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高壓開關柜局部放電在線監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種高壓開關柜局部放電在線監測系統，該監測系統包括：中央數據分析器主機，通過信號傳輸電纜接收來自局放信號傳感器的信號，對信號進行處理，并通過網絡通信接口將分析結果傳輸至局部放電圖譜分析儀；多個局放信號傳感器，用于對高壓開關柜的局部放電進行采集；通過局部放電圖譜分析儀可以對局放進行深入的分析和定位。該系統能夠為高壓開關柜的局部放電監測提供一種可靠的局放監測和定位方法，能夠在開關柜絕緣故障發生之初給予報警，起到預防重大事故的效果，適應了智能電網對于供電可靠性的高要求。
【專利說明】高壓開關柜局部放電在線監測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及局部放電監測，更具體地，涉及一種高壓開關柜局部放電在線監測系統。
【背景技術】
[0002]高壓開關柜是城市配電網中重要的基礎設施，其運行的穩定性直接影響到城市經濟的發展。狀態檢修和在線監測是提高高壓開關柜可靠性的重要技術手段。據統計，絕緣和載流故障占到開關柜故障的一半以上，局部放電就是表征高壓開關柜絕緣和載流問題的重要指標，研究高壓開關柜局部放電檢測和在線監測技術對提高供電可靠性具有重要意義。高壓開關柜的局放測量，目前常見的方式是采用地電波測量方法來進行巡檢，該方法測量局放量沒法定量分析，運用超高頻或超聲的方法易受干擾，運用聲電聯合的方法需要用到多種設備，技術經濟性不好，開關柜的長期在線監測和局放源定位還不能實現推廣。因此，需要一種更好的高壓開關柜局部放電在線監測系統。

【發明內容】

[0003]本發明針對以上技術問題，專門針對高壓開關柜局部放電檢測領域，研究出一種高壓開關柜局部放電在線監測系統，該局部放電在線監測系統既能夠實現對于開關柜的長期實時在線監測，又能夠通過對監測數據的分析進行局放源的定位，解決了之前需要多臺設備配合才能準確判斷局放源的問題。
[0004]為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案:
[0005]高壓開關柜局部放電在線監測系統，該監測系統包括:
[0006]中央數據分析器主機，通過信號傳輸電纜接收來自局放信號傳感器的信號，對信號進行分析，并通過網絡通信接口將分析結果傳輸至局部放電圖譜分析儀。
[0007]多個局放信號傳感器，用于對高壓開關柜的局部放電信號進行采集。
[0008]局部放電圖譜分析儀，用于對所述采集的局放信號進行分析，判斷局放類型和局放源的位置。
[0009]所述局部信號傳感器包括電容耦合式局放傳感器、電感耦合式局放傳感器和空間電磁波式局放傳感器。
[0010]所述電容稱合式局放傳感器包括稱合電容和與其連接的第一局放信號放大器，所述局放信號放大器將耦合電容采集到的脈沖電流信號進行放大，通過信號傳輸電纜送給中央數據分析器分析。
[0011]所述電感耦合式局放傳感器包括羅科夫斯基線圈和與其連接的第二局放信號放大器。
[0012]所述空間電磁波式局放傳感器包括天線和與其連接的第三局放信號放大器。
[0013]所述信號傳輸電纜為帶屏蔽的同軸電纜。
[0014]所述中央數據分析器主機可以連接三種局放信號傳感器分別單獨使用或組合使用。
[0015]所述局部放電圖譜分析儀對局放信號分析時通過局放圖譜對局部放電的類型和對局放源進行定位。
[0016]所述耦合電容能與高壓開關柜中的帶電顯示裝置的電容共用，或者另外設置。
[0017]本發明的有益效果如下:
[0018](I)本發明可以使用這一套開關柜局放在線監測系統來實現對于開關柜局放的長期實時監測和局放源分析定位。
[0019](2)本發明的監測系統可以兼容不同類型的局放信號傳感器。
[0020](3)本發明的在線監測系統是以PC值來直觀顯示的，并且是在運行的開關柜系統中可進行校驗的。
[0021](4)本發明能充分利用現有開關柜中的元件，和帶電顯示裝置系統構成一個相互兼容又互不干擾的電壓監測和局放監測系統，以最低的成本和最小的改動來實現開關柜的局放在線監測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0023]圖1示出高壓開關柜局部放電在線監測系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為了更清楚地說明本發明，下面結合優選實施例和附圖對本發明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發明的保護范圍。
[0025]如圖1所示，高壓開關柜局部放電在線監測系統主要由局放信號傳感器3、4、5和信號傳輸電纜6、中央數據分析器主機2和局部放電圖譜分析儀7組成。該系統是用于對運行中的高壓開關柜進行持續的在線監測，當開關柜內部產生局部放電時，局部放電信號經傳感器采集放大，在中央數據分析器主機2中進行數據分析，可以用PC值(皮庫侖)來直觀地將放電量顯示在中央數據分析器主機中的液晶顯示屏幕8上，當局部放電量超過系統設置的閾值時，中央數據分析器主機2發出報警信號，觸發局放報警信號繼電器13，還可通過網絡通信接口 11以多種通信方式將數據傳送給運行維護人員，運行維護人員可以利用局部放電圖譜分析儀7對局部放電進行深入的分析和局部放電源的定位。該系統能夠為高壓開關柜的局部放電監測提供一種可靠的局放監測和定位方法，能夠在開關柜絕緣故障發生之初給予報警，起到預防重大事故的效果，適應了智能電網對于供電可靠性高要求。
[0026]局放信號傳感器是獲取開關柜局放信號的重要元件，傳感器的性能決定了局放信號是否能夠正確的提取出來。本系統連接的局部放電信號傳感器有三種類型，分別是電容耦合式局放傳感器3、電感耦合式局放傳感器4、空間電磁波式局放傳感器5。下面分別對這三種傳感器的特性和使用條件進行介紹。
[0027]電容稱合式局放傳感器3由稱合電容14和第一局放信號放大器15組成,其基本原理是通過耦合電容14采集局放信號，經過第一局放信號放大器15進行放大，再通過信號傳輸電纜6傳送到中央數據分析器主機2中進行分析。針對高壓開關柜ABC三相，每相需要安裝一個高壓耦合電容，三個耦合電容14通過屏蔽線連接到一個第一局放信號放大器15上，然后通過一根信號傳輸電纜6連接到中央數據分析器主機2的測量通道10上。幾乎所有的開關柜上都裝有帶電顯示裝置16，帶電顯示裝置16連接的高壓傳感器里面就是一個電容，為了最大程度的利用現有開關柜的中的元件，降低成本，我們可以利用帶電顯示器高壓傳感器中的電容作為耦合電容14，通過第一局放信號放大器15中的電路匹配，保證既不影響原有開關柜帶電顯示裝置16的功能，又能為局放測量提供信號。這種方式是測量三相開關柜局放的最佳方式。
[0028]電感耦合式局放信號傳感器4由羅科夫斯基線圈18和第二局放信號放大器19組成，基于測量接地脈沖電流的原理，用于電纜終端的屏蔽層或開關柜內設備的接地點進行局放測量，通過第二局放信號放大器19進行信號放大和抗干擾處理，然后通過信號傳輸電纜6與中央數據分析器主機2相連。由局部放電引起的高頻對地電流可以使用羅科夫斯基線圈18進行記錄，羅科夫斯基線圈18繞組長度要完全纏繞在高壓開關柜的接地導體上。必須確保這些被檢測的元件僅有一個確定的接地點，其他的部分對地絕緣。
[0029]空間電磁波式局放傳感器5由天線20和第三局放信號放大器21組成，安裝在開關柜的金屬屏蔽間隔里，天線安裝在高壓部件和地電位之間，形成一個電容分壓器。天線的輸出信號取決于局部放電點和地電位之間的距離，天線檢測到的信號通過第三局放信號放大器21進行信號放大和抗干擾處理，然后通過信號傳輸電纜6與中央數據分析器主機2相連。此處天線可以是一種金屬天線，金屬天線和高壓端構成了一個空間電容Cl，金屬天線和地電位端構成了 一個空間電容C2，這兩個空間電容進行了分壓。
[0030]信號傳輸電纜6為帶屏蔽的同軸電纜，用于屏蔽干擾信號，防止其進入中央數據分析器主機2影響測量結果。該電纜將各傳感器測得的高頻局放信號傳送到中央數據分析器主機2中，并且它還將為局放信號傳感器中的電路提供電源。
[0031]中央數據分析器主機2專為開關柜局部放電的長期在線監測而設計，該主機可以實現長期工作免維護，每個中央數據分析器主機2最多可以連接8個測量通道10，每個通道可分別設置報警閾值和干擾抑制，測量的靈敏度為lpC，測量范圍為l_30000pC。對于超過8個點的監測系統，可以使用多臺中央數據分析器主機2進行級聯。采用這個方式，可以組成任意多個局放點的監測系統。中央數據分析器主機2具有自診斷和設備故障報警功能，可識別信號傳輸電纜的短路和斷路故障，可通過多種通信方式將數據傳輸到上一級的監控計算機。中央數據分析器主機上有液晶顯示屏幕8和操作按鈕9，屏幕上可顯示每個通道的局放的實時監測值，以PC值來顯示。如果中央數據分析器主機2測到的局放值超出了報警閾值，就會觸發局放報警繼電器13進行報警，如果是中央數據分析器主機2內部發生了故障，就會觸發設備自我監測報警繼電器12進行報警。
[0032]局部放電類型可大致分為以下三種:內部放電(發生在絕緣體內部)、表面放電(發生在絕緣體表面)、電暈放電(發生在被氣體包圍的導體周圍)，不同的放電具有不同的特征圖譜，局部放電圖譜分析儀8可以對局部放電的圖譜進行深入的分析，輔助判斷局部放電的類型和局部放電源頭的定位。尤其是針對采用電容耦合式局放傳感器3，開關柜三相局放信號進入傳感器后通過一根同軸電纜作為信號傳輸電纜6將局放信號送到中央數據分析器主機2中，該圖譜分析儀可以把局放信號分相顯示到分析儀界面上，便于判斷局放發生在開關柜三相中的哪一相上。并可以對中央數據分析器主機2進行如下參數設置:所有的測量通道的裝置名稱、采樣率，測量通道的數量，通道號和噪音抑制的水平，每個測量通道測量點文本，警報開/關，局部放電傳感器測量范圍，數字接口放大倍數，背景噪音抑制，局部放電報警閾值和峰值延時，另外還可以顯示當前總體測量值和自我測試的結果。
[0033]局放信號發生器22用于在帶電、帶負荷的條件下對局放在線監測系統的測量值進行校驗，該局放信號發生器22的靈敏度為IpC,信號輸出范圍為l_30000pC。局放信號發生器22產生模擬局放信號從帶電顯示裝置16上的核相孔17上注入，可以為中央數據分析器主機2測量的局放值提供校正信號。
[0034]顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。
【權利要求】
1.高壓開關柜局部放電在線監測系統，其特征在于，該監測系統包括: 中央數據分析器主機，通過信號傳輸電纜接收來自局放信號傳感器的信號，對信號進行分析，并通過網絡通信接口將分析結果傳輸至輸至局部放電圖譜分析儀。 多個局放信號傳感器，用于對高壓開關柜的局部放電信號進行采集。 局部放電圖譜分析儀，用于對所述采集的局放信號進行分析，判斷局放類型和局放源的位置。
2.根據權利要求1所述的高壓開關柜局部放電在線監測系統，其特征在于，所述局部信號傳感器包括電容稱合式局放傳感器、電感稱合式局放傳感器和空間電磁波式局放傳感器。
3.根據權利要求2所述的高壓開關柜局部放電在線監測系統，其特征在于，所述電容耦合式局放傳感器包括耦合電容和與其連接的第一局放信號放大器，所述局放信號放大器將耦合電容采集到的脈沖電流信號進行放大，通過信號傳輸電纜送給中央數據分析器分析。
4.根據權利要求2所述的高壓開關柜局部放電在線監測系統，其特征在于，所述電感耦合式局放傳感器包括羅科夫斯基線圈和與其連接的第二局放信號放大器。
5.根據權利要求2所述的高壓開關柜局部放電在線監測系統，其特征在于，所述空間電磁波式局放傳感器包括天線和與其連接的第三局放信號放大器。
6.根據權利要求2所述的高壓開關柜局部放電在線監測系統，其特征在于，所述信號傳輸電纜為帶屏蔽的同軸電纜。
7.根據權利要求2所述的高壓開關柜局部放電在線監測系統，其特征在于，所述中央數據分析器主機可以連接三種局放信號傳感器分別單獨使用或組合使用。
8.根據權利要求1所述的高壓開關柜局部放電在線監測系統，其特征在于，所述局部放電圖譜分析儀對局放信號分析時通過局放圖譜對局部放電的類型進行判斷和對局放源進行定位。
9.根據權利要求3所述的高壓開關柜局部放電在線監測系統，其特征在于，所述耦合電容能與高壓開關柜中的帶電顯示裝置的電容共用，或者另外設置。
【文檔編號】G01R31/12GK103913679SQ201410075021
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月3日 優先權日:2014年3月3日
【發明者】高海濤 申請人:國聯思創（北京）科技有限公司