基於電容傳感器式開關櫃局放在線監測系統及方法
2023-07-07 16:06:16 2
基於電容傳感器式開關櫃局放在線監測系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於電容傳感器式開關櫃局放在線監測系統及方法，包括A相感應式電容傳感器、B相感應式電容傳感器、C相感應式電容傳感器、A相帶電顯示電路、B相帶電顯示電路、C相帶電顯示電路、集中採集器、雲服務監控中心；採用感應式電容傳感器，從開關柜上帶電指示器核相孔取局放監測信號，利用脈衝電流法和頻譜法判斷開關櫃產生局放程度，實現開關櫃局放的在線監測，使得局放信號的獲取變得簡單易行，且測量儀器安裝簡單、成本低，不需要高昂的傳感器，便於局放在線監測推廣。
【專利說明】基於電容傳感器式開關櫃局放在線監測系統及方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種基於電容傳感器式開關櫃局放在線監測系統及方法，屬於電力【技術領域】。
【背景技術】
[0002]近年來，電力系統中開關櫃應用越來越廣，開關櫃現場試驗方法的不足和投運的開關櫃絕緣特性劣化導致的電力事故數量逐年攀升，嚴重威脅著電力系統的安全運行，最終影響供電質量和供電可靠性。
[0003]據統計，引起開關櫃絕緣特性劣化的因素中，由局部放電引起的劣化佔85%。因此，如何有效發現開關櫃的局部放電，及時檢測出潛在絕緣故障已成為電力監管部門日益關心並亟待解決的問題，也是當前相關機構和科技人員研究的熱點。
[0004]在開關櫃絕緣系統中，各部位的電場強度存在差異，某個區域的電場強度一旦達到其擊穿場強時，該區域就會出現放電現象，不過施加電壓的兩個導體之間並未貫穿整個放電過程,即放電未擊穿絕緣系統,這種現象即為局部放電。
[0005]局部放電是一種脈衝現象，局部放電的過程除了伴隨著電荷的轉移和電能的損耗之外，還會產生電磁輻射、超聲、發光、發熱以及出現新的生成物等。超聲測量和暫態低電壓測量就是基於這些伴生現象而總結出的測量辦法。
[0006]暫態低電壓法:為了減小設備尺寸，使結構更加緊湊，目前開關櫃製造廠家在開關櫃的製造中採用了大量的絕緣材料，如環氧樹脂澆注的CT、PT、靜觸頭盒、穿牆套管和相間隔板等，如果這些絕緣材料內部存在局部放電，受趨附效應的影響，電流行波往往儀集中在金屬櫃體的內表面，而不會直接穿透金屬櫃體，小部分通過金屬殼體的接縫處或氣體絕緣開關的襯墊傳播出去，同時產生一個瞬時對地電壓，通過設備的金屬殼體外表面而傳到地下去。開關櫃殼體上暫態對地電壓的變化會在傳感器的金屬極板上感應出高頻電流，對傳感器輸出的高頻電流進行處理，可以間接獲得局部放電的強度和頻度。這種檢測方法對脈衝的變化速度比較敏感，比較適合檢測介質內部的放電。
[0007]由於放電是瞬間的，因此局放波形是一個單次的脈衝，當放電結束後，由於雜質電容的充放電作用，波形會經過小段時間的振蕩再趨於平坦，為此本發明提出一種基於電容傳感器式開關櫃局放在線監測系統，本系統採用從開關櫃帶電指示器核相孔處取得局放信號，只要開關櫃內某一相發生局放現象，電容傳感器就會耦合出局放放電電流信號，通過核相孔就可以間接取出耦合的局放放電電流信號，此時放電電流會出現放電脈衝，利用脈衝電流法，並結合電流頻譜法，可以準確地診斷出此相是否發生局放，以及發生局放的程度，一種新型開關櫃局放在線監測裝置特點是:使得局放信號的獲取變得簡單易行，且測量儀器安裝簡單、成本低，不需要高昂的傳感器，便於局放在線監測推廣。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題是，如何採用感應式電容傳感器，從開關柜上帶電指示器核相孔取局放監測信號，利用脈衝電流法和頻譜法判斷開關櫃產生局放程度，實現開關櫃局放的在線監測，以保證開關櫃健康安全運行。
[0009]為解決上述技術問題，本發明提供了一種基於電容傳感器式開關櫃局放在線監測系統，包括A相感應式電容傳感器、B相感應式電容傳感器、C相感應式電容傳感器、A相帶電顯示電路、B相帶電顯示電路、C相帶電顯示電路、集中採集器、雲服務監控中心；所述A相感應式電容傳感器、B相感應式電容傳感器、C相感應式電容傳感器均安裝在開關櫃出線端，A相感應式電容傳感器、B相感應式電容傳感器、C相感應式電容傳感器的輸出端分別與A相帶電顯示電路、B相帶電顯示電路、C相帶電顯示電路的輸入端連接，A相帶電顯示電路、B相帶電顯示電路、C相帶電顯示電路安裝在開關櫃的櫃體門板上；所述A相帶電顯示電路、B相帶電顯示電路、C相帶電顯示電路的核相孔分別與集中採集器輸入端連接，集中採集器安裝在開關櫃的櫃體門板上；所述集中採集器與雲服務監控中心通過有線或無線方式傳遞數據信息，所述雲服務監控中心接收來自集中採集器局放數據，對接收的數據進行分析、存儲、統計，畫出局放頻譜曲線，形成各類統計報表。
[0010]上述集中採集器包括A相信號調理電路、B相信號調理電路、C相信號調理電路、存儲電路、電源電路、高速微處理器電路、顯示電路、報警電路、鍵盤電路、時鐘電路、通信接口電路；所述A相信號調理電路中的局放信號取自A相核相孔；B相信號調理電路中的局放信號取自B相核相孔；C相信號調理電路中的局放信號取自C相核相孔；所述A相信號調理電路、B相信號調理電路、C相信號調理電路的輸出端分別與高速微處理器電路的輸入端連接；存儲電路的輸出端與高速微處理器電路的I/O 口連接；顯示電路的輸入端與高速微處理器電路的I/O 口連接；報警電路的輸入端與高速微處理器電路的I/O 口連接；鍵盤電路的輸出端與高速微處理器電路的I/O 口連接；時鐘電路的輸出端與高速微處理器電路的I/O 口連接；電源電路的輸出端與高速微處理器電路的電源端連接；通信接口電路與高速微處理器電路的通信口連接。
[0011]上述顯示電路包括帶電指示電路及安裝在帶電顯示電路上的A相核相孔、B相核相孔、C相核相孔，測量時只需將三個測量端子插入對應核相孔內部，就可獲得被測相的局放電流信號，由於在開關柜上均安裝有顯示電路，感應式電容傳感器作為標配器件，這樣在局放監測時不需要另行安裝感應式電容傳感器，直接從顯示電路核相孔中獲得採集的局放信號。
[0012]一種基於電容傳感器式開關櫃局放在線監測方法，利用上述的系統，步驟如下:
(I )、高速微處理器電路利用感應式電容傳感器對採集到的局放信息進行處理，獲得局放發生時的脈衝電流和脈衝電流頻譜圖；
(2)、根據脈衝電流法和脈衝電流頻譜法綜合判斷是否發生局放以及局放產生的程度；
(3)、當開關櫃內某處發生局放時，對低電位點產生持續放電現象，這樣使原本標準的正弦電流信號發生畸變，形成脈衝電流，且電流中含有不同頻率的電流信號，通過分析頻譜圖頻率範圍，就可間接確定開關櫃內部局放產生的程度。
[0013]該種方法由於利用高壓開關櫃安裝的帶電電路核相孔中直接獲取局放測量信號，具有安裝簡單、成本低，不需要高昂的傳感器，便於局放在線監測的推廣和應用。
[0014]本發明所達到的有益效果: 系統結合了我國開關櫃局放監測的實際情況，採用感應式電容傳感器，從開關柜上帶電指示器核相孔取局放監測信號，利用脈衝電流法和頻譜法判斷開關櫃產生局放程度，實現開關櫃局放的在線監測，使得局放信號的獲取變得簡單易行，且測量儀器安裝簡單、成本低，不需要高昂的傳感器，便於局放在線監測推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明系統的結構示意圖；
圖2是圖1中集中採集器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。
[0017]如圖1所示，一種基於電容傳感器式開關櫃局放在線監測系統，包括A相感應式電容傳感器、B相感應式電容傳感器、C相感應式電容傳感器、A相帶電顯示電路、B相帶電顯示電路、C相帶電顯示電路、集中採集器、雲服務監控中心；所述A相感應式電容傳感器、B相感應式電容傳感器、C相感應式電容傳感器均安裝在開關櫃出線端，A相感應式電容傳感器、B相感應式電容傳感器、C相感應式電容傳感器的輸出端分別與A相帶電顯示電路、B相帶電顯示電路、C相帶電顯示電路的輸入端連接，A相帶電顯示電路、B相帶電顯示電路、C相帶電顯示電路安裝在開關櫃的櫃體門板上；所述A相帶電顯示電路、B相帶電顯示電路、C相帶電顯示電路的核相孔分別與集中採集器輸入端連接，集中採集器安裝在開關櫃的櫃體門板上；所述集中採集器與雲服務監控中心通過有線或無線方式傳遞數據信息，所述雲服務監控中心接收來自集中採集器局放數據，對接收的數據進行分析、存儲、統計，畫出局放頻譜曲線，形成各類統計報表。
[0018]如圖2所示，上述集中採集器包括A相信號調理電路、B相信號調理電路、C相信號調理電路、存儲電路、電源電路、高速微處理器電路、顯示電路、報警電路、鍵盤電路、時鐘電路、通信接口電路；所述A相信號調理電路中的局放信號取自A相核相孔；B相信號調理電路中的局放信號取自B相核相孔；C相信號調理電路中的局放信號取自C相核相孔；所述A相信號調理電路、B相信號調理電路、C相信號調理電路的輸出端分別與高速微處理器電路的輸入端連接；存儲電路的輸出端與高速微處理器電路的I/O 口連接；顯示電路的輸入端與高速微處理器電路的I/O 口連接；報警電路的輸入端與高速微處理器電路的I/O 口連接；鍵盤電路的輸出端與高速微處理器電路的I/O 口連接；時鐘電路的輸出端與高速微處理器電路的I/O 口連接；電源電路的輸出端與高速微處理器電路的電源端連接；通信接口電路與高速微處理器電路的通信口連接。
[0019]上述顯示電路包括帶電指示電路及安裝在帶電顯示電路上的A相核相孔、B相核相孔、C相核相孔，測量時只需將三個測量端子插入對應核相孔內部，就可獲得被測相的局放電流信號，由於在開關柜上均安裝有顯示電路，感應式電容傳感器作為標配器件，這樣在局放監測時不需要另行安裝感應式電容傳感器，直接從顯示電路核相孔中獲得採集的局放信號。
[0020]一種基於電容傳感器式開關櫃局放在線監測方法，利用上述的系統，步驟如下: (I )、高速微處理器電路利用感應式電容傳感器對採集到的局放信息進行處理，獲得局放發生時的脈衝電流和脈衝電流頻譜圖；
(2)、根據脈衝電流法和脈衝電流頻譜法綜合判斷是否發生局放以及局放產生的程度；
(3)、當開關櫃內某處發生局放時，對低電位點產生持續放電現象，這樣使原本標準的正弦電流信號發生畸變，形成脈衝電流，且電流中含有不同頻率的電流信號，通過分析頻譜圖頻率範圍，就可間接確定開關櫃內部局放產生的程度。
[0021]該種方法由於利用高壓開關櫃安裝的帶電電路核相孔中直接獲取局放測量信號，具有安裝簡單、成本低，不需要高昂的傳感器，便於局放在線監測的推廣和應用。
[0022]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種基於電容傳感器式開關櫃局放在線監測系統，其特徵在於:包括A相感應式電容傳感器、B相感應式電容傳感器、C相感應式電容傳感器、A相帶電顯示電路、B相帶電顯示電路、C相帶電顯示電路、集中採集器、雲服務監控中心；所述A相感應式電容傳感器、B相感應式電容傳感器、C相感應式電容傳感器均安裝在開關櫃出線端，A相感應式電容傳感器、B相感應式電容傳感器、C相感應式電容傳感器的輸出端分別與A相帶電顯示電路、B相帶電顯示電路、C相帶電顯示電路的輸入端連接，A相帶電顯示電路、B相帶電顯示電路、C相帶電顯示電路安裝在開關櫃的櫃體門板上；所述A相帶電顯示電路、B相帶電顯示電路、C相帶電顯示電路的核相孔分別與集中採集器輸入端連接，集中採集器安裝在開關櫃的櫃體門板上；所述集中採集器與雲服務監控中心通過有線或無線方式傳遞數據信息，所述雲服務監控中心接收來自集中採集器局放數據，對接收的數據進行分析、存儲、統計，畫出局放頻譜曲線，形成各類統計報表。
2.根據權利要求1所述的基於電容傳感器式開關櫃局放在線監測系統，其特徵在於:所述集中採集器包括A相信號調理電路、B相信號調理電路、C相信號調理電路、存儲電路、電源電路、高速微處理器電路、顯示電路、報警電路、鍵盤電路、時鐘電路、通信接口電路；所述A相信號調理電路中的局放信號取自A相核相孔；B相信號調理電路中的局放信號取自B相核相孔；C相信號調理電路中的局放信號取自C相核相孔；所述A相信號調理電路、B相信號調理電路、C相信號調理電路的輸出端分別與高速微處理器電路的輸入端連接；存儲電路的輸出端與高速微處理器電路的I/O 口連接；顯示電路的輸入端與高速微處理器電路的I/O 口連接；報警電路的輸入端與高速微處理器電路的I/O 口連接；鍵盤電路的輸出端與高速微處理器電路的I/O 口連接；時鐘電路的輸出端與高速微處理器電路的I/O 口連接；電源電路的輸出端與高速微處理器電路的電源端連接；通信接口電路與高速微處理器電路的通信口連接。
3.根據權利要求1所述的基於電容傳感器式開關櫃局放在線監測系統，其特徵在於:所述顯示電路包括帶電指示電路及安裝在帶電顯示電路上的A相核相孔、B相核相孔、C相核相孔，測量時只需將三個測量端子插入對應核相孔內部，就可獲得被測相的局放電流信號，由於在開關柜上均安裝有顯示電路，感應式電容傳感器作為標配器件，這樣在局放監測時不需要另行安裝感應式電容傳感器，直接從顯示電路核相孔中獲得採集的局放信號。
4.一種基於電容傳感器式開關櫃局放在線監測方法，其特徵在於利用權利要求1-3所述的系統，步驟如下: (I )、高速微處理器電路利用感應式電容傳感器對採集到的局放信息進行處理，獲得局放發生時的脈衝電流和脈衝電流頻譜圖； (2)、根據脈衝電流法和脈衝電流頻譜法綜合判斷是否發生局放以及局放產生的程度； (3)、當開關櫃內某處發生局放時，對低電位點產生持續放電現象，這樣使原本標準的正弦電流信號發生畸變，形成脈衝電流，且電流中含有不同頻率的電流信號，通過分析頻譜圖頻率範圍，就可間接確定開關櫃內部局放產生的程度。
【文檔編號】G01R31/12GK104502821SQ201410837141
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月29日 優先權日:2014年12月29日
【發明者】宋佳佳, 張金波, 張博 申請人:河海大學常州校區