CN110794329A - 组合电器和开关柜局部放电带电检测仪缺陷识别能力检验方法 - Google Patents

组合电器和开关柜局部放电带电检测仪缺陷识别能力检验方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种组合电器和开关柜局部放电带电检测仪缺陷识别能力检验方法，步骤一、构造真实放电模型；步骤二、采集真实放电模型的局部放电特高频信号、超声波信号、暂态地电波信号和放电电流信号并传送至示波器；步骤三、计算机根据示波器采集的信号设计局部放电模拟信号；步骤四、被检局放仪接收对应的局部放电模拟信号；步骤五，任意波形发生器的另一个通道输出与局部放电模拟信号同相位的工频正弦波信号至被检局放仪的同步信号端口；步骤六，判断被检局放仪显示的局部放电图谱是否符合所述局部放电模拟信号代表的放电类型的典型特征。本发明可以检验局放检测仪的缺陷识别能力和干扰排除能力，信号标准、典型，且没有杂波干扰。

Description

组合电器和开关柜局部放电带电检测仪缺陷识别能力检验 方法
技术领域
本发明涉及高压电气设备局部放电带电检测领域，具体是一种组合电器和开关柜局部放电带电检测仪缺陷识别能力检验方法。
背景技术
组合电器和开关柜的正常运行密切关系到供电可靠性，而由组合电器和开关柜内部绝缘缺陷引起的故障时有发生。局部放电带电检测技术是发现绝缘缺陷、实现状态检修的重要手段。近年来，大量局部放电带电检测装置投入使用，而且局部放电带电检测装置生产厂家众多，产品质量参差不齐，部分产品无法满足实际工作需要。带电检测装置测量数据的准确性和可靠性问题，已逐步成为制约状态检修技术的瓶颈。
组合电器和开关柜局部放电类带电检测项目有特高频、超声波和暂态地电压检测，目前现行的检测方法对此三类局部放电带电检测仪器的检验比对项目偏少，缺少对仪器整机关键参量的校验和缺陷诊断准确性的检验。因此，为了提高仪器入网质量，确保仪器的局部放电缺陷诊断准确性，进而建立校验标准和检测流程，对局部放电带电检测仪器缺陷识别能力的检验方法进行研究是有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种组合电器和开关柜局部放电带电检测仪缺陷识别能力的检验方法，该检验方法使用计算机编写相应程序模拟不同类型的局部放电信号，通过任意波形发生器输出到局部放电发射装置，并通过局部放电传感器输入局放仪，可以检验局放检测仪的缺陷识别能力和干扰排除能力，本发明优点是信号标准、典型，且没有杂波干扰。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种组合电器和开关柜局部放电带电检测仪缺陷识别能力检验方法，包括：
步骤一、在组合电器和开关柜模型中设置缺陷模拟装置构造成真实放电模型，所述真实放电模型包括组合电器局部放电模型、开关柜局部放电模型，并在模型上施加足够的工频高压使模型产生局部放电，以模拟金属尖端、悬浮电位和沿面爬电局部放电；
步骤二、采集真实放电模型的局部放电特高频信号、超声波信号、暂态地电波信号和放电电流信号并传送至示波器；
步骤三、计算机根据示波器采集的局部放电特高频信号、超声波信号、暂态地电波信号和放电电流信号，提取尖端电晕放电、悬浮电位放电和沿面爬电三类局部放电的特高频、超声波以及暂态地电波信号的相位、幅值和频谱特征，并使用计算机设计三类局部放电的双指数波模拟信号，形成局部放电模拟信号；
步骤四、被检局放仪接收对应的局部放电模拟信号；
步骤五，任意波形发生器的另一个通道输出与局部放电模拟信号同相位的工频正弦波信号至被检局放仪的同步信号端口，以避免被检局放仪接收到局部放电模拟信号后显示的图谱产生相位偏移；
步骤六，通过判断被检局放仪显示的局部放电图谱是否符合所述局部放电模拟信号代表的放电类型的典型特征，作为被检局放仪缺陷识别能力强弱的判断依据。
进一步的，步骤二具体包括：
对于组合电器局部放电模型，使用特高频传感器、超声波传感器和采样电阻分别采集局部放电特高频信号、超声波信号和放电电流信号至示波器；对于开关柜局部放电模型，使用特高频传感器、暂态地电波传感器和采样电阻分别采集局部放电特高频信号、暂态地电波信号和放电电流信号至示波器。
进一步的，所述被检局放仪包括特高频局放检测仪、超声波局发放检测仪、暂态地电波局部放电检测仪，任意波形发生器与特高频发射传感器、超声波换能器、平面钢板相连，超声波换能器与钢制导波试块相连，特高频局部放电检测仪的特高频接收传感器与特高频发射传感器相连，超声波局部放电检测仪的超声波接收传感器与钢制导波试块相连，暂态地电波局部放电检测仪的暂态地电波传感器与平面钢板相连。
进一步的，所述步骤四具体包括：
对于特高频局放检测仪，将特高频接收传感器对准所述特高频发射传感器以接收特高频局部放电模拟信号，用任意波形发生器的其中1个通道输出计算机设计的局部放电模拟信号，局部放电模拟信号通过特高频发射传感器2输出到特高频局放检测仪的特高频接收传感器，再由特高频接收传感器输入被特高频局放检测仪；
对于超声波局发放检测仪，将超声波接收传感器紧贴所述钢制导波试块以接收超声波局部放电模拟信号，用任意波形发生器的其中1个通道输出计算机设计的局部放电模拟信号，模拟信号通过超声波换能器输出到钢制导波试块，再通过超声波接收传感器输入至超声波局发放检测仪；
对于暂态地电波局部放电检测仪，将钢制导波试块紧贴所述平面钢板以接收暂态地电波局部放电模拟信号，用任意波形发生器的其中1个通道输出计算机设计的局部放电模拟信号，模拟信号通过平面钢板传导至暂态地电波传感器，再由暂态地电波传感器输入至暂态地电波局部放电检测仪。
本发明的有益效果：
本发明提出的组合电器和开关柜局部放电带电检测仪缺陷识别能力的检验方法，可以提升各级单位对带电检测装置的质量管控能力，加强对状态监测数据准确性和可靠性的监督，有效提高事故预判和排查能力，进一步提高电力系统安全生产水平和检修工作效率；同时，除直接研发的软硬件设备可能成为具有发展潜力的产品外，相关计量检测方法、标准的制定还会促进并引导整个行业技术发展方向，促进相关产业向标准化、规范化方向发展。
附图说明
图1是本发明使用的金属尖端、悬浮电位和沿面爬电真实局部放电模型；
图2是本发明局部放电信号采样流程图；
图3是本发明使用计算机设计的局部放电模拟信号检验局部放电检测仪流程图；
图4本发明计算机设计的金属尖端局部放电拟信号波形图；
图5本发明计算机设计的悬浮电位局部放电拟信号波形图；
图6本发明计算机设计的沿面爬电局部放电拟信号波形图；
图7是本发明中针对特高频局放检测仪进行检验的装置结构示意图；
图8是本发明中针对超声波局放检测仪进行检验的装置结构示意图；
图9是本发明中针对暂态地电波局放检测仪进行检验的装置结构示意图；
图10至图12是计算机设计的模拟信号在被检局放仪上显示的特征图谱，其中，图10(a)表示金属尖端放电的特高频单周期图谱，图10(b)表示其特高频PRPD图谱，图10(c)表示其超声波连续图谱；图11(a)表示悬浮电位放电的特高频单周期图谱，图11(b)表示其特高频PRPD图谱，图11(c)表示其超声波连续图谱；图12(a)表示沿面爬电电的特高频单周期图谱，图12(b)表示其特高频PRPD图谱，图12(c)表示其超声波连续图谱。
图中：1-任意波形发生器、2-特高频发射传感器、3-特高频接收传感器、4-特高频局放检测仪、5-超声波换能器、6-钢制导波试块、7-超声波接收传感器、8-超声波局发放检测仪、9-平面钢板、10-暂态地电波传感器、11-暂态地电波局放检测仪、12-超声波传感器、13-特高频传感器、14-采样电阻、15-示波器、16-计算机、CH1-模拟信号通道、CH2-同步信号通道。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种组合电器和开关柜局部放电带电检测仪(以下简称局放仪)缺陷识别能力的检验方法其中一个实施例，如图2、图3所示，采用图1所示的金属尖端、悬浮电位和沿面爬电局部放电模型以及图4至图6所示的计算机设计的金属尖端、悬浮电位和沿面爬电模局部放电拟信号。在制作悬浮电位放电的程序模拟信号时，由于单个脉冲在工频周期内的相位会随着时间而改变，因此在实际制作放电信号时，总共制作了8个周期的放电信号，不同周期脉冲相对于电压相位不同，图5只体现出其中一个周期的信号。本发明放电模型使用真实组合电器和开关柜，在组合电器和开关柜内部内置金属尖端、悬浮电位和沿面爬电缺陷等缺陷模拟装置，所述内置缺陷在加上工频高电压的情况下发生典型局部放电现象。
本发明具体采用一种组合电器和开关柜局部放电带电检测仪缺陷识别能力的检验系统来实现上述方法，请参阅图2、图3以及图7-9，所述检验系统包括组合电器局部放电模型、开关柜局部放电模型、超声波传感器12、特高频传感器13、采样电阻14、暂态地电波传感器10、示波器15、计算机16、任意波形发生器1、特高频发射传感器2、超声波换能器5、平面钢板9、特高频接收传感器3、钢制导波试块6、被检局放仪(特高频局部放电检测仪4、超声波局部放电检测仪8、暂态地电波局部放电检测仪11)。
如图2所示，所述超声波传感器12、特高频传感器13、采样电阻14和暂态地电波传感器10与示波器15相连，用于采集缺陷模拟装置(组合电器局部放电模型、开关柜局部放电模型)产生的局部放电信号，并将采集的局部放电信号输入给示波器15；示波器15通过计算机16与任意波形发生器1连接，所述特高频发射传感器2、超声波换能器5、平面钢板9与任意波形发生器1相连，所述钢制导波试块6与超声波换能器5相连；特高频局部放电检测仪4的特高频接收传感器3与特高频发射传感器2相连，超声波局部放电检测仪8的超声波接收传感器7与钢制导波试块6相连，暂态地电波局部放电检测仪11的暂态地电波传感器10与平面钢板9相连；所述计算机16编写的模拟信号可以任意的调整信号相位特征以及信号频谱特征使其满足三种局部放电检测仪的特性。
实施例中具体包括如下步骤：
步骤一，在组合电器和开关柜模型中设置缺陷模拟装置(组合电器局部放电模型、开关柜局部放电模型)，即图1所示的三种局部放电类型(金属尖端、悬浮电位和沿面爬电局部放电)，并在模型上施加足够的工频高压使模型产生局部放电；
步骤二，对于组合电器局部放电模型，使用特高频传感器13、超声波传感器12和采样电阻14分别采集局部放电特高频信号、超声波信号和放电电流信号至示波器15；对于开关柜局部放电模型，使用特高频传感器13、暂态地电波传感器10和采样电阻14分别采集局部放电特高频信号、暂态地电波信号和放电电流信号至示波器15，如图2所示；
步骤三，计算机16根据示波器15采集的局部放电特高频信号、超声波信号、暂态地电波信号和放电电流信号，提取尖端电晕放电、悬浮电位放电和沿面爬电三类局部放电的特高频、超声波以及暂态地电波信号的相位、幅值和频谱特征，并使用计算机16设计三类局部放电的双指数波模拟信号，形成局部放电模拟信号，如图4至图6所示。
特高频双指数波模拟程序如下：
t＝[0:199]/200*2e-6；
tau＝3e-8；
y＝exp(-1.3*t/tau)-exp(-200*t/tau)；
超声波双指数波模拟程序如下：
t＝[0:3999]/4000*1000e-6；
tau＝3e-8；
y＝exp(-0.00018*t/tau)-exp(-0.0002*t/tau)；
其中，t为单个脉冲持续时间，tau为时间常数，y为双指数波形函数。
具体的，根据所述三种局部放电信号的相位、幅值和频谱特征在计算机16中分别设计能够满足特高频、超声波以及暂态地电波信号特征的程序，将设计的局部放电信号程序通过任意波形发生器1进行模拟，所述任意波形发生器1应满足：2个模拟通道，输出频率至少为25MHz，记录长度至少为16MSa/通道，采样率至少为250MS/s。
步骤四，对于特高频局放检测仪4，将特高频接收传感器3对准所述特高频发射传感器2以接收特高频局部放电模拟信号，用任意波形发生器1的其中1个通道输出计算机16设计的局部放电模拟信号，局部放电模拟信号通过特高频发射传感器2输出到特高频局放检测仪4的特高频接收传感器3，再由特高频接收传感器3输入被特高频局放检测仪4，如图7所示。
对于超声波局发放检测仪8，将超声波接收传感器7紧贴所述钢制导波试块6以接收超声波局部放电模拟信号，用任意波形发生器1的其中1个通道输出计算机16设计的局部放电模拟信号，模拟信号通过超声波换能器5输出到钢制导波试块6，再通过超声波接收传感器7输入至超声波局发放检测仪8，如图8所示。
对于暂态地电波局部放电检测仪11，将钢制导波试块6紧贴所述平面钢板9以接收暂态地电波局部放电模拟信号，用任意波形发生器1的其中1个通道输出计算机16设计的局部放电模拟信号，模拟信号通过平面钢板9传导至暂态地电波传感器10，再由暂态地电波传感器10输入至暂态地电波局部放电检测仪11，如图9所示。
步骤五，任意波形发生器1的另一个通道输出与局部放电模拟信号同相位的工频正弦波信号至被检局放仪的同步信号端口，以避免被检局放仪接收到局部放电模拟信号后显示的图谱产生相位偏移。
步骤六，通过判断被检局放仪显示的局部放电图谱是否符合所述局部放电模拟信号代表的放电类型的典型特征，作为被检局放仪缺陷识别能力强弱的判断依据。本发明主要检验被检局放仪对于金属尖端放电、悬浮电位放电和沿面爬电三种局部放电类型的识别能力。
实施例中，计算机16设计的局部放电模拟信号通过任意波形发生器1输入到被检局放仪中，被检局放仪显示的图谱应具有如下特征：
1、对于金属尖端放电，其信号特征是放电的极性效应明显，通常在工频相位的负半周或正半周出现，放电信号强度较弱且相位分布较宽，放电次数较多。但较高电压等级下另一个半周也可能出现放电信号，幅值更高且相位分布较窄，放电次数较少。由图4产生的模拟信号在被检局放仪上显示的图谱如图10(a)-10(c)所示。
2、对于悬浮电位放电，其信号特征是信号通常在工频相位的正、负半周均会出现，且具有一定对称性，放电信号幅值很大且相邻放电信号时间间隔基本一致，放电次数少，放电重复率较低。PRPS图谱具有“内八字”或“外八字”分布特征。由图5产生的模拟信号在被检局放仪上显示的图谱如图11(a)-11(c)所示。
3、对于沿面爬电，其信号特征是放电信号通常在工频相位的正、负半周均会出现，通常出现在上升沿(电压正半周的上升沿和电压负半周的下降沿)，幅值较小。由图6产生的模拟信号在被检局放仪上显示的图谱如图12(a)-12(c)所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种组合电器和开关柜局部放电带电检测仪缺陷识别能力检验方法，其特征在于包括：
步骤一、在组合电器和开关柜模型中设置缺陷模拟装置构造成真实放电模型，所述真实放电模型包括组合电器局部放电模型、开关柜局部放电模型，并在模型上施加足够的工频高压使模型产生局部放电，以模拟金属尖端、悬浮电位和沿面爬电局部放电；
步骤二、采集真实放电模型的局部放电特高频信号、超声波信号、暂态地电波信号和放电电流信号并传送至示波器(15)；
步骤三、计算机(16)根据示波器(15)采集的局部放电特高频信号、超声波信号、暂态地电波信号和放电电流信号，提取尖端电晕放电、悬浮电位放电和沿面爬电三类局部放电的特高频、超声波以及暂态地电波信号的相位、幅值和频谱特征，并使用计算机(16)设计三类局部放电的双指数波模拟信号，形成局部放电模拟信号；
步骤四、被检局放仪接收对应的局部放电模拟信号；
步骤五，任意波形发生器(1)的另一个通道输出与局部放电模拟信号同相位的工频正弦波信号至被检局放仪的同步信号端口，以避免被检局放仪接收到局部放电模拟信号后显示的图谱产生相位偏移；
步骤六，通过判断被检局放仪显示的局部放电图谱是否符合所述局部放电模拟信号代表的放电类型的典型特征，作为被检局放仪缺陷识别能力强弱的判断依据。
2.如权利要求1所述的组合电器和开关柜局部放电带电检测仪缺陷识别能力检验方法，其特征在于：步骤二具体包括：
对于组合电器局部放电模型，使用特高频传感器(13)、超声波传感器(12)和采样电阻(14)分别采集局部放电特高频信号、超声波信号和放电电流信号至示波器(15)；对于开关柜局部放电模型，使用特高频传感器(13)、暂态地电波传感器(10)和采样电阻(14)分别采集局部放电特高频信号、暂态地电波信号和放电电流信号至示波器(15)。
3.如权利要求1或2所述的组合电器和开关柜局部放电带电检测仪缺陷识别能力检验方法，其特征在于：所述被检局放仪包括特高频局放检测仪(4)、超声波局发放检测仪(8)、暂态地电波局部放电检测仪(11)，任意波形发生器(2)与特高频发射传感器(2)、超声波换能器(5)、平面钢板(9)相连，超声波换能器(5)与钢制导波试块(6)相连，特高频局部放电检测仪(4)的特高频接收传感器(3)与特高频发射传感器(2)相连，超声波局部放电检测仪(8)的超声波接收传感器(7)与钢制导波试块(6)相连，暂态地电波局部放电检测仪(11)的暂态地电波传感器(10)与平面钢板(9)相连。
4.如权利要求3所述的组合电器和开关柜局部放电带电检测仪缺陷识别能力检验方法，其特征在于：所述步骤四具体包括：
对于特高频局放检测仪(4)，将特高频接收传感器(3)对准所述特高频发射传感器(2)以接收特高频局部放电模拟信号，用任意波形发生器(1)的其中1个通道输出计算机(16)设计的局部放电模拟信号，局部放电模拟信号通过特高频发射传感器2输出到特高频局放检测仪(4)的特高频接收传感器(3)，再由特高频接收传感器(3)输入被特高频局放检测仪(4)；
对于超声波局发放检测仪(8)，将超声波接收传感器(7)紧贴所述钢制导波试块(6)以接收超声波局部放电模拟信号，用任意波形发生器(1)的其中1个通道输出计算机(16)设计的局部放电模拟信号，模拟信号通过超声波换能器(5)输出到钢制导波试块(6)，再通过超声波接收传感器(7)输入至超声波局发放检测仪(8)；
对于暂态地电波局部放电检测仪(11)，将钢制导波试块(6)紧贴所述平面钢板(9)以接收暂态地电波局部放电模拟信号，用任意波形发生器(1)的其中1个通道输出计算机(16)设计的局部放电模拟信号，模拟信号通过平面钢板(9)传导至暂态地电波传感器(10)，再由暂态地电波传感器(10)输入至暂态地电波局部放电检测仪(11)。
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