一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了電網(wǎng)領(lǐng)域的一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法,包括局部放電點(diǎn)初步定位步驟,即通過兩個(gè)超高頻傳感器確定開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的大致位置,局部放電點(diǎn)精確定位步驟,即用多個(gè)超聲波傳感器確定開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的精確位置,局部放電點(diǎn)定相步驟,即用高頻電流傳感器和暫態(tài)地電壓傳感器對(duì)開關(guān)柜局部放電點(diǎn)進(jìn)行定相,并確定局部放電的放電類型。其技術(shù)效果是:有效解決了開關(guān)柜局部放電檢測(cè)過程中干擾問題,提高檢測(cè)結(jié)果的可信度;并能對(duì)放電位置精確定位定相,對(duì)開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的定位精確到厘米級(jí),并確定局部放電的類型,極大的方便了工程技術(shù)人員掌握開關(guān)柜的運(yùn)行狀況。
【專利說明】—種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)領(lǐng)域的一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)柜的絕緣能力是決定開關(guān)柜能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。開關(guān)柜現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法的不足和投運(yùn)的開關(guān)柜出現(xiàn)的絕緣故障嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。局部放電檢測(cè)是反映開關(guān)柜絕緣狀況的有效手段,也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。對(duì)于開關(guān)柜局部放電檢測(cè),目前常用的是聲電波檢測(cè)設(shè)備,即采用超聲波傳感器和超高頻電流傳感器連接示波器,示波器連接計(jì)算機(jī),聲電波檢測(cè)設(shè)備直接以dB的形式表征局部放電活動(dòng)的強(qiáng)度,具有操作簡(jiǎn)單,規(guī)則明確的特點(diǎn),深受現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員的歡迎。然而局部放電是微弱的電現(xiàn)象,在檢測(cè)過程中極易受到外界干擾的影響,如果不能有效識(shí)別出干擾并加以排除,將很難保證局部放電數(shù)據(jù)分析的正確性與有效性。此外,現(xiàn)有的聲電檢測(cè)設(shè)備的定位功能簡(jiǎn)單,只能實(shí)現(xiàn)單一放電點(diǎn)情況下開關(guān)柜柜體的粗略定位,對(duì)于多放電點(diǎn)及開關(guān)柜內(nèi)部的精確定位定相都難以實(shí)現(xiàn),這極大地降低了定位的有效性和檢修的效率。為此,拓展研究其它檢測(cè)技術(shù)在開關(guān)柜方面的應(yīng)用很有必要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法,其能夠?qū)﹂_關(guān)柜局部放電精確定位定相,并準(zhǔn)確確定開關(guān)柜局部放電的類型。
[0004]實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是:一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法,包括下列步驟:
[0005]局部放電點(diǎn)初步定位步驟:在開關(guān)柜的三相預(yù)制頭的兩端各放置一個(gè)超高頻傳感器,接收開關(guān)柜局部放電點(diǎn)產(chǎn)生的超高頻電磁信號(hào),并將兩個(gè)所述超高頻電磁信號(hào)顯示在示波器上,調(diào)整兩個(gè)所述超高頻傳感器在所述三相預(yù)制頭兩端的位置,使兩個(gè)所述超高頻電磁信號(hào)在所述示波器上的波形存在時(shí)間差,根據(jù)所述的時(shí)間差計(jì)算開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的位置;
[0006]局部放電點(diǎn)精確定位步驟:關(guān)閉超高頻傳感器,通過位于開關(guān)柜柜壁上不同位置的多個(gè)超聲波傳感器接收開關(guān)柜局部放電點(diǎn)產(chǎn)生的超聲波信號(hào),并將所述超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)變成為超聲波電信號(hào),顯示在所述示波器上,根據(jù)不同超聲波電信號(hào)之間的延時(shí),計(jì)算開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的精確位置;
[0007]部放電點(diǎn)定相步驟:通過位于三相電纜線的各個(gè)單相電纜線屏蔽層上的高頻電流傳感器采集開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的電流脈沖信號(hào),并將所述電流脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電壓脈沖信號(hào)后顯示在頻譜分析儀上,通過位于開關(guān)柜的電纜盒外壁上暫態(tài)地電壓傳感器接收由開關(guān)柜局部放電點(diǎn)產(chǎn)生的瞬時(shí)放電脈沖,并顯示在所述示波器上,根據(jù)所述電壓脈沖信號(hào)在所述頻譜分析儀上的波形,確定開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的相位,根據(jù)所述瞬時(shí)放電脈沖和所述電壓脈沖信號(hào)的波形確定開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的放電類型。[0008]進(jìn)一步的,局部放電點(diǎn)初步定位步驟中,開關(guān)柜局部放電點(diǎn)位置的計(jì)算,局部放電點(diǎn)精確定位步驟中開關(guān)柜局部放電點(diǎn)精確位置的計(jì)算,以及局部放電點(diǎn)定相步驟中開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的定相和放電類型的確定均是通過計(jì)算機(jī)完成的。
[0009]進(jìn)一步的,所述局部放電點(diǎn)定相步驟中,還在三相電纜線的屏蔽層接地線或鎧裝層接地線上設(shè)置高頻電流傳感器,采集開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的電流脈沖信號(hào),并將所述電流脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電壓脈沖信號(hào)后顯示在所述頻譜分析儀上。
[0010]采用了本發(fā)明的一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法的技術(shù)方案,即先用兩個(gè)超高頻傳感器確定開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的大致位置,再用多個(gè)超聲波傳感器確定開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的精確位置,最后用高頻電流傳感器和暫態(tài)地電壓傳感器對(duì)開關(guān)柜局部放電點(diǎn)進(jìn)行定相,并確定局部放電的放電類型的技術(shù)方案。其技術(shù)效果是:有效解決了開關(guān)柜局部放電檢測(cè)過程中干擾問題,提高檢測(cè)結(jié)果的可信度;并能對(duì)放電位置精確定位定相,對(duì)開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的定位精確到厘米級(jí),并確定局部放電的類型,極大的方便了工程技術(shù)人員掌握開關(guān)柜的運(yùn)行狀況。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的一種開關(guān)柜局部放電方法中采用的檢測(cè)裝置中超聲波傳感器、高頻電流傳感器和超高頻傳感器安裝示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明的一種開關(guān)柜局部放電方法中采用的檢測(cè)裝置中暫態(tài)地電壓傳感器安裝示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明的一種開關(guān)柜局部放電方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]請(qǐng)參閱圖1至圖3,本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行理解,下面通過具體地實(shí)施例,并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說明:
[0015]請(qǐng)參閱圖1至圖3,本發(fā)明的一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法中所述采用的檢測(cè)裝置,包括開關(guān)柜I和三相電纜線2,開關(guān)柜I包括柜壁11和三相預(yù)制頭12,三相電纜線2中的各個(gè)單相電纜線與三相預(yù)制頭12中的各個(gè)單相預(yù)制頭對(duì)應(yīng)連接;開關(guān)柜局部放電檢測(cè)裝置還包括超聲波(AE)傳感器3、高頻電流(HFCT)傳感器4、超高頻(UHF)傳感器5、暫態(tài)地電壓傳感器6、示波器7、頻譜分析儀8和計(jì)算機(jī)9。
[0016]其中,超聲波傳感器3位于在開關(guān)柜I的柜壁11上,并且是可移動(dòng)的;超高頻傳感器5位于三相預(yù)制頭12的周圍,并且也是可移動(dòng)的。三相預(yù)制頭11的外側(cè)設(shè)有一個(gè)電纜盒13,用于保護(hù)三相電纜線2,暫態(tài)地電壓傳感器6粘貼固定在電纜盒13的外壁上,三相電纜線2與電纜盒13之間設(shè)有一個(gè)絕緣蓋14。超聲波傳感器3、超高頻傳感器5和暫態(tài)地電壓傳感器6均連接示波器7。
[0017]本實(shí)施例中,采用的示波器7為TDS680型數(shù)字存儲(chǔ)示波器,以對(duì)超高頻傳感器5所采集的超高頻電磁信號(hào)和超聲波傳感器3所采集的超聲波電信號(hào)的波形進(jìn)行實(shí)時(shí)的存儲(chǔ)和調(diào)用。超聲波傳感器3、超高頻傳感器5和暫態(tài)地電壓傳感器6均通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與示波器7連接,提高該檢測(cè)裝置的使用便捷性。
[0018]高頻電流傳感器4固定在三相電纜線2中各個(gè)單相電纜線的屏蔽層上,即三相電纜線2的本體上,也可以固定在三相電纜線2的屏蔽層接地線21上或者鎧裝層接地線22上。所有的高頻電流傳感器4連接頻譜分析儀8。
[0019]示波器7和頻譜分析儀8均通過總線或者Wlan無線網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)9連接,其中使用Wlan網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)裝置對(duì)開關(guān)柜局部放電的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0020]鉗形高頻電流傳感器夾(圖中未顯示)使高頻電流傳感器4通過夾持固定在三相電纜線2的電纜本體或屏蔽層接地線21,或者鎧裝層接地線22上。高頻電流傳感器4與頻譜分析儀8通過總線或ZigBee網(wǎng)絡(luò)連接,其中使用Zigbee網(wǎng)絡(luò),該檢測(cè)裝置的使用更為便捷。
[0021]本發(fā)明的一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法,包括三個(gè)步驟:
[0022]第一步是局部放電點(diǎn)初步定位步驟:當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí),放電脈沖的上升沿很陡,沿著局部放電路徑的電流上升時(shí)間〈1ns,脈沖寬度多為納秒級(jí),能激勵(lì)起IGHz以上的超高頻電磁信號(hào)。超高頻電磁信號(hào)在空間傳播,通過安裝的開關(guān)柜I的三相預(yù)制頭12周圍的超高頻(UHF)傳感器5就可以接收超高頻電磁信號(hào)。在超高頻電磁信號(hào)傳播過程中,對(duì)于不同位置的超高頻傳感器5而言,不同超高頻傳感器5接收到超高頻電磁信號(hào)的時(shí)間是不一樣的。超高頻傳感器5接受到超高頻電磁信號(hào)存在時(shí)間差。局部放電點(diǎn)初步定位步驟的定位原理是在開關(guān)柜I發(fā)生局部放電位置,即三相預(yù)制頭12的兩端,圖1中為左右兩端各放置一個(gè)超高頻傳感器5,并在示波器7上觀察兩個(gè)超高頻傳感器5接收的超高頻電磁信號(hào)是否有時(shí)間差,有則可以計(jì)算開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的大致位置,沒有則調(diào)整其中任意一個(gè)超高頻傳感器5的位置,直到在示波器7上觀察到兩個(gè)超高頻電磁信號(hào)存在時(shí)間差為止。然后計(jì)算開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的位置。開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的位置的計(jì)算是通過計(jì)算機(jī)9完成的。然而由于受超高頻電磁信號(hào)傳播路徑與超高頻傳感器5位置等因素的影響,超高頻電磁信號(hào)起始時(shí)間往往不能準(zhǔn)確辨識(shí),只能進(jìn)行初步定位,難以實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的精確定位。
[0023]另外一方面,超高頻傳感器5能夠檢測(cè)到開關(guān)柜局部放電點(diǎn)產(chǎn)生的激發(fā)信號(hào),即超高頻電磁信號(hào),該激發(fā)信號(hào)為頻率在UHF頻率段,即300M?3GHz的電磁波,由于通常的干擾信號(hào),其頻率都在300MHz之下,超高頻傳感器5檢測(cè)到的超高頻電磁信號(hào)具有無可比擬的抗干擾性能,有助于排除局部放電點(diǎn)檢測(cè)時(shí)所遇到的干擾信號(hào)。
[0024]第二步,局部放電點(diǎn)精確定位步驟,關(guān)閉超高頻傳感器5打開超聲波傳感器3,隨著開關(guān)柜局部放電點(diǎn)局部放電的發(fā)生,伴隨著爆裂狀超聲波信號(hào)產(chǎn)生,且向四周介質(zhì)傳播,通過安裝在開關(guān)柜I的柜壁11上的超聲波傳感器3接受該超聲波信號(hào),超聲波傳感器3超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波電信號(hào),顯不在不波器7上。
[0025]超聲波定位是通過測(cè)量局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)傳播到位于開關(guān)柜I的柜壁11上的各個(gè)超聲傳感器3,并在示波器7上觀察各個(gè)超聲波傳感器3在示波器7上產(chǎn)生超聲波電信號(hào)之間的延時(shí),根據(jù)所述延時(shí)和超聲波傳播速度,利用空間解析幾何的方法計(jì)算開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的精確位置,實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的精確定位,盡管超聲波在電力設(shè)備常用材料介質(zhì)中衰減較大,測(cè)量有效范圍較小,但卻能局部放電點(diǎn)的精確定位。
[0026]本發(fā)明的一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法中,先采用超高頻傳感器5對(duì)局部放電點(diǎn)行一次定位分析,確定局部放電點(diǎn)的大致范圍,以排除干擾信號(hào)以及超聲波信號(hào)衰減帶來的不利影響,然后采用超聲波傳感器3進(jìn)行二次定位分析,實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的精確定位。這樣由于同時(shí)檢測(cè)開關(guān)柜局部放電點(diǎn)產(chǎn)生的超高頻電磁信號(hào)和超聲波電信號(hào),因此通過對(duì)兩種傳感器檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行分析能更加有效地排除現(xiàn)場(chǎng)干擾,提高局部放電定位精度,并通過超高頻電磁信號(hào)和超聲波電信號(hào)的波形,確定開關(guān)柜局部放電的類型識(shí)別的準(zhǔn)確性。
[0027]第三步是局部放電點(diǎn)定相步驟,高頻電流傳感器4利用電磁感應(yīng)耦合原理檢測(cè)流向大地的開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的高頻電流脈沖。將高頻電流脈沖轉(zhuǎn)化為高頻電壓脈沖傳遞給頻譜分析儀8。根據(jù)頻譜分析儀8接收到的高頻電壓脈沖的波形和相位,計(jì)算機(jī)9可以對(duì)開關(guān)柜局部放電點(diǎn)進(jìn)行精確定相定位。
[0028]暫態(tài)地電壓(TEV)傳感器6是一個(gè)外接電容耦合裝置,它是測(cè)量開關(guān)柜I或電纜端局部放電較有效的傳感器。該傳感器作為一個(gè)電容耦合器檢測(cè)從開關(guān)柜面板流出至接地金屬表面的放電脈沖,即地電壓信號(hào)。暫態(tài)地電壓傳感器6采集地電壓信號(hào),并顯示在示波器7上,計(jì)算機(jī)9根據(jù)地電壓信號(hào)的波形和高頻電壓脈沖的波形確定局部放電的類型。本實(shí)施例中,頻譜分析儀8為IFR2398型頻譜分析儀,以提高頻譜分析儀8高頻電壓脈沖的精確性。
[0029]由于暫態(tài)地電壓傳感器6所檢測(cè)的地電壓信號(hào)的頻率4M?IOOMHz,高頻電流傳感器5檢測(cè)的電壓脈沖信號(hào)的頻率范圍為IOM?100MHz,因此可以排除頻率在4MHz以下低頻噪聲和載波信號(hào)的干擾。
[0030]因?yàn)樵谌嚯娎|線2的屏蔽層接地線21和鎧裝層接地線22上也設(shè)有高頻電流傳感器4,本發(fā)明的一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法既能提取開關(guān)柜I自身的局部放電,又能獲取來自開關(guān)柜I內(nèi)三相電纜線2上的高頻電流脈沖,即三相電纜線2上的局部放電。
[0031]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到,以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明,而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定,只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi),對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法,包括下列步驟: 局部放電點(diǎn)初步定位步驟:在開關(guān)柜的三相預(yù)制頭的兩端各放置一個(gè)超高頻傳感器,接收開關(guān)柜局部放電點(diǎn)產(chǎn)生的超高頻電磁信號(hào),并將兩個(gè)所述超高頻電磁信號(hào)顯示在示波器上,調(diào)整兩個(gè)所述超高頻傳感器在所述三相預(yù)制頭兩端的位置,使兩個(gè)所述超高頻電磁信號(hào)在所述示波器上的波形存在時(shí)間差,根據(jù)所述的時(shí)間差計(jì)算開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的位置; 局部放電點(diǎn)精確定位步驟:關(guān)閉超高頻傳感器,通過位于開關(guān)柜柜壁上不同位置的多個(gè)超聲波傳感器接收開關(guān)柜局部放電點(diǎn)產(chǎn)生的超聲波信號(hào),并將所述超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)變成為超聲波電信號(hào),顯示在所述示波器上,根據(jù)不同超聲波電信號(hào)之間的延時(shí),計(jì)算開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的精確位置; 局部放電點(diǎn)定相步驟:通過位于三相電纜線的各個(gè)單相電纜線屏蔽層上的高頻電流傳感器采集開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的電流脈沖信號(hào),并將所述電流脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電壓脈沖信號(hào)后顯示在頻譜分析儀上,通過位于開關(guān)柜的電纜盒外壁上暫態(tài)地電壓傳感器接收由開關(guān)柜局部放電點(diǎn)產(chǎn)生的瞬時(shí)放電脈沖,并顯示在所述示波器上,根據(jù)所述電壓脈沖信號(hào)在所述頻譜分析儀上的波形,確定開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的相位,根據(jù)所述瞬時(shí)放電脈沖和所述電壓脈沖信號(hào)的波形確定開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的放電類型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法,其特征在于:局部放電點(diǎn)初步定位步驟中,開關(guān)柜局部放電點(diǎn)位置的計(jì)算,局部放電點(diǎn)精確定位步驟中開關(guān)柜局部放電點(diǎn)精確位置的計(jì)算,以及局部放電點(diǎn)定相步驟中開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的定相和放電類型的確定均是通過計(jì)算機(jī)完成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法,其特征在于:所述局部放電點(diǎn)定相步驟中,還在三相電纜線的屏蔽層接地線或鎧裝層接地線上設(shè)置高頻電流傳感器,采集開關(guān)柜局部放電點(diǎn)的電流脈沖信號(hào),并將所述電流脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電壓脈沖信號(hào)后顯示在所述頻譜分析儀上。
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK103558525SQ201310560209
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】王鵬, 薛明, 殷怡杰, 朱啟揚(yáng), 徐力揚(yáng), 黃成軍, 郭燦新 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)上海市電力公司, 上海華乘電氣科技有限公司