CN104535902A - 局部放电脉冲检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种局部放电脉冲检测系统。其中，局部放电脉冲检测系统包括：采集设备，用于采集局部放电脉冲信号，其中，采集设备包括高频局放带电检测模块、暂态地电压局放带电检测模块、超声波局放带电检测模块和特高频局放带电检测模块；以及信号处理器，与高频局放带电检测模块、暂态地电压局放带电检测模块、超声波局放带电检测模块和特高频局放带电检测模块分别相连接，用于处理采集到的局部放电脉冲信号。通过本发明，解决了现有技术中检测到的放电脉冲信号的频段比较单一的问题，达到了实现全频段的覆盖性检测的效果。
Description
技术领域
本发明涉及放电检测领域，具体而言，涉及一种局部放电脉冲检测系统。
背景技术
绝缘的破坏或局部老化，多是从局部放电(Partial Discharge，简称为PD)，后文用此简写)开始的。由于绝缘内部电场分布的不均匀性或存在缺陷或杂质，使局部电场集中，在电场集中的地方，就有可能使局部绝缘(如油隙或固体绝缘等)击穿或沿固体绝缘表面放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，而不会立即形成整个绝缘贯通性的击穿或闪络，称之为局部放电。气隙的放电时间很短，通常在10～100纳秒以内。油隙放电时间较长，约为数微秒或更长。
局部放电的产生，总是伴随着高频脉冲、电磁辐射、介质损耗、声、光、热和化学过程等现象。对绝缘内局部放电的探测，可根据这些不同的现象采用相应的方法来测量。每一种测量方法都有它本身的规律性，所测得的量值各自反映了局部放电的一个侧面。
发明人发现，现有的局部放电检测系统通常仅能够检测到某一个频段的放电脉冲信号，对放电脉冲信号的检测单一，导致无法对局部放电脉冲信号进行全面检测，影响对局部放电脉冲的分析。
针对现有技术中检测到的放电脉冲信号的频段比较单一的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种局部放电脉冲检测系统，以解决现有技术中检测到的放电脉冲信号的频段比较单一的问题。
为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种局部放电脉冲检测系统。根据本发明的局部放电脉冲检测系统包括：采集设备，用于采集局部放电脉冲信号，其中，所述采集设备包括高频局放带电检测模块、暂态地电压局放带电检测模块、超声波局放带电检测模块和特高频局放带电检测模块；以及信号处理器，与所述高频局放带电检测模块、暂态地电压局放带电检测模块、超声波局放带电检测模块和特高频局放带电检测模块分别相连接，用于处理采集到的局部放电脉冲信号。
进一步地，所述高频局放带电检测模块包括高频局放传感器，所述暂态地电压局放带电检测模块包括暂态地电压局放传感器，所述超声波局放带电检测模块包括超声波局放传感器，所述特高频局放带电检测模块包括特高频局放传感器。
进一步地，所述信号处理器包括信号放大与滤波单元，所述信号放大与滤波单元与所述高频局放带电检测模块、所述暂态地电压局放带电检测模块、所述超声波局放带电检测模块和所述特高频局放带电检测模块分别相连接，用于对所述局部放电脉冲信号进行滤波放大处理。
进一步地，所述信号处理器还包括：数据采集卡，与所述信号放大与滤波单元相连接，用于检测采集到的局部放电的单脉冲信号；处理终端，与所述数据采集卡相连接，用于通过软件对采集到的信号处理。
进一步地，所述信号处理器包括数字示波器，所述数字示波器与所述信号放大与滤波单元相连接，用于检测采集到的局部放电的单脉冲信号。
进一步地，所述信号处理器还包括：脉冲校准器，所述脉冲校准器与所述数字示波器相连接。
进一步地，所述高频局放带电检测模块用于从容性设备末屏接地线或电缆接地线、交叉互联线中提取局部放电信号。
进一步地，所述高频局放带电检测模块包括信号采集单元、高频CT和同步线圈，其中，所述高频CT卡在所述容性设备末屏接地线或电缆接地线上，所述同步线圈卡在接地线或电缆本体上并与所述信号采集单元连接。
根据本发明实施例，通过利用高频局放带电检测模块、暂态地电压局放带电检测模块、超声波局放带电检测模块和特高频局放带电检测模块对电力设备发生的局部放电信号进行检测，解决了现有技术中检测到的放电脉冲信号的频段比较单一的问题，达到了实现全频段的覆盖性检测的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的局部放电脉冲检测系统的示意图；
图2是根据本发明实施例的电缆或容性设备测试接线示意图；以及
图3是根据本发明实施例的电缆中间接头测试接线示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列元器件的装置、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些元器件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些装置、系统、产品或设备固有的其它元器件。
本发明实施例提供了一种局部放电脉冲检测系统。
图1是根据本发明实施例的局部放电脉冲检测系统的流程图。如图1所示，该局部放电脉冲检测系统包括：采集设备10和信号处理器20。
采集设备10用于采集局部放电脉冲信号，其中，采集设备10包括高频局放带电检测模块101、暂态地电压局放带电检测模块102、超声波局放带电检测模块103和特高频局放带电检测模块104。
其中，高频局放带电检测模块101用于采集高频(15MHz-40MHz)放电脉冲信号，暂态地电压局放带电检测模块102用于采集暂态地电压(1MHz-30MHz)的放电脉冲信号，超声波局放带电检测模块103用于采集全超声波(20kHz-1MHz)的脉冲信号，特高频局放带电检测模块104用于检测特高频(300MHz-3GHz)频段的放电脉冲信号。
信号处理器20与高频局放带电检测模块101、暂态地电压局放带电检测模块102、超声波局放带电检测模块103和特高频局放带电检测模块104分别相连接，用于处理采集到的局部放电脉冲信号。
信号处理器20可以用于对采集到的各频段的放电脉冲信号进行处理，例如，对放电脉冲信号的发生时间进行检测，或者对放电次数进行检测，还可以是对单脉冲信号进行特征分析和检测。
根据本发明实施例，通过利用高频局放带电检测模块、暂态地电压局放带电检测模块、超声波局放带电检测模块和特高频局放带电检测模块对电力设备发生的局部放 电信号进行检测，解决了现有技术中检测到的放电脉冲信号的频段比较单一的问题，达到了实现全频段的覆盖性检测的效果。
优选地，高频局放带电检测模块包括高频局放传感器，暂态地电压局放带电检测模块包括暂态地电压局放传感器，超声波局放带电检测模块包括超声波局放传感器，特高频局放带电检测模块包括特高频局放传感器。
优选地，高频局放带电检测模块用于从容性设备末屏接地线或电缆接地线、交叉互联线中提取局部放电信号。
进一步地，高频局放带电检测模块包括信号采集单元、高频CT和同步线圈，其中，高频CT卡在容性设备末屏接地线或电缆接地线上，同步线圈卡在接地线或电缆本体上并与信号采集单元连接。
具体地，高频局放带电检测技术对容性设备末屏接地线(包括电缆接地线)进行高频局放检测。该类检测设备采用电磁耦合的方法，利用高频CT从容性设备末屏接地线或电缆接地线、交叉互联线中提取信号，通过滤波、信号特征提取、频谱分析等手段将放电脉冲信号从外界噪声干扰中分离出来，并对放电类型进行识别，达到发现输变电设备潜在缺陷的目的。仪器主要包括信号采集单元(主机)、高频CT、同步线圈。信号采集单元主要有高频检测通道、同步输入以及通讯接口。高频检测通道可测量接地线或交叉互联线上采集的PD信号，采样频率为一般为100MHz，带宽一般为16kHz至30MHz，这样的采样频率和带宽完全满足局放测试的要求。现场测试时将高频CT卡在容性设备末屏接地线或电缆接地线上，同步线圈卡在接地线或电缆本体上并与信号采集单元连接，如图2和图3所示，其中，201是指电缆或者其他容性设备，202是指末屏接地线或电缆接地线，203是指高频CT，204是指同步线圈。
本发明实施例中，对于暂态地电压局放带电检测模块，如果高压柜(如金属铠装开关柜或电缆终端)相对地绝缘有局放，少量放电将会通过电容从高压导体系统转移到接地的金属铠装上。转移的放电量很小，通常用皮库来计量(pC)。放电转移通常发生在纳秒之间。由于电量为时间和电流之和，1000pC的放电持续10ns将产生100mA的电流。对于这种短暂的冲击，检查样本的表现不再是集中元件而展现的是传输线效应。其电气性能主要由样本的分布电容和电感决定。当局放发生时，电磁波从放电点向外传导。这些波产生的电流进而产生电压，电压值等于电流及其流经的阻抗之积。因此，1000pC的局放能够在10ns内局部地将地电位抬高1到7伏。这一电压脉冲在金属铠装内传导最终从开口、接头、面板等间隙释出。它们能够在铠装外传导，因而可以用容性探头检测。
使用暂态地电压方法探测、测量和定位高压设备的局放部位。将一个、两个和多 个探头放在待测设备的接地的金属铠装上来测量。仪器接收局部放电产生的短期暂态电信号，每次探测到局放即给出视觉和声音的指示。仪器可以测量暂态电过程的峰值。而且能够构建暂态的传播方向。
本发明实施例中，对于超声波局放带电检测模块，超声波局放检测技术主要适用于空气中的放电检测。声的干扰主要是机械振动和电磁振动，其频率一般小于10kHz，而空气中的放电频率非常丰富，一般高于10kHz。超声波检测主要采用20kHz以上频带，可不受外部噪声的干扰。通常认为，当在被测设备外壳的接缝处进行测量时，由于探头完全置于设备体外，放电信号通过绝缘介质衰减很严重，灵敏度较差、定量分析比较困难，仅对局放初测及比较严重的空气中的放电才比较有效。但是，现场检测实践表明当处于某一发展阶段的缺陷主要反应为振动信号时，超声检测方法发现缺陷是具有优势的。超声波局部放电带电检测仪可以把接收到的超声波信号转化成可听的声音信号。这种可听的信号可以用耳机收听，也可以储存下来供其它人员使用。
本发明实施例中，对于特高频局放带电检测模块，特高频局放检测技术是目前国际上对GIS类设备普遍采用的带电检测技术。GIS中各种形式的放电，如电晕、杂质粒子的放电、浇注环氧树脂内部气隙的放电，持续时间短，脉冲电流可以达到ns级。GIS多处装有盆式绝缘子，而它与GIS的金属外壳连接处存在绝缘缝隙，当电磁波沿着金属筒传播时，可以从这里辐射到GIS体外，对应于盆式绝缘子外缘的缝隙处，用其接收GIS内部局部放电所产生的特高频信号。便携式特高频局部放电带电检测仪主要由超高频传感器、高速数据采集单元、分析诊断软件三部分组成。其中，超高频传感器用来收集由局部放电脉冲激发并能透过绝缘介质向外传播的超高频电磁波信号，同时将该信号转换成可以通过高速数据采集单元进行采集的电信号；高速数据采集单元将传感器收集并转换后的电信号变成数字信号存储到计算机中；分析诊断软件利用自带的且能够不断学习扩充的谱图库对存储的数字信号进行分析诊断，评价局放类型和严重程度。
优选地，信号处理器包括信号放大与滤波单元，信号放大与滤波单元与高频局放带电检测模块、暂态地电压局放带电检测模块、超声波局放带电检测模块和特高频局放带电检测模块分别相连接，用于对局部放电脉冲信号进行滤波放大处理。
进一步地，信号处理器还包括数据采集卡和处理终端，数据采集卡与信号放大与滤波单元相连接，用于检测采集到的局部放电的单脉冲信号。处理终端与数据采集卡相连接，用于通过软件对采集到的信号处理。在处理终端上配置有用于处理脉冲信号的软件，通过该软件对脉冲信号进行处理。
可选地，信号处理器还包括数字示波器，数字示波器与信号放大与滤波单元相连接，用于检测采集到的局部放电的单脉冲信号。
本发明实施例中，通过特高频、高频、超声波和暂态地电压检测传感器检测电力设备发生的局部放电信号，并利用高速示波器或数据采集卡实现局部放电的单脉冲检测，实现了多种方法和全频段的检测覆盖性，并具有仪器设备少、方法简便、存储快和分辨率高等特点。
进一步地，信号处理器还包括：脉冲校准器，脉冲校准器与数字示波器相连接。脉冲校准器用于对数字示波器的脉冲信号进行校正。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种局部放电脉冲检测系统，其特征在于，包括：
采集设备，用于采集局部放电脉冲信号，其中，所述采集设备包括高频局放带电检测模块、暂态地电压局放带电检测模块、超声波局放带电检测模块和特高频局放带电检测模块；以及
信号处理器，与所述高频局放带电检测模块、暂态地电压局放带电检测模块、超声波局放带电检测模块和特高频局放带电检测模块分别相连接，用于处理采集到的局部放电脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的局部放电脉冲检测系统，其特征在于，所述高频局放带电检测模块包括高频局放传感器，所述暂态地电压局放带电检测模块包括暂态地电压局放传感器，所述超声波局放带电检测模块包括超声波局放传感器，所述特高频局放带电检测模块包括特高频局放传感器。
3.根据权利要求1所述的局部放电脉冲检测系统，其特征在于，所述信号处理器包括信号放大与滤波单元，所述信号放大与滤波单元与所述高频局放带电检测模块、所述暂态地电压局放带电检测模块、所述超声波局放带电检测模块和所述特高频局放带电检测模块分别相连接，用于对所述局部放电脉冲信号进行滤波放大处理。
4.根据权利要求3所述的局部放电脉冲检测系统，其特征在于，所述信号处理器还包括：
数据采集卡，与所述信号放大与滤波单元相连接，用于检测采集到的局部放电的单脉冲信号；
处理终端，与所述数据采集卡相连接，用于通过软件对采集到的信号处理。
5.根据权利要求3所述的局部放电脉冲检测系统，其特征在于，所述信号处理器还包括数字示波器，所述数字示波器与所述信号放大与滤波单元相连接，用于检测采集到的局部放电的单脉冲信号。
6.根据权利要求5中所述的局部放电脉冲检测系统，其特征在于，所述信号处理器还包括：脉冲校准器，所述脉冲校准器与所述数字示波器相连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的局部放电脉冲检测系统，其特征在于，所述高频局放带电检测模块用于从容性设备末屏接地线或电缆接地线、交叉互联线中提取局部放电信号。
8.根据权利要求7所述的局部放电脉冲检测系统，其特征在于，所述高频局放带电检测模块包括信号采集单元、高频CT和同步线圈，其中，所述高频CT卡在所述容性设备末屏接地线或电缆接地线上，所述同步线圈卡在接地线或电缆本体上并与所述信号采集单元连接。
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