CN110609219A - 局部放电检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种局部放电检测装置及方法。该局部放电检测装置包括：若干局部放电检测传感器，分别设置于若干环网柜内部，所述局部放电检测传感器用于采集所述环网柜内部的光信号；其中，一环网柜对应设置一局部放电检测传感器；局部放电分析仪，分别与各所述局部放电检测传感器连接，用于结合各所述局部放电检测传感器采集的光信号对各所述环网柜内部的局部放电情况进行分析。本申请一方面能够避免由于电气设备内部的复杂性，导致很难准确判断局部放电发生的位置的情况，另一方面，还可以实现对多台环网柜局部放电情况的同时在线检测，提高检测维修的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及光电检测技术领域，特别是涉及一种局部放电检测装置及方法。
背景技术
局部放电是表征电气设备绝缘状态的重要参数之一，因此，准确检测电气设备的局部放电情况是实现电气设备绝缘状态在线监测与状态评估的关键。电气设备局部放电不仅会产生电脉冲，而且会伴有电磁辐射、超声波和光效应等物理现象，并会引起局部过热。目前检测电气设备局部放电的方法主要有脉冲电流法、超高频法、化学检测法以及光测法等。局部放电脉冲电流法是目前IEC60270标准唯一推荐的定量检测方法，但是由于其检测频率比较低，易受现场各种电磁干扰的影响，所以不能有效用于现场检测，通常只用于低干扰环境下的定量检测。超高频法检测灵敏度高，抗干扰能力强，可是其定量问题还未彻底解决。化学检测法能反映局部放电的总体程度，但检测周期较长，不符合在线监测要求。目前局部放电检测方法大都从电气设备外部获取局部放电信号，由于某些电气设备(比如变压器)的复杂性，很难准确判断局部放电发生的位置。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种局部放电检测装置及方法。
一种局部放电检测装置，所述装置包括：
若干局部放电检测传感器，分别设置于若干环网柜内部，所述局部放电检测传感器用于采集所述环网柜内部的光信号；其中，一环网柜对应设置一局部放电检测传感器；
局部放电分析仪，分别与各所述局部放电检测传感器连接，用于结合各所述局部放电检测传感器采集的光信号对各所述环网柜内部的局部放电情况进行分析。
在其中一个实施例中，所述局部放电分析仪还用于根据各所述环网柜内部的局部放电情况和对应的光信号建立样本数据库。
在其中一个实施例中，所述局部放电分析仪还用于在一个检测周期内依据所述样本数据库对各所述环网柜的运行状态进行预测。
在其中一个实施例中，各所述局部放电检测传感器均为荧光光纤传感器，所述荧光光纤传感器设置于所述环网柜的主气室内。
在其中一个实施例中，所述局部放电分析仪为手持式光测法信号检测仪，所述手持式光测法信号检测仪与各所述荧光光纤传感器通过传输光纤连接。
在其中一个实施例中，所述局部放电分析仪包括若干光电倍增管和一信号处理单元；各所述光电倍增管分别与各所述局部放电检测传感器对应连接，用于将各所述局部放电检测传感器采集的光信号转换成电信号；所述信号处理单元与各所述光电倍增管连接，用于对各所述电信号进行分析。
在其中一个实施例中，所述局部放电分析仪还包括若干信号放大电路和若干滤波电路；
各所述信号放大电路分别与各所述光电倍增管对应连接，用于对经所述光电倍增管转换后的各所述电信号进行放大；
各所述滤波电路分别与各所述信号放大电路对应连接，用于对放大后的各所述电信号进行滤波处理。
基于同样的发明构思，本申请还提供一种局部放电检测方法，所述方法包括：
获取若干环网柜内部的光信号；
将各所述环网柜的光信号转换成与各所述光信号成比例的电信号；
对各所述电信号进行分析以获取各所述环网柜内部的放电情况。
在其中一个实施例中，所述局部放电检测方法还包括：
根据各所述环网柜内部的局部放电情况和对应的光信号建立样本数据库；
根据一个检测周期内的样本数据库预测各所述环网柜的运行状态。
在其中一个实施例中，所述局部放电检测方法还包括：
将放电异常的环网柜信息发送至一终端设备。
上述局部放电检测装置及方法，通过将若干局部放电检测传感器置于若干环网柜的内部，并且一环网柜对应设置一局部放电检测传感器，然后通过局部放电分析仪来结合各所述局部放电检测传感器采集的光信号对各所述环网柜内部的局部放电情况进行分析，一方面，相对于从电气设备外部获取局部放电信号来说，可以克服由于电气设备内部的复杂性，导致很难准确判断局部放电发生的位置的情况，另一方面，还可以实现对多台环网柜局部放电情况的同时在线检测，提高了检测维修的工作效率。
附图说明
图1为一实施例中的局部放电检测装置的结构示意图；
图2为另一实施例中的局部放电检测装置的结构示意图；
图3为一实施例中的局部放电检测方法流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
请参阅图1，为一实施例中的局部放电检测装置的结构示意图。该局部放电检测装置可以用来实现环网柜局部放电的在线检测。该装置可以包括若干局部放电检测传感器110a、110b、…和局部放电分析仪20；其中，若干局部放电检测传感器110a、110b、…分别设置于若干环网柜10a、10b、…的内部，每一环网柜内部对应只设置一个局部放电检测传感器；为了便于描述和说明，本申请以下实施例均以设置在环网柜10a内部的局部放电检测传感器110a为例进行说明，所述局部放电检测传感器110a用于采集所述环网柜10a内部的光信号，由于环网柜10a发生局部放电情况的地方主要集中于其主气室内，因此，为了使得检测结果更加准确，本申请的局部放电检测传感器110a也可以设置在环网柜10a的主气室内，用于检测环网柜10a的主气室内的光信号；更进一步地，局部放电检测传感器110a可以为荧光光纤传感器。
局部放电分析仪20，分别与各所述局部放电检测传感器110a、110b、…连接，用于结合各所述局部放电检测传感器110a、110b、…采集的光信号对各所述环网柜10a、10b、…内部的局部放电情况进行分析。进一步地，本申请的局部放电20可以为手持式光测法信号检测仪，优选为具有多个传输接口的手持式光测法信号检测仪；所述手持式光测法信号检测仪与各所述荧光光纤传感器通过传输光纤连接；更进一步地，请参阅图2，以设置在环网柜10a内部的荧光光纤传感器110a为例，该局部放电检测传感器110a与局部放电分析仪20之间通过传输光纤S1连接，所述传输光纤S1与所述荧光光纤传感器110a连接的一端通过APC接头120a/FC接头130a和中间法兰140a连接，其中，法兰140a设于APC接头120a和FC接头130a之间；所述传输光纤S1与所述局部放电分析仪20连接的一端通过SMA905接头210连接。
在一个实施例中，为了判断环网柜内部是否存在逐渐累积的故障缺陷，本申请的局部放电分析仪20还用于根据各所述环网柜内部的局部放电情况和对应的光信号建立样本数据库，然后采用支持向量机、卷积神经网络等算法对样本数据库中的样本进行训练，得到环网柜局部放电情况与其光信号的关系曲线，由于环网柜局部放电情况是实现电气设备状态评估的关键，所以，亦可以得到环网柜运行状态与光信号之间的关系曲线，由于本申请获取的是多个环网柜的数据，相应得到的就有多条环网柜运行状态与光信号之间的关系曲线，从而组成一个样本数据库；进一步地，在得到由多条关系曲线组成的样本数据库之后，所述局部放电分析仪20还可以用于在一个检测周期内依据所述样本数据库对各所述环网柜的运行状态进行预测；本具体实施例中，一个检测周期可以为一年，也可以为一个月，还可以为一个季度等；局部放电分析仪20可以同时对多台环网柜的运行状态进行预测，还可以只对一台环网柜的运行状态进行预测；以一个检测周期为一个季度(三个月)，检测环网柜a为例进行说明；局部放电分析仪20持续获取一个季度内环网柜a的运行状态与光信号之间的关系曲线，然后根据获取的关系曲线来对环网柜a可能发生的故障进行有效的预警和诊断；该方案可提高设备的运行可靠性。
请参阅图2，为另一实施例中的局部放电检测装置的结构示意图。如图2所示，该局部放电检测装置中的局部放电分析仪20可以包括若干光电倍增管220…和一信号处理单元230；其中，各所述光电倍增管220分别与所述局部放电检测传感器110a、110b、…对应连接，也就是说，一个光电倍增管220对应连接一局部放电检测传感器，若干光电倍增管220用于将各所述局部放电检测传感器采集的光信号转换成电信号；所述信号处理单元与各所述光电倍增管连接，用于对各所述电信号进行分析。可以理解，该信号处理单元230还可以用于建立环网柜运行状态与光信号之间的样本数据库和根据该样本数据库作预测、诊断功能。
在一个实施例中，本申请的局部放电分析仪20还可以包括若干信号放大电路(图未示)和若干滤波电路(图未示)；其中，各所述信号放大电路分别与各所述光电倍增管220…对应连接，也就是说，一个信号放大电路对应连接一个光电倍增管；若干信号放大电路用于对经各所述光电倍增管220…转换后的各所述电信号进行放大；各所述滤波电路分别与各所述信号放大电路对应连接，也就是说，一个滤波电路对应连接一个信号放大电路；各所述滤波电路用于对放大后的各所述电信号进行滤波处理。
更进一步地，本申请的局部放电分析仪还可以进一步包括显示单元240，所述显示单元240与所述信号处理单元230连接，用于根据所述分析结果显示各所述环网柜10a、10b、…的状态。具体地，显示单元240可以为发光二极管(LED，Light-Emitting Diode)、液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)、屏幕显示单元(OSD，On-Screen Display)及其他能够进行显示的装置。显示单元240可以同时将多台环网柜的状态进行显示，从而便于操作人员对发生局部放电的环网柜进行查找和维修。可以理解，本申请的局部放电分析仪20还设置有电源模块(图未示)，该电源模块主要为局部放电分析仪20中的各个模块或电路供电，从而使得该局部放电分析仪20可供便携式使用。
综上，本申请以设置在环网柜10a主气室内的荧光光纤传感器110a，传输光纤S1，APC接头120a、中间法兰140a及FC接头130a，SMA905接头210，光电倍增管220，信号放大电路，滤波电路，信号处理单元230和显示单元240为例对本申请的其中一个检测原理进行说明：
环网柜10a主气室内产生的局部放电光信号被荧光光纤传感器110a探测，然后通过传输光纤S1传输至光电倍增管220，光电倍增管220与传输光纤S1之间采用SMA905接头210连接，光电倍增管220将探测到的光信号转换为电信号，然后传输至信号放大电路和滤波电路，信号放大电路和滤波电路对电信号进行采集并滤波放大后输出至信号处理单元230，信号处理单元230对电信号进行分析，以获取准确有效的信号信息，最后通过显示单元240显示输出，检测人员即可通过显示单元240获取当前环网柜10a的状态，了解是否有局部放电产生。
综上，本申请通过将若干局部放电检测传感器置于若干环网柜的内部，并且一环网柜对应设置一局部放电检测传感器，然后通过局部放电分析仪来结合各所述局部放电检测传感器采集的光信号对各所述环网柜内部的局部放电情况进行分析，一方面，相对于从电气设备外部获取局部放电信号来说，可以克服由于电气设备内部的复杂性，导致很难准确判断局部放电发生的位置的情况，另一方面，还可以实现对多台环网柜局部放电情况的同时在线检测，提高了检测维修的工作效率；进一步地，通过设置信号放大电路、滤波电路来对信号进行处理，可使得分析结果更为准确，通过设置显示单元来实时显示测量的环网柜内部的局部放电情况，可以使得分析结果更直观。
基于同样的发明构思，请参阅图3，本申请还提供一种局部放电检测方法，所述方法可以包括步骤S302-S306：
步骤S302，获取若干环网柜内部的光信号。
步骤S304，将各所述环网柜的光信号转换成与各所述光信号成比例的电信号。
步骤S306，对各所述电信号进行分析以获取各所述环网柜内部的放电情况。
具体地，可通过将荧光光纤传感器设置于环网柜的主气室内来获取环网柜内部的光信号，再将各所述环网柜的光信号转换成与各所述光信号成比例的电信号，然后再对该电信号进行滤波、放大，最后对滤波、放大后的电信号进行分析以获取各所述环网柜内部的放电情况，可以实现对多台环网柜局部放电情况的同时在线检测，提高了检测维修的工作效率，并且由于直接测量的是环网柜内部的光信号，相对于从电气设备外部获取局部放电信号来说，可以克服由于电气设备内部的复杂性，导致很难准确判断局部放电发生的位置的情况。
进一步地，为了判断环网柜内部是否存在逐渐累积的故障缺陷，本申请的局部放电检测方法还可以包括步骤：
根据各所述环网柜内部的局部放电情况和对应的光信号建立样本数据库；
根据一个检测周期内的样本数据库预测各所述环网柜的运行状态。
具体地，根据前述获取到的各所述环网柜内部的局部放电情况和对应的光信号建立样本数据库，然后采用支持向量机、卷积神经网络等算法对样本数据库中的样本进行训练，得到环网柜局部放电情况与其光信号的关系曲线，由于环网柜局部放电情况是实现电气设备状态评估的关键，所以，亦可以得到环网柜运行状态与光信号之间的关系曲线，由于本申请获取的是多个环网柜的数据，相应得到的就有多条环网柜运行状态与光信号之间的关系曲线，从而组成一个样本数据库；进一步地，在得到由多条关系曲线组成的样本数据库之后，可根据一个检测周期内的样本数据库对各所述环网柜的局部放电情况进行预测；本具体实施例中，一个检测周期可以为一年，也可以为一个月，还可以为一个季度等；以一个检测周期为一个季度(三个月)，检测环网柜a为例进行说明，可持续获取一个季度内环网柜a的运行状态与光信号之间的关系曲线，然后根据获取的关系曲线来对环网柜a可能发生的故障进行有效的预警和诊断。
更进一步地，为了避免操作人员未能及时发现分析结果，本申请的局部放电检测方法还可以包括步骤：
将放电异常的环网柜信息发送至一终端设备。
具体地，该终端设备可以是智能可穿戴设备，例如智能手环，无线耳机等，也可以是智能手机，还可以是平板电脑等；将放电异常的环网柜信息发送至终端设备可以是将该环网柜的编号信号或者所处的位置信息发送至该终端设备，便于操作人员的查找和维修。
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)
1.一种局部放电检测装置，其特征在于，所述装置包括：
若干局部放电检测传感器，分别设置于若干环网柜内部，所述局部放电检测传感器用于采集所述环网柜内部的光信号；其中，一环网柜对应设置一局部放电检测传感器；
局部放电分析仪，分别与各所述局部放电检测传感器连接，用于结合各所述局部放电检测传感器采集的光信号对各所述环网柜内部的局部放电情况进行分析。
2.根据权利要求1所述的局部放电检测装置，其特征在于，所述局部放电分析仪还用于根据各所述环网柜内部的局部放电情况和对应的光信号建立样本数据库。
3.根据权利要求2所述的局部放电检测装置，其特征在于，所述局部放电分析仪还用于在一个检测周期内依据所述样本数据库对各所述环网柜的运行状态进行预测。
4.根据权利要求1所述的局部放电检测装置，其特征在于，各所述局部放电检测传感器均为荧光光纤传感器，所述荧光光纤传感器设置于所述环网柜的主气室内。
5.根据权利要求4所述的局部放电检测装置，其特征在于，所述局部放电分析仪为手持式光测法信号检测仪，所述手持式光测法信号检测仪与各所述荧光光纤传感器通过传输光纤连接。
6.根据权利要求1所述的局部放电检测装置，其特征在于，所述局部放电分析仪包括若干光电倍增管和一信号处理单元；各所述光电倍增管分别与各所述局部放电检测传感器对应连接，用于将各所述局部放电检测传感器采集的光信号转换成电信号；所述信号处理单元与各所述光电倍增管连接，用于对各所述电信号进行分析。
7.根据权利要求6所述的局部放电检测装置，其特征在于，所述局部放电分析仪还包括若干信号放大电路和若干滤波电路；
各所述信号放大电路分别与各所述光电倍增管对应连接，用于对经所述光电倍增管转换后的各所述电信号进行放大；
各所述滤波电路分别与各所述信号放大电路对应连接，用于对放大后的各所述电信号进行滤波处理。
8.一种局部放电检测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取若干环网柜内部的光信号；
将各所述环网柜的光信号转换成与各所述光信号成比例的电信号；
对各所述电信号进行分析以获取各所述环网柜内部的放电情况。
9.根据权利要求8所述的局部放电检测方法，其特征在于，还包括：
根据各所述环网柜内部的局部放电情况和对应的光信号建立样本数据库；
根据一个检测周期内的样本数据库预测各所述环网柜的运行状态。
10.根据权利要求8所述的局部放电检测方法，其特征在于，还包括：
将放电异常的环网柜信息发送至一终端设备。
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