CN102901913A - 一种变电站多电力设备局部放电同步监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站多电力设备局部放电同步监测方法，包括下列步骤：设置一高频屏蔽总线环，在高频屏蔽总线环上布置若干个并接点；在变电站内的各电力设备上分别对应安装若干个传感终端单向传输至高频屏蔽总线环；将一单通道数据采集单元与高频屏蔽总线环连接，设置有通过第一路径和第二路径传输到单通道数据采集单元；将各并接点对应的第一路径和第二路径的长度差设置为不同的值以产生不同的时间差；根据不同的时间差对局部放电信号进行定位。该监测方法操作简单，调试方便，以较低成本与较高精确度对全站需要监测的电力设备进行全方位的、在线同步监测，能够及时发现并消除电力设备所存在的绝缘缺陷，从而提高变电站全站安全运行。

Description

一种变电站多电力设备局部放电同步监测方法

技术领域

本发明涉及一种监测方法，尤其涉及一种局部放电信号的监测方法。

背景技术

局部放电检测作为绝缘诊断的重要手段，因为其能及时有效地反映电力系统电气设备的绝缘状况，在电力领域被广泛普遍应用。目前，国内外基本上都是针对变电站的具体电力设备进行局部放电监测与监测技术的研究，主要应用的检测原理和方法包括脉冲电流法、特高频（UHF，Ultra High Frequency）法、超声波法、化学法、光学法等，其中特高频法和超声波法是比较实用可行的方法。

通常，对于变电站设备的局部放电监测和定位主要是针对GIS、变压器、容性设备等具体单一设备而进行，监测和定位的方法主要包括超声波定位方法、电气定位法和超高频电磁波定位法。其中，超高频电磁波定位法的基本原理是采用超高频传感器接收同一放电源超高频电磁波信号的时间差，然后根据这些时差和电磁波的传播速度进行定位。运用该方法来监测或者定位电力设备局部放电，一般采用便携设备巡检和安装在线监测设备两种方式。巡检方式因其有固定的检测试验周期，不能对设备运行的全过程进行监控。另外，局部放电带电检测对测量人员技术要求高，巡检人员的现场经验判断对检测结果影响比较大。安装在线监测设备是针对单个电力设备设计的。但是在变电站中的任何高压电力设备均可能会发生局部放电故障；如果想要对变电站全站的电气设备实施监测，则需要相应安装多套监测装置以形成一套监测系统。这样的监测系统所需的费用极高且使用效率也低，并且对多个在线监测设备需要付出较大的维护工作量。

此外，如果不采用上述对单个设备安装在线监测装置的现有技术，则还可以采用在全站的立体空间安装一组超宽带特高频传感器阵列接收局部放电发出的电磁波信号的方法。这种方法基于电磁波空间定位技术，利用各个传感器接收到的信号的时差来计算并定位局部放电的位置，满足一套装置就可对变电站全站的电力设备进行局部放电的监测和定位的要求，以获取和分析整个变电站设备的放电情况。但是由于接收放电信号的传感器设置距离离被测设备较远，而放电信号会在空气中的不断衰减，所以这种方法只适合比较明显的局部放电监测和定位。

因此，随着经济和社会的发展，人们对供电可靠性的要求越来越高，希望通过一种低成本、高可靠性的多电力设备局部放电同步监测方法来实现对变电站全站的所有高压电气设备的实时状态的监控。

发明内容

本发明的目的是提供一种变电站多电力设备局部放电同步监测方法，该方法应当能够对变电站内的多个电力设备进行同步监测，通过监测进而定位局部放电的电力设备，从而提前发现电力设备的缺陷，保证变电站电力设备的正常运行。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种变电站多电力设备局部放电同步监测方法，其包括下列步骤：

设置一高频屏蔽总线环，在高频屏蔽总线环上布置若干个并接点；

在变电站内的各电力设备上分别对应安装若干个传感终端，以监测各电力设备的局部放电信号，并将监测到的局部放电信号放大检波后，单向传输至高频屏蔽总线环；

将一单通道数据采集单元与高频屏蔽总线环连接，以使各传感终端监测到的局部放电信号沿着高频屏蔽总线环分别通过第一路径和第二路径传输到单通道数据采集单元，该第一路径为从并接点开始以第一方向沿着高频屏蔽总线环传输至单通道数据采集单元的路径，该第二路径为从并接点开始以与第一方向相反的方向沿着高频屏蔽总线环传输至单通道数据采集单元的路径；

将各并接点对应的第一路径和第二路径的长度差设置为不同的值，以使各传感终端监测到的局部放电信号通过第一路径和第二路径传输至单通道数据采集单元的时间差不同；

根据时间差对局部放电信号进行定位。

本技术方案所述的变电站多电力设备局部放电同步监测方法通过传感终端实时监测局部放电信号，然后根据同一局部放电信号由于双向传播路径的长短不同而导致到达单通道数据采集单元的时间不同而形成的时间差来定位局部放电的电力设备。

本发明的技术方案将一高频屏蔽信号总线设置形成一个环线并在该总环线上并联连接安装在不同电力设备上的传感终端。同时，将每个传感终端设置为包含特高频传感器、特高频宽带放大器、检波器和高频信号隔离器并且按前述顺序依次连接的电路，从而将特高频传感器监测到的局部放电信号进行放大和检波，同时保证局部放电信号在并接到高频屏蔽总线环之前为单向传输，从而防止其他传感终端耦合的局部放电信号反向传输到当前传感终端。具体地，局部放电信号由特高频传感器接收后，传输至特高频宽带放大器放大，然后传输至检波器检波，接着通过高频信号隔离器输出至高频屏蔽总线环。经过放大和检波的局部放电信号在高频屏蔽信号总环线上沿着两个相反的方向（即第一路径和第二路径）传输至单通道数据采集单元，由于第一路径和第二路径的长度不同且长度差值固定，同时局部放电信号的传播速度是一定的，因此对于某一个特定的电力设备来说，其局部放电信号通过第一路径和第二路径分别到达单通道数据采集单元的时间差就是固定的，而各个不同的电力设备所对应的局部放电信号的时间差则是不同的，这些不同的时间差就成为与各电力设备对应的“身份识别码”，通过这些不同的时间差就可以对发生局部放电的电力设备进行定位，达到同步监测多个电力设备的目的。

进一步地，在本发明所述的变电站多电力设备局部放电同步监测方法中，所述传感终端监测的局部放电信号频率范围为500MHz～1.5GHz，即特高频局部放电信号。

进一步地，在本发明所述的变电站多电力设备局部放电同步监测方法中，控制两相邻的并接点之间的距离不小于25m。控制两相邻的并接点之间的距离不小于25m是为了防止传感终端耦合的局部放电脉冲信号沿高频屏蔽总线环到达单通道数据采集单元的两个波形出现重叠而导致不能计算时间差。

进一步地，在本发明所述的变电站多电力设备局部放电同步监测方法中，控制高频屏蔽总线环的长度不超过1000m。由于局部放电信号以一定幅值的波形显示，为了保证每个传感终端所接收的局部放电信号传播到单通道数据采集单元均有一定的幅值，因此需要控制高频屏蔽总线环的长度不宜过长以避免信号在传输过程中的衰减。

进一步地，在本发明所述的变电站多电力设备局部放电同步监测方法中，控制并接点的个数不超过30个。为了使单通道数据采集单元获得准确客观的局部放电信号，最好控制并接点的个数不超过30个。

本发明所述的变电站多电力设备局部放电同步监测方法较之现有的局部放电监测方法，具有下述优点：

（1）能够同时对多个电力设备进行监测，并准确判断发生局部放电的设备位置；

（2）大大降低了变电站设备局部放电同步监测的成本，大幅度减少了监测系统的维护维修支出，有助于提升设有大量电力设备的变电站的在线同步监测能力；

（3）能够提前发现并消除电力设备的缺陷，减少停电事故的发生；

（4）不仅保证了单个电力设备的安全运行，也确保了整个变电站的平稳工作，从而提高变电站的工作效率及智能化水平。

附图说明

图1是本发明所述的变电站多电力设备局部放电同步监测方法在一种实施方式中的工作示意图。

图2显示了在本发明所述的变电站多电力设备局部放电同步监测方法中，由单通道数据采集单元采集的波形计算时间差。

具体实施方式

以下结合具体实施例和说明书附图来对本发明所述的变电站多电力设备局部放电同步监测方法做进一步的解释说明。

如图1所示，本实施例通过下述方法对电力设备局部放电进行同步监测：

在变电站内设置高频屏蔽总线环1，高频屏蔽总环线的长度小于1000m，在变电站的各电力设备上分别安装传感终端3，这些传感终端分别与高频屏蔽总线环于并接点2并接，且两相邻的并接点之间的距离不小于25m。其中各传感终端均包括沿着信号传输的方向依次连接的特高频传感器31、特高频宽带放大器32（增益为40dB）、包络检波器33（时间常数不大于0.1μs）和高频信号隔离器34，局部放电信号被特高频传感器31接收后经过特高频宽带放大器32的放大和包络检波器33的检波，通过高频信号隔离器34输出以保证局部放电信号在并接到高频屏蔽总线环之前为单向传输，从而防止其他传感终端耦合的局部放电信号反向传输到当前传感终端。将单通道数据采集单元4与高频屏蔽总线环1连接，以使各传感终端3监测到的局部放电信号沿着高频屏蔽总线环1分别通过方向相反的第一路径P1和第二路径P2传输到单通道数据采集单元4， 将各并接点2对应的第一路径和第二路径的长度差设置为不同的值，以使各传感终端3监测到的局部放电信号通过第一路径和第二路径传输至单通道数据采集单元4的时间差不同；然后根据时间差对局部放电信号进行定位。

也就是说，如图1所示，如果局部放电发生在安装特高频传感器i的电力设备处，局部放电特高频信号会被超高频传感器Si接收，并通过高频屏蔽总线环1向两个方向传送信号，由于路径不同，其到达单通道数据采集单元4的传输时间也会不同，分别为ti1和ti2，那么通过超高频传感器Si接收的局部放电特高频信号传到单通道数据采集单元4处会存在一个明显的到达时间差△ti= ti1-ti2。同时，由于每个电力设备处的超高频传感器接收到的局部放电信号在单通道数据采集单元4的到达时间差都是特定的且不同的，因此可以用这个到达时间差定位局部放电信号，监测局部放电行为。

图2显示了单通道数据采集单元采集的波形，通过计算局部放电脉冲波形的时差即可计算该信号是由哪个传感器所接受的，从而定位到发生局部放电放电的设备。时差计算可以通过计算所采集信号的能量函数，求取能量函数的拐点确定特高频信号的起始时刻，从而计算时间差∆t。

需要说明的是，在高频屏蔽总线环上布置多个并接点时，多个并接点之间的间隔可以根据变电站现场环境，在满足各项技术参数要求范围内进行设置。同时，可以将超高频传感器安装在距需监测的电力设备相对较近的位置，这样可以保证监测系统具有良好的灵敏度，同时能提高信号的信噪比。

对于超高频传感器而言，内置式超高频传感器可以有效屏蔽各类外部电磁干扰，在内置式超高频传感器不能满足的情况下，也可以使用外置式特高频传感器，并且尽可能消除外部电磁干扰。

要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种变电站多电力设备局部放电同步监测方法，其特征在于，包括下列步骤：

设置一高频屏蔽总线环，在高频屏蔽总线环上布置若干个并接点；

在变电站内的各电力设备上分别对应安装若干个传感终端，以监测各电力设备的局部放电信号，并将监测到的局部放电信号放大检波后，单向传输至高频屏蔽总线环；

将一单通道数据采集单元与高频屏蔽总线环连接，以使各传感终端监测到的局部放电信号沿着高频屏蔽总线环分别通过第一路径和第二路径传输到单通道数据采集单元，所述第一路径为从并接点开始以第一方向沿着高频屏蔽总线环传输至单通道数据采集单元的路径，所述第二路径为从并接点开始以与第一方向相反的方向沿着高频屏蔽总线环传输至单通道数据采集单元的路径；

将各并接点对应的第一路径和第二路径的长度差设置为不同的值，以使各传感终端监测到的局部放电信号通过第一路径和第二路径传输至单通道数据采集单元的时间差不同；

根据时间差对局部放电信号进行定位。

2.如权利要求1所述的变电站多电力设备局部放电同步监测方法，其特征在于，所述传感终端监测的局部放电信号频率范围为500MHz～1.5GHz。

3.如权利要求2所述的变电站多电力设备局部放电同步监测方法，其特征在于，控制两相邻的并接点之间的距离不小于25m。

4.如权利要求3所述的变电站多电力设备局部放电同步监测方法，其特征在于，控制高频屏蔽总线环的长度不超过1000m。

5.如权利要求4所述的变电站多电力设备局部放电同步监测方法，其特征在于，控制并接点的个数不超过30个。

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