CN106093719B - 适用于高压开关柜局部放电综合检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于高压开关柜局部放电综合检测装置，包括工频相位测量单元、电容传感器、电磁波接收器、数据采集和分析单元，所述数据采集和分析单元分别与工频相位测量单元、电容传感器、电磁波接收器电性连接。本发明体积更小，重量更轻，更易于携带，操作简单方便。本发明与所有高压部分电气隔离，采用内置锂电池供电，操作时无需打开柜门，操作使用的安全性更高。本发明采集的是高压带电显示装置的光信号，抗干扰能力强，同时使用电容传感器和电磁波传感器与工频相位测量单元采集信号，进一步提高了系统的抗干扰能力，以及采集数的精确性。

Description

适用于高压开关柜局部放电综合检测装置

技术领域

本发明涉及工频相位检测技术领域，特别涉及适用于高压开关柜局部放电综合检测装置。

背景技术

高压开关柜及环网柜是配网中的重要的电气设备，安装量很大，广泛应用于变电站等场所，其安全运行直接关系到电能的质量和可靠性。高压开关柜及环网柜中最常见的故障类型是绝缘故障。绝缘故障多是制造中或安装运行中造成的绝缘缺陷所致。而近年来国内外的应用实践表明，通过局部放电水平评估设备的绝缘状态是预防故障发生的有效措施。

然而开关柜是将断路器、互感器等多种设备集成在一个封闭空间，因此当开关柜发生局部放电时，对引起局部放电的故障类型进行判断能够指导工程人员更快更精确的发现故障，从而依据故障类型对设备的运行状态进行准确评估，提高工作效率和质量。而在故障类型识别中一个重要的依据就是需要获取工频高压的相位信息。由于高压开关柜高压回路是完全封闭在金属屏蔽中，因此实际变电站现场很难直接获取开关柜运行电压相位。目前常用的方法是对开关柜前面板做一个改动，然后通过带电显示装置获取经过分压降压的工频信号。但是，这种方法存在现场操作复杂、安全性低、成本高、采集数据不准确等技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供操作简单、安全性高、成本低、采集数据更准确的适用于高压开关柜局部放电综合检测装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

适用于高压开关柜局部放电综合检测装置，包括工频相位测量单元、电容传感器、电磁波接收器、数据采集和分析单元，所述数据采集和分析单元分别与工频相位测量单元、电容传感器、电磁波接收器电性连接。

进一步地，所述工频相位测量单元包括遮光罩、透镜组、光敏传感器、滤波放大电路、BNC插头、绝缘壳体，所述遮光罩内腔为圆柱形空腔，遮光罩的圆柱形空腔分别与透镜组、光敏传感器连接；所述光敏传感器与滤波放大电路、BNC插头依次串联连接；所述滤波放大电路安装在绝缘壳体内部，遮光罩、BNC插头均分别卡装在绝缘壳体上。

进一步地，所述遮光罩圆柱形空腔的直径为15mm～25mm，透镜组到光敏传感器距离等于透镜组的焦距；所述透镜组包括凸透镜、凹透镜，所述凸透镜与凹透镜连接。

进一步地，所述光敏传感器为硅光电池；所述滤波放大电路包括放大电路、低通滤波器、屏蔽外壳，所述放大电路与低通滤波器电性连接，并封装在屏蔽外壳内。

进一步地，所述放大电路的放大频率为60倍以上，低通滤波器的低频截止频率为50Hz～80Hz。

进一步地，所述电容传感器包括绝缘外壳、耦合天线、滤波电路、BNC插头，所述耦合天线、滤波电路、BNC插头依次串联连接，所述耦合天线、滤波电路安装在绝缘外壳内，BNC插头卡装在绝缘外壳上。

进一步地，所述绝缘外壳为环氧树脂类绝缘材料，厚度为5mm以下；耦合天线高度为0.1mm，直径10mm。

进一步地，所述滤波电路为无源元件，可调带宽为5MHz～80MHz。

进一步地，所述电磁波接收器包括金属振子、匹配巴伦、金属外壳和BNC插头，所述金属振子安装在金属外壳内，所述匹配巴伦与金属振子连接，所述金属振子与BNC插头电性连接，所述BNC插头卡装在金属外壳上。

进一步地，数据采集和分析单元包括高速采集卡、上位机，所述高速采集卡与上位机电性连接。

采用上述技术方案，由于使用了工频相位测量单元、电容传感器、电磁波接收器、数据采集和分析单元等技术特征，使得本发明与现有技术相比较，本发明体积更小、重量更轻，更易于携带，操作简单方便。本发明与所有高压部分电气隔离，采用内置锂电池供电，操作时无需打开柜门，有效提高和保障操作人员使用的安全性。本发明采集的是高压带电显示装置的光信号，抗干扰能力强，使用电容传感器和电磁波传感器同时采集信号，进一步提高了系统的抗干扰能力，以及采集数的精确性。

附图说明

图1为本发明主体结构示意图；

图2为本发明工频相位测量单元结构示意图；

图3为本发明滤波放大电路与数据采集和分析单元电路连接示意图；

图4为本发明电容传感器结构示意图；

图5为本发明电磁波接收器结构示意图；

图6为本发明使用示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如附图1所示，适用于高压开关柜局部放电综合检测装置，包括工频相位测量单元11、电容传感器12、电磁波接收器13、数据采集和分析单元14，数据采集和分析单元14分别与工频相位测量单元11、电容传感器12、电磁波接收器13电性连接。

上述技术方案，使得本发明体积更小，重量更轻，更易于携带，操作简单方便。本发明与所有高压部分电气隔离，采用内置锂电池供电，操作时无需打开柜门，操作使用的安全性更高。本发明采集的是高压带电显示装置的光信号，抗干扰能力强，同时使用电容传感器12和电磁波传感器13与工频相位测量单元11采集信号，进一步提高了系统的抗干扰能力，以及采集数的精确性。

更为具体地，如附图2所示，工频相位测量单元11包括遮光罩21、透镜组22、光敏传感器23、滤波放大电路24、BNC插头25、绝缘壳体26，遮光罩21为内腔为圆柱形空腔，且圆柱形空腔的直径为15mm～25mm，具体实施中采用20mm。由凹透镜和凸透镜组成的透镜组22安装在遮光罩21的前端，采用光谱范围宽、频率特性好、转换能效率高的硅光电池S9219制作的光敏传感器23安装在遮光罩21的后端的底部，安装时确保透镜组22到光敏传感器23的距离与透镜组22的焦距相等。将安装了透镜组22、光敏传感器23的遮光罩21卡装在绝缘壳体26上，并使遮光罩的前端伸出绝缘壳体26便于采集光源。将滤波放大电路24安装在绝缘壳体26的内部，使光敏传感器23、滤波放大电路24、BNC插头25依次电性串联连接，将BNC插头25卡装在绝缘壳体26上。

如附图3所示，滤波放大电路24包括放大电路27、低通滤波器28、屏蔽外壳29，数据采集和分析单元14包括高速采集卡51、上位机52，其中放大电路27的放大频率为60倍以上，低通滤波器28的低频截止频率为50Hz～80Hz。本发明具体实施中放大电路27采用了70倍的放大，低通滤波器28的频率采用65Hz。将放大电路27与低通滤波器28电性连接，并封装在屏蔽外壳29内。低通滤波器28滤波后的信号通过BNC插头25传递给数据采集和分析单元14的高速采集卡51，高速采集卡51将数据输送到上位机52进行处理和分析。

如附图4所述，电容传感器12包括绝缘外壳31、耦合天线32、滤波电路33、BNC插头34，其中绝缘外壳31采用5mm后的环氧树脂类绝缘材料，在保证绝缘的同时提供足够的强度。耦合天线32高度为0.1mm，直径10mm；滤波电路33为无源元件组成的可调带宽为5MHz～80MHz电路；耦合天线32、滤波电路33安装在绝缘外壳31的内部，并与卡装在绝缘外壳31上的BNC插头34串联连接；BNC插头34再将电容传感器12采集的信号传递到数据采集和分析单元14的高速采集卡51，高速采集卡51将数据输送到上位机52进行处理和分析。

如附图5所示，电磁波接收器13包括金属振子41、匹配巴伦42、金属外壳43、BNC插头44，金属振子41安装在金属外壳43内，匹配巴伦42与金属振子41连接，金属振子41与卡装在金属外壳43上的BNC插头44电性连接。；BNC插头44再将电磁波接收器13采集的信号传递到数据采集和分析单元14的高速采集卡51，高速采集卡51将数据输送到上位机52进行处理和分析。

如附图6所示，将工频相位测量单元11对准高压开关柜或环网柜的高压带氖管61，将电容传感器12紧贴在高压开关柜或环网柜的表面，并将电磁波接收器13对准高压开关柜或环网柜的缝隙处。三路信号同时传输到数据采集和分析单元14，经分析处理后实现对高压开关柜或环网柜的故障诊断和识别。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.适用于高压开关柜局部放电综合检测装置，其特征在于，包括工频相位测量单元、电容传感器、电磁波接收器、数据采集和分析单元，所述数据采集和分析单元分别与工频相位测量单元、电容传感器、电磁波接收器电性连接，所述工频相位测量单元包括遮光罩、透镜组、光敏传感器、滤波放大电路、BNC插头、绝缘壳体，所述遮光罩内腔为圆柱形空腔，遮光罩的圆柱形空腔分别与透镜组、光敏传感器连接；所述光敏传感器与滤波放大电路、BNC插头依次串联连接；所述滤波放大电路安装在绝缘壳体内部，遮光罩、BNC插头均分别卡装在绝缘壳体上。

2.根据权利要求1所述的适用于高压开关柜局部放电综合检测装置，其特征在于，所述遮光罩圆柱形空腔的直径为15mm～25mm，透镜组到光敏传感器距离等于透镜组的焦距；所述透镜组包括凸透镜、凹透镜，所述凸透镜与凹透镜连接。

3.根据权利要求2所述的适用于高压开关柜局部放电综合检测装置，其特征在于，所述光敏传感器为硅光电池；所述滤波放大电路包括放大电路、低通滤波器、屏蔽外壳，所述放大电路与低通滤波器电性连接，并封装在屏蔽外壳内。

4.根据权利要求3所述的适用于高压开关柜局部放电综合检测装置，其特征在于，所述放大电路的放大频率为60倍以上，低通滤波器的低频截止频率为50Hz～80Hz。

5.根据权利要求1所述的适用于高压开关柜局部放电综合检测装置，其特征在于，所述电容传感器包括绝缘外壳、耦合天线、滤波电路、BNC插头，所述耦合天线、滤波电路、BNC插头依次串联连接，所述耦合天线、滤波电路安装在绝缘外壳内，BNC插头卡装在绝缘外壳上。

6.根据权利要求5所述的适用于高压开关柜局部放电综合检测装置，其特征在于，所述绝缘外壳为环氧树脂类绝缘材料，厚度为5mm以下；耦合天线高度为0.1mm，直径10mm。

7.根据权利要求6所述的适用于高压开关柜局部放电综合检测装置，其特征在于，所述滤波电路为无源元件，可调带宽为5MHz～80MHz。

8.根据权利要求1所述的适用于高压开关柜局部放电综合检测装置，其特征在于，所述电磁波接收器包括金属振子、匹配巴伦、金属外壳和BNC插头，所述金属振子安装在金属外壳内，所述匹配巴伦与金属振子连接，所述金属振子与BNC插头电性连接，所述BNC插头卡装在金属外壳上。

9.根据权利要求1所述的适用于高压开关柜局部放电综合检测装置，其特征在于，数据采集和分析单元包括高速采集卡、上位机，所述高速采集卡与上位机电性连接。