CN102692588A - 高压开关柜局部放电检测定位系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电气安全技术领域中的一种高压开关柜局部放电检测定位系统。技术方案是，所述系统包括超声波传感器、暂态地电波传感器、信号处理采集模块和平板电脑；所述信号处理采集模块包括暂态地电波信号检波放大器、超声波信号滤波放大器、USB数据采集卡和充电电池；其中，超声波信号滤波放大器分别与充电电池、超声波传感器和USB数据采集卡连接；暂态地电波信号检波放大器分别与充电电池、暂态地电波传感器和USB数据采集卡连接。本发明有效提高高压开关柜局部放电检测的准确度，并对其进行定位。

Description

高压开关柜局部放电检测定位系统和方法

技术领域

本发明属于电气安全技术领域，尤其涉及一种高压开关柜局部放电检测定位系统和方法。

背景技术

高压开关柜是电力系统中非常重要的电气设备，目前10kV、35kV金属封闭开关成套设备已经广泛应用于电力系统中的各个变电站。高压开关柜在运行中由于绝缘劣化会发生局部放电现象，这种放电不断蔓延和发展，会引起绝缘的损伤，如果任其发展则会导致绝缘丧失介电性能而造成事故。

目前的高压开关柜局部放电检测系统的检测功能单一，有的基于暂态地电波法，有的基于超高频，有的基于超声波方法，检测方法单一，检测准确性不高，如暂态地电波法，需要检测多个开关柜的局放大小，通过比较，才能大致确定局放所在的开关柜，而超高频方法也存在抗干扰能力不强的问题，无法准确确定局放所在的开关柜位置，超声波方法准确度比较高，抗干扰能力较强，但无法实现定位功能。

通过检测事故潜伏期电气设备的局部放电特性，对放电点进行定位，及时对其进行处理，有效地预防高压开关柜电气设备故障，防患于未然。

发明内容

针对上面技术背景中描述的目前使用的高压开关柜局部放电检测系统，在检测方法、检测效率及定位方面的不足，本发明提出了一种高压开关柜局部放电检测定位系统和方法。

一种高压开关柜局部放电检测定位系统其特征在于，所述系统包括超声波传感器、暂态地电波传感器、信号处理采集模块和平板电脑；所述信号处理采集模块包括暂态地电波信号检波放大器、超声波信号滤波放大器、USB数据采集卡和充电电池；

其中，所述超声波信号滤波放大器分别与所述超声波传感器、USB数据采集卡和充电电池连接，用于将超声波传感器检测到的超声波信号进行滤波和放大，便于USB数据采集卡对处理后的信号进行采集；

所述暂态地电波信号检波放大器分别与所述暂态地电波传感器、USB数据采集卡和充电电池连接，用于实现高频信号的检波与放大，将高频信号变为低频信号，便于USB数据采集卡对处理后的信号进行采集；

所述USB数据采集卡分别与所述超声波信号滤波放大器、暂态地电波信号检波放大器和平板电脑连接，用于多通道同步数据采集和传输；

所述充电电池分别与所述超声波信号滤波放大器和暂态地电波信号检波放大器连接，用于给信号处理和采集模块提供电源，保证检测系统供电；

所述平板电脑与所述USB数据采集卡连接，接收由USB数据采集卡传输来的超声波信号和暂态地电波信号，并进行比对，以暂态地电波信号为时间基准，利用时域波形，确定暂态地电波信号与超声波信号的传输时延，再结合超声波在空气中的传播速度，确定局放源与超声波传感器之间的空间距离，对局放源进行定位。

所述信号处理采集模块还包括电源管理模块；与所述充电电池连接，用于电池管理。

所述超声波传感器为空气传导式传感器。

所述USB数据采集卡采用的多通道同步数据采集卡。

一种高压开关柜局部放电检测定位方法，其特征是包括下列步骤：

步骤1：所述超声波传感器和暂态地电波传感器进行信号检测，得到超声波信号和暂态地电波信号；

步骤2：所述超声波信号滤波放大器和暂态地电波信号检波放大器分别对从超声波传感器和暂态地电波传感器传来的超声波信号和暂态地电波信号进行处理；

步骤3：所述USB数据采集卡采用多通道同步数据采集卡对暂态地电波信号和超声波信号进行采集，并发送到平板电脑；

步骤4：以暂态地电波信号为时间基准，利用时域波形，确定暂态地电波信号与超声波信号的传输时延，再结合超声波在空气中的传播速度，确定局放源与超声波传感器之间的空间距离；

步骤5：确定局放源是在以超声波传感器为中心，以得到的局放源与传感器之间的空间距离为半径的圆周上。

本发明的有益效果是，通过本发明提出的方法，实现对高压开关柜局部放电的检测和定位，原理简单，准确度高，能有效降低因绝缘丧失介电性能而造成事故。

附图说明

图1是本发明提供的一种高压开关柜局部放电检测定位系统的结构图；

图2是本发明提供的一种高压开关柜局部放电检测定位方法的定位流程图；

图3是本发明实施例提供的测量局放源与超声波传感器之间的空间距离的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

图1是本发明提供的一种高压开关柜局部放电检测定位系统的结构图。图1中，一种高压开关柜局部放电检测定位系统包括超声波传感器、暂态地电波传感器、信号处理采集模块和平板电脑；所述信号处理采集模块包括暂态地电波信号检波放大器、超声波信号滤波放大器、USB数据采集卡和充电电池。

所述信号处理采集模块还包括电池管理模块，用于电池管理。

所述超声波信号滤波放大器分别与所述超声波传感器和USB数据采集卡连接，用于将超声波传感器检测到的超声波信号进行滤波和放大，便于USB数据采集卡对处理后的信号进行采集。

所述暂态地电波信号检波放大器分别与所述暂态地电波传感器和USB数据采集卡连接，实现高频信号的检波与放大，将高频信号变为低频信号，并实现信号放大，便于USB数据采集卡对处理后的信号进行采集。

所述USB数据采集卡分别与所述超声波信号滤波放大器、暂态地电波信号检波放大器和平板电脑连接，用于多通道同步数据采集和传输。

所述充电电池与所述电池管理模块、暂态地电波信号检波放大器、和超声波信号滤波放大器连接，用于给信号处理和采集模块提供电源，保证检测系统供电。

图2是本发明提供的一种高压开关柜局部放电检测定位方法的定位流程图。具体包括以下步骤：

步骤201：通过超声波传感器和暂态地电波传感器进行信号检测，得到超声波信号和暂态地电波信号；

步骤202：通过超声波信号滤波放大器和暂态地电波信号检波放大器分别对所接收的超声波信号和暂态地电波信号进行处理；

步骤203：采用多通道同步数据采集卡对暂态地电波信号和超声波信号进行采集，并发送给平板电脑；

步骤204：以暂态地电波信号为时间基准，利用时域波形，确定暂态地电波信号与超声波信号的传输时延，再结合超声波在空气中的传播速度，确定局放源与超声波传感器之间的空间距离；

步骤205：确定局放源是在以超声波传感器为中心，以得到的局放源与传感器之间的空间距离为半径的圆周上。

图3是本发明实施例提供的测量局放源与超声波传感器之间的空间距离的示意图。图3中，t₀表示局放发生的时刻，t₁表示超声传感器接收到信号的时刻，Δt即为超声传输时延。由于电磁波在空气中近似于光速传播，因此相对于超声波信号，可认为接收到暂态地电波信号的时刻即为局放发生的时刻，然后以暂态地电波信号作为时间基准，通过比较暂态地电波信号与超声波信号，得到超声波的传输时延，再根据超声波在空气中的传播速度即可得出局放源与超声波传感器之间的空间距离，进而确定局放源是在以超声波传感器为中心，以得到的局放源与传感器之间的空间距离为半径的圆周上。

本发明旨在提供一种高压开关柜局部放电检测定位系统和方法，该系统能有效提高高压开关柜局部放电检测的准确度，并可对其进行定位。

以上所述实施例，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权力来要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种高压开关柜局部放电检测定位系统，其特征在于，所述系统包括超声波传感器、暂态地电波传感器、信号处理采集模块和平板电脑；所述信号处理采集模块包括暂态地电波信号检波放大器、超声波信号滤波放大器、USB数据采集卡和充电电池；

其中，所述超声波信号滤波放大器分别与所述超声波传感器、USB数据采集卡和充电电池连接，用于将超声波传感器检测到的超声波信号进行滤波和放大，便于USB数据采集卡对处理后的信号进行采集；

所述暂态地电波信号检波放大器分别与所述暂态地电波传感器、USB数据采集卡和充电电池连接，用于实现高频信号的检波与放大，将高频信号变为低频信号，便于USB数据采集卡对处理后的信号进行采集；

所述USB数据采集卡分别与所述超声波信号滤波放大器、暂态地电波信号检波放大器和平板电脑连接，用于多通道同步数据采集和传输；

所述充电电池分别与所述超声波信号滤波放大器和暂态地电波信号检波放大器连接，用于给信号处理和采集模块提供电源，保证检测系统供电；

所述平板电脑与所述USB数据采集卡连接，用于接收由USB数据采集卡传输来的超声波信号和暂态地电波信号，并进行比对，以暂态地电波信号为时间基准，利用时域波形，确定暂态地电波信号与超声波信号的传输时延，再结合超声波在空气中的传播速度，确定局放源与超声波传感器之间的空间距离，对局放源进行定位。

2.根据权利要求1所述的一种高压开关柜局部放电检测定位系统，其特征在于，所述信号处理采集模块还包括电源管理模块；与所述充电电池连接，用于电池管理。

3.根据权利要求1或2所述的一种高压开关柜局部放电检测定位系统，其特征在于，所述超声波传感器为空气传导式传感器。

4.根据权利要求1或2所述的一种高压开关柜局部放电检测定位系统，其特征在于，所述USB数据采集卡采用的多通道同步数据采集卡。

5.一种高压开关柜局部放电检测定位方法，其特征是，所述方法包括下列步骤：

步骤1：超声波传感器和暂态地电波传感器进行信号检测，得到超声波信号和暂态地电波信号；

步骤2：超声波信号滤波放大器和暂态地电波信号检波放大器分别对从超声波传感器和暂态地电波传感器传来的超声波信号和暂态地电波信号进行处理；

步骤3： USB数据采集卡采用多通道同步数据采集卡对暂态地电波信号和超声波信号进行采集，并发送到平板电脑；

步骤4：平板电脑接收由USB数据采集卡传输来的超声波信号和暂态地电波信号，并进行比对，以暂态地电波信号为时间基准，利用时域波形，确定暂态地电波信号与超声波信号的传输时延，再结合超声波在空气中的传播速度，确定局放源与超声波传感器之间的空间距离；

步骤5：确定局放源是在以超声波传感器为中心，以得到的局放源与传感器之间的空间距离为半径的圆周上。

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