CN105158657A

CN105158657A - 高压开关柜局部放电在线监测系统

Info

Publication number: CN105158657A
Application number: CN201510536081.1A
Authority: CN
Inventors: 陈波
Original assignee: Wuhu Kaixin Lightning Arrester Co Ltd
Current assignee: Wuhu Kaixin Lightning Arrester Co Ltd
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2015-12-16

Abstract

本发明涉及一种高压开关柜局部放电在线监测系统,包括设备及传感器层、监测预警设备层和分析诊断层，设备及传感器层的传感器分布安装在被监测设备上，实时采集电气设备的局放脉冲信号，并传输到监测预警设备层和分析诊断层。所述设备及传感器层的被监测设备包括开关室的母线、PT/CT、断路器和套管。所述设备及传感器层采用耦合电容传感器，安装在每相的母线和地之间。本发明通过局部放电的在线监测得到相关信息，来分析开关柜内部的绝缘情况。

Description

高压开关柜局部放电在线监测系统

技术领域

本发明属于电力保护技术领域，涉及到一种高压开关柜，具体涉及一种高压开关柜局部放电在线监测系统。

背景技术

在电力系统的各种设备中，高压开关柜是非常昂贵且重要的电气设备。高压开关柜安全运行对于电网安全意义重大。高压开关柜内部绝缘部分的缺陷或劣化、导电连接部分的接触不良等都会使其安全运行受到威胁，从而直接影响电网的安全可靠运行。有关数据显示，全国电力系统6～10kV开关柜事故统计中，绝缘和载流引起的故障占总数的40％，其中由于绝缘部分闪络造成的事故占绝缘事故总数的79％。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高压开关柜局部放电在线监测系统，因为在事故潜伏期可能有局部放电现象，故可以通过局部放电的在线监测得到相关信息，来分析开关柜内部的绝缘情况。

本发明的技术方案是：一种高压开关柜局部放电在线监测系统，包括设备及传感器层、监测预警设备层和分析诊断层，设备及传感器层的传感器分布安装在被监测设备上，实时采集电气设备的局放脉冲信号，并传输到监测预警设备层和分析诊断层。所述设备及传感器层的被监测设备包括开关室的母线、PT/CT、断路器和套管。所述设备及传感器层采用耦合电容传感器，安装在每相的母线和地之间。所述开关柜的电缆馈线安装有射频电流互感器，穿过电缆接地屏蔽线采集电缆局放信号，并传送给监测预警设备层。所述设备及传感器层的传感器监测数据包括局放脉冲次数n、脉冲幅值U_i和脉冲能量PDI，脉冲能量PDI可表示为以下公式：

P D I = \frac{1}{T} \times S \times Σ_{i = 1}^{i = n} U_{i} \times V_{r}

其中，T为测量时间，S为局放传感器灵敏度，n为脉冲次数，U_i为脉冲幅值，V_r为被监控设备额定电压。所述设备及传感器层的传感器采用80pF的电容传感器。所述射频电流互感器中心频率和频带宽度为1～20MHz。所述在线监控系统在1～20MHz的较低无线频率带宽上运行。

本发明有如下积极效果：故可以通过局部放电的在线监测得到相关信息，来分析开关柜内部的绝缘情况。

附图说明

图1为本发明具体实施方式系统结构图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本发明开关柜局部放电在线监测系统采用分层分布式结构，共分为3层：设备及传感器层、监测预警设备层和分析诊断层，传感器分布安装在被监测设备上，实时采集电气设备的局放脉冲信号，并传输到间隔层的监测设备中用于分析。

设备及传感器层设计配备多路传感器，传感器和主机均安装于开关柜内部。其中传感器数量根据不同开关柜结构配备，接近被测对象安装；监测主机安装于开关柜仪表舱，实时处理多路传感器接收到的局部放电信号，并将处理结果通过RS485总线传输至监测预警设备层，同时实现监测数据本地SD卡存储。监测预警设备层通过RS485总线接收局部放电数据采集单元上传的数据，并对向局部放电数据采集单元发送控制信号；通过以太网将局部放电数据上传至分析诊断层，并与上层分析诊断层进行报警事件等信息的交互。同时提供数据查询功能，通过选择相应的开关柜，以曲线的方式显示该设备在不同日期的局部放电数据；提供事件查询功能，用于对通信管理单元记录的一些事件，如通过故障与恢复、数据区初始化以及硬件初始化等进行查询；提供监测数据的下载功能，用户可从设备中下载设定时间范围内的监测数据到外部存储器中；提供通信故障与故障恢复的提示功能。分析诊断层负责收集、管理以及分析变电站中数据集中器单元发送的监测数据，并实现监测数据的长期存储、综合分析和开关柜台帐管理等。分析诊断层设计开关柜局部放电综合管理与分析系统，对开关柜的局部放电监测数据进行横向、趋势和阈值分析，为开关柜的状态检修提供辅助决策。主要功能包括:通过以太网收集、存储和管理各监测预警设备层发送的局部放电监测数据，同时对数据集中器工作进行控制；提供横向、趋势以及阈值分析等多种技术手段，对变电站内开关柜局部放电监测数据进行综合分析，并以图表形式直观地显示分析结果，同时根据分析结果对开关柜的运行状态给出“正常”、“注意”、“异常”以及“严重”等辅助检修建议；提供报表生成功能，方便用户根据工作需要生成报表；提供检测数据WEB发布功能，实现系统远程访问和数据发布；提供就地报警和远程报警功能，及时告知用户现场开关柜局部放电状况。

开关柜的监测采用耦合电容传感器(IPDS)，安装在每相的母线和地之间，主要监测开关室的局部放电情况，包括母线、PT/CT、断路器、套管等的放电情况。分析软件可以定位以传感器为中心的局放分布情况，从而比较准确地检测到故障点位置。对有电缆馈线的开关柜，在电缆出线端安装射频电流互感器，穿过电缆接地屏蔽线采集电缆局放信号，可以监测最长300m的电缆局放情况。传感器通过同轴电缆将信号传送至预警设备层的数据采集装置，采集装置在将数据分析、存储、处理后通过数据网络传送至电脑，进行软件处理分析。

当电气设备发生局部放电时，会产生一定的局放脉冲。通过传感器实时在线采集开关柜内部局放信号的主要特征量，包括局放脉冲次数n、脉冲幅值U_i和脉冲能量PDI，形成趋势曲线图，通过和特征数据库进行比较分析判断开关柜的绝缘状况。PDI可作为判断绝缘损坏程度的重要参数，其可表示为以下公式：

P D I = \frac{1}{T} \times S \times Σ_{i = 1}^{i = n} U_{i} \times V_{r}

式中，T为测量时间，S为局放传感器灵敏度，n为脉冲次数，U_i为脉冲幅值，V_r为被监控设备额定电压。

在线监控系统在1～20MHz的较低无线频率带宽上运行。采用80pF的电容传感器采集局放信号，其等效电路的下限截止频率在40MHz左右，而干扰信号分量一般都远远小于该频率，因此采用80pF的电容传感器，信号的信噪比较高，可以避免误警现象。而且电容容量小，传感器的体积小，容易安装且寿命高，保证了被测试系统的安全性和可靠性。

射频电流互感器监测的工作原理和射频干扰场强仪相同，可以选择测量的中心频率和频带宽度为1～20MHz，其输出端连接报警装置。当局部放电发生时，其放电电流信号通过中性点接地线流向接地点，通过高频电流互感器耦合到监测回路，射频可以监测到局部放电信号的强弱。由于所有的局放信号都会经过中性线，所以可以监测到整个范围内的局部放电。

所述分析诊断层设有无线接收单元用于监测预警设备层发送的数据，接收的数据存储在服务器。所述无线接收单元由无线网络、串口、以太网交换机、光纤网络构成，无线网络传输接收易能森传输的数据通过串口和以太网交换机连接，以太网交换机和光纤网络连接，串口转以太网交换机负责连接光纤网和无线传感网络，通过光纤网，将数据分析的数据传输到服务器。

无线接收单元由无线网络、串口、以太网交换机、光纤网络构成，无线网络传输的数据通过串口和以太网交换机连接，以太网交换机和光纤网络连接。串口转以太网交换机负责连接光纤网和无线传感网络，通过光纤网，将数据分析的数据传输到服务器。由无线传感网络(WSN)覆盖，无线传感网络节点获取的设别及传感器层的数据，通过WSN传输到网关节点，网关节点通过RS232转以太网的交换机与光纤连接，从而实现整个系统的无缝连接。主干网采用千兆单模光纤连接交换机构成，网络采用树状拓扑结构。系统巡检时间小于30秒，数据采集时间，小于0.01秒。交换机实现无线传感网络和光纤网的连接，因此，交换机必须具备光纤和以太网双接口，每个数据分析模块都配置一个静态节点充当网关节点，网关节点通过串口转以太网设备将无线网络接入交换机。同时，每个交换机都可以作为中继使光纤网络遍布整个区域。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高压开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于，包括设备及传感器层、监测预警设备层和分析诊断层，设备及传感器层的传感器分布安装在被监测设备上，实时采集电气设备的局放脉冲信号，并传输到监测预警设备层和分析诊断层。

2.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于，所述设备及传感器层的被监测设备包括开关室的母线、PT/CT、断路器和套管。

3.根据权利要求2所述的高压开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于，所述设备及传感器层采用耦合电容传感器，安装在每相的母线和地之间。

4.根据权利要求3所述的高压开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于，所述开关柜的电缆馈线安装有射频电流互感器，穿过电缆接地屏蔽线采集电缆局放信号，并传送给监测预警设备层。

5.根据权利要求1所述的高压开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于，所述设备及传感器层的传感器监测数据包括局放脉冲次数n、脉冲幅值U_i和脉冲能量PDI，脉冲能量PDI可表示为以下公式：

P D I = \frac{1}{T} \times S \times Σ_{i = 1}^{i = n} U_{i} \times V_{r}

其中，T为测量时间，S为局放传感器灵敏度，n为脉冲次数，U_i为脉冲幅值，V_r为被监控设备额定电压。

6.根据权利要求5所述的高压开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于，所述设备及传感器层的传感器采用80pF的电容传感器。

7.根据权利要求4所述的高压开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于，所述射频电流互感器中心频率和频带宽度为1～20MHz。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的高压开关柜局部放电在线监测系统，其特征在于，所述在线监控系统在1～20MHz的较低无线频率带宽上运行。