CN107179487B - 开关柜局部放电监测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关柜局部放电监测装置和方法，包括获取待监测开关柜声音数据的声音传感器，获取待监测开关柜的紫外光数据的紫外光传感器，获取待监测开关柜的臭氧数据的臭氧传感器，获取待监测开关柜的漏电流数据的漏电流传感器，以及控制模块；控制模块存储有声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据的预设值，用于接收声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据，当声音数据、紫外光数据和臭氧数据中至少其中之一大于对应的预设值时，比较漏电流数据与漏电流数据的预设值；声音传感器、紫外光传感器、臭氧传感器以及漏电流传感器分别与控制模块连接，这样可以实现对开关柜局放的在线监测。

Description

开关柜局部放电监测装置和方法

技术领域

本发明涉及开关柜监测技术领域，特别是涉及一种开关柜局部放电监测装置和方法。

背景技术

开关柜作为配网中的重要设备，起着控制线路、保护系统安全的双重作用，然而，开关柜内部的电缆终端头、避雷器、绝缘支柱等极易因制作工艺、积污、受潮等因素而发生局部放电，严重影响配网的正常运行。

为了防止开关柜内的电缆终端头、避雷器、绝缘支柱等因局部放电而引发大面积的停电事故，提高配网的运行安全和可靠性，电力部门通常的做法是加强运行维护人员的巡视力度，通过观察开关柜外部情况是否正常、听局部放电的声音、闻臭氧气味等方式来判断开关柜局部放电是否异常，或者通过运行维护人员将手持式局部放电检测仪放至开关柜柜门附近，对开关柜的局部放电进行现场测量，了解开关柜内部的局部放电情况。

然而依靠运行维护人员的日常巡视，容易造成漏判、误判，尤其是对于间歇性放电，运行维护人员在巡视过程中不易发现，极易对开关柜的运行状态进行误判，埋下安全隐患，而且运行维护人员进行日常巡视工作浪费了大量的人力和物力，这种方式不经济，且效率极低；通过运行维护人员手持局部放电检测仪对开关柜进行现场测试，这种检测方法由于与开关柜内的电缆终端头、避雷器、绝缘支柱等附件的距离较远，造成这种检测方式不够准确，同时由于局部放电检测仪为离线式检测，必须通过运行维护人员到现场才能进行局部放电测试，这样不能及时发现产生局部放电的开关柜，效率低下。

发明内容

基于此，有必要针对现有局部放电检测方法人工判断容易出现漏判、误判，效率低的问题，提供一种可以避免漏判、误判现象且提高工作效率的开关柜局部放电监测装置和方法。

一种开关柜局部放电监测装置，包括获取待监测开关柜声音数据的声音传感器，获取待监测开关柜紫外光数据的紫外光传感器，获取待监测开关柜臭氧数据的臭氧传感器，获取待监测开关柜漏电流数据的漏电流传感器，以及控制模块；

控制模块存储有声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据的预设值，用于接收声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据，当声音数据、紫外光数据和臭氧数据中至少其中之一大于对应的预设值时，比较漏电流数据与漏电流数据的预设值，根据漏电流数据与漏电流数据的预设值的比较结果发送提醒指令；

声音传感器、紫外光传感器、臭氧传感器以及漏电流传感器分别与控制模块连接。

一种开关柜局部放电监测方法，包括：

获取待监测开关柜的声音数据、紫外光数据、臭氧数据以及漏电流数据；

将声音数据、紫外光数据以及臭氧数据分别与声音数据、紫外光数据以及臭氧数据的预设值进行比较；

当声音数据、紫外光数据和臭氧数据中至少其中之一大于对应的预设值时，比较漏电流数据与漏电流数据的预设值；

当漏电流数据大于漏电流数据的预设值时，获取局部放电次数，并执行对局部放电次数的迭加；

当局部放电次数等于预设次数时，发送提醒指令。

上述开关柜局部放电监测装置和方法，声音传感器获取待监测开关柜的声音数据，紫外光传感器获取待监测开关柜的紫外光数据，臭氧传感器获取待监测开关柜的臭氧数据，漏电流传感器获取待监测开关柜的漏电流数据，控制模块存储有声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据的预设值，接收声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据，将声音数据、紫外光数据和臭氧数据分别与声音数据、紫外光数据、臭氧数据的预设值进行比较，当声音数据、紫外光数据和臭氧数据中至少其中之一大于对应的预设值时，比较漏电流数据与漏电流数据的预设值，根据漏电流数据与漏电流数据的预设值的比较结果发送提醒指令，以实现对待监测开关柜局部放电的在线监测，这样的开关柜局部放电监测装置无需人工巡查或人工手持检测仪进行检测，可以避免人工判断出现漏判、误判现象，且可以有效地提高工作效率。

附图说明

图1为一个实施例中开关柜局部放电监测装置的结构示意图；

图2为一个实施例中开关柜局部放电监测方法的流程示意图；

图3为一个实施例中开关柜局部放电监测装置的结构示意图；

图4为一个实施例中开关柜局部放电监测装置的工作流程示意图。

具体实施方式

在一个实施例中，如图1所示，一种开关柜局部放电监测装置，包括获取待监测开关柜声音数据的声音传感器100，获取待监测开关柜紫外光数据的紫外光传感器200，获取待监测开关柜臭氧数据的臭氧传感器300，获取待监测开关柜漏电流数据的漏电流传感器400，以及控制模块500；

控制模块500存储有声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据的预设值，用于接收声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据，当声音数据、紫外光数据和臭氧数据中至少其中之一大于对应的预设值时，比较漏电流数据与漏电流数据的预设值，根据漏电流数据与漏电流数据的预设值的比较结果发送提醒指令；

声音传感器100、紫外光传感器200、臭氧传感器300以及漏电流传感器400分别与控制模块500连接。

声音传感器100用于监测待监测开关柜内部由于发生局部放电而产生的放电声，其内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒，声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。紫外光传感器200用于监测待监测开关柜内部由于发生局部放电而产生的紫外光，其可以利用光敏元件通过光伏模式和光导模式将紫外线信号转换为可测量的电信号，光伏模式是指不需要串联电池，串联电阻中有电流，而传感器相当于一个小电池，输出电压；光导模式是指需要串联一个电池工作，传感器相当于一个电阻，电阻值随光的强度变化而变化。臭氧传感器300用于监测待监测开关柜内部的臭氧数据；漏电流传感器400用于监测待监测开关柜内部的漏电流数据，依据互感器电磁隔离、磁调制工作原理将被测交流电流、直流转换成线性比例的直流电流、直流电压等标准模拟信号或RS485数字信号。

控制模块500存储有声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据的预设值，用于接收声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据，当声音数据、紫外光数据和臭氧数据中至少其中之一大于对应的预设值时，比较漏电流数据与漏电流数据的预设值，根据漏电流数据与漏电流数据的预设值的比较结果发送提醒指令。具体的，当漏电流数据大于漏电流数据的预设值时，判定发生了一次局部放电，获取局部放电次数，并执行对局部放电次数的迭加，当局部放电次数等于预设次数时，比如局部放电次数等于10则判定此时局部放电超标，向运行维护人员的手持终端发送局部放电提醒指令，以提醒电力维护人员前往现场处理。

上述开关柜局部放电监测装置，声音传感器100获取待监测开关柜的声音数据，紫外光传感器200获取待监测开关柜的紫外光数据，臭氧传感器300获取待监测开关柜的臭氧数据，漏电流传感器400获取待监测开关柜的漏电流数据，控制模块500存储有声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据的预设值，接收声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据，将声音数据、紫外光数据和臭氧数据与声音数据、紫外光数据、臭氧数据的预设值进行比较，当声音数据、紫外光数据和臭氧数据中至少其中之一大于对应的预设值时，比较漏电流数据与漏电流数据的预设值，根据漏电流数据与漏电流数据的预设值的比较结果发送提醒指令，以实现对待监测开关柜局部放电的在线监测，这样的开关柜局部放电监测装置无需人工巡查或人工手持检测仪进行检测，可以避免人工判断出现漏判、误判现象，且可以有效地提高工作效率。

在一个实施例中，开关柜局部放电监测装置还包括信号调理模块，声音传感器、紫外光传感器、臭氧传感器以及漏电流传感器分别通过信号调理模块与控制模块连接。信号调理模块用于转换声音传感器、紫外光传感器、臭氧传感器以及漏电流传感器的模拟量数据，便于控制模块进行处理，比如，信号调理模块可以是模数转换器，通过模数转换器可以将模拟信号转换为数字信号。

在一个实施例中，开关柜局部放电监测装置还包括通信模块，控制模块与通信模块连接，通信模块用于传输待监测开关柜的声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据。在另一个实施例中，开关柜局部放电监测装置还包括存储声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据的服务器，服务器与通信模块连接，通信模块将声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据传输至服务器存储。

在一个实施例中，开关柜局部放电监测装置还包括显示模块，显示模块与控制模块连接，将待监测开关柜的声音数据、紫外光数据、臭氧数据和漏电流数据以及比较结果显示于显示模块，以方便运行维护人员到达现场后，了解待监测开关柜的状态。在另一个实施例中，开关柜局部放电监测装置还包括电源模块，电源模块与控制模块连接，通过电源模块为控制模块的正常工作供电。进一步地，电源模块的供电方式包括市电供电方式和储能电池供电方式，其中市电供电方式是指由市电通过整流模块将交流电转换为直流电，储能电池供电方式是指由太阳能及CT(Current Transformer，电流互感器)取能，并且可以通过控制模块控制供电方式，由双路电源进行供电保证了开关柜局部放电检测装置的运行可靠性。

在一个实施例中，如图2所示，一种开关柜局部放电监测方法，包括：

步骤S100，获取待监测开关柜的声音数据、紫外光数据、臭氧数据以及漏电流数据。

声音传感器用于监测待监测开关柜内部由于发生局部放电而产生的放电声，其内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒，声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。紫外光传感器用于监测待监测开关柜内部由于发生局部放电而产生的紫外光，其可以利用光敏元件通过光伏模式和光导模式将紫外线信号转换为可测量的电信号，光伏模式是指不需要串联电池，串联电阻中有电流，而传感器相当于一个小电池，输出电压；光导模式是指需要串联一个电池工作，传感器相当于一个电阻，电阻值随光的强度变化而变化。臭氧传感器用于监测待监测开关柜内部的臭氧数据；漏电流传感器用于监测待监测开关柜内部的漏电流数据，依据互感器电磁隔离、磁调制工作原理将被测交流电流、直流转换成线性比例的直流电流、直流电压等标准模拟信号或RS485数字信号。控制模块接收声音传感器、紫外光传感器、臭氧传感器、漏电流传感器采集的数据，从而获取待监测开关柜的声音数据、紫外光数据、臭氧数据以及漏电流数据。

步骤S200，将声音数据、紫外光数据以及臭氧数据分别与声音数据、紫外光数据以及臭氧数据的预设值进行比较。

将声音传感器采集的声音数据与声音数据的预设值进行比较，将紫外光传感器采集的紫外光数据与紫外光数据的预设值进行比较，将臭氧传感器采集的臭氧数据与臭氧数据的预设值进行比较，以初步判断待监测开关柜内部的电缆终端头、避雷器、绝缘支柱等是否存在局部放电迹象。

步骤S300，当声音数据、紫外光数据和臭氧数据中至少其中之一大于对应的预设值时，比较漏电流数据与漏电流数据的预设值。

当声音数据、紫外光数据和臭氧数据中至少其中之一大于对应的预设值时，将漏电流传感器采集的漏电流数据与漏电流数据的预设值进行比较，再次判断待监测开关柜内部的电缆终端头、避雷器、绝缘支柱等是否存在局部放电现象。

步骤S400，当漏电流数据大于漏电流数据的预设值时，获取局部放电次数，并执行对局部放电次数的迭加。

当漏电流传感器采集的漏电流数据大于漏电流数据的预设值时，判定发生了一次局部放电，获取局部放电次数，并执行对局部放电次数的迭加。

步骤S500，当局部放电次数等于预设次数时，发送提醒指令。

当局部放电次数等于预设次数时，比如局部放电次数等于10则判定此时局部放电超标，向运行维护人员的手持终端发送局部放电提醒指令，以提醒电力维护人员前往现场处理。

上述开关柜局部放电监测方法，获取待监测开关柜的声音数据、紫外光数据、臭氧数据以及漏电流数据；将声音数据、紫外光数据以及臭氧数据分别与声音数据、紫外光数据以及臭氧数据的预设值进行比较；当声音数据、紫外光数据和臭氧数据中至少其中之一大于对应的预设值时，比较漏电流数据与漏电流数据的预设值；当漏电流数据大于漏电流数据的预设值时，获取局部放电次数，并执行对局部放电次数的迭加；当局部放电次数等于预设次数时，发送提醒指令，这样可以实现对待监测开关柜局部放电的在线监测，无需人工巡查或人工手持检测仪进行检测，可以避免人工判断出现漏判、误判现象，且可以有效地提高工作效率。

在一个实施例中，开关柜局部放电监测方法中当局部放电次数大于预设次数时，发送提醒指令的步骤之后还包括：

当局部放电次数不等于预设次数时，返回获取待监测开关柜的声音数据、紫外光数据、臭氧数据以及漏电流数据的步骤。程序中一直对局部放电次数进行迭加，当判定发生了一次局部放电时，局部放电次数加1，只有当局部放电次数等于预设次数时，才判定发生了局部放电超标，否则就一直循环执行对开关柜的监测。

在一个实施例中，开关柜局部放电监测方法中将声音数据、紫外光数据以及臭氧数据与声音数据、紫外光数据以及臭氧数据的预设值进行比较的步骤之后还包括：

当所述声音数据的实时值小于或等于所述声音数据的预设值、所述紫外光数据的实时值小于或等于所述紫外光数据的预设值且所述臭氧数据的实时值小于或等于所述臭氧数据的预设值时，返回获取待监测开关柜的声音数据、紫外光数据、臭氧数据以及漏电流数据的步骤。也就是说如果声音数据、紫外光数据、臭氧数据的范围均在预设值范围，此时待监测开关柜一切正常，继续对开关柜进行监测。

在一个实施例中，如图3所示，开关柜局部放电监测装置包括：控制模块、电源模块、显示模块、通信模块、服务器、便携式手持终端、数据采集终端、泄漏电流传感器、臭氧传感器、紫外光传感器及放电声传感器。其中，电源模块包括双路电源，并由控制模块控制供电方式，一路包括太阳能及CT取能，一路由市电通过整流模块转换为直流电。该开关柜局部放电在线监测装置的工作流程如图4所示：

(1)初步判断：通过臭氧传感器、紫外光传感器以及放电声传感器采集待监测开关柜的数据，然后通过数据采集终端对采集到的数据进行处理，并将处理后的数据传输至控制模块，控制模块对采集到的数据与设定阈值进行比较，初步判断待监测开关柜内部的电缆终端头、避雷器、绝缘支柱等附件是否存在局部放电迹象；

(2)再次判断：通过泄漏电流传感器采集待监测开关柜内部的电缆终端头、避雷器、绝缘支柱等附件表面的泄漏电流，将采集到的泄露电流数据经数据采集终端进行处理，并将处理后的数据传输至控制模块，控制模块对采集到的泄露电流值与设定阈值进行比较，再次判断待监测开关柜内部的电缆终端头、避雷器、绝缘支柱等附件是否存在局部放电现象；

(3)综合判断：重复进行(1)、(2)步骤，综合判断待监测开关柜内部的电缆终端头、避雷器、绝缘支柱等附件是否存在局部放电现象，并将局部放电次数与设定阈值比较，判断待监测开关柜是否局部放电超标；

(4)数据传输：控制模块将臭氧传感器、紫外光传感器、放电声传感器及泄漏电流传感器采集到的数据传输至服务器存储；

(5)发送信息：控制模块将产生局部放电超标的待监测开关柜的位置、发生时间等信息发送至手持终端，提醒电力运维人员前去处理；

(6)信息显示：将局部放电超标的待监测开关柜显示于显示模块上，以方便运行维护人员到达现场后，立即知道局部放电超标的开关柜。

上述开关柜局部放电监测装置，采用臭氧传感器、紫外光传感器、放电声传感器及泄漏电流传感器采集待监测开关柜的数据，通过数据采集终端将采集到的数据进行转换后传输至控制模块进行处理，并将采集到的数据传输至服务器存储，电力运行维护人员可以实时了解待监测开关柜内部的电缆终端头、避雷器及绝缘支柱等附件的局部放电情况；而且通过初步判断、再次判断、综合判断等判定待监测开关柜局部放电是否超标，将超标的开关柜的位置、发生时间等信息以短信的方式发送至电力运行维护人员的手持终端，告知运行维护人员前去维护，从而实现对待监测开关柜内部的电缆终端头、避雷器及绝缘支柱等附件局部放电的在线监测。

该开关柜局部放电监测装置具有如下优点：

1、快速定位；可以及时发现电缆终端头、避雷器及绝缘支柱等附件局部放电超标的开关柜。

2、精准定位；通过多重判定综合判断开关柜附件是否局部放电超标，与传统的离线检测仪相比，提高了定位精度。

3、实时监测；电力运行维护人员可以实时了解待监测开关柜内部的电缆终端头、避雷器及绝缘支柱等附件的局部放电参数。

4、高效；可以将局部放电超标的开关柜的位置、发生时间等信息以短信的方式通知运行维护人员，告知运行维护人员前去处理，提高了运行维护人员的工作效率，从而防止了隐患的进一步蔓延，提高了开关柜运行的稳定性。

5、高可靠性；该开关柜局部放电监测装置由双路电源共同为其供电，提高了装置的可靠性。

6、成本低廉；该开柜局部放电监测装置大大降低了电力系统巡查工作的人力物力成本。

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)

1.一种开关柜局部放电监测装置，其特征在于，包括获取待监测开关柜声音数据的声音传感器，获取所述待监测开关柜紫外光数据的紫外光传感器，获取所述待监测开关柜臭氧数据的臭氧传感器，获取所述待监测开关柜漏电流数据的漏电流传感器，以及控制模块；

所述控制模块存储有所述声音数据、所述紫外光数据、所述臭氧数据和所述漏电流数据的预设值，用于接收所述声音数据、所述紫外光数据、所述臭氧数据和所述漏电流数据，当所述声音数据、所述紫外光数据和所述臭氧数据中至少其中之一大于对应的预设值时，比较所述漏电流数据与所述漏电流数据的预设值，根据所述漏电流数据与所述漏电流数据的预设值的比较结果发送提醒指令；

所述声音传感器、所述紫外光传感器、所述臭氧传感器以及所述漏电流传感器分别与所述控制模块连接；

所述根据所述漏电流数据与所述漏电流数据的预设值的比较结果发送提醒指令包括：

当所述漏电流数据大于所述漏电流数据的预设值时，判定所述待监测开关柜发生一次局部放电，对局部放电次数进行迭加，当迭加的局部放电次数等于预设次数时，发送所述待监测开关柜发生局部放电的提醒指令；

将所述声音数据、所述紫外光数据以及所述臭氧数据与对应的预设值进行比较，初步判断所述待监测开关柜内部的电缆终端头、避雷器及绝缘支柱是否存在局部放电迹象，将所述漏电流数据与对应的预设值进行比较，再次判断所述待监测开关柜内部的电缆终端头、避雷器及绝缘支柱是否存在局部放电现象。

2.根据权利要求1所述的开关柜局部放电监测装置，其特征在于，还包括信号调理模块，所述声音传感器、所述紫外光传感器、所述臭氧传感器以及所述漏电流传感器分别通过所述信号调理模块与所述控制模块连接。

3.根据权利要求1所述的开关柜局部放电监测装置，其特征在于，还包括通信模块，所述控制模块与所述通信模块连接。

4.根据权利要求3所述的开关柜局部放电监测装置，其特征在于，还包括存储所述声音数据、所述紫外光数据、所述臭氧数据和所述漏电流数据的服务器，所述服务器与所述通信模块连接。

5.根据权利要求1所述的开关柜局部放电监测装置，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块与所述控制模块连接。

6.根据权利要求1所述的开关柜局部放电监测装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块与所述控制模块连接。

7.根据权利要求6所述的开关柜局部放电监测装置，其特征在于，所述电源模块的供电方式包括市电供电方式和储能电池供电方式。

8.一种开关柜局部放电监测方法，其特征在于，包括：

获取待监测开关柜的声音数据、紫外光数据、臭氧数据以及漏电流数据；

将所述声音数据、所述紫外光数据以及所述臭氧数据分别与所述声音数据、所述紫外光数据以及所述臭氧数据的预设值进行比较，初步判断所述待监测开关柜内部的电缆终端头、避雷器及绝缘支柱是否存在局部放电迹象；

当所述声音数据、所述紫外光数据和所述臭氧数据中至少其中之一大于对应的预设值时，比较所述漏电流数据与所述漏电流数据的预设值，再次判断所述待监测开关柜内部的电缆终端头、避雷器及绝缘支柱是否存在局部放电现象；

当所述漏电流数据大于所述漏电流数据的预设值时，判定所述待监测开关柜发生一次局部放电，获取判定所述待监测开关柜发生局部放电的局部放电次数，并执行对所述局部放电次数的迭加；

当所述局部放电次数等于预设次数时，发送所述待监测开关柜发生局部放电的提醒指令。

9.根据权利要求8所述的开关柜局部放电监测方法，其特征在于，所述当所述局部放电次数大于预设次数时，发送提醒指令的步骤之后还包括：

当所述局部放电次数不等于预设次数时，返回所述获取待监测开关柜的声音数据、紫外光数据、臭氧数据以及漏电流数据的步骤。

10.根据权利要求8所述的开关柜局部放电监测方法，其特征在于，所述将所述声音数据、所述紫外光数据以及所述臭氧数据分别与所述声音数据、所述紫外光数据以及所述臭氧数据的预设值进行比较的步骤之后还包括：

当所述声音数据小于或等于所述声音数据的预设值、所述紫外光数据小于或等于所述紫外光数据的预设值且所述臭氧数据小于或等于所述臭氧数据的预设值时，返回所述获取待监测开关柜的声音数据、紫外光数据、臭氧数据以及漏电流数据的步骤。

Images