CN103930789B - 用于远程监视电气设备中的局部放电的设备和方法 - Google Patents

Abstract

用于远程监视电气设备(1)中的局部放电事件的设备(3a)，包括：用于对传送电力到所述设备的一根或更多根导线(2)中的局部放电脉冲进行探测的一个或更多个传感器(5)。编程的计算机(10)分析测量到的脉冲并且对起源于正在被监视的设备与其它地方的脉冲进行区分。通过分析脉冲形状以及通过将脉冲与传感器附近测量到的局部放电事件进行比较，来实现该区分。该设备使得在不必安装传感器到设备本身的情况下，能够对电气设备中的局部放电事件进行监视。

Description

用于远程监视电气设备中的局部放电的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于远程监视电气设备中的局部放电的设备和方法。本发明也涉及包括这样的设备的设施。

背景技术

局部放电是由高电压应力下电绝缘材料的局部化电击穿导致的。探测和测量局部放电事件是识别电气设备中的潜在电击穿和其它早期故障的有用途径。

探测局部放电事件的现有方法包括在正在被监视的设备上使用传感器以探测由局部放电事件所引起的电脉冲。合适的传感器包括耦合电容器和电感式高频大电流变换器。瞬时地电压探测器已被用来感测开关装置的金属外壳中的间隙处的电磁场，从而探测该开关装置中的局部放电事件。

在各种情况下，必须将传感器放置在被监视的设备附近以探测起源于该设备的放电事件。

通常，电机工作在偏僻且危险的环境中。例如，在油气设施中，其中用来驱动泵和压缩机的电机被安置得远离控制该电机的开关装置，以及可能被安置在爆炸危险环境中。监视多个远程位置处的电气设备包括在每件设备上安装合适的传感器以及进行设置以便将传感器输出中继到方便监视点。当该设备在爆炸危险环境中时，其将受制于严格的安全标准并且任何相关的监视设备也必须满足该标准。这些要求很苛刻，因而通常忽略了对位于爆炸危险环境中的电气设备的局部放电的监视。

本发明的实施例的目的在于解决这些问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于远程监视电气设备中的局部放电事件的设备，包括：一个或更多个传感器，其用于对传送电力到所述设备的一根或更多根导线中的局部放电脉冲进行探测，以及区分装置，其被配置成分析脉冲形状，以及根据所述脉冲形状区分探测到的脉冲，以确定探测到的局部放电脉冲起源于正在被监视的设备还是起源于其它原因。

根据本发明的另一个方面，提供了一种监视电气设备中的局部放电事件的方法，该方法包括以下步骤：在远离所述设备的位置上，安装用于对供给电力到所述设备的导线中的局部放电脉冲进行探测的一个或更多个传感器；探测所述局部放电脉冲；以及分析探测到的脉冲的形状，以区分起源于所述设备的局部放电脉冲与起源于其它原因的脉冲。

因此，本发明使得电气设备中的局部放电事件能够被远程监视而不必连接传感器到该设备本身。因此，在某些实施例中，有可能从单个位置监视若干个不同电气设备，该单个位置通常为开关装置，电力从开关装置被分配到该设备。

每个传感器可能能够探测具有低于1MHz的频率的脉冲，在一个实施例中，频率范围为100KHz至100MHz。

区分装置可以包括：数字转换器，其被配置成从单独的通道上的每个传感器接收数据，以及将所述数据数字化为跨越交变电流的至少一个周期的持续时间并且包括在所述持续时间内来自每个通道的数据的数据块，其中，所述交变电流在每根电导线中被供给到所述设备。所述区分装置可以被配置成扫描每个数据块以探测局部放电脉冲，以及针对每个探测到的局部放电事件，存储包括每个通道的输出的数据段，所述数据段的持续时间被选择为使得其足够短从而在局部放电脉冲被探测到的通道中仅包括探测到的局部放电脉冲。

可以选择所述数据段的持续时间至少为脉冲沿每根导线在所述传感器与所述正在被监视的设备之间传播并返回所花费的时间。这将确保脉冲的任何首次反射也能够在该段内被捕获，因而不会在单独的段中被捕获并且被当作另一事件。同一脉冲的后续反射的幅度将大为减小，因而不大可能触发段捕获，和/或区分装置可通过预测后续反射到达的时间可以忽略这些后续反射。

该设备可以包括一个或更多个附加的局部放电传感器，旨在探测不起源于正在被监视的设备的局部放电事件。这些一个或更多个附加的局部放电传感器可以被配置成只探测不起源于正在被监视的设备的局部放电事件。通过比较每个附加的传感器与被配置成探测导线中的局部放电脉冲的传感器的输出，有可能在导线中识别出不起源于正在被监视的设备的探测到的脉冲。所述一个或更多个附加的传感器可以包括地电压传感器。在这种情况下，所述区分装置可以被配置成将每个传感器(其用于对传送电力到该设备的一根或更多根导线中的局部放电脉冲进行探测)与瞬时地电压传感器的输出进行比较，从而确定探测到的放电脉冲起源于所述正在被监视的设备还是起源于其它原因。特别地，区分装置可以比较每个传感器探测到事件的时间。当在与由瞬时地电压传感器探测到放电事件的时间基本相同的时间在导线中探测到脉冲的情况下，该事件可以被分类为在瞬时地电压传感器附近。

该设备可以包括：两个或多个传感器，用于对传送电力到正在被监视的设备的两根或更多根导线中的局部放电脉冲进行探测，以及比较装置，用于比较由传感器做出的测量值，从而确定测量到的局部放电事件的原因。所述区分装置可以被配置成比较由每个传感器做出的测量值，从而确定测量到的局部放电事件的原因。当一个局部放电事件被两个或多个传感器基本上同时测量到并且具有相似的幅度时，区分装置可以将局部放电事件的原因分类为相间；以及当一个传感器测量到的事件具有远远大于其它传感器测量到的事件的幅度时，将局部放电事件的原因分类为相对地。

区分装置可以测量以下的任意项或者所有项：探测到的局部放电脉冲的上升时间、下降时间、脉冲宽度、频率组成、幅度、极性以及振荡数量。已经发现测量下降时间特别有用，因为当脉冲沿导线传播时该参数趋向于经历最大的改变。

该设备还可以包括：测量装置，测量探测到的脉冲的电荷含量，以及施加装置，用于向测量出的电荷含量施加各自的脉冲保留因子，从而确定脉冲的电荷含量在正在被监视的设备处而不是测量点处的近似值。对于特定的设施，可以经验上确定脉冲保留因子。或者，可以通过指定导线(沿该导线接收到脉冲)的特性来得到脉冲保留因子。这可以包括电缆的长度和/或类型和/或所用的电缆绝缘的类型，比如，XLPW、纸、EPR和PVC。

该设备可以进一步包括测量装置，用于测量探测到的脉冲的下列特性的任意项、某些项或所有项：绝对峰值、平均峰值、平均局部放电和累积局部放电活动。合适的脉冲保留因子也可以被施加到这些数值中的任意项、某些项或者所有项，并且该因子也可以取决于导线的特性。

区分装置也可以被配置成：探测反射脉冲以及测量第一脉冲与第一脉冲的后续反射之间所经过的时间。沿导线行进的脉冲趋向于沿导线从一端被发射回另一端。对于给定的导线，可以测量或计算返回时间。其为脉冲从导线一端行进到另一端并且返回所花费的时间。区分装置可以被配置成确定初始与反射脉冲的探测之间所经过的时间是小于或者基本等于该返回时间。在前一种情况下，可以推断出脉冲起源于在沿导线的长度某处发生的局部放电事件；在后一种情况下，可以推断出脉冲起源于正在被监视的设备中(或者至少导线的一个末端处)的局部放电事件。

当每个传感器的输出被存储在数据段(该数据段具有小于脉冲沿传感器与正在被监视的设备之间的每根导线传播并且返回所花费的时间的持续时间)中时，区分装置可以被配置成扫描每个数据段以识别包含在该段中的任何反射脉冲，并且将在相同的段内已经识别出其对应的反射脉冲的任何探测到的脉冲分类为没有发生在正在被监视的设备中。因为在这样的配置下，来自正在被监视的设备产生的脉冲任何反射脉冲都不会被包括在该数据段中。

在一个实施例中，提供了三个用于探测脉冲的传感器，使得该设备能够监视三相电源的三个相。

该设备可以包括：多组传感器和一个多路复用器，该多路复用器被配置成连接单组传感器到区分装置从而使得能够监视多个设备。

区分装置可以通过可编程的计算机来实现。

该设备可以形成设施的一部分，该设施包括：待监视的电气设备，连接到待监视的设备并用于传送电力到该设备的至少一根导线，以及用于远程监视的设备，其被安装在每根导线上并且远离所述待监视的设备。所述用于监视的设备可以被安装在至少距离待监视的设备50米处，但是其可以被安装在至少距离该设备100米或500米或者更远。导线可以从正在被监视的设备延伸到开关装置，以及用于监视的设备可以被安装在该开关装置中或者其附近。在这种情况下，当用于监视的设备附加地包括瞬时地电压传感器时，该地电压传感器与开关装置相关联。

每根导线可以包括在电缆中。存在用于传导三相电的三根导线。该设备可以包括三个传感器，每个传感器监视相应的一根导线。

正在被监视的设备可以是电机，比如，旋转电机以及在一个示例中为电动机。设施可以包括多个机器，其中每一个被连接到三根电导线(可以包括在三芯电缆中，或者由三根单芯电缆或者其它电缆提供)，以及该设备可以包括被分别连接到该设备的三根导线的单组三个传感器。也可以将每组传感器连接到多路复用器，其被配置成将每组传感器的输出依次提供给区分装置。

待监视的设备可以位于爆炸危险环境中，而用于监视的设备可以位于该爆炸危险环境外。

附图说明

为了使本发明能够被更清楚地理解，将参考附图对本发明的实施例进行描述(仅通过示例的方式)，其中：

图1是电气设施的示意图；

图2是图1中的设施的局部放电监视设备的示意图；

图3是示出了图2中的局部放电监视设备的运行的流程图；

图4示出了由相间以及相对地局部放电事件引起的电机产生的局部放电脉冲；

图5示出了在图1中的设施的电机处以及开关装置处测量的电机产生的局部放电脉冲；

图6示出了正局部放电脉冲；

图7示出了在电机处以及在该电机的开关装置处测量的校准脉冲；

图8示出了在电机处以及在该电机的开关装置处测量的由相对地局部放电事件引起的局部放电脉冲；

图9示出了在电机处以及在该电机的开关装置处测量的由相间局部放电事件引起的局部放电脉冲；以及

图10是具有示例局部放电脉冲的电气设施的示意图。

具体实施方式

参考附图，电气设施包括三相电机1。电机1经由具有接地护套的三芯电缆2被供给三相6.6千伏电力。电缆2从电机1延伸大约1000米到达开关装置，该开关装置位于壳体3中，用于控制经由电缆2向电机1的电流供给。电机1位于爆炸危险(Ex)环境4中。电缆2延伸到Ex环境4之外。开关装置和壳体3不位于Ex环境中。

提供了用于探测和测量电机中发生的局部放电事件的设备3a。该设备在图2中被示意性地示出。在电机中通常由于绝缘材料的击穿或者导线之间的间隙不足而发生局部放电事件，这导致电机定子绕组的不同相之间或者相与地之间产生电荷流动。

局部放电探测设备包括三个宽带高频大电流(HFCT)变换器传感器5，其被安装在开关装置壳体内的用于供给三相电力到电机1的各个导线上。或者，这些传感器可以被安装在开关装置壳体外的各个导线上。由申请人供应的型号为HCFT140-100HC和HFCT100-50HC的传感器是合适的。该局部放电探测装置还包括也位于开关装置的壳体3内的单个瞬时地电压(TEV)电传感器6。与HFCT传感器一样，TEV传感器可以替代性地位于开关装置壳体3外。该监视设备的剩余部分在开关装置壳体3的外面。

可以使用任何合适的替代的传感器，比如，HV耦合电容器。

与电机1相关联的四个传感器5,6和任何附加的传感器7一起被连接到多路复用器8。多路复用器8输出四个通道到四通道宽带数字转换器9，该四通道宽带数字转换器9又连接到个人计算机10。数字转换器9具有至少100MS/s的采样率和至少50MHz的带宽。计算机10提供至少2Mpts/通道的采样内存。垂直分辨率为至少8bit，但优选地为14bit。

应当理解，为了监视单个电机，不需要所述多路复用器。但是，在提供了多路复用器的情况下，这将使得多组其它的用于监视附加电机或其它设备(未示出)的局部放电传感器7能够被依次连接到数字转换器和PC，从而使得所有的设备能够被监视。

计算机10被连接到因特网11，并且计算机10被设置有监视控制和数据采集(SCADA)接口12。该计算机可以替代性地或者附加地被设置有任何其它合适的网络连接或接口。

在运行中，多路复用器8将与电机1相关联的所有四个传感器5,6的输出馈送到数字转换器9。在要监视另一个电机或设备的情况下，多路复用器8会将选定的一组四个传感器的输出馈送到数字转换器9。

数字转换器以20或16.67ms块(对应于一个50或60Hz的电力周期)对从所有四个传感器接收到的数据同步地数字化，获得许多短时的脉冲事件，通常在每个块内为100ns至10μs。或者，这些块可以跨越多个电力周期。所述计算机运行软件以获得传感器捕获的数据，以及应用包括数字信号处理技术(比如，波形分析)在内的各种技术，从而提取与局部放电事件有关的数据并且将其分类。

扫描每个通道的数据块以识别和捕获可能由局部放电事件引起的脉冲事件。以多通道数字化信号的短数据段的形式记录每个局部放电事件。由在任一通道上探测到有局部放电脉冲特性的数字信号的特征来触发事件捕获。例如，可以监视每个通道上的信号电平及其计算出的一阶和二阶时间导数，以识别信号或者其时间导数改变极性的时刻。峰值信号电平和/或零交叉之间的持续时间和/或转折点的合适组合可触发段捕获。

多通道数字化信号被暂时存储在内存中而回溯性地处理该信号以“实时”探测局部放电事件，所以每个捕获的数据段可能包括在段捕获被触发的时间点之前的数据。因此，计算机被设置为使得每个段开始于被探测到的局部放电脉冲峰值之前的指定时段，从而确保脉冲的起点能够被捕获。这可以是被探测到的峰值之前大约5μs，但是也可以短至1μs。

每个段的持续时间被选择成至少为电缆的返回时间(脉冲沿电缆的长度行进并且返回所用的时间)，目的在于捕获局部放电脉冲及其在一个或者多个通道上的第一次反射，所有这些应该起源于同样的局部放电事件。该持续时间可以是大约10μs或者更长的固定的段持续时间。这确保在电缆的一端第一次探测到脉冲后，被该电缆的另一端反射并且被第二次探测到的已经行进了两倍电缆长度的反射脉冲能够在与第一脉冲相同的数据段中被捕获。从而避免该反射脉冲触发另一个数据段的捕获。

相同脉冲的后续反射的幅度将随着脉冲沿电缆来回传播而减小，并且可以通过忽略具有低于某阈值的幅度的脉冲或者通过预测它们到达传感器的时间来忽略这些脉冲。

由于每个局部放电脉冲与50/60Hz电力周期相比非常短暂，所以捕获的数据与整个周期的数字化信号相比较是稀疏的，即使在每个电力周期内都发生大量局部放电事件的情况下也是如此。这使得相关的高分辨率、多通道脉冲数据能够被相对有效地存储、传输和处理。

当在电机1中发生局部放电事件时，将导致高频电磁脉冲沿电缆2传播到开关装置和局部放电探测设备。通过探测和测量这些脉冲，该局部放电探测设备能够探测电机1中的局部放电事件及其幅度，这对识别电机中的故障或潜在故障从而允许在早期采取补救措施而言是有用的。这限制了电机停止运行时间并且降低了严重故障或其它事件的风险。

发生在电路中其它地方(例如，在开关装置或者电缆2中)的局部放电事件也将导致脉冲沿电缆传播，并且通过脉冲传感器5也将探测到这些脉冲。

为了探测、分类和测量起源于电机(与电气系统中的其它地方相对)的局部放电事件，计算机软件使用了各种技术。

通过同时分析来自所有四个传感器的输出并且对其进行比较，有可能区分由电机中和开关装置中的局部放电事件所引起的脉冲。HFCT传感器5将探测电缆2中携带三相电的三根导线内的脉冲。导线中的脉冲可以由电气系统中任何点处的局部放电事件引起。TEV传感器6仅对开关装置壳体3中由发生在该开关装置中的局部放电事件引起的瞬时电压敏感。因此，当TEV传感器6和一个或者多个HFCT传感器5同时或者基本上同时探测到脉冲时，计算机将该探测到的事件识别为该开关装置附近的事件，即，并非起源于电机1中。在这种情况下，在基本相同的时间可以在TEV传感器和一个或者多个HFCT传感器的输出端上看到脉冲，因此脉冲在相同的四通道数据段内。

进一步分析捕获的脉冲以区分由相间局部放电事件和相对地局部放电事件引起的脉冲。为了达到该目的，计算机10将比较由三个HFCT传感器5测量的信号。对于相对地局部放电事件，通常只在单个相上显著地看到脉冲，该相即为放电所发生的相。对于相间局部放电事件，由于局部放电发生在两个或者三个相之间，所以在两个(有时为所有三个)相上看到具有相似幅度的脉冲。当脉冲同时发生在两个或者更多相上(但却未被TEV传感器6检测到)时，该事件被分类为相间事件，并且识别出所涉及的相。或者，只有当在两个以上传感器上同时测量到脉冲并且测量的脉冲中的两个脉冲具有相反的极性和相似的幅度时，该事件才可能被分类为相间事件。当各个脉冲的幅度在彼此的20％以内时，这些脉冲被认为具有相似的幅度。

当仅在一个相上显著地测量到脉冲(但是不是在TEV传感器6上)时，该事件被分类为相对地事件。在实际中，相对地事件可能在多于一个相上引起脉冲，但是在一个相上测量到的脉冲将远大于在其它相上测量到的脉冲。因此，当在一个相上探测到脉冲的幅度为在另一个相上同时探测到的脉冲的幅度的至少10倍时，该事件被分类为相对地事件。

不同通道上的同时脉冲都将在相同的数据段内被探测。

图4示出了由相间以及相对地局部放电事件引起的电机产生的局部放电脉冲。

然后分析探测到的脉冲的脉冲波形以进一步区分起源于电机中的局部放电事件与起源于其它源(比如，电缆和开关装置)中的局部放电事件。也采取措施以区分局部放电脉冲和一般噪声。

电缆2充当低通滤波器，导致当脉冲从电机1沿电缆2传播时脉冲形状变化。当脉冲沿电缆传播时，其也被衰减。图5示出了数据段，该数据段示出在电机处(上图)测量的局部放电脉冲以及在开关设备处(下图)测量的同一脉冲。在电机处测量的脉冲具有更大的初始峰值高度，并且存在若干跟随的振荡。相比之下，在开关装置处测量的脉冲基本上包括高度大大降低的单个峰。实际上，较高频已经被过滤掉，并且该脉冲已经开始呈现“鲨鱼翅”形状。通过识别具有这些特性的脉冲，计算机能够将其与起源于开关装置处的脉冲和一般噪声信号区分开来。为了描述脉冲形状的特性，计算机10计算下列参数中的部分或者全部：上升时间、下降时间、脉冲宽度、频率组成、幅度、极性和振荡数量。可以将这些参数与计算机10所存储的值进行比较，当这些参数落在存储的范围以外时，可以相应地对脉冲进行分类：起源于或不起源于电机1。

图6示出了典型的正局部放电脉冲，其中示出了脉冲上升时间、下降时间和脉冲宽度的测量值。在该示例中，上升时间是在脉冲的上升沿高度的大体10％至90％之间测量的，下降时间是在脉冲的下降沿高度(幅度)的大体90％至10％之间测量的，脉冲宽度是在上升沿和下降沿高度的大体50％处之间测量的。可替代地，或者另外地，可以在上升沿和下降沿高度的10％处之间测量脉冲宽度。然后，这些测量值连同脉冲主频率的频率测量值，可以在基于知识规则的分析算法中使用，从而分析在脉冲传播时的脉冲形状。如果脉冲上升时间快并且峰值频率在MHz范围内，则源被视为在传感器附近。如果上升时间较慢，在数百纳秒范围内，则该源被视为是电缆或者电机。

对于这些探测到的已经被分类为起源于机器或者电缆的脉冲，通过比较在数据段内捕获的脉冲的测量特性来扫描包含脉冲的数据段是否有反射脉冲。沿电缆2行进的脉冲在电缆的末端将被反射并且沿电缆往回传播。对于给定长度的电缆，脉冲将花费给定时长从电缆2的一端行进到另一端并且返回，这被称为电缆返回时间。对于给定长度的电缆，可以通过从电缆的一端沿电缆发送测试脉冲然后测量在发射点处接收到反射脉冲之前所经过的时间来测量或者计算该返回时间。计算机10被设置为测量原始脉冲与任何后续脉冲(其在相同的数据段中被识别为反射脉冲)的探测之间所经过的时间。如果在小于电缆返回时间的时间段(或者至少小于电缆返回时间的选择阈值时间)之后探测到反射脉冲，则该脉冲被识别为起源于电缆2，并且因此不起源于电机1。

在该阶段，计算机能够识别起源于电机并且因而是感兴趣的那些脉冲，并且将其起源分类为：相间事件或者相对地事件。

测量这些脉冲的幅度是有用的。然而，由于脉冲被电缆衰减，所以在开关装置处测量的脉冲幅度并不对应于在机器处测量的脉冲幅度。通过两种方式来补偿该衰减效应。首先，测量电荷含量(通过积分得到的脉冲下的面积)而不是峰值脉冲幅度。在一个示例中，在长度大约900米的电缆上，峰值脉冲幅度沿电缆的长度方向被衰减了超过80％，而同一脉冲的电荷含量被衰减了少于20％。所以，与峰值脉冲幅度相比，脉冲的电荷含量受脉冲沿电缆的传输的影响明显较小。其次，向测量出的电荷量施加脉冲保留因子，以使测量值接近于在机器处应当测量到的测量值。经由用于给定的设施的校准脉冲注入可以经验上地确定适当的因子。对于具有1000米交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆的设施，大约0.79的脉冲保留因子被认为是合适的。因此，计算机将为该局部放电脉冲的电荷含量计算一个数值，该数值接近于在机器处应当测量到的数值。

参考图6中所示的示例脉冲，可以通过下式来计算行波脉冲的电荷含量q：

$q=\frac{1}{Z_{Tr}}{\∫}_{t_0}^{t_1}i\left(t\right)dt$ (等式1)

其中，Z_Tr是HFCT传感器的转移阻抗，以及积分限t₀和t₁定义了局部放电事件波形的时间。局部放电脉冲的有效电荷含量(以库伦为单位来测量)实际上为该局部放电脉冲下面的面积。

可以通过在去激励电机的定子绕组上注入低电压校准脉冲，并且在向该电机供电的电缆的每个末端处测量该脉冲以估计从定子绕组到局部放电测量点的电荷含量的保留，来计算电机设施的脉冲保留因子。图7示出了在这样的测试期间在电缆的每个末端处测量的局部放电脉冲(在100MS/s的采样率下捕获)。上图示出了在电机处测量的脉冲，下图示出了在电机的开关装置(位于远离电机的电机电缆的一端)处测量的脉冲。

下表提供了两个测试电机设施的每个相的脉冲保留因子，其由直接校准脉冲注入获得，并且也通过在电机电缆的开关装置和电机末端处进行的局部放电测量计算得出。该校准测试得到了脉冲保留因子0.45，其与通过实际的局部放电脉冲波形计算得到的脉冲保留因子(0.50)相差很小。为了考虑到脉冲衰减，校准脉冲注入是有用的，并且其提供了对远程电机或其它高压装置设备的可靠的远程局部放电监视。

然后，施加合适的脉冲保留因子以修正探测到的脉冲的测量幅度。也可以计算探测到的脉冲的其它特性，比如，绝对峰值、平均峰值、平均局部放电以及累积局部放电，并且可以施加合适的脉冲保留因子来修正这些数值。

对从电力周期块中提取的所有数据段重复这一分析，并且对每个后续的块也继续进行同样的分析。

由计算机进行的数据分析的结果经由图形用户界面13来显示以及存储以留待将来使用。可以使计算机显示已经被分类为起源于电机1的脉冲的细节，或者至少显示没有被分类为起源于电机以外的其它地方的所有脉冲。这些脉冲可以被进一步分类为由相间或者相对地事件所引起。对于任何已识别的脉冲，可以使计算机提供有关这些脉冲的选择的数据，包括绝对峰值、平均峰值、平均局部放电活动以及累积局部放电活动。

计算机可被设置为在满足某个预定标准的局部放电事件出现时生成报警信号，例如，当特定类的局部放电事件的幅度超过预定的数值时。可以经由因特网或者SCADA接口将数据和/或报警信号发送到远程位置和/或从远程位置接收数据和/或报警信号。

根据本发明的设备被用来沿350米PVC绝缘电缆监视10千伏、800千瓦四极感应电机。图8示出了由电机处的相对地局部放电事件产生的局部放电脉冲的脉冲参数，这些参数由位于电缆的远离电机、接近电机的开关装置的一端处的设备来测量(下图)，以及由位于电缆的接近电机的另一端处的相似设备来测量(上图)。计算出的局部放电脉冲的特性如下表所示：

通过比较在电缆的每个末端处做出的脉冲波形测量值，可以对脉冲沿电缆行进时的衰减和扩散效应进行评估。从电机定子发出的局部放电脉冲沿电缆传播时其幅度会衰减并且形状会扩散(脉冲展宽)。在这种情况下，当脉冲从电缆的一端行进到另一端时，所有三个脉冲定时测量值(L1，L2和L3)将增大介于2.5至6.4的因子。

根据本发明的设备被用来沿350米PVC绝缘电缆监视10千伏、2400千瓦两极感应电机。图9示出了由电机处的相间局部放电事件产生的局部放电脉冲的脉冲参数，这些参数由位于电缆的远离电机、接近电机的开关装置的一端处的设备来测量(下图)，以及由位于电缆的接近电机的另一端处的相似设备来测量(上图)。每组设备计算的局部放电脉冲的特性如下表所示：

通过比较在电缆的每个末端处做出的脉冲波形测量值，可以对脉冲沿电缆馈线行进时的衰减和扩散效应进行评估。从电机定子发出的局部放电脉冲的幅度会衰减并且形状会扩散(脉冲展宽)。在这种情况下，当脉冲从电缆的一端行进到另一端时，所有三个脉冲定时测量值将增大介于2.25至8.6的因子。

图10示出了起源于电机14、电缆15和开关装置16的局部放电脉冲的数据段。不同的脉冲形状是电机、电缆和开关装置中的局部放电事件的特性，因此，分析该形状能够对来自这些源的脉冲进行区分。

本发明向现有的用于测量机器中的局部放电事件的技术赋予了重要的优点。经由电力电缆能够远程监视局部放电事件，避免将局部放电监视设备安装在机器上。这降低了设施的复杂性，减少了监视多个机器所需要的设备的数量，以及意味着当待监视的机器位于爆炸危险环境中时不需要将局部放电监视设备清理以在该环境下使用。使用多路复用器使得能够使用单个数字转换器和计算机来监视多个机器。

仅以示例的方式对上述实施例进行了描述。在不脱离权利要求中所限定的本发明的范围的情况下，许多变体是可能的。

Claims (27)

1.一种用于远程监视电气设备中的局部放电事件的监视设备，所述监视设备包括：

一个或更多个传感器，其用于在远离所述电气设备的位置处对传送电力到所述电气设备的一根或更多根导线中的局部放电脉冲进行探测，以及

区分装置，其被配置成分析脉冲形状，以及根据探测到的脉冲的脉冲形状来区分探测到的脉冲，以确定探测到的局部放电脉冲中的每一个起源于正在被监视的电气设备还是起源于其它原因，

其特征在于，所述监视设备还包括：一个附加的局部放电传感器，该附加的局部放电传感器被配置成只探测不起源于正在被监视的所述电气设备的局部放电脉冲，

其中，所述区分装置被配置成比较每个传感器的输出与所述附加的局部放电传感器的输出，从而确定在所述一根或更多根导线中探测到的放电脉冲起源于正在被监视的所述电气设备还是起源于其它原因。

2.根据权利要求1所述的监视设备，其中，所述区分装置包括：数字转换器，其被配置成从单独的通道上的每个传感器接收数据，以及将所述数据数字化为跨越交变电流的至少一个周期的持续时间并且包括在所述持续时间内来自每个通道的数据的数据块，所述交变电流在每根电导线中被供给到所述电气设备。

3.根据权利要求2所述的监视设备，其中，所述区分装置被配置成扫描每个数据块以探测局部放电脉冲，以及针对每个探测到的局部放电事件，存储包括每个通道的输出的数据段，所述数据段的持续时间被选择为使得在局部放电脉冲被探测到的通道中仅包括探测到的局部放电脉冲。

4.根据权利要求2所述的监视设备，其中，所述区分装置被配置成扫描每个数据块以探测局部放电脉冲，以及针对每个探测到的局部放电事件，存储包括每个通道的输出的数据段，所述数据段的持续时间被选择至少为脉冲沿每根导线在所述传感器与正在被监视的所述电气设备之间传播并返回所花费的时间。

5.根据权利要求1所述的监视设备，包括：

两个或多个所述附加的局部放电传感器，两个或多个所述附加的局部放电传感器中的每一个被配置成只探测不起源于正在被监视的所述电气设备的局部放电脉冲，

其中，所述区分装置被配置成将用于对传送电力到待监视的设备的一根或更多根导线中的局部放电脉冲进行探测的每个传感器的输出与每个附加的局部放电传感器的输出进行比较，从而确定在所述一根或更多根导线中探测到的放电脉冲起源于正在被监视的所述电气设备还是起源于其它原因。

6.根据权利要求1或5所述的监视设备，其中，每个附加的局部放电传感器是瞬时地电压传感器。

7.根据权利要求1所述的监视设备，包括：

两个或多个传感器，用于对传送电力到待监视的电气设备的相应的两根或更多根导线中的局部放电脉冲进行探测，并且，

其中，所述区分装置被配置成比较由每个传感器做出的测量值，从而确定测量到的局部放电事件的原因。

8.根据权利要求7所述的监视设备，其中，所述区分装置被配置成：当一个局部放电事件被两个或多个传感器基本上同时测量到并且具有相似的幅度时，将该局部放电事件分类为相间事件；以及当一个传感器测量到的局部放电事件的幅度远远大于另外的一个或更多个传感器测量到的该局部放电事件的幅度时，将该局部放电事件分类为相对地事件。

9.根据权利要求1所述的监视设备，其中，所述区分装置被配置成测量以下的任意项或者所有项：探测到的局部放电脉冲的上升时间、下降时间、宽度、频率组成、幅度、极性以及振荡数量。

10.根据权利要求1所述的监视设备，其中，所述区分装置被配置成测量以下参数中的任意项或者所有项：探测到的局部放电脉冲的电荷含量、绝对峰值、平均峰值以及平均局部放电和累积局部放电。

11.根据权利要求10所述的监视设备，其中，所述监视设备还包括施加装置，用于向每个测量参数施加各自的脉冲保留因子，从而确定所述参数在正在被监视的电气设备处而不是测量点处的近似值。

12.根据权利要求1所述的监视设备，其中，所述区分装置被配置成：识别在每根导线中探测到的反射脉冲，测量在原始脉冲与反射脉冲的探测之间所经历的时间，以及将测量的初始脉冲与反射脉冲之间所经历的时间与一存储值相比较，从而确定探测到的放电脉冲起源于正在被监视的电气设备还是起源于其它原因。

13.根据权利要求12所述的监视设备，其中，所述存储值等于或大于脉冲沿每根导线在所述传感器与正在被监视的电气设备之间传播并返回所花费的时间。

14.一种用于远程监视电气设备中的局部放电事件的设施，所述设施包括：待监视电气设备，连接到所述待监视电气设备并用于传送电力到所述待监视电气设备的至少一根导线，以及被安装在每根导线上并且远离所述待监视电气设备的根据权利要求1-5或7-13中任一项所述的监视设备。

15.根据权利要求14所述的设施，其中，所述监视设备被安装在距离所述待监视电气设备至少50米处。

16.根据权利要求14所述的设施，其中，每根导线从所述待监视电气设备延伸到用于控制所述待监视电气设备的开关装置，以及所述监视设备被安装在所述开关装置中或附近。

17.根据权利要求16所述的设施，其中，当每个附加的局部放电传感器是瞬时地电压传感器，所述瞬时地电压传感器与所述开关装置相关联。

18.根据权利要求14所述的设施，其中，每根导线被包括在电缆中。

19.根据权利要求14所述的设施，其中，存在用于传导三相电的三根导线，并且所述监视设备包括三个传感器，每个传感器监视相应的一根导线。

20.根据权利要求14所述的设施，其中，所述待监视电气设备位于爆炸危险环境中，所述监视设备位于所述爆炸危险环境外。

21.一种监视电气设备中的局部放电事件的方法，该方法包括以下步骤：

在远离所述电气设备的位置上，安装用于对供给电力到所述电气设备的导线中的局部放电脉冲进行探测的一个或更多个传感器；

探测所述局部放电脉冲；以及

分析探测到的脉冲的形状，以区分起源于所述电气设备的局部放电脉冲与起源于其它原因的脉冲，

其特征在于，所述方法还包括以下步骤：提供一个附加的局部放电传感器，该附加的局部放电传感器被配置成只探测不起源于所述电气设备的局部放电脉冲，以及将所述一个或更多个传感器的输出与所述附加的局部放电传感器的输出进行比较，从而确定由所述一个或更多个传感器探测到的放电脉冲起源于所述电气设备还是在所述传感器附近。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，每个传感器被安装在距离所述电气设备至少50米处。

23.根据权利要求21所述的方法，包括以下步骤：

提供两个或多个附加的局部放电传感器，所述两个或更多个附加的局部放电传感器中的每一个被配置成只探测不起源于正在被监视的电气设备的局部放电脉冲，以及将所述一个或更多个传感器与所述附加的局部放电传感器的输出进行比较，从而确定由所述一个或更多个传感器探测到的局部放电脉冲起源于所述电气设备还是在所述传感器附近。

24.根据权利要求21或23所述的方法，其中，每个附加的局部放电传感器为瞬时地电压传感器。

25.根据权利要求21所述的方法，包括步骤：计算探测到的局部放电脉冲的电荷含量。

26.根据权利要求25所述的方法，包括步骤：向计算出的电荷含量施加脉冲保留因子，以确定所述脉冲在所述脉冲的起源处的近似电荷含量。

27.根据权利要求21所述的方法，包括步骤：同时监视两根或更多根导线，并且比较每根导线中的局部放电脉冲的出现时间，从而确定所述局部放电脉冲的原因。