CN105629130B - 电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器 - Google Patents

Abstract

本发明为一种电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器，用以电气连接一既设电力系统所设的比流器，包括有中央控制器、信号产生器、电路选择器及检知电路。检知电路用以与电力系统各比流器电气连接，由信号产生器产生一高频低电压的侦测讯号经由检知电路、比流器以传送至电力系统，藉由高频放大电容效应，可轻易在活线状态下检出电力系统的高频泄漏电流。当检知电路即时将电力系统各回路的高频泄漏电流传送至中央控制器后，中央控制器以程序运算与分析高频泄漏电流的变化趋势，俾可准确研判究竟属那一分路的设备、电缆或元件有绝缘劣化状况，即可针对该分路安排停电维修，而不用全面停电影响整体工厂的生产。

Description

电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器

技术领域

本发明有关一种电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器，特别是指主动利用高频低电压的侦测讯号，于电力系统可在非断电状态下准确研判绝缘劣化的设备、电缆或元件究竟属那一分路的电力系统活线即时高频绝缘检测器。

背景技术

电力系统其主要由断路器、比流器及电力变压器等以串并联方式所构成复杂的电力网路。现今以简单一主回路三分路的电力系统A表式（如图1所示），其中电力系统A的主回路以并联配电至数个分路，主回路与每一分路均设有断路器A1、比流器A2、电力变压器A3及线路阻抗A4。

而电力系统A中的各项设备及元件，长久使用下容易因过热、湿气、灰尘、氧化、化学污染、盐害等因素，造成绝缘材料劣化变质，此时其泄漏电容值即快速增加，泄漏电流也随之快速增加，最后造成绝缘崩溃引发电力系统故障，对用电安全带来极大的威胁，并产生巨额财物损失。为避免电力系统突发事故带来安全问题与财物损失，高压电力系统依规定每年必须安排停电定检，除耗费检查费用外，亦影响生产流程。又其绝缘材料从快速劣化至电力系统崩溃，期间的时间可能在数天、数周或数个月不等，因此电力系统即使在正常维修保养下，系统事故仍时有所闻，若为防范事故于未然而缩短定检周期，密集安排停电定检，势将影响工厂的生产力，诚不符合经济原则。

现有电力系统A的绝缘检测项目包括高阻计检测、交流或直流耐压测试、介质电力因子(Dielectric Power Factor)测试等，该等测试均定期协调安排停电检测，检测完成重行加压复电，但无法确认在漫长等待下一次检测周期的过程中，电力系统的各项设备及元件何时会发生劣化，甚至因绝缘崩溃而造成事故。

然而，现今世界各先进国家亦陆续研发所谓的部份放电(Partial Discharge)测试，针对发电机、特高压变压器与断路器出厂前依法规作10KV/400Hz的部分放电的绝缘性能测试，或利用大修停电进行Off line周期检测。

另外，嗣有厂家研发在线(On line)的部份放电测试设备；惟，该设备必须于制造过程或利用大修时将感测元件安装于设备的适当位置，所费不赀，且该感测元件长期放置于高电压设备中，极易形成一不安定因子，甚至该元件亦有可能因绝缘劣化而引发不必要的事故，须原厂专家研判等，无法制订统一标准，加以设置费用不赀，所以未能被广泛采用。

又加上，早期部份放电以示波器的所测出的放电波形以 Pattern Matching比对研判，但需有大量的 data base为基础且除非专家难以研判。其后各厂家又陆续研发有量测其放电量的库伦数、测量放电的电压，甚至有采紫外线的测试方试等不一而足，也因各厂家所采的方法不同研判的标准自亦不同，故迄今尚无明确的定论。

发明内容

鉴于以上问题，本发明在于提供一种电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器，尤指电力系统可在活线（非断电）状态下准确研判究竟属那一条电力线路的设备、电缆或元件有绝缘劣化趋势，即可针对该电力线路安排停电维修，而不用全面停电影响工厂的生产。

根据本发明所揭露的电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器，包括有一中央控制器、一信号产生器、一电路选择器及针对各回路的检知电路。各回路检知电路用以与既设电力系统的每回路比流器电气连接，由信号产生器产生一高频低电压的侦测讯号，经由检知电路、比流器以传送至电力系统，藉此在不影响电力系统运作下，主动利用高频低电压的侦测讯号，让电力系统可在非断电状态下检出电力系统的高频泄漏电流，再由检知电路可即时将电力系统各电力线路的高频泄漏电流，传送至中央控制器以分析高频泄漏电流的趋势变化，俾可准确研判有绝缘劣化的设备、电缆或元件究竟属那一分路，即可针对该分路安排停电维修，而不用全面停电影响整体工厂的生产。

附图说明

图1现有电力系统架构示意图。

图2本发明电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器一应用实施例示意图。

图3本发明电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器一架构实施例示意图。

图号说明：

1中央控制器

2信号产生器

3电路选择器

4检知电路

41第一安全电路单元

42第二安全电路单元

5电力系统

51断路器

52比流器

53电力变压器

54线路阻抗

A电力系统

A1断路器

A2比流器

A3电力变压器

A4线路阻抗。

具体实施方式

请参阅图2、图3所示，本发明揭露一种电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器，用以电气连接一既设电力系统5，所述电力系统5包括有数个断路器51（CircuitBreaker；简称CB）、数个比流器52（Current Transformer；简称CT）、数个电力变压器53（Transformer；简称TR）及数个线路阻抗54所构成至一主电力线路及数条分路的电力线路，所述电力变压器53可为特高压变压器530或高压变压器532，惟电力系统5为现有架构，本发明于此便不再赘述。

本发明的电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器，包括有一中央控制器1、一信号产生器2、一电路选择器3及数个检知电路4、数个第一安全电路41及数个第二安全电路42。

中央控制器1用以接收所述电力系统5的主电力线路与各分路的高频泄漏电流，并将各高频泄漏电流讯号进行分析。所述中央控制器1依据电力系统5主电力线路与各分路的参数，预设一警戒值，若当该等高频泄漏电流讯号分析后的数值超过所设定的警戒值时，中央控制器1可与预设的控制设备或监控系统连结，由中央控制器1发送一警戒讯号至该等控制设备或监控系统。

信号产生器2用以产生一高频低电压的侦测讯号，所述侦测讯号可为±10V/0~100MHz。

电路选择器3，每一电力系统5设置一个电路选择器3，电路选择器3的一次端与一第一安全电路41、一检知电路4及信号产生器2形成串接，电路选择器3的二次端以多重引线分别与电力系统5主电力线路与各分路的电力线路的每一个待测回路的比流器52的低压侧k点连接，所述电路选择器3设有操控线并连接中央控制器1，电路选择器3接受中央控制器1操控做检测回路的选择，电路选择器3将信号产生器3所产生高频信号做不同时间的分配，经由比流器52送至高压系统待测回路，并将回授信号送至检知电路4检知，所述电路选择器3可为一电子式选择开关。

检知电路4，每一电力系统5设置一个检知电路4，检知电路4经第一安全电路41透过电路选择器3与电力系统5待测回路的比流器52连接，检知电路4又分别与中央控制器1及信号产生器2连接，检知电路4可由一高频电流计与高频电流传送器组成，检知电路4用以将信号产生器2的高频信号透过电路选择器3分送至电力系统5主电力线路或各分路的电力线路的每一个待测回路同时检知回授信号，将回授信号送至中央控制器1分析。

第一安全电路41，每一电力系统5设置一个第一安全电路41，第一安全电路41其前端连接电路选择器3及其后端与检知电路4及信号产生器2串接连接，用于阻挡电力系统5待测回路的低频电流经过，以免烧损信号产生器2，并让高频信号顺利通过。所述第一安全电路41可为电容器或滤波器，其可依照实际电路的参数作设计。

第二安全电路42，每一电力系统5的主电力线路或各分路的电力线路设置一个第二安全电路42，即第二安全电路42将依分路多寡增设，第二安全电路42电气连接于每一个比流器52所设的低电压侧的正极（k点）及负极（l点），用于让低频信号顺利通过，避免烧损比流器52，阻挡高频信号通过，以免高频短路而烧损信号产生器2。所述第二安全电路42可为电感器或滤波器，其可依照实际电路的参数作设计。

因信号产生器2所发出信号为2V的高频信号，经过比流器52到达待测电力系统5的回路高压侧时，因比流器52匝比稀释，高频信号的电压将更加微弱，所以不影响待测电力系统5回路的正常运转，又因高频信号碰到电力变压器53与其他比流器52或比压器时，高频信号将受高感抗阻扰而不影响下游系统功能。所以本高频绝缘检测器可在电力系统5于不断电活线状态下安全检知电力系统5的高频泄漏电流。且有第一安全电路41与第二安全电路42的设计，不使比流器52与信号产生器2烧损，使本侦测可安全运作。

当电力系统5的设备、电缆及元件产生绝缘劣化时，于绝缘劣化过程其绝缘电容亦随之相对变化，而电容的阻抗与频率成反比(Xc＝1/2πfc)，因此由信号产生器2用以主动产生一高频及低电流的侦测讯号经由比流器52传送至电力系统5，而电力系统5绝缘电容的阻抗在高频讯号下会下降至数千或数万倍以下，相对的其泄漏电流则被放大数千或数万倍而容易被检知；如此，本发明可以电力系统5活线状态下，即时连续检出电力系统5的高频泄漏电流，透过此高频泄漏电流的趋势变化，即可判断绝缘材料是否劣化。

再由每一检知电路4即时量测到电力系统5各主电力线路或复数条分路电力线路针对此侦测讯号响应的高频泄漏电流，再由中央控制器1分析高频泄漏电流的趋势变化，俾可准确研判绝缘劣化的设备、电缆或元件究竟属那一电力线路，即可针对该电力线路安排停电维修，而不用全面停电影响工厂的生产。

是以，本发明主要技术特征在于，主动地注入一高频低电压的侦测讯号，电力系统5于活线状态下，绝缘材料对此特定侦测讯号的反应，利用其回授信号，透过中央控制器1（如：计算机）分析，不怕各种音频视频与杂散电流等干扰，同时达到电力系统5即可在活线（非断电）状态下检出电力系统5的高频泄漏电流。

所述中央控制器1可以有线方式与各检知电路4连结，以接收分析高频泄漏电流的趋势变化；或者，所述中央控制器1可以无线方式与各检知电路4连结，即可透过网际网络以无线方式接收分析高频泄漏电流的趋势变化。

此外，中央控制器1可与电路选择器3电气连接，由中央控制器1用以发送一驱动信号，控制电路选择器3对其中一检知电路4作不同时间的分配输出侦测讯号；即由电路选择器3用以接收中央控制器1的驱动信号，由中央控制器1用以控制电路选择器3做针测主电力线路与数个各分路的电力线路选择动作。

Claims (8)

1.一种电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器，其特征在于，用以电气连接一既设电力系统，该电力系统设有至少一主电力线路与数个各分路的电力线路，该主电力线路与该等各分路的电力线路分别设有数个比流器，该比流器其低压侧设有正极k点及负极l点，该即时高频绝缘检测器，包括有一中央控制器、一信号产生器、一电路选择器、数个检知电路、数个第一安全电路及数个第二安全电路：

该中央控制器，用以接收任一该主电力线路与该等各分路的电力线路的一高频泄漏电流讯号，并将该等高频泄漏电流讯号进行分析，且该中央控制器可发送一驱动信号；

该信号产生器，用以产生一高频低电压的侦测讯号；

该电路选择器，设有一次端及二次端，该电路选择器的一次端与该第一安全电路、该检知电路及该信号产生器形成串接，该电路选择器的二次端以多重引线分别与该电力系统的该主电力线路与该各分路的电力线路的每一个待测回路的该比流器的低压侧的正极k点连接，且该电路选择器设有至少一操控线并连接该中央控制器，而该电路选择器接受该中央控制器操控做检测回路的选择，该电路选择器用以将该信号产生器所产生高频低电压的侦测讯号做不同时间的分配，并经由该比流器送至该电力系统待测回路，并将回授信号送至该检知电路检知；

该等检知电路，每一该电力系统设置一个该检知电路，该检知电路经该第一安全电路并透过该电路选择器与该电力系统的该比流器连接，且该检知电路又分别与该中央控制器及该信号产生器连接，该检知电路用以将该信号产生器所产生高频低电压的侦测讯号透过该电路选择器分送至该电力系统的主电力线路或各分路的电力线路的每一个待测回路同时检知回授信号，并将回授信号送至该中央控制器分析；

该等第一安全电路，每一该电力系统设置一个该第一安全电路，该第一安全电路其前端连接该电路选择器及其后端与该检知电路及该信号产生器串接连接，用于阻挡该电力系统待测回路的低频电流经过；

该等第二安全电路，每一该电力系统的主电力线路或各分路的电力线路分别设置一个该第二安全电路，该第二安全电路电气搭接于每一个该比流器的低压侧的正极k点及负极l点，用于让低频信号顺利通过，阻挡高频信号通过。

2.如权利要求1所述的电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器，其特征在于，其中该第一安全电路单元为电容器。

3.如权利要求1所述的电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器，其特征在于，其中该第二安全电路单元为电感器。

4.如权利要求1所述的电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器，其特征在于，其中该第一安全电路单元与该第二安全电路单元为滤波器。

5.如权利要求1所述的电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器，其特征在于，其中该电路选择器为一电子式选择开关。

6.如权利要求1所述的电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器，其特征在于，其中该侦测讯号可为±10V/0~100MHz。

7.如权利要求1所述的电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器，其特征在于，其中该中央控制器可预设有至少一警戒值，当该等高频泄漏电流及该等高频分流讯号分析后的数值超过该警戒值时，该中央控制器可与预设的控制设备及监控系统连结，由该中央控制器发送一警戒讯号至该等控制设备及监控系统。

8.如权利要求1所述的电力系统活线电压信号注入的即时高频绝缘检测器，其特征在于，其中该中央控制器可与该电路选择器电气连接，由该中央控制器用以发送一驱动信号至该电路选择器，用以控制该电路选择器对其中一该检知电路模块作不同时间的分配输出该侦测讯号。