CN104914359A - 变压器套管局部放电检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变压器套管局部放电检测装置，包括：超声波传感器、地电波传感器、信号采集卡、处理器；所述超声波传感器和地电波传感器分别安装在变压器套管的升高座处，所述信号采集卡的输入端分别连接超声波传感器和地电波传感器，所述信号采集卡的输出端连接处理器；所述信号采集卡通过超声波传感器检测变压器套管内的超声波信号，并将所述超声波信号发送至所述处理器；所述信号采集卡通过地电波传感器检测变压器套管内的暂态地电压信号，并将所述暂态地电压信号发送至所述处理器，所述处理器接收所述超声波信号和所述暂态地电压信号，并根据超声波信号和暂态地电压信号的检测时间关系检测变压器套管内的局部放电状态。

Description

变压器套管局部放电检测装置和方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种变压器套管局部放电检测装置和方法。

背景技术

变压器是电力系统最重要的变电设备，其安全稳定运行是保障供电可靠的基础。变压器的故障以过热性故障和放电性故障为主。由于电场集中程度高，结构复杂，变压器的套管易发生局部放电，并且发展十分迅速，电网中相当一部分的变压器事故是由其套管局部放电引起的。

当前可用于变压器放电检测的方法包括油中溶解气体法，末屏接地线法，超声波法，UHF阵列天线法及红外成像法等。然而，这些方法都依赖于零干扰或者满足特定要求的检测环境，难以对变压器套管局部放电进行现场检测。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术难以对变压器套管局部放电进行现场检测的技术问题，提供一种变压器套管局部放电检测装置和方法。

一种变压器套管局部放电检测装置，包括：超声波传感器、地电波传感器、信号采集卡、处理器；

所述超声波传感器和地电波传感器分别安装在变压器套管的升高座处，所述信号采集卡的输入端分别连接超声波传感器和地电波传感器，所述信号采集卡的输出端连接处理器；

所述信号采集卡通过超声波传感器检测变压器套管内的超声波信号，并将所述超声波信号发送至所述处理器；所述信号采集卡通过地电波传感器检测变压器套管内的暂态地电压信号，并将所述暂态地电压信号发送至所述处理器，所述处理器接收所述超声波信号和所述暂态地电压信号，并根据超声波信号和暂态地电压信号的检测时间关系检测变压器套管内的局部放电状态；其中，所述检测时间关系包括超声波传感器检测到超声波信号的时间与地电波传感器检测到暂态地电压信号的时间之间的关系。

上述变压器套管局部放电检测装置，通过将超声波传感器和地电波传感器分别安装在变压器套管的升高座处，以分别检测变压器套管内的超声波信号和暂态地电压信号，并通过信号采集卡将上述超声波信号和暂态地电压信号发送至处理器，通过处理器进行变压器套管局部放电状态的检测，实现了现场对变压器套管进行局部放电检测，可以进一步提高相关电力设备的安全性。

一种变压器套管局部放电检测方法，包括如下步骤：

分别利用超声波传感器和地电波传感器检测变压器套管内的超声波信号和暂态地电压信号；

通过信号采集卡采集所述超声波信号和暂态地电压信号，并将所述超声波信号和暂态地电压信号发送至处理器；

控制处理器接收所述超声波信号和所述暂态地电压信号，并根据超声波信号和暂态地电压信号的检测时间关系检测变压器套管内的局部放电状态；其中，所述检测时间关系包括超声波传感器检测到超声波信号的时间与地电波传感器检测到暂态地电压信号的时间之间的关系。

上述变压器套管局部放电检测方法，通过利用超声波传感器、地电波传感器分别检测工作状态下的变压器套管内的超声波信号和暂态地电压信号，并将所检测的超声波信号和暂态地电压信号通过信号采集卡发送至处理器，所述处理器根据超声波信号和暂态地电压信号的检测时间关系检测变压器套管内的局部放电状态，使本发明提供的变压器套管局部放电检测方法可以对工作状态下的变压器套管进行局部放电检测，实现了现场对变压器套管进行局部放电检测，可以进一步提高相关电力设备的安全性。

附图说明

图1为一个实施例的变压器套管局部放电检测装置结构示意图；

图2为一个优选实施例的变压器套管局部放电检测装置结构示意图；

图3为一个实施例的变压器套管局部放电检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的变压器套管局部放电检测装置和方法的具体实施方式作详细描述。

参考图1，图1所示为一个实施例的变压器套管局部放电检测装置结构示意图，包括：超声波传感器11、地电波传感器13、信号采集卡18、处理器19；

所述超声波传感器11和地电波传感器13分别安装在变压器套管的升高座处12，所述信号采集卡18的输入端分别连接超声波传感器11和地电波传感器13，所述信号采集卡18的输出端连接处理器19；

所述信号采集卡18通过超声波传感器11检测变压器套管内的超声波信号，并将所述超声波信号发送至所述处理器19；所述信号采集卡18通过地电波传感器13检测变压器套管内的暂态地电压信号，并将所述暂态地电压信号发送至所述处理器19，所述处理器19接收所述超声波信号和所述暂态地电压信号，并根据超声波信号和暂态地电压信号的检测时间关系检测变压器套管内的局部放电状态；其中，所述检测时间关系包括超声波传感器11检测到超声波信号的时间与地电波传感器13检测到暂态地电压信号的时间之间的关系。

上述处理器19可以采用具有信号获取功能以及相关判断功能的各种处理设备，比如单片机、控制器、计算机等智能处理设备。

本实施例提供的变压器套管局部放电检测装置，通过将超声波传感器11和地电波传感器13分别安装在变压器套管的升高座12处，以分别检测变压器套管内的超声波信号和暂态地电压信号，并通过信号采集卡18将上述超声波信号和暂态地电压信号发送至处理器19，通过处理器19进行变压器套管局部放电状态的检测，实现了现场对变压器套管进行局部放电检测，可以进一步提高相关电力设备的安全性。

在一个实施例中，上述处理器判断超声波信号和暂态地电压信号的检测时间差值是否在预设范围内，若在，则判定变压器套管局部放电。

本实施例中，若上述超声波信号和暂态地电压信号的检测时间差值在预设范围内，说明变压器套管内几乎同时出现超声波信号和暂态地电压信号，此时可以判定变压器套管存在局部放电现象，需要进行相关的处理，已保证相关电力设备的工作环境的安全性；其中上述预设范围可以根据变压器的具体工作环境进行设置，比如1微秒，2微秒，等等。

参考图2，图2所示为一个优选实施例的变压器套管局部放电检测装置结构示意图，如图示，上述变压器套管局部放电检测装置，还可以包括第一放大器14，所述第一放大器14连接在超声波传感器11和信号采集卡18之间；

所述第一放大器14用于放大所述超声波信号。

作为一个实施例，上述变压器套管局部放电检测装置还可以包括第一信号电缆，所述第一放大器14通过所述第一信号电缆连接所述信号采集卡18。

本实施例中，上述超声波传感器11所检测的超声波信号先通过第一放大器14进行放大，第一放大器14再通过第一信号电缆输入信号采集卡18，使信号采集卡18所采集的超声波信号更加清晰，可以提高后续检测结果的准确性。

如图2所示，上述变压器套管局部放电检测装置还可以包括第二放大器15，所述第二放大器15连接在地电波传感器13和信号采集卡18之间。

作为一个实施例，上述变压器套管局部放电检测装置还可以包括第二信号电缆，所述第二放大器15通过所述第二信号电缆连接所述信号采集卡18；

所述第二放大器15用于放大所述暂态地电压信号。

本实施例中，上述地电波传感器13所检测的暂态地电压信号先通过第二放大器15进行放大，第二放大器15再通过第二信号电缆输入信号采集卡18，使信号采集卡18所采集的暂态地电压信号更加清晰，可以提高后续检测结果的准确性。

在一个实施例中，上述超声波传感器的传感原件可以采用压电晶体；上述压电晶体可以采用弧面设计。

本实施例中，超声波传感器的传感原件可采用压电晶体，并且上述压电晶体前端采用与变压器套管的升高座弧面相同的形状，有利于更好的接收变压器套管的放电信号。作为一个实施例，上述超声波传感器的频带检测范围可以为20kHz-150kHz(千赫兹)。

在一个实施例中，上述地电波传感器的传感原件可以采用电容耦合器；上述电容耦合器可以采用弧面设计。

本实施例中，地电波传感器的传感原件采用电容耦合器，并且上述电容耦合器的前端采用与变压器套管的升高座弧面相同的形状，有利于更好的接收变压器套管的放电信号。作为一个实施例，上述地电波传感器的频带检测范围可以为3MHz-70MHz(兆赫兹)。

在一个实施例中，上述超声波传感器和地电波传感器可以安装在套管升高座处，实现变压器套管局部放电的地电波、超声波联合检测，无需在变压器的瓷套表面进行作业，无需停电，可在线进行，有利于抑制来自变压器套管的外部干扰和检测变压器套管的内部放电。本实施例中，上述信号采集卡的采样率可以不低于200MS/s(每秒百万采样数)，以保证所采集的超声波信号和暂态地电压信号的时效性。

参考图3，图3所示为一个实施例的变压器套管局部放电检测方法流程图，包括：

S10，分别利用超声波传感器和地电波传感器检测变压器套管内的超声波信号和暂态地电压信号；

上述步骤S10中，为了更好的接收变压器套管的放电信号，上述超声波传感器的传感原件可以采用压电晶体；上述压电晶体可以采用弧面设计；述地电波传感器的传感原件可以采用电容耦合器；上述电容耦合器可以采用弧面设计。

S20，通过信号采集卡采集所述超声波信号和暂态地电压信号，并将所述超声波信号和暂态地电压信号发送至处理器；

上述步骤S20中，所述处理器可以采用具有信号获取功能以及相关判断功能的各种处理设备，比如单片机、控制器、计算机等智能处理设备。

S30，控制处理器接收所述超声波信号和所述暂态地电压信号，并根据超声波信号和暂态地电压信号的检测时间关系检测变压器套管内的局部放电状态；其中，所述检测时间关系包括超声波传感器检测到超声波信号的时间与地电波传感器检测到暂态地电压信号的时间之间的关系。

本实施例提供的变压器套管局部放电检测方法，通过利用超声波传感器、地电波传感器分别检测工作状态下的变压器套管内的超声波信号和暂态地电压信号，并将所检测的超声波信号和暂态地电压信号通过信号采集卡发送至处理器，所述处理器根据超声波信号和暂态地电压信号的检测时间关系检测变压器套管内的局部放电状态，使本发明提供的变压器套管局部放电检测方法可以对工作状态下的变压器套管进行局部放电检测，实现了现场对变压器套管进行局部放电检测，可以进一步提高相关电力设备的安全性。

在一个实施例中，上述步骤S30可以包括：

控制处理器接收所述超声波信号和所述暂态地电压信号，并判断所述超声波信号和暂态地电压信号的检测时间差值是否在预设范围内；

若是，则判定所述变压器套管处于局部放电状态。

本实施例中，若上述超声波信号和暂态地电压信号的检测时间差值在预设范围内，说明变压器套管内几乎同时出现超声波信号和暂态地电压信号，此时可以判定变压器套管存在局部放电现象，需要进行相关的处理，已保证相关电力设备的工作环境的安全性；其中上述预设范围可以根据变压器的具体工作环境进行设置，比如1微秒，2微秒，等等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种变压器套管局部放电检测装置，其特征在于，包括：超声波传感器、地电波传感器、信号采集卡、处理器；

所述超声波传感器和地电波传感器分别安装在变压器套管的升高座处，所述信号采集卡的输入端分别连接超声波传感器和地电波传感器，所述信号采集卡的输出端连接处理器；

所述信号采集卡通过超声波传感器检测变压器套管内的超声波信号，并将所述超声波信号发送至所述处理器；所述信号采集卡通过地电波传感器检测变压器套管内的暂态地电压信号，并将所述暂态地电压信号发送至所述处理器，所述处理器接收所述超声波信号和所述暂态地电压信号，并根据超声波信号和暂态地电压信号的检测时间关系检测变压器套管内的局部放电状态；其中，所述检测时间关系包括超声波传感器检测到超声波信号的时间与地电波传感器检测到暂态地电压信号的时间之间的关系。

2.根据权利要求1所述的变压器套管局部放电检测装置，其特征在于，所述处理器判断超声波信号和暂态地电压信号的检测时间差值是否在预设范围内，若是，则判定所述变压器套管处于局部放电状态。

3.根据权利要求1所述的变压器套管局部放电检测装置，其特征在于，还包括第一放大器，所述第一放大器连接在超声波传感器和信号采集卡之间；

所述第一放大器用于放大所述超声波信号。

4.根据权利要求3所述的变压器套管局部放电检测装置，其特征在于，还包括第一信号电缆，所述第一放大器通过所述第一信号电缆连接所述信号采集卡。

5.根据权利要求1所述的变压器套管局部放电检测装置，其特征在于，还包括第二放大器，所述第二放大器连接在地电波传感器和信号采集卡之间；

所述第二放大器用于放大所述暂态地电压信号。

6.根据权利要求5所述的变压器套管局部放电检测装置，其特征在于，还包括第二信号电缆，所述第二放大器通过所述第二信号电缆连接所述信号采集卡。

7.根据权利要求1所述的变压器套管局部放电检测装置，其特征在于，所述超声波传感器的传感原件采用压电晶体；所述压电晶体采用弧面设计。

8.根据权利要求1所述的变压器套管局部放电检测装置，其特征在于，所述地电波传感器的传感原件采用电容耦合器；所述电容耦合器采用弧面设计。

9.一种变压器套管局部放电检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

分别利用超声波传感器和地电波传感器检测变压器套管内的超声波信号和暂态地电压信号；

通过信号采集卡采集所述超声波信号和暂态地电压信号，并将所述超声波信号和暂态地电压信号发送至处理器；

控制处理器接收所述超声波信号和所述暂态地电压信号，并根据超声波信号和暂态地电压信号的检测时间关系检测变压器套管内的局部放电状态；其中，所述检测时间关系包括超声波传感器检测到超声波信号的时间与地电波传感器检测到暂态地电压信号的时间之间的关系。

10.根据权利要求9所述的变压器套管局部放电检测方法，其特征在于，所述控制处理器接收所述超声波信号和所述暂态地电压信号，并根据超声波信号和暂态地电压信号的检测时间关系检测变压器套管内的局部放电状态的步骤包括:

控制处理器接收所述超声波信号和所述暂态地电压信号，并判断所述超声波信号和暂态地电压信号的检测时间差值是否在预设范围内；

若是，则判定所述变压器套管处于局部放电状态。