CN109061409A - 暂态地电压局部放电检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种暂态地电压局部放电检测装置。其中，该装置包括无线智能暂态低电压TEV传感器、无线传输网络、监控终端，无线智能TEV传感器包括模拟电路模块和数字电路模块，数字电路模块包括：无线传输模块、分析与控制模块与存储模块；分析与控制模块用于从模拟电路模块中提取特征信息，并根据特征信息进行初步诊断以得到初步诊断结果，还用于根据监控终端的控制命令调整监控策略；无线传输模块用于将特征信息以及初步诊断结果发送至监控终端；存储模块用于保存特征信息以及开关柜的绝缘状态信息。本发明解决了现有技术中需要进行人工巡检的方式来对开关柜进行检测，而导致资源浪费，检测效率低下以及错误率高的技术问题。

Description

暂态地电压局部放电检测装置

技术领域

本发明涉及电气领域，具体而言，涉及一种暂态地电压局部放电检测装置。

背景技术

缘性能进一步劣化的原因。作为高电压设备“机体”内的“癌细胞”，局部放电对于设备可靠运行有着至关重要的影响，而局部放电检测则是提前反映各种潜在绝缘缺陷的最灵敏、最及时的一项技术手段。

暂态地电压(TEV)局部放电检测方法作为一种非侵入式检测手段，对于开关柜内部是否存在放电性绝缘故障，具有灵敏度高，频带宽，安装方便，非电接触等优点，因此十分适合高压开关柜的带电检测，其具体工作原理如图1所示，由暂态地电压TEV传感器贴合在开关柜的金属板上，耦合开关柜上的TEV局部放电信号，TEV局部放电特征信号。

近些年，采用TEV法对开关柜绝缘状态进行检测引起了国内外学者的广泛关注，英国的EA Technology公司、TECHMP公司、重庆大学电力设备研究所、西安交通大学高电压技术实验室等研究机构对此在了深入研究，并在此基础上，开发了相应的检测设备。

目前国内对于开关柜绝缘状态的检测，多采用EA公司生产的专业检测仪器来进行评估的。该仪器使用简单，通过检测开关柜表面暂态地电压来判断柜体内部是否存在局部放电，多采用人工定期巡检的方式来对开关柜进行检测，耗费了较大的人力和物力，且对运维人员对局部放电的专业知识提出了一定的要求。

此类检测仪器在应用中存在很多缺点：(1)检测仪器不具备数据存储功能，不能方便地查询检测柜体历史信息；(2)人工检测局部放电由于存在主观性，会导致PD检测的错误率高；(3)检测仪器只有一个通道，检测效率低下；(4)检测仪器成本高，价格贵；(5)需检测的开关柜数量多，检测任务大；(6)一般为手持式带电检测设备，在线检测设备需现场布线。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种暂态地电压局部放电检测装置，以至少解决现有技术中需要进行人工巡检的方式来对开关柜进行检测，而导致资源浪费，检测效率低下以及错误率高的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种暂态地电压局部放电检测装置，所述装置包括无线智能暂态地电压TEV传感器、无线传输网络、监控终端，所述无线智能TEV传感器包括模拟电路模块和数字电路模块，其中：所述数字电路模块包括：无线传输模块、分析与控制模块与存储模块；其中，所述分析与控制模块，用于从所述模拟电路模块中提取特征信息，并根据所述特征信息进行初步诊断以得到初步诊断结果，还用于根据所述监控终端的控制命令调整所述无线智能TEV传感器的监控策略；所述无线传输模块，用于将所述特征信息以及所述初步诊断结果经所述无线传输网络发送至所述监控终端，还用于接收所述控制命令；所述存储模块，用于保存所述特征信息以及所述开关柜的绝缘状态信息。

进一步地，所述模拟电路模块包括：TEV传感器、带通滤波模块、放大模块、检波模块、A/D转换模块，其中：所述TEV传感器，与所述带通滤波模块相连接，用于耦合所述开关柜上的TEV局部放电信号，输出第一信号；所述带通滤波模块，与所述放大模块相连接，用于接收所述第一信号并滤除所述第一信号中的干扰信号，输出第二信号；所述放大模块，与所述检波模块相连接，用于接收所述第二信号，并对所述第二信号进行放大处理，输出第三信号；所述检波模块，与所述A/D转换模块相连接，用于接收所述第三信号并对所述第三信号进行降频检波处理，输出第四信号；所述A/D转换模块，用于接收所述第四信号，并对所述第四信号进行A/D转换后输出所述特征信息。

进一步地，所述无线智能TEV传感器的壳体为绝缘壳体；所述绝缘壳体上涂有金属漆；所述无线智能TEV传感器内部存在强磁体，使所述无线智能TEV传感器吸附在金属开关柜表面。

进一步地，所述数字电路模块还包括时钟模块、电源模块和电源管理模块，其中：所述时钟模块，用于控制所述无线智能TEV传感器定时启动所述无线传输模块，对所述开关柜的绝缘状态进行定时启动；所述电源模块，用于为所述无线智能TEV传感器提供电能；所述电源管理模块，用于分配所述电源模块输出的电能。

进一步地，所述分析与控制模块，控制并与所述模拟电路模块、所述无线传输模块、所述存储模块以及所述电源管理模块相连接。

进一步地，所述监控策略包括：周期性启动模式和伺服启动模式。

进一步地，所述无线智能TEV传感器用于根据所述开关柜的负荷状态、预警等级动态以及所述存储模块中存储的历史绝缘状态信息调整所述无线智能TEV传感器的监测密度。

进一步地，所述无线智能TEV传感器还用于在将所述特征信息以及所述初步诊断结果经所述无线传输网络发送至所述监控终端之前，判断所述特征信息是否超过预设报警阈值；在所述特征信息超过预设报警阈值的情况下，将所述特征信息上传至所述监控终端。

进一步地，所述监控终端，用于对所述无线智能TEV传感器上传的所述特征信息以及所述初步诊断结果进行分析，确定诊断结果；所述监控终端，还用于根据所述诊断结果以及所述开关柜的负荷状态确定所述监控策略，并将所述监控策略下发至所述无线智能TEV传感器；所述监控终端，还用于将采集到的历史数据存储至所述监控终端的数据库中，并根据所述历史数据对所述开关柜的绝缘状态进行评估。

进一步地，所述无线传输网络包括至少一个无线中继器。

在本发明实施例中，提出了一种暂态地电压局部放电检测装置，该装置包括无线智能暂态低电压TEV传感器、无线传输网络、监控终端，无线智能TEV传感器包括模拟电路模块和数字电路模块，数字电路模块包括：无线传输模块、分析与控制模块与存储模块；分析与控制模块用于从模拟电路模块中提取特征信息，并根据特征信息进行初步诊断以得到初步诊断结果，还用于根据监控终端的控制命令调整监控策略；无线传输模块用于将特征信息以及初步诊断结果发送至监控终端；存储模块用于保存特征信息以及开关柜的绝缘状态信息。解决了现有技术中需要进行人工巡检的方式来对开关柜进行检测，而导致资源浪费，检测效率低下以及错误率高的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的TEV传感器采集局部放电信号的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种暂态地电压局部放电检测装置的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的一种暂态地电压局部放电检测装置为开关柜进行放电检测的示意图；

图4是根据本发明实施例的一种无线智能TEV传感器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在介绍本发明实施例的技术方案之前，首先对本发明的应用场景进行介绍，首先本发明实施例提出的暂态低电压局部放电检测装置，是用于检测高电压设备的开关柜中是否存在局部放电的一种装置，常用于检测开关柜。

根据本发明实施例，提供了一种暂态地电压局部放电检测装置，如图2所示，该装置包括无线智能暂态地电压TEV传感器10、无线传输网络20、监控终端30，在具体的应用场景中，如图3所示，为暂态地电压局部放电检测装置为开关柜进行放电检测的示意图，其中，图3中存在n个开关柜，每个开关柜外表面上均存在有一个无线智能TEV传感器，通过无线传输网络与监控终端相连。

优选地，如图4所示，在本发明实施例中，无线智能TEV传感器10包括模拟电路模块11和数字电路模块12，其中：数字电路模块包括12：分析与控制模块121、无线传输模块122、与存储模块123；

其中，分析与控制模块121，用于从模拟电路模块中提取特征信息，并根据特征信息进行初步诊断以得到初步诊断结果，还用于根据监控终端3的控制命令调整无线智能TEV传感器10的监控策略；

无线传输模块122，用于将特征信息以及初步诊断结果经无线传输网络20发送至监控终端30，还用于接收监控终端30通过无线传输网络20下发的控制命令；

存储模块123，用于保存特征信息以及开关柜的绝缘状态信息。

作为一种可选地技术方案，模拟电路模块11包括：TEV传感器111、带通滤波模块112、放大模块113、检波模块114、A/D转换模块115，其中：

1)TEV传感器111，与带通滤波模块112相连接，用于耦合开关柜上的TEV局部放电信号，输出第一信号；

2)带通滤波模块112，与放大模块113相连接，用于接收第一信号并滤除第一信号中的干扰信号，输出第二信号；

3)放大模块113，与检波模块114相连接，用于接收第二信号，并对第二信号进行放大处理，输出第三信号；

4)检波模块114，与A/D转换模块115相连接，用于接收第三信号并对第三信号进行降频检波处理，输出第四信号；

5)A/D转换模块115，用于接收第四信号，并对第四信号进行A/D转换后输出特征信息。

在具体的应用场景中，模拟电路模块对开关柜局部放电信号进行滤波、放大、检波处理，模拟电路模块11，其包括依次相连的是：TEV传感器111，用于耦合开关柜上的TEV局部放电信号并输出第一信号，滤波器的中心频率为15MHz，通频带为1MHz-30MHz；带通滤波模块112，用于接收TEV传感器111输出的第一信号，并滤除其他频段的干扰信号；放大模块113，用于接收带通滤波模块112的输出的第二信号并对其放大，放大模块113的放大倍数程控可调，可根据采集的外部TEV信号幅值大小，通过内置在前端分析与控制模块121算法自动匹配；检波模块114，用于接收放大模块113输出的第三信号，并对第三信号进行降频检波处理，检波模块114提取TEV信号的包络，降低系统的采样频率，减轻后端A/D转换模块115的压力，同时也便于统计开关柜局部放电时局部放电信号的放电脉冲数、幅值等信息；A/D转换模块115，用于接收检波模块114输出的第四信号，并进行A/D转换后输出数字信号，即特征信息，采样频率为1MHz，分辨率为12位。

需要说明的是，A/D转换模块115将检波模块114输出的第四信号即模拟信号转换为数字信号，直接输出至分析与控制模块121中，用以分析与控制模块121进行检测，分析与控制模块对特征信息的清晰度进行判断，在特征信息的清晰度大于或等于预设清晰度阈值情况下，对特征信息做进一步地处理。在特征信息的清晰度小于预设清晰阈值的情况下，则将特征信息返回至放大模块113进行降噪处理。

作为一种优选地技术方案，在TEV传感器111耦合开关柜上的TEV局部放电信号并输出第一信号，将第一信号通过A/D转换模块115转换为特征信息后，直接输入至分析与控制模块121中，在此过程中，放大模块113、检波模块114不进行处理，通过分析与控制模块121判断第一信号转换的特征信息的清晰度是否满足清晰度阈值，在特征信息的清晰度小于预设清晰度阈值的情况下，将特征信息重新输入至模拟电路模块11中，以对特征信息进行降噪等处理。通过该技术方案，在特征信息的清晰度大于或等于预设清晰度阈值的情况下，放大模块113、检波模块114不需要进行信号的处理，提高了无线智能TEV传感器的处理速度，减少了不必要工作量，降低了无线智能TEV传感器的处理压力。

作为一种可选地技术方案，在本发明实施例中，无线智能TEV传感器10的壳体为绝缘壳体；绝缘壳体上涂有金属漆；无线智能TEV传感器10内部存在强磁体，使无线智能TEV传感器10吸附在金属开关柜表面。

在具体的应用场景中，无线智能TEV传感器10壳体一般为例如塑料本体的绝缘体，同时在壳体上喷涂又一层致密的金属漆，其作用为屏蔽外界信号对TEV传感器内电路造成干扰；无线智能TEV传感器10内部设置有一定数量的强磁体，其作用是实现将无线智能TEV传感器10直接吸附在金属开关柜表面上。

作为一种可选地技术方案，在本发明实施例中，数字电路模块12还包括时钟模块124、电源模块125和电源管理模块126，其中：

时钟模块124，用于控制无线智能TEV传感器10定时启动无线传输模块122，对开关柜的绝缘状态进行定时启动；

电源模块125，用于为无线智能TEV传感器10提供电能；

电源管理模块126，用于分配电源模块125输出的电能。

作为一种可选地技术方案，在本发明实施例中，分析与控制模块121，控制并与模拟电路模块11、无线传输模块122、存储模块123以及电源管理模块126相连接。

作为一种可选地技术方案，在本发明实施例中，无线智能TEV传感器10的监控策略包括周期性启动模式和伺服启动模式。周期性启动模式中，需要预先设置好预设周期，无线智能TEV传感器10按照预设周期进行特征信息的上报。而在伺服启动模式中，是根据监控终端下发的指令进行启动以及特征信息及初步诊断结果的上报，其中，伺服启动模式，常用于管理者的调试以及操作等。

作为一种可选地技术方案，在本发明实施例中，无线智能TEV传感器10用于根据开关柜的负荷状态、预警等级动态以及存储模块中存储的历史绝缘状态信息调整无线智能TEV传感器10的监测密度。

在具体的应用场景中，由于不同的时间点用电需求是不同的，例如中午晚上等是用电高峰期，则开关柜处于高负荷状态，而当午夜以及清晨则开关柜的负荷相对较低，而针对开关柜的高负荷状态则会提高无线智能TEV传感器10的检测密度，而在开关柜的负荷较低的情况下，则会降低无线智能TEV传感器10的检测密度。而若无线智能TEV传感器10检测到开关柜出现了局部放电的劣化，则需要密切关注无线智能TEV10传感器的绝缘性能，则会提高预警等级，反之则无需提高预警等级，基于相同原理，当存储模块中存储的开关柜的历史绝缘状态信息，判断开关柜的绝缘性能是否发生劣化。因此需要根据开关柜的负荷状态、开关柜的预警等级动态以及存储模块123中存储的开关柜的历史绝缘状态信息，综合这些参数因素来调整无线智能TEV传感器10的监测密度。

作为一种可选地技术方案，在本发明实施例中，无线智能TEV传感器10还用于在将特征信息以及初步诊断结果经无线传输网络20发送至监控终端20之前，无线智能TEV传感器10判断特征信息是否超过预设报警阈值；在特征信息超过预设报警阈值的情况下，将特征信息上传至监控终端30。

在具体的应用场景中，无线智能TEV传感器10一般设置为周期性启动模式，在该模式下，无线智能传感器周期性地将采集到的特征信息以及初步诊断结果上传至监控终端30，但是由于这样进行数据的上传，会产生数据的滞后性，为了解决该问题，在本发明的实施例中，通过在分析与控制模块121中内置前段报警出发阈值单元，在将无线智能TEV传感器10设置为周期性启动模式时，在上传数据之前，通过无线传输网络中存在的短期异常信号进行相关分析，将TEV传感器111耦合的TEV局部放电信号用户相邻开关柜的局部放电信号进行比较，以排除公共干扰。然后判断接收到的特征信息(即局部放电信号)是否超过预设报警阈值，在特征信息超过预设报警阈值，则无线智能TEV传感器10立即向监控终端30上传该特征信息以及初步诊断结果；在特征信息未超过预设报警阈值时，则无线智能TEV传感器10按照周期性启动模式中预设的周期，向监控终端30周期性上传该特征信息以及初步诊断结果。

作为一种可选地技术方案，在本发明实施例中，监控终端30，用于对无线智能TEV传感器10上传的特征信息以及初步诊断结果进行分析，确定诊断结果；监控终端30，还用于根据诊断结果以及开关柜的负荷状态确定监控策略，并将监控策略下发至无线智能TEV传感器10；监控终端30，还用于将采集到的历史数据存储至监控终端30的数据库中，并根据历史数据对开关柜的绝缘状态进行评估。

在具体的应用场景中，监控终端30主要功能为对无线智能TEV传感器10上传的异常数据进行实时显示，故障分析，给出诊断结果；根据预警上传信息和开关柜的设备负荷状态制定动态的监测策略，并下达指令给无线智能TEV传感器10；将采集到的历史局部放电数据存储到对应的数据库中，能根据历史数据，依据横向比较法、纵向比较法、定值判别法等各种绝缘诊断算法对开关柜的绝缘状态进行评估。

作为一种可选地技术方案，在本发明实施例中，无线传输网络20包括至少一个无线中继器。具体地，无线传输网络20主要包括几个主要的无线中继器，其作用是扩大监控终端30与无线智能TEV传感器10之间的通信距离，中转监控终端30与无线智能TEV传感器10之间的交互信息。

上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种暂态地电压局部放电检测装置，其特征在于，所述装置包括无线智能暂态地电压TEV传感器、无线传输网络、监控终端，所述无线智能TEV传感器包括模拟电路模块和数字电路模块，其中：

所述数字电路模块包括：无线传输模块、分析与控制模块与存储模块；

其中，所述分析与控制模块，用于从所述模拟电路模块中提取特征信息，并根据所述特征信息进行初步诊断以得到初步诊断结果，还用于根据所述监控终端的控制命令调整所述无线智能TEV传感器的监控策略；

所述无线传输模块，用于将所述特征信息以及所述初步诊断结果经所述无线传输网络发送至所述监控终端，还用于接收所述控制命令；

所述存储模块，用于保存所述特征信息以及开关柜的绝缘状态信息。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模拟电路模块包括：TEV传感器、带通滤波模块、放大模块、检波模块、A/D转换模块，其中：

所述TEV传感器，与所述带通滤波模块相连接，用于耦合所述开关柜上的TEV局部放电信号，输出第一信号；

所述带通滤波模块，与所述放大模块相连接，用于接收所述第一信号并滤除所述第一信号中的干扰信号，输出第二信号；

所述放大模块，与所述检波模块相连接，用于接收所述第二信号，并对所述第二信号进行放大处理，输出第三信号；

所述检波模块，与所述A/D转换模块相连接，用于接收所述第三信号并对所述第三信号进行降频检波处理，输出第四信号；

所述A/D转换模块，用于接收所述第四信号，并对所述第四信号进行A/D转换后输出所述特征信息。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述无线智能TEV传感器的壳体为绝缘壳体；

所述绝缘壳体上涂有金属漆；

所述无线智能TEV传感器内部存在强磁体，使所述无线智能TEV传感器吸附在金属开关柜表面。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数字电路模块还包括时钟模块、电源模块和电源管理模块，其中：

所述时钟模块，用于控制所述无线智能TEV传感器定时启动所述无线传输模块，对所述开关柜的绝缘状态进行定时启动；

所述电源模块，用于为所述无线智能TEV传感器提供电能；

所述电源管理模块，用于分配所述电源模块输出的电能。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述分析与控制模块，控制并与所述模拟电路模块、所述无线传输模块、所述存储模块以及所述电源管理模块相连接。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述监控策略包括：周期性启动模式和伺服启动模式。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的装置，其特征在于，所述无线智能TEV传感器用于根据所述开关柜的负荷状态、预警等级动态以及所述存储模块中存储的历史绝缘状态信息调整所述无线智能TEV传感器的监测密度。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的装置，其特征在于，所述无线智能TEV传感器还用于在将所述特征信息以及所述初步诊断结果经所述无线传输网络发送至所述监控终端之前，判断所述特征信息是否超过预设报警阈值；

在所述特征信息超过预设报警阈值的情况下，将所述特征信息上传至所述监控终端。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述监控终端，用于对所述无线智能TEV传感器上传的所述特征信息以及所述初步诊断结果进行分析，确定诊断结果；

所述监控终端，还用于根据所述诊断结果以及所述开关柜的负荷状态确定所述监控策略，并将所述监控策略下发至所述无线智能TEV传感器；

所述监控终端，还用于将采集到的历史数据存储至所述监控终端的数据库中，并根据所述历史数据对所述开关柜的绝缘状态进行评估。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述无线传输网络包括至少一个无线中继器。