本发明涉及大型发电机定子绕组端部电晕放电检测，更具体地说涉及一种基于多信号联合监测的定子绕组端部电晕放电检测方法。
背景技术：
1、电晕放电是一种极不均匀电场所特有的自持放电现象，曲率半径较小的电极在超过起晕电压的不均匀场的作用下将会产生电晕放电。在实际运行情况中，大型发电机定子绕组表面电场分布不均匀，因此容易发生电晕放电，其中定子绕组端部由于曲率半径较小、导线间距较小，电场不均匀情况较为明显，在不均匀电场的作用下，其电晕放电问题往往最为严重。电晕放电将产生臭氧(o3)、氮氧化物(no、no2)、氢气(h2)、烃类化合物、酮类化合物等特征产物，对定子端部绝缘产生腐蚀，促使绝缘老化。长期电晕放电作用将导致绝缘老化，严重时甚至引发事故，危害电力系统稳定运行。为维持发电机的正常运行，应对定子绕组及时进行防晕处理，处理方式大多包括：清理绕组表面存在的污垢、碳化物等，重新涂刷防晕漆，根据实际情况进行绝缘的重新绕制或包扎。
2、大型发电机组定子绕组端部电晕放电的及时处理是提高系统运行稳定性的关键，因此，及时且准确地检测评估绕组电晕放电情况、将信息传送至管理人员端以便及时采取必要的防晕措施具有重要意义。根据电晕放电时会辐射可见光波、紫外线、声波、高频电磁波，并产生臭氧、氮氧化物等特征产物的特点，目前常见的电晕检测方法包括目测法、紫外检测法，此外还有电晕电流检测法、高频信号检测法、电磁波检测法、声波检测法、臭氧检测法等。但是现有的检测方法存在增益低、传输损耗大、效率低等缺点，无法完全排除环境中的紫外光的干扰，以及存在紫外光吸收散射问题，在电晕检测方面也存在局限。
3、传统的电晕检测方法往往具有一定的局限性与不稳定性，并且易受环境因素的干扰，检测结果存在偶然性。因此，如何克服传统单因子电晕检测的局限，为定子绕组端部电晕检测提供全面综合的判据，提高判断结果的精确与灵敏性成为本领域研究人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明公开了一种基于多信号联合监测的定子绕组端部电晕放电检测方法，以解决传统单因子电晕检测方法存在的局限性与易受干扰缺陷。本发明综合了高频信号、紫外线以及特征产物三种不同的电晕放电信号，对定子绕组端部电晕放电进行全面的综合判断，克服了传统单因子检测方法所存在的局限性与易受干扰等问题，为定子绕组端部电晕放电检测提供一种综合准确的诊断方法。
2、为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：
3、一种基于多信号联合监测的定子绕组端部电晕放电检测方法，包括以下步骤：
4、一、电晕放电信号采集
5、步骤s1、采集定子绕组端部的高频信号、紫外线信号和特征产物含量，以及定子绕组所处的环境影响因子；
6、优选的，步骤s1中，所述环境影响因子包括检测距离、定子绕组工作环境的温度、湿度与气压。
7、步骤s1进行电晕放电信号的采集：对定子绕组端部电晕放电的可能信号进行综合采集，分别同时对定子绕组端部的高频信号、紫外线信号和特征产物含量进行监测与采集，同时采集定子绕组所处的环境影响因子，包括检测距离、定子绕组工作环境的温度、湿度与气压。
8、优选的，步骤s1包括：
9、高频信号采用高频无线检测方法，使用高频传感器进行监测，其中高频传感器天线的辐射面为阿基米德螺旋曲线与等角螺旋曲线的复合天线；
10、紫外线信号采用太阳盲区紫外线成像检测方法，使用紫外成像仪进行监测，成像增益设置为40％-80％；
11、特征产物含量选取臭氧与氮氧化物进行检测，检测仪器采用臭氧半导体传感器与氮氧化物半导体传感器。
12、步骤s1中，高频信号采用高频无线检测方法，使用高频传感器进行监测，其中高频传感器天线的辐射面为阿基米德螺旋曲线与等角螺旋曲线的复合天线，以提高传感器的频带宽度。紫外线信号采用太阳盲区紫外线成像检测方法，使用紫外成像仪进行监测，成像增益宜设置为40％-80％，以使图像呈辐射状，提高紫外成像仪灵敏度。特征产物选取臭氧与氮氧化物进行检测，检测仪器采用臭氧半导体传感器与氮氧化物半导体传感器。
13、优选的，步骤s1所述高频传感器天线的辐射面为阿基米德螺旋曲线与等角螺旋曲线的复合天线中：
14、外曲线为阿基米德螺旋曲线，表达式为
15、内曲线为等角螺旋曲线的复合天线，表达式为
16、其中，r是螺旋上任一点到原点的距离；是该点的方位角；是螺旋起始角；r0是螺旋起始半径；k是螺旋增长率，为一常数。
17、二、电晕放电信号处理
18、步骤s2、根据采集的环境影响因子设定电晕放电阈值与特征频段，并将采集的高频信号、紫外线信号和特征产物含量分别与设定的电晕放电阈值与特征频段进行比较，判断基于高频信号、紫外线信号和特征产物含量的电晕检测结果；
19、步骤s2进行电晕放电信号的处理：根据采集到的环境影响因子与实际测量情况，设定电晕放电阈值与特征频段，将采集到的三类信号与设定的电晕放电阈值及特征频段进行比较，判断基于每类信号的电晕检测结果。
20、本发明中，电晕放电阈值与特征频段中，电晕放电阈值包括电晕放电波动阈值、电晕放电紫外光子数阈值、电晕放电臭氧体积分数阈值和电晕放电氮氧化物体积分数阈值。
21、优选的，步骤s2包括：
22、当高频信号在设定电晕特征频段产生明显波动且超过设定电晕放电波动阈值时，输出高频越限信号；
23、将紫外线信号中的紫外光子数与设定电晕放电紫外光子数阈值进行比较，同时将相同运行工况下的不同电机定子端部监测得到的紫外光子数进行比较，当紫外光子数超过电晕放电紫外光子数阈值，或与其他电机定子的平均监测值超过允许偏差值时，输出紫外线越限信号；
24、当特征产物含量中臭氧体积分数超过设定电晕放电臭氧体积分数阈值，或氮氧化物体积分数超过设定电晕放电氮氧化物体积分数阈值时，输出特征产物越限信号。
25、上述步骤s2中，当储存器中的高频信号在设定电晕特征频段产生明显波动且超过设定波动阈值时，输出高频越限信号。将储存器中监测得到的紫外光子数与设定电晕放电阈值进行比较，同时将相同运行工况下的不同电机定子端部监测得到的紫外光子数进行比较，当紫外光子数超过电晕放电阈值，或与其他电机定子的平均监测值超过允许偏差值时，输出紫外线越限信号。当储存器中臭氧体积分数超过设定电晕放电阈值，或氮氧化物体积分数超过设定电晕放电阈值时，输出特征产物越限信号。
26、三、电晕放电状态判断
27、步骤s3、利用高频信号、紫外线信号和特征产物含量的电晕检测结果，综合判断电晕放电状态并输出；
28、步骤s3进行电晕放电的状态判断：根据三类信号的电晕检测结果进行电晕放电状态的综合判断。
29、优选的，步骤s3中，所述综合判断电晕放电状态包括：
30、当出现两类及以上判断结果为输出越限信号时，定子绕组端部发生电晕放电并输出电晕放电信号；
31、当出现一类判断结果为输出越限信号时，输出对高频信号、紫外线信号和特征产物含量特征项目进行再次采集检测；
32、当没有越限信号输出时，定子绕组端部未发生电晕放电并不输出电晕放电信号。
33、上述步骤s3中电晕放电的状态综合判断方式为：当出现两类及以上判断结果输出越限信号时，状态综合判断输出电晕放电信号；当出现一类判断结果输出越限信号时，对特征项目进行再测量；当没有越限信号输出时，不输出电晕放电信号。
34、四、检测结果储存与输送
35、步骤s4、对电晕检测结果和综合判断结果进行储存，并将其输送到管理人员端。
36、步骤s4进行检测结果的储存与输送：对信号采集结果与状态判断结果进行储存，并将其输送到管理人员端。
37、优选的，步骤s4中，管理人员端显示定子绕组端部电晕放电的综合判断结果，以及定子绕组端部的高频信号波动频段、紫外光子数、臭氧体积分数及氮氧化物体积分数的电晕检测结果。
38、步骤s4中，定子绕组端部电晕放电的综合判断结果，以及定子绕组端部的高频信号波动频段、紫外光子数、臭氧及氮氧化物体积分数的检测结果，均能在管理人员端进行显示，以便于管理人员进行相应的管理。
39、本发明的操作步骤如下：
40、(1)对检测系统进行数据初始化，初始化完成后设定采样率及增益。
41、(2)进行环境参数采集，包括检测距离、定子绕组工作环境的温度、湿度、气压。
42、(3)根据采集到的环境参数综合设定放电阈值与特征频段；
43、(4)进行电晕放电多信号检测，包括高频信号检测、紫外线信号检测、臭氧与氮氧化物含量检测，将检测结果输入储存器。
44、(5)将储存器中三类放电信号检测结果分别与设定的放电阈值或特征频段比较。当高频信号在设定电晕特征频段产生明显波动且超过设定波动阈值时，输出高频越限信号；将紫外光子数与设定电晕放电阈值进行比较，同时将相同运行工况下的不同电机定子端部监测得到的紫外光子数进行相互比较，当紫外光子数超过电晕放电阈值，或与其他电机定子的平均监测值超过允许偏差值时，输出紫外线越限信号；当臭氧体积分数超过设定电晕放电阈值，或氮氧化物体积分数超过设定电晕放电阈值时，输出特征产物越限信号。
45、(6)进行电晕放电的综合判断。若第(5)步中不输出可能放电信号，认为未发生电晕放电，检测流程结束；当一类判断结果输出越限信号时，对特征项目进行再测量；当出现两类及以上判断结果输出越限信号时，状态综合判断输出电晕放电信号，并将综合检测数据输送到管理人员端。
46、优选的，步骤s1和步骤s2中，高频信号采集检测包括以下步骤：
47、a1、启动高频传感器，设置采样率；
48、a2、高频信号监测：高频传感器天线接收定子绕组端部高频电磁波信号，阻抗变换器对接收到的高频电磁波信号进行阻抗匹配，高频传感器的微波吸收后腔对处理后的电磁波信号进行单向辐射，之后介电涂层盖板和低噪声射频放大器对辐射信号进行增益放大和信号二次放大处理；
49、a3、低噪声射频放大器将放大处理后的信号输入高速数字示波器与储存器，对电晕放电高频信号进行采集和储存；
50、a4、将储存器中的高频信号监测值与设定特征频段比较，当储存器中的高频信号在设定电晕特征频段产生明显波动且超过设定波动阈值时，输出高频越限信号，高频信号检测流程结束；反之，不输出信号，高频信号检测流程结束。
51、优选的，步骤s1和步骤s2中，紫外线信号采集检测包括以下步骤：
52、b1、启动紫外成像仪，设置采样率与滤光片切换速度，设置成像增益；
53、b2、紫外信号监测：将紫外成像仪切换到太阳盲区滤光片，监测定子绕组端部可能由于电晕放电辐射的紫外光信号；将紫外成像仪切换到紫外光切割滤光片，得到可见光下定子绕组端部工作情况图像；将两种情况下得到的图像重叠，进行紫外光子的计数与数据分析标定；
54、b3、将紫外信号监测结果输入储存器中，进行电晕放电紫外信号的储存；
55、b4、将储存器中的紫外信号监测值与设定特征频段比较，当紫外光子数超过电晕放电紫外光子数阈值，或与其他电机定子的紫外光子平均监测值超过允许偏差值时，输出紫外线越限信号，紫外信号检测流程结束；反之，不输出信号，紫外信号检测流程结束。
56、优选的，步骤s1和步骤s2中，特征产物含量采集检测包括以下步骤：
57、c1、启动臭氧半导体传感器与氮氧化物半导体传感器，进行参数设置；
58、c2、利用臭氧半导体传感器与氮氧化物半导体传感器进行臭氧与氮氧化物含量监测，将检测得到的定子绕组端部臭氧与氮氧化物的实时含量输入储存器；
59、c3、将储存器中的臭氧与氮氧化物含量分别与两种气体的设定含量阈值比较，当臭氧体积分数超过设定电晕放电臭氧体积分数阈值，或氮氧化物体积分数超过设定电晕放电氮氧化物体积分数阈值时，输出特征产物越限信号，特征产物检侧流程结束；反之，不输出信号，特征产物检侧流程结束。
60、优选的，步骤s1、步骤s2、步骤s3和步骤s4中，综合检测流程包括以下步骤：
61、d1、启动检测设备，进行设备初始化，分别设置高频信号、紫外线信号和特征产物含量三种特征信号的采集参数；
62、d2、进行环境影响因子的采集，环境影响因子包括检测距离、定子绕组工作环境的温度、湿度与气压；
63、d3、根据采集到的环境影响因子综合设定定子绕组端部电晕放电的高频信号特征频段与允许波动阈值、紫外光子数阈值、臭氧体积分数阈值、氮氧化物体积分数阈值；
64、d4、进行高频信号、紫外线信号、臭氧与氮氧化物检测，并将检测结果存入储存器中；
65、d5、将三种特征信号的检测结果分别与设定阈值及特征频段进行比较，根据比较结果分别判断是否输出越限信号；
66、d6、检测是否输出越限信号：
67、若未检测到越限信号，不输出电晕放电信号，将检测结果输送到管理人员端并显示，综合检测流程结束；
68、若检测到存在两种及以上特征信号检测输出越限信号，输出电晕放电信号，将检测结果输送到管理人员端并显示，综合检测流程结束；
69、若检测到存在一种特征产物检测输出越限信号，则对三种特征信号进行再次检测。
70、本发明的有益效果：
71、本发明提供的定子绕组端部电晕放电检测方法，包括：步骤s1、电晕放电信号的采集；步骤s2、电晕放电信号的处理；步骤s3、电晕放电的状态判断；步骤s4、检测结果的储存与输送，其中，电晕放电信号的采集包括高频信号监测、紫外线监测以及特征产物监测三个部分。本发明综合了高频信号、紫外线以及特征产物三种不同的电晕放电信号，对定子绕组端部电晕放电进行全面的综合判断，克服了传统单因子检测方法所存在的局限性与易受干扰等问题，为定子绕组端部电晕放电检测提供了准确的判断依据。
72、本发明提出了基于多信号联合监测的定子绕组端部电晕放电检测方法，该方法克服了现有定子绕组端部基于单特征因子的电晕检测方法存在的局限性、不稳定性、易受环境因素的干扰导致检测结果存在偶然性等缺点，综合了高频信号、紫外线以及特征产物三种不同的电晕放电信号，对定子绕组端部电晕放电进行全面的综合判断。本发明选取了改进复合天线的高频传感器监测高频信号，拓展了监测频带的宽度；采用紫外成像仪检测紫外线信号，通过对紫外光子的计数与数据分析标定实现定量分析；特征产物同时选取臭氧与氮氧化物，避免了因电晕产生的氮氧化物促使臭氧分解而造成的判断结果不准确，综合提高了电晕检测的准确性与灵敏性。
1.基于多信号联合监测的定子绕组端部电晕放电检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的定子绕组端部电晕放电检测方法，其特征在于，步骤s1包括：
3.如权利要求2所述的定子绕组端部电晕放电检测方法，其特征在于，步骤s1所述高频传感器天线的辐射面为阿基米德螺旋曲线与等角螺旋曲线的复合天线中：
4.如权利要求1所述的定子绕组端部电晕放电检测方法，其特征在于，步骤s2包括：
5.如权利要求1所述的定子绕组端部电晕放电检测方法，其特征在于，步骤s3中，所述综合判断电晕放电状态包括：
6.如权利要求1所述的定子绕组端部电晕放电检测方法，其特征在于，步骤s4中，管理人员端显示定子绕组端部电晕放电的综合判断结果，以及定子绕组端部的高频信号波动频段、紫外光子数、臭氧体积分数及氮氧化物体积分数的电晕检测结果。
7.如权利要求1所述的定子绕组端部电晕放电检测方法，其特征在于，步骤s1和步骤s2中，高频信号采集检测包括以下步骤：
8.如权利要求1所述的定子绕组端部电晕放电检测方法，其特征在于，步骤s1和步骤s2中，紫外线信号采集检测包括以下步骤：
9.如权利要求1所述的定子绕组端部电晕放电检测方法，其特征在于，步骤s1和步骤s2中，特征产物含量采集检测包括以下步骤：
10.如权利要求1所述的定子绕组端部电晕放电检测方法，其特征在于，步骤s1、步骤s2、步骤s3和步骤s4中，综合检测流程包括以下步骤：
