CN106970306A - 一种开关柜局部放电监测系统和监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关柜局部放电监测系统，包括第一传感器，第二传感器和监测电路，第一、第二传感器分别设置在开关柜表面，第一、第二传感器分别与监测电路连接，监测电路包括前端输入模块，信号滤波及调理模块，AD采样模块，处理模块和控制器，前端输入模块分别与第一、第二传感器电性连接，信号滤波及调理模块分别与前端输入模块和AD采样模块电性连接，处理模块分别与控制器和AD采样模块电性连接，所述控制器与信号滤波及调理模块电性连接。本发明能够检测由于局部放电而引起短暂的电气脉冲，能实时显示各个监测点设备状态、局部放电幅值、频次、确定放电点相对位置及真空断路器相对漏气阶段。

Description

一种开关柜局部放电监测系统和监测方法

技术领域

本发明涉及一种开关柜局部放电监测系统和监测方法。

背景技术

随着用电负荷的不断增加，10-35kV金属封闭成套开关设备广泛应用于各个变电站，这些开关设备安全可靠的运行决定了供电的合格率和可靠性。电气设备在长期运行中必然存在着电的、热的、化学的及异常状态下形成的绝缘劣化。高压系统组件结构一般比较复杂，采用的介质也多种多样，常用的有气体介质(如SF6)、固体介质(如聚烯烃、硅橡胶、环氧树脂等)。固体介质的工艺上是经过真空浇注成一体的，从理论上讲，真空浇注应该没有气泡，但实际上因为工艺原因，在浇注时不可避免地存在气泡和杂质。如图3所示，开关设备100包括接地部101，空隙部102和绝缘材料103，在运行中由于空隙部的气泡的存在将导致局部场强增大、局部放电发生，这种放电不断蔓延和发展，会引起绝缘的损伤(碳化痕迹或穿孔)，如任其发展，会导致绝缘丧失介电性能而造成事故。此外，大多数机械破坏也会导致局部放电的产生。

局部放电会产生各种物理、化学现象，如电荷交换、电磁波、声波、发热、发光、产生分解物等，因而可以有很多测量局部放电的方法。通过放电产生的电磁波通过金属箱体的接缝处或者气体绝缘开关的衬垫传播出去，同时产生一个暂态电压，通过设备的金属箱体外表面而传到地下，这些电压脉冲为暂态对地电压，简称TEV。长期以来，运用预防性试验来诊断开关柜内设备的绝缘状况起到了很好的效果，但由于预防性试验周期的时间间隔较长，不能有效发现存在的潜伏性缺陷，且开关柜内设备大都采用环氧树脂型材料作为外绝缘，制造过程中不可避免地会残存少量气泡，由于开关室内环境因素不一样，受温度、潮湿等环境影响严重，运行中会产生局部放电的可能，导致电气绝缘强度降低，甚至发生故障。今年来许多突发事故，多是局部放电所致。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种能够快速判定放电位置，预先发现开关柜内潜在的故障点的开关柜局部放电监测系统和监测方法。

具体技术方案如下：一种开关柜局部放电监测系统，包括第一传感器，第二传感器和监测电路，第一、第二传感器分别设置在开关柜表面，第一、第二传感器分别与监测电路连接，监测电路包括前端输入模块，信号滤波及调理模块，AD采样模块，处理模块和控制器，前端输入模块分别与第一、第二传感器电性连接，信号滤波及调理模块分别与前端输入模块和AD采样模块电性连接，处理模块分别与控制器和AD采样模块电性连接，所述控制器与信号滤波及调理模块电性连接。

以下为本发明的附属技术方案。

所述第一、第二传感器设置在外壳上。

作为优选方案，所述第一、第二传感器为电容耦合传感器。

作为优选方案，信号滤波及调理模块包括模拟滤波电路，对数放大电路和峰值检波电路，模拟滤波电路与对数放大电路，对数放大电路与峰值检波电路电性连接。

作为优选方案，所述控制器包括时序逻辑电路。

一种开关柜局部放电监测系统，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将第一传感器和第二传感器安装在开关柜上；(2)通过监测电路检测由于局部放电而引起短暂的电气脉冲，比较电磁波到达每只传感器所需要的时间；(3)判断放电位置。

本发明的技术效果：本发明的开关柜局部放电监测系统和监测方法，采用暂态对地电压的原理来对开关设备局部放电状况进行检测、测量及定位，通过电容耦合式传感器在被检设备的金属外壳上进行探测及测量。检测由于局部放电而引起短暂的电气脉冲，能实时显示各个监测点设备状态、局部放电幅值、频次、确定放电点相对位置及真空断路器相对漏气阶段。

附图说明

图1是本发明实施例的开关柜的示意图。

图2是本发明实施例的开关柜局部放电监测系统的架构图。

图3是现有技术的开关柜的示意图。

具体实施方式

下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。

如图1和图2所示，本实施例的开关柜局部放电监测系统，包括第一传感器1，第二传感器2和监测电路3，第一、第二传感器分别设置在开关柜4表面。第一、第二传感器分别与监测电路连接，监测电路3包括前端输入模块，信号滤波及调理模块，AD采样模块，处理模块和控制器，前端输入模块分别与第一、第二传感器电性连接，信号滤波及调理模块分别与前端输入模块和AD采样模块电性连接，处理模块分别与控制器和AD采样模块电性连接，所述控制器与信号滤波及调理模块电性连接。上述技术方案中，通过前端输入模块可放大信号，本实施例中采用AD8313芯片。通过信号滤波及调理模块能够有效耦合高频信号，避免其他信号的干扰，以最大限度地降低外部环境的电磁干扰和提高局部放电监测系统的灵敏度。所述AD采样模块可采用德州仪器的ADS805转换器，将外部的信号转换成处理模块能接受的电压信号，实现信号的处理、分析和存储。处理模块具有微处理器，可采用Freescale的iMX257作为控制核心。上述技术方案中，可通过时间差法来确定放电活动的位置，原理是比较电磁波到达每只传感器所需要的时间。系统指示哪个传感器先被触发，表明哪只探测器离放电点电气距离较近。采用时间差法来确定放电点的方法本质上优于采用比较信号强度来确定放电点的方法，因为电磁波的多次反射可能造成幅值测量结果不正常。

如图1和图2所示，进一步的，所述开关柜4包括外壳41，外壳41具有缝隙部42，所述第一、第二传感器设置在外壳41上，从而可监测电磁波10。本实施例中，所述第一、第二传感器为电容耦合传感器。信号滤波及调理模块包括模拟滤波电路，对数放大电路和峰值检波电路，模拟滤波电路与对数放大电路，对数放大电路与峰值检波电路电性连接。对数放大电路用于对暂态地电压信号进行非线性放大；峰值检波电路用于对持续时间短至ps级的局部放电信号进行处理，提取对局部放电检测最为重要的幅值信号，而将其持续时间展宽至μs级，以降低后续采样与转换电路的设计指标要求。所述控制器包括时序逻辑电路。时序鉴别逻辑电路对两路触发逻辑电路输出的脉冲信号进行优先级鉴别，并提供对称的时序鉴别逻辑输出；微处理器读取时序鉴别逻辑的输出，则可以判断出暂态地电压信号出现的时间先后，从而帮助操作人员判断出局部放电源的大致位置。

一种开关柜局部放电监测系统，包括以下步骤：(1)将第一传感器和第二传感器安装在开关柜上；(2)通过监测电路检测由于局部放电部20而引起短暂的电气脉冲，比较电磁波到达每只传感器所需要的时间；(3)判断放电位置，通过判断放电位置后，处理模块控制断路器就地或远方断开。通过上述技术方案能够对放电位置进行快速定位，基于IEC61850标准，应用气体开关柜局部放电检测仪，采用局部放电TEV检测方法和事件定位方法，根据局放监测技术来决断开关漏气。从而预先发现开关柜内潜在的故障点，确保现场设备持续、安全、有效地运行，提高供电可靠性。

本实施例的开关柜局部放电监测系统和监测方法，采用暂态对地电压的原理来对开关设备局部放电状况进行检测、测量及定位，通过电容耦合式传感器在被检设备的金属外壳上进行探测及测量。检测由于局部放电而引起短暂的电气脉冲，能实时显示各个监测点设备状态、局部放电幅值、频次、确定放电点相对位置及真空断路器相对漏气阶段。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种开关柜局部放电监测系统，其特征在于，包括第一传感器，第二传感器和监测电路，第一、第二传感器分别设置在开关柜表面，第一、第二传感器分别与监测电路连接，监测电路包括前端输入模块，信号滤波及调理模块，AD采样模块，处理模块和控制器，前端输入模块分别与第一、第二传感器电性连接，信号滤波及调理模块分别与前端输入模块和AD采样模块电性连接，处理模块分别与控制器和AD采样模块电性连接，所述控制器与信号滤波及调理模块电性连接。

2.如权利要求1所述的开关柜局部放电监测系统，其特征在于，所述开关柜包括外壳，外壳具有缝隙部，所述第一、第二传感器设置在外壳上。

3.如权利要求1所述的开关柜局部放电监测系统，其特征在于，所述第一、第二传感器为电容耦合传感器。

4.如权利要求1所述的开关柜局部放电监测系统，其特征在于，信号滤波及调理模块包括模拟滤波电路，对数放大电路和峰值检波电路，模拟滤波电路与对数放大电路，对数放大电路与峰值检波电路电性连接。

5.如权利要求1所述的开关柜局部放电监测系统，其特征在于，所述控制器包括时序逻辑电路。

6.一种开关柜局部放电监测系统，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将第一传感器和第二传感器安装在开关柜上；

(2)通过监测电路检测由于局部放电而引起短暂的电气脉冲，比较电磁波到达每只传感器所需要的时间；

(3)判断放电位置。