CN107810422A - 用于检测和指示局部放电和电压的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测和指示局部放电和电压的系统。本发明的所述系统使得能够捕获来自所述电力系统和/或所述电力系统的所述电气设备的信号，并且检测和指示存在或者不存在局部放电和电压，这使得能够执行快速而简单的检查以防止所述配电元件发生故障，从而预防风险并且执行合适的装置维护。

Description

用于检测和指示局部放电和电压的系统
发明目的
本发明涉及一种基于捕获、检测和指示来自电力系统和/或电力系统的电气设备的信号并且更具体地基于检测和指示局部放电的系统，本发明的主要目的是提供了一种指示器，该指示器使得能够以简单的方式可视化地和/或可听见地验证在装置中存在或者不存在局部放电。
背景技术
在大多数情况下，局部放电现象是由于形成配电系统的部分的配电元件中的绝缘缺陷，所述配电元件由，例如，电缆、变压器、转换器、电线接头等组成。
局部放电会对发生局部放电的介质产生破坏性影响。在固体或者液体介质中，局部放电导致缓慢但持续的退化，直到绝缘介质的介质击穿为止。在气体介质(诸如，例如，空气)中，局部放电导致公知的电晕效应，该电晕效应包括可通过视觉、听觉或者嗅觉直接感知的后果。然而，存在以简单的方式是无法察觉到的其它后果，诸如，热发生、功率损耗、粒子轰击表面的机械侵蚀、无线电波干扰等。
如果局部放电发生并且未被察觉，则局部放电可以导致非常严重的后果。如果这个问题仍然没有解决，则退化将发生直到配电元件完全被破坏为止。更换或者维修被破坏的配电元件可能非常昂贵并且可能会使配电系统在很长一段时间内断电，还会导致电力公司的重大经济损失。防止任何可能出现的问题的关键在于检测和指示局部放电。因此，对局部放电的早期检测和指示可以帮助预防风险并且执行合适的装置维护。
最后，重要的是要检查存在或者不存在局部放电并且要防止在配电元件(诸如，例如，在电缆中)的故障，还要防止电力公司的经济损失、用户长期停电直到系统恢复等。
使用包括用于捕获待测量的信号的传感器、用于记录信号的装置、用于传输信号的构件、用于存储信息的装置、用于处理结果的构件等的物理系统来执行对绝缘状态的评估。从这个意义上来说，存在用于执行对配电系统和形成所述系统的配电元件的周期性或者持续的评估的监控系统。然而，另一方面，不存在使得能够检测和指示局部放电并且集成在形成装置的部分的对应电气设备中(诸如，例如，在变电站中)，并且持续指示存在或者不存在局部放电从而以简单的方式(诸如，例如，可视化地和/或可听见地)来验证存在或者不存在所述局部放电的系统或者装置。具有使得能够进行早期检测并且因此在不必使用在装置外面的其它装置、系统等的情况下以简单的方式指示/可视化存在局部电压的上述这种类型的系统的装置并不是已知的，这可能导致仍然存在没有及时检测到的局部放电和造成诸如上述负面影响等负面影响的所述未被检测到的局部放电。
提出与电气屏柜中的包括中央处理单元、局部放电信号处理单元、局部放电指示单元等的局部放电监控仪器有关的解决方案的专利文件CN203773010U可以作为示例而被提出。该解决方案涉及一种用于执行对绝缘状态或者系统的持续或者周期性的评估的系统或者仪器，除了指示存在局部放电之外，该系统或者仪器还涉及功能，诸如，测量局部放电、定位所述放电在系统中的位置、识别局部放电、记录或者存储数据、通信(警报、绝缘状态等)、控制函数等。因此，该解决方案不涉及使得能够快速而简单地验证存在或者不存在所述放电(诸如，例如，可以由操作者仅仅通过进入装置(诸如变电站)而执行的验证)的用于检测和指示局部放电的系统，而是涉及用于一旦检测到局部放电便会对系统或者绝缘状态进行评估的更复杂和昂贵的系统。
另一方面，通过并入电气设备(诸如，例如，电气屏柜、变压器等)的套管中的屏幕来捕获电压信号是已知的。这些捕获的电压信号使得能够执行应用，诸如，例如，检测、测量和指示电压，有时使用用于捕获电压信号的一个以上的屏幕，即，用于应用中的每种应用的一个屏幕。从这个意义上来说，专利EP0851442B1是已知的，专利EP0851442B1描述了一种并入两个屏幕的套管，两个屏幕中的一个屏幕捕获用于电压检测应用的电压信号并且另一个屏幕捕获用于电压测量的电压信号，因此，套管是基于两个不同的电压信号的使用，一个电压信号用于应用中的每个应用，这显著增加了其复杂性和相关联的成本。
发明内容
本发明的用于检测和指示局部放电和电压的系统是基于捕获来自电力系统和/或电力系统的电气设备(诸如，例如，电气屏柜、变压器等)的信号，通过将所述系统全部或者部分并入上述电气设备中，该电气设备使得能够以快速而简单的方式(诸如，例如，可视化地和/或可听见的)验证存在或者不存在局部放电。
用于检测和指示局部放电的该系统包括：
-电气设备的至少一个电容式电压抽头；
-用于测量/检测和指示存在/不存在电压的至少一个第一电路，以及
-用于检测和指示局部放电的至少一个第二电路。
上述电容式电压抽头、第一电路和第二电路电连接在一起，所述第一和第二电路使用通过电容式电压抽头而获得的电压信号，从而可以通过借由所述电容式抽头捕获电压、预防风险并且由于对局部放电的早期检测和指示是可用的而执行合适的装置维护来指示在装置中存在/不存在电压并且存在/不存在局部放电。
最后，系统(本发明的目的)使得能够检查存在或者不存在局部放电并且防止在配电元件中(诸如，例如，在电缆、电线接头等中)的故障。
电压信号是通过集成在至少一个电气设备的至少一个套管中的电容式电压抽头而被捕获的，该电容式电压抽头是插入套管并且通常用于指示或者检测存在/不存在电压的单个屏幕。
用于检测和指示局部放电的第二电路设置在由套管的屏幕提供的电容式电压抽头与用于测量/检测和指示存在/不存在电压的第一电路之间，或者在所述第一电路之后，并且包括不影响或者中断用于测量/检测和指示存在/不存在电压的电路的元件，诸如，例如，低压变压器，如果在用于检测和指示局部放电的第二电路中可能发生故障，则该低压变压器将使得能够维护用于测量/检测和指示存在/不存在电压的电路、组成操作者的安全元件的电路因此，可以避免使用用于两种应用的两个不同的电压信号，这避免了使用在套管中的两个屏幕。此外，在本发明中可以使用利于其工程并且使得能够在其最后的生产步骤中定制电气设备的标准套管，从而简化并且支持电气设备的相对规则和计划的生产。
另一方面，当本发明涉及集成在装置的对应电气设备并且在工厂中被校准的系统时，防止需要执行现场接线，诸如，在用于检测和指示局部放电的电路与用于测量/检测和指示存在/不存在电压的电路之间的接线。
用于测量/检测和指示存在/不存在电压的第一电路包括：至少一个电压测量元件(诸如，例如，低压变压器)，因为从套管获得的信号非常弱，所以该至少一个电压测量元件使得能够对与本发明的目的不同的其它应用进行可靠的电压测量(诸如，例如，单极电压测量、能量测量、功率测量等)；以及用于检测和指示电压信号的至少一个构件，从套管获得的电压信号对该至少一个构件是足够的，所述电压测量元件能够与电容式电压抽头电流绝缘因此，用于检测和指示局部放电的第二电路可以连接至电压测量元件或者用于检测和指示电压信号的构件，所述电压信号能够通过电压测量元件或者用于检测和指示电压信号的构件而被获取。
基于该获取到的电压信号，用于检测和指示局部放电的第二电路执行电压信号的模拟放大以使信号水平适应电子设备，并且通过至少一个信号放大/整流元件将模拟信号从负值转换成正值，通过至少一个峰值检测器元件将每个信号峰值的最大幅值转换成连续水平信号并且/或者使得能够通过获得局部放电脉冲的重复率的至少一个集成器元件来对电信号进行集成，从而使根据本发明目的的系统可以检测和指示存在或者不存在局部放电。
用于测量/检测和指示存在/不存在电压的第一电路和用于检测和指示局部放电的第二电路优选地集成在一个相同的机壳中，该机壳又集成在电气设备(诸如，例如，电池)中。该机壳包括至少一个显示器，该至少一个显示器指示存在或者不存在局部放电，因此，该至少一个显示器使得能够执行快速的检查，并且因此，帮助预防风险并且执行合适的装置维护。在这种情况下，用于检测和指示局部放电的第二电路是通过电容式电压抽头或者通过电气设备内的至少另一个内部电源自供电的。上述显示器还可以指示在装置中存在或者不存在电压。
已经考虑了这样一种可能性：用于测量/检测和指示存在/不存在电压的第一电路能够用其相应显示器而被集成在第一机壳中，并且用于检测和指示局部放电的第二电路同样能够用其相应显示器而被集成在第二机壳中。在这种情况下，用于测量/检测和指示存在/不存在电压的第一电路集成在第一机壳内的电气设备中，诸如，例如，在电池中。因此，并入第二机壳内用于检测和指示局部放电的第二电路是便携式的并且可以通过集成在电气设备中的第一机壳连接至用于测量/检测和指示存在/不存在电压的第一电路。在这种情况下，用于检测和指示局部放电的第二电路通过电池或者任何其它外部电源供电。此外，在用于检测和指示局部放电的第二电路并入第二机壳内的这种情况下，三相比较电路可以设置在该相同的第二机壳内，不管用于检测和指示局部放电的第二电路如何，该三相比较电路都可以指示电气设备之间的相位一致性。
在前述情况中的任何一种情况下，根据本发明目的的用于检测和指示局部放电和电压的系统可以使得能够以简单的方式(可视化地和/或可听见地)来在本地和远程验证存在或者不存在局部放电。因此，用于检测和指示局部放电和电压的系统可以包括用于远程验证情况的至少一个通信插座。
最后，已经考虑了这样一种可能性：能够具有用于测量/检测和指示存在/不存在电压的第一电路和用于检测和指示电气设备的相位中的每个相位的局部放电的独立电路，在这种情况下，对已经检测到局部放电的相位的验证是可能的。
附图说明
图1示出了本发明的用于检测和指示局部放电和电压的系统的框图。
图2示出了根据本发明的第一实施例的用于检测和指示局部放电和电压的系统的框图。
图3示出了根据本发明的第二实施例的用于检测和指示局部放电和电压的系统的框图。
图4a示出了通过电容式电压抽头而自供电的用于检测和指示局部放电的电路的框图。
图4b示出了通过电池或者任何其它外部电源供电的用于检测和指示局部放电的电路的框图。
图5示出了包括集成在其中包括用于检测和指示局部放电和电压的系统的电气设备的透视图。
图6示出了集成在其中在第一机壳内用于测量/检测和指示存在/不存在电压的电气设备的透视图，而示出了并入第二机壳内用于检测和指示局部放电的第二电路作为便携式元件。
具体实施方式
在不限制或者减小本发明保护范围的情况下，下面参照附图描述了多个优选实施例。
图1示出了根据本发明目的的反应用于检测和指示局部放电和电压的系统(16)的框图。所述系统(16)包括至少一个电容式电压抽头(1)、用于测量/检测和指示存在/不存在电压的至少一个第一电路(A)、和用于检测和指示局部放电的至少一个第二电路(B)，所述三个框是电连接在一起的。电容式电压抽头(1)为第一电路(A)和第二电路(B)提供电压信号，从而使得，从该电压信号开始，系统(16)指示存在/不存在电压和/或存在/不存在局部放电。
如上所述，电压信号是通过电容式电压抽头(1)而被捕获的，该电容式电压抽头(1)集成在至少一个电气设备(2)的至少一个套管(3)中，如能够在图5和图6中看到的。
根据图2所示的本发明的第一实施例，用于测量/检测和指示存在/不存在电压的第一电路(A)包括至少一个电压测量元件(4)，诸如，例如，低压变压器，并且还包括用于检测和指示电压信号的至少一个构件(5)。根据该第一实施例，用于检测和指示局部放电的第二电路(B)连接至电压测量元件(4)。
根据图3所示的本发明的第二实施例，用于测量/检测和指示存在/不存在电压的第一电路(A)包括至少一个电压测量元件(4)，诸如，例如，低压变压器，并且还包括用于检测和指示电压信号的至少一个构件(5)。根据该第二实施例，用于检测和指示局部放电的第二电路(B)连接至用于检测和指示电压信号的构件(5)。
在本发明的两个实施例中，第二电路(B)包括至少一个信号放大/整流元件(6)、至少一个峰值检测器元件(8)和/或至少一个集成器元件(9)，如图4a和4b所示。
如能够在图5中看到的，本发明的系统(16)集成在电气设备(2)中，诸如，例如，电池。从这个意义上来说，第一电路(A)和第二电路(B)并入一个相同的机壳(11)内，该机壳(11)又集成在电气设备(2)中，如图5所示。所述机壳(11)包括指示存在或者不存在局部放电的至少一个显示器(10)，指示在装置中存在或者不存在电压也是可能的。在这种情况下，用于检测和指示局部放电的第二电路(B)是通过电容式电压抽头(1)，如图4a所示，或者通过电气设备(2)内的至少另一个内部电源自供电的。
另一方面，也已经考虑了这样一种可能性：第一电路(A)并入第一机壳(12)中并且第二电路(B)并入第二机壳(13)中，这些机壳(12、13)中的每个机壳各自都包括其自己的显示器(14、15)，如图6所示。因此，第一机壳(12)集成在电气设备(2)中，并且因此，第一电路(A)也集成在电气设备(2)中，而并入有第二电路(B)的第二机壳(13)独立于电气设备(2)，被设计为可以连接至用于检测和指示存在或者不存在局部放电的机壳(12)的便携式元件。在这种情况下，第二电路(B)通过电池或者在电气设备(2)外面的外部电源(7)供电，如图4b所示。
最后，如图2、图3、图4a和图4b所示，本文所公开的系统(16)可以包括至少一个通信插座(17)使得能够远程和容易地(可视化地和/或可听见地)验证在装置中存在或者不存在局部放电。

Claims (13)

1.用于检测和指示局部放电和电压的系统(16),其适用于高压配电系统，所述系统是基于通过对电气设备、所述电气设备(2)的至少一个电容式电压抽头(1)、和用于测量/检测和指示存在/不存在电压的至少一个第一电路(A)中的全部或者部分进行集成来捕获、检测和指示来自所述电力系统和/或所述电力系统的所述电气设备的信号，其特征在于所述系统包括用于检测和指示局部放电的至少一个第二电路(B)，所述至少一个第二电路(B)电连接至所述电容式电压抽头(1)和用于测量/检测和指示存在/不存在电压的所述第一电路(A)。
2.根据权利要求1所述的系统(16)，其特征在于，所述电容式电压抽头(1)集成在所述电气设备(2)的至少一个套管(3)中。
3.根据权利要求2所述的系统(16)，其特征在于，所述第一电路(A)包括至少一个电压测量元件(4)和用于检测和指示电压信号的至少一个构件(5)。
4.根据权利要求3所述的系统(16)，其特征在于，所述电压测量元件(4)与所述电容式电压抽头(1)电流绝缘。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统(16)，其特征在于，所述第二电路(B)连接至所述电压测量元件(4)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统(16)，其特征在于，所述第二电路(B)连接至所述用于检测和指示电压信号的构件(5)。
7.根据权利要求5或者6所述的系统(16)，其特征在于，用于检测和指示局部放电的所述第二电路(B)包括至少一个信号放大/整流元件(6)、至少一个峰值检测器元件(8)和/或至少一个集成器元件(9)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统(16)，其特征在于，所述第一电路(A)和所述第二电路(B)集成在一个相同的机壳(11)中，所述机壳(11)包括至少一个显示器(10)，所述机壳(11)又集成在所述电气设备(2)中。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的系统(16)，其特征在于，用于测量/检测和指示存在/不存在电压的所述第一电路(A)集成在包括至少一个显示器(14)的第一机壳(12)中，并且用于检测和指示局部放电的所述第二电路(B)集成在包括至少另一个显示器(15)的第二机壳(13)中，所述第一机壳(12)又集成在电气设备(2)中。
10.根据权利要求8所述的系统(16)，其特征在于，所述第二电路(B)是通过所述电容式电压抽头(1)或者通过在所述电气设备(2)内的至少另一个内部电源自供电的。
11.根据权利要求9所述的系统(16)，其特征在于，所述第二电路(B)通过电池或者在所述电气设备(2)外面的任何其它外部电源(7)供电。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统(16)，其特征在于，所述系统包括用于远程验证在所述装置中不存在或者存在局部放电和电压的至少一个通信插座(17)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的系统(16)，其特征在于，所述系统包括用于测量/检测和指示存在/不存在电压的第一电路(A)和用于检测和指示所述电气设备(2)的相位中的每个相位的局部放电的第二独立电路(B)。
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