CN112130106A - 陶瓷绝缘子传感器局放在线监测系统的校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷绝缘子传感器局放在线监测系统的校准方法，旨在提供一种精度高的陶瓷绝缘子传感器局放在线监测系统的校准方法。该校准方法包括：用幅值为
的脉冲电压源从第一传感器的o点注入，与高压电容
、高压电容
串联构成校准系统并将产生的放电量
注入到
两端；然后在第二传感器的局放测试点a、传感器C的局放测试点b进行脉冲信号检测，a测得的读数为
，点b测得的读数为
；保持检测系统连接回路及测量灵敏度不变，对试品施加规定的试验电压，若试品有局部放电，则测得试品的视在放电量，进而实现局放在线监测的在线校准。本发明适用于陶瓷绝缘子传感器局放在线监测。
Description
技术领域
本发明属于电力绝缘检测技术及其应用领域，特别涉及一种陶瓷绝缘子传感器局放在线监测系统的校准方法，能够有效提高开关设备局放在线监测校准的准确度与效率，可广泛用于实现开关设备低成本、规模化的状态监测及评价。
背景技术
配电网开关柜在运行过程中绝缘介质老化后将发生局部放电，在局部放电作用下，绝缘特性将逐级劣化导致电力事故，严重威胁着电力系统的安全运行，及供电质量和可靠性。
据统计，引起开关柜绝缘介质劣化的主要因数是局部放电引起，占开关柜事故的85％以上。因此，如何有效发现开关柜的局部放电，及时检测出潜在的开关柜故障，是电力运行单位日益关心的问题。目前应用于开关柜局部放电检测及定位技术主要有检测开关柜内气体成分、超声测量和暂态地电波测量。
检测开关柜内气体成分的方法，是监测开关柜内缺陷产生局部放电分解出的臭氧、一氧化碳、二氧化碳、五氧化二氮等组分，是目前开关柜检测局部放电的新方法。但是，由于开关柜空间较大且不是封闭腔体，导致每个开关柜都需要安装传感器，才能进行局部放电的检测及定位，且检测灵敏度较低，不能发现微弱的放电。
超声检测开关局部放电及定位方法，检测局部放电信号产生的超声波信号，判断局部放电强度和进行定位。然而，超声检测通常是听到了异常声响，才进行局放超声信号检测及定位，定位容易受现场运行噪声的干扰。
暂态地电波(TEV)检测开关柜局部放电及定位方法，局部放电产生的电流行波往往集中在金属柜体的内表面，而不会直接穿透金属柜体，小部分通过金属壳体的接缝处或气体绝缘开关的衬垫传播出去，同时产生一个瞬时对地电压，通过开关柜的金属壳体外表面而传到地下去。检测开关柜壳体上暂态对地电压的变化，能检测开关柜局部放电及定位，但比较适合介质内部的放电，且这种在传感器金属极板上感应高频电流的方法，极易受到外部干扰信号的影响。
以上这些方法各有优点，但又都存在各自缺点，存在检测不经济、不简便、灵敏度低的问题，不能完全满足所有应用的场景。因此，对于开关柜局部放电检测及定位，有必要找到一种经济、简便、灵敏度高、抗干扰能力强的方法。
10kV/35kV带电指示传感器(陶瓷电容芯绝缘子)是将陶瓷电容浇筑在环氧树脂内制成具有一定机械强度的绝缘子，当前普遍应用于开关柜、环网柜带电指示及防误操作闭锁。然而，目前大量使用的陶瓷电容芯绝缘子仅作为带电显示用，忽略了可作为局部放电信号耦合的传感器使用。当前开关柜等配电设备局部放电检测校正技术仍需停电进行，实际应用中一方面存在停电困难的问题，且会影响供电可靠性；另一方面，分散电容消失，影响局放检测的灵敏度，测量值比实际放电量小。
基于此，本发明提出了一种陶瓷绝缘子传感器局放在线监测系统的校准方法，突破了当前局放检测无法实现在线校准的技术瓶颈，提高检测准确度。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种可提高检测精度的陶瓷绝缘子传感器局放在线监测系统的校准方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种陶瓷绝缘子传感器局放在线监测系统的校准方法，该校准方法采用在线校准系统，该方法包括以下内容：用幅值为U0的脉冲电压源从第一传感器的o点注入，与高压电容C11、高压电容C12串联构成校准系统并将产生的放电量q0注入到Cx两端；然后在第二传感器的局放测试点a、传感器C的局放测试点b进行脉冲信号检测，a测得的读数为α1，点b测得的读数为α2；保持检测系统连接回路及测量灵敏度不变，对试品施加规定的试验电压，若试品有局部放电，则测得试品的视在放电量，进而实现局放在线监测的在线校准。
优选的是，所述试品的视在放电量具体计算如下：
步骤一：当校正脉冲从第一传感器的o点注入时，第二传感器的局放测试点a测得的读数为α1，第三传感器的局放测试点b测得的读数为α2，则：α1＝Kq0，α2＝Kq0e-γl，式中：γ为衰减系数；l为线路长度。
步骤二：若放电发生在离测量点x处，放电量为qx，则在a点测得的响应为hx1，b点测得的响应为hx2，其中hx1＝Kqxe-γx，hx2＝Kqxe-γ(l-x)，相乘得
可得实际视在放电量：
步骤三：如果测得的α2>α1，则可能是线路终端阻抗不匹配导致反射波叠加的原因，此时，取K1＝q0/α1，则qx＝K1hmF，式中：hm为试品施加电压时，hx1和hx2中较大的读数。F为修正系数，当α1≤α2时，F＝1，
当α1>α2时，
优选的是，所述脉冲电压源的校正脉冲波形参数为：上升时间≤60ns，达到稳定状态时间≤200ns，宽度≥100μs，时间间隔≤200μs。
优选的是，所述高压电容C11及高压电容C12的取值为20pF～200pF。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明通过引入第三个传感器，使得该校准方法更接近实际应用，可以工程应用于各种电力设备的局放在线监测系统的校准，校正准确度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明在线校准系统结构示意图。
图2是本发明实施例采用本发明方法的在线校准仿真结果。
图3是本发明实施例采用本发明方法系统接线原理图。
具体实施方式
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付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将以附图为基准，借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
图1为陶瓷绝缘子传感器局放的在线校准系统，图中Cx为被测试品；C11、C21、C31为带电显示器用陶瓷电容芯绝缘子；C12、C22、C32为传感器A、传感器B和传感器C的耦合电容；C11、C12在校正回路中也作为分度电容使用，避免了传统局放校正方法中分度电容与试品连接线上产生的分布电容对校正灵敏度造成影响。Zd1、Zd2、Zd3为传感器A、传感器B和传感器C的检测阻抗；R11、R21、R31为带电显示器内阻；L11、L21、L31为串联电感，隔离高频，避免局部放电脉冲电压分流到带电显示器；Cd1～Cdx为高压端分布电容；K为控制开关，校正时断开，防止带电显示器侧分流，影响放电量定量。
一种陶瓷绝缘子传感器局放在线监测系统的校准方法，其采用如图1所示的在线校准系统，该校准方法包括以下内容：用幅值为U0的脉冲电压源从第一传感器的o点注入，与高压电容C11、高压电容C12串联构成校准系统并将产生的放电量q0注入到Cx两端；然后在第二传感器的局放测试点a、传感器C的局放测试点b进行脉冲信号检测，a测得的读数为α1，点b测得的读数为α2；保持检测系统连接回路及测量灵敏度不变，对试品施加规定的试验电压，若试品有局部放电，则测得试品的视在放电量，进而实现局放在线监测的在线校准。
所述试品的视在放电量具体计算如下：
步骤一：当校正脉冲从第一传感器的o点注入时，第二传感器的局放测试点a测得的读数为α1，第三传感器的局放测试点b测得的读数为α2，则：α1＝Kq0，α2＝Kq0e-γl，式中：γ为衰减系数；l为线路长度。
步骤二：若放电发生在离测量点x处，放电量为qx，则在a点测得的响应为hx1，b点测得的响应为hx2，其中hx1＝Kqxe-γx，hx2＝Kqxe-γ(l-x)，相乘得
可得实际视在放电量：
步骤三：如果测得的α2>α1，则可能是线路终端阻抗不匹配导致反射波叠加的原因，此时，取K1＝q0/α1，则qx＝K1hmF，式中：hm为试品施加电压时，hx1和hx2中较大的读数。F为修正系数，当α1≤α2时，F＝1，
当α1>α2时，
本实施例中，所述脉冲电压源的校正脉冲波形参数为：上升时间≤60ns，达到稳定状态时间≤200ns，宽度≥100μs，时间间隔≤200μs。所述高压电容及高压电容的取值为20pF～200pF。
图2为本发明校准方法进行仿真验证的结果，由于线路分布电容的影响，不带电状态下测得的局放值高于带电时测试值。带电校准测得的局放输出响应具有不小于68％的衰减。
图3是现场系统接线原理图，实际试验和仿真都很好的验证了本说明提出的一种陶瓷绝缘子传感器局放在线监测系统的校准方法，接线简单，校正准确度高，非常适合各种电力设备的现场局放在线监测校准，能够有效提高开关设备局放在线监测校准的准确度与效率，可广泛用于实现开关设备低成本、规模化的状态监测及评价。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，凡在本发明的精神和原则之内，其对上述具体实施例所记载的技术方案或部分技术特征进行的任何修改、等同替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种陶瓷绝缘子传感器局放在线监测系统的校准方法，其特征在于采用在线校准系统，该方法包括以下内容：用幅值为U0的脉冲电压源从第一传感器的o点注入，与高压电容C11、高压电容C12串联构成校准系统并将产生的放电量q0注入到Cx两端；然后在第二传感器的局放测试点a、传感器C的局放测试点b进行脉冲信号检测，a测得的读数为α1，点b测得的读数为α2；保持检测系统连接回路及测量灵敏度不变，对试品施加规定的试验电压，若试品有局部放电，则测得试品的视在放电量，进而实现局放在线监测的在线校准。
2.根据权利要求1所述陶瓷绝缘子传感器局放在线监测系统的校准方法，其特征在于：所述试品的视在放电量具体计算如下：
步骤一：当校正脉冲从第一传感器的o点注入时，第二传感器的局放测试点a测得的读数为α1，第三传感器的局放测试点b测得的读数为α2，则：α1＝Kq0，α2＝Kq0e-γl，式中：γ为衰减系数；l为线路长度。
步骤二：若放电发生在离测量点x处，放电量为qx，则在a点测得的响应为hx1，b点测得的响应为hx2，其中hx1＝Kqxe-γx，hx2＝Kqxe-γ(l-x)，相乘得
可得实际视在放电量：
步骤三：如果测得的α2>α1，则可能是线路终端阻抗不匹配导致反射波叠加的原因，此时，取K1＝q0/α1，则qx＝K1hmF，式中：hm为试品施加电压时，hx1和hx2中较大的读数。F为修正系数，当α1≤α2时，F＝1，
当α1>α2时，
3.根据权利要求1或2所述陶瓷绝缘子传感器局放在线监测系统的校准方法，其特征在于：所述脉冲电压源的校正脉冲波形参数为：上升时间≤60ns，达到稳定状态时间≤200ns，宽度≥100μs，时间间隔≤200μs。
4.根据权利要求1或2所述陶瓷绝缘子传感器局放在线监测系统的校准方法，其特征在于：所述高压电容C11及高压电容C12的取值为20pF～200pF。
5.根据权利要求3所述陶瓷绝缘子传感器局放在线监测系统的校准方法，其特征在于：所述高压电容C11及高压电容C12的取值为20pF～200pF。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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