматриваемая точка принадлежит пространству (или объему), соответствующему критериям принадлежности к классу С1, средство 25 принимает соответствующее решение. Это решение может принимать несколько форм, в частности, как функция степени развития появления во времени.

Упомянутые средства 25 могут передать это решение по линии связи 27 к информационным средствам 28, например визуальному индикатору (лампочке), звуковому индикатору или экрану дисплея, выполненным с возможностью, там где они применяются, информировать оператора об определении появления дуги.

Средство 25 может также передать команду к переключателю 29 автоматически через линию связи 30, автоматически прервать ток, подаваемый электрическим кабелем 2 к нагрузке 3 в случае определения электрической дуги в электрическом кабеле 2.

Устройство 1 дополнительно содержит средство 31 электропитания, соединено линией 7 связи с электрическим кабелем 2, который подвергается мониторингу и запитывается от них электроэнергией. Устройство 1 запитывается электроэнергией непосредственно с помощью электрического кабеля 2, который подвергается непрерывному мониторингу.

Следует также заметить, что база 10 данных сформирована путем пробных измерений, выполняемых на электрических кабелях, подвергаемых различным воздействиям, для которых требуется образовать классы, используя, по меньшей мере, функции, упомянутые выше, блока 5 сбора данных и средств 22 и 23.

Для образования базы 10 данных проводят измерения в лаборатории, чтобы получить набор измерений, представляющих различные рассматриваемые классы С1, С2 и С3. Измерения подвергают той же самой математической обработке, как будущие измерения, для которых будет использована эта база 10 данных (см. выше).

Устройство 1 согласно изобретению использует классификацию и механизм отказа, основанные на статистике сигнала, которая может отличить появление электрической дуги от внешней помехи. Устройство 1 имеет многочисленные преимущества, в частности:

позволяет определить в реальном времени каждое появление дуги, которое имеет место на любом типе электрических кабелей сразу же в момент возникновения;

позволяет избежать путаницы коронных разрядов с нормальным потреблением нагрузки;

увеличивает надежность принятия решения и тем самым ограничивает вероятность ложных сигналов тревоги;

увеличивает чувствительность обнаружения электрической дуги и тем самым защищает целостность электрической сети, и

создает устойчивость функции защиты от разрушающих явлений.

Более того, устройство 1 работает для электрических сетей постоянного тока и переменного тока независимо от частоты этих электрических сетей. Упомянутое устройство 1 также не зависит от типа нагрузки, подсоединенной к сети, которая подвергается непрерывному мониторингу.

1. Способ обнаружения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле (2), отличающийся тем, что
А/ предварительно определяют базу (10) данных, содержащую множество классов, включающих первый класс, относящийся к фазе коронного разряда, который следует обнаружить, и, по меньшей мере, один второй класс, относящийся к процессам, создающим помехи процессу обнаружения коронного разряда,
В/ затем осуществляют следующие шаги
a) на фазе сбора данных
α) измеряют электрический ток и измеряют электрическое напряжение непосредственно на упомянутом электрическом кабеле (2),
β) фильтруют полученные значения упомянутого тока и напряжения,
γ) отфильтрованные значения преобразуют в цифровую форму для формирования двух сегментов преобразованных в цифровую форму данных, относящихся соответственно к электрическому току и электрическому напряжению, и
b) на последующем шаге
α) каждый из сегментов обрабатывают множеством функций, каждая из которых формирует скалярную величину, причем набор скалярных величин, относящихся к току, образует первый вектор, и набор скалярных величин, относящихся к напряжению, образует второй вектор,
β) используя базу (10) данных и окончательный вектор, полученный из первого и второго векторов, представляющих выполненные измерения, определяют класс, к которому принадлежит упомянутый окончательный вектор, и
γ) определяют, что
электрическая дуга существует, если определенный класс представляет собой первый класс, относящийся к фазе коронного разряда,
в противном случае, электрическая дуга не существует.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на шаге B.a.α измерения тока и напряжения выполняют синхронным образом.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на шаге B.a.β осуществляют полосовую фильтрацию.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что функции, использованные на шаге В.b.α, предназначены для выделения интерпретируемых главных компонент сигнала для сравнения с базой (10) данных.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что окончательный вектор получают посредством конкатенации (последовательного соединения) первого и второго векторов.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что на шаге B.b.β определяют вероятности окончательного вектора, принадлежащего к соответствующим классам базы (10) данных, а на шаге B.b.γ приходят к заключению, что имеет место электрическая дуга, если, по меньшей мере, удовлетворяется следующее условие: вероятность принадлежности к первому классу выше, чем определенные вероятности.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что вероятности определяют с помощью Байесовского решения.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что на шаге B.b.γ приходят к заключению, что имеет место электрическая дуга, если также удовлетворяются следующие условия:
вероятность принадлежности к первому классу выше порога неоднозначности,
плотность вероятности больше заранее заданной величины, и
расстояние Махаланобиса меньше заранее заданной величины.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что на шаге B.b.β:
окончательный вектор проецируют в подпространство для получения представляющей точки, имеющей сокращенное число главных компонент, и
эту точку проецируют в пространства, представляющие классы базы (10) данных для получения соответствующих вероятностей этой точки, принадлежащих упомянутым классам, представляющей окончательный вектор.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что базу (10) данных формируют путем тренировки (пробных измерений) на шаге предварительных измерений.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что базу (10) данных формируют из измерений, выполняемых на электрических кабелях, подвергнутых воздействиям, для которых требуется образовать классы посредством выполнения, по меньшей мере, шагов B.a.α, B.a.β, B.a.γ, B.b.α.

12. Устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле (2), отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере,
базу (10) данных, содержащую множество классов, включающих первый класс, относящийся к фазе коронного разряда, который должен быть определен, и, по меньшей мере, один второй класс, относящийся к явлениям, создающим помехи процессу обнаружения,
первое средство (12, 13) для измерения электрического тока и измерения электрического напряжения непосредственно на электрическом кабеле (2), второе средство (14, 15) для фильтрации значений тока и напряжения,
третье средство (18, 19) преобразования в цифровую форму отфильтрованных величин для образования двух сегментов цифровых данных, относящихся соответственно к электрическому току и электрическому напряжению,
четвертое средство (22) для обработки каждого из сегментов множеством функций, каждая из которых формирует скалярную величину, причем набор скалярных величин, относящихся к току, образует первый вектор, и набор скалярных величин, относящийся к напряжению, образует второй вектор,
пятое средство (23) для определения класса, к которому принадлежит окончательный вектор, полученный из первого и второго векторов и представляющий измерения, выполняемые первым средством (12, 13), используя базу (10) данных, и
средство (25) для осуществления заключения о наличии или отсутствии электрического разряда из результата обработки, выполняемой пятым средством (23).

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что дополнительно содержит средство (31) электропитания, подсоединенное к электрическому кабелю (2), который подвергается непрерывному мониторингу и запитывается электроэнергией.

14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок (29) переключения, предназначенный для прерывания тока, подаваемого электрическим кабелем (2), который автоматически подвергается мониторингу в случае определения появления электрической дуги.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для проверки трансформаторов. .

Изобретение относится к способам защиты от электрического пробоя вводов и внутрикорпусных проводников (электродов) в заполненных жидким диэлектриком высоковольтных трансформаторах, автотрансформаторах, трансформаторах тока и другом электротехническом оборудовании.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. .

Изобретение относится к диагностике высоковольтного компонента (7). .

Изобретение относится к технике высоких напряжений, в частности к диагностике силовых трансформаторов методом измерения характеристик частичных разрядов. .

Изобретение относится к мониторингу состояния высоковольтной изоляции системы генерации, передачи или распределения электроэнергии и/или энергетического оборудования.

Изобретение относится к диагностике состояния элементов высоковольтных установок переменного тока. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трансформаторостроении. .

Изобретение относится к области автоматизированного эксплуатационного контроля состояния изоляции высоковольтного оборудования

Изобретение относится к прикладной электротехнике

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения дефектов изоляции проводов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения нарушений целостности изоляции проводов

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано в электромашиностроении, в производстве трансформаторов, в сфере производства и применения обмоточных проводов

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, для испытания переменным напряжением электрических высоковольтных компонентов. Система (10, 50) включает инвертор (84), тестовый трансформатор (14, 96), высоковольтный дроссель (16, 36, 98) и другой высоковольтный компонент (18а, 18b, 18с, 22а, 22b, 22с, 86, 88, 90, 92) в качестве тестовых компонентов, при этом перечисленные компоненты расположены в общем квадратном контейнере (12). Кроме того, высоковольтный дроссель (16, 36, 98) посредством устройства (44) передвижения через отверстие на ограничительной поверхности контейнера (12) может выдвигаться из него, и другой высоковольтный компонент (18а, 18b, 18с, 22а, 22b, 22с, 86, 88, 90, 92) может передвигаться внутри квадратного контейнера (12) из транспортного положения (18а, 18b, 18с, 22b) в рабочее положение (32а, 32b, 32с, 64). Технический результат заключается в повышении компактности установки. 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к контролю изменения изолирующей способности изоляции между двумя объектами индуктивного рабочего элемента. По меньшей мере, одним из объектов является обмотка. Сущность: устройство содержит анализирующий блок, который получает первый частотный спектр (40), связанный с частотным откликом на сигнал переменной частоты. Упомянутый сигнал переменной частоты может быть применен к первому объекту индуктивного рабочего элемента, а упомянутый частотный отклик может быть получен от второго объекта индуктивного рабочего элемента. Анализирующий блок сравнивает полученный первый частотный спектр (40) со вторым эталонным частотным спектром (42), детектирует пик (44) в полученном первом частотном спектре (40), который не проявляется во втором эталонном частотном спектре (42), анализирует форму детектированного пика и определяет изменение изолирующей способности на основе проанализированной формы. Технический результат: возможность определения ухудшения изолирующей способности без демонтажа индуктивного рабочего элемента, увеличение информации об изолирующей способности. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Сущность: последовательно проводят испытания исходного и высоковольтного устройств. При испытании исходного устройства элементарные резисторы соединяют в систему и определяют ее суммарное активное сопротивление. При каждом фиксированном значении характерного параметра на высоковольтный электрод исходного устройства подают напряжение, увеличивают его до получения испытательного напряжения изоляционного промежутка, измеряют испытательное напряжение и испытательный ток. Для каждого характерного параметра определяют коэффициент нелинейности по соотношению, учитывающему испытательное напряжение изоляционного промежутка исходного устройства, испытательный ток и суммарное активное сопротивление системы элементарных резисторов, и среднее напряжение на элементарном резисторе. По результатам испытания исходного устройства определяют калибровочную зависимость коэффициента нелинейности от среднего напряжения на элементарном резисторе системы элементарных резисторов. При испытании высоковольтного устройства элементарные резисторы соединяют в систему и определяют ее суммарное активное сопротивление. Подают напряжение на высоковольтный электрод, измеряют испытательный ток, при фиксированном характерном параметре определяют среднее напряжение на элементарном резисторе, определяют коэффициент нелинейности по калибровочной зависимости и рассчитывают испытательное напряжение по соотношению, учитывающему коэффициент нелинейности, испытательный ток и суммарное активное сопротивление системы элементарных резисторов. Технический результат - повышение точности определения испытательного напряжения высоковольтного устройства. 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, для испытания переменным напряжением электрических высоковольтных компонентов. Испытательная система (50, 100) для испытания переменным напряжением электрических высоковольтных компонентов (172) содержит инвертор (54, 152), испытательный трансформатор (58, 158) и высоковольтный дроссель (68, 70, 108, 114, 160) в качестве испытательных компонентов, при этом указанные испытательные компоненты расположены в общем имеющем прямоугольную форму контейнере (52, 124). Кроме того, предусмотрена возможность перемещения высоковольтного дросселя (68, 70, 108, 110, 160) с помощью перемещающего приспособления (72, 112) из первого положения в контейнере (52, 124) во второе положение, при котором изоляционные расстояния до других компонентов являются достаточными для проведения испытания. Технический результат заключается в повышении компактности установки. 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для детектирования и измерения частичных разрядов в электрических системах или компонентах. Сущность: устройство содержит широкополосную антенну (1), содержащую первый плоский проводник (22), взаимодействующий со вторым проводником (21). Профиль второго проводника (22) сходится к первому плоскому проводнику (22) в одной точке или вдоль линии. Второй проводник (21) меньше примерно на два порядка величины, чем длина волны детектируемого поля. Широкополосная антенна (1) является нерезонансной в диапазоне от приблизительно 0,1 МГц до приблизительно 100 МГц. Технический результат: обеспечение сигналов, имеющих форму, схожую с формой излученного импульса, для улучшенной идентификации и анализа, небольшой размер, повышение безопасности. 15 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх