CN112731079A - 一种特高压变压器快速发展型故障的局部放电检测装置 - Google Patents

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张静
刘诣
江翼
文豪
徐惠
陆云才
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State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种基于多种检测手段的特高压变压器快速发展型故障局部放电检测装置，所述装置包括特高压变压器、检测阻抗、高频电流传感器、超声传感器、特高频传感器、信号采集卡、计算卡、工控机；本发明利用传统脉冲电流法检测局部放电产生脉冲电流流过检测阻抗产生的脉冲电压，利用高频脉冲电流法、特高频检测法和超声检测法将三种传感器安置在特高压变压器的不同位置，检测局部放电产生的脉冲电流、电磁波、超声波；所述信号采集卡、计算卡和工控机对检测信号进行快速处理分析。本发明基于多种检测手段的结合对特高压变压器快速发展型故障的局部放电进行检测，其灵敏度高，抗干扰能力强，有效提高了检测效率。

Description

一种特高压变压器快速发展型故障的局部放电检测装置
技术领域
本发明属于变压器局部放电检测技术领域，具体属于一种基于多种检测手段的特高压变压器快速发展型故障局部放电检测装置。
背景技术
油浸式电力变压器作为电力系统中的重要电气设备，承担着电能传输、转换的重要作用，在电力系统建设中意义重大。电力变压器一旦出现故障，必将给国家、居民的生产生活带来不可估量的损失。根据国家电网最新数据显示，绝缘缺陷作为引发变压器故障的主要因数之一，往往会引起变压器局部放电的产生，并进一步导致变压器绝缘劣化的发生。目前，相较于传统变压器的局部放电问题，超、特高压变压器在出厂试验、交接试验时，可能会出现从检测到局部放电表征量直至主绝缘击穿或临近击穿仅几小时甚至几分钟的“快速发展型”故障，此种故障引起短时间内的局部放电快速发展，导致变压器绝缘击穿。因此，有必要对特高压变压器快速发展型故障的局部放电进行检测分析。
局部放电的发生往往伴随着复杂的物理化学反应，产生一系列的电、声、光、波等特征信息，从而也衍生出各种局部放电的检测方法。目前为止，常用来检测变压器局部放电的手段主要有脉冲电流法、特高频检测法、超声检测法、光检测法、油色谱法等。但不论何种方法，在实际操作中都存在一定的缺陷。例如脉冲电流法灵敏度高，且可以通过放电信号有效分析出放电量的大小，但其抗干扰能力较弱，易受外部干扰；特高频检测法抗干扰能力强，能实现局部放电的定位分析，但是检测信号无法反映出放电量的大小；超声检测法也能对局部放电进行定位分析，但是作为一种基于机械波的检测手段，同样存在灵敏度低，抗干扰性差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种将传统脉冲电流法、高频脉冲电流法、特高频检测法和超声检测法这四种检测方法结合使用，能准确的对特高压变压器快速发展型故障的局部放电进行检测，其灵敏度高，抗干扰能力强，有效提高了检测效率的基于多种检测手段的特高压变压器快速发展型故障局部放电检测装置。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种特高压变压器快速发展型故障的局部放电检测装置，所述装置包括特高压变压器、耦合电容、检测阻抗、高频电流传感器、超声传感器、外置式特高频传感器、信号采集卡、计算卡以及工控机，
所述被检测阻抗两端与所述信号采集卡连接；
所述特高压变压器的低压套管的末屏穿过所述高频电流传感器接地，所述高频脉冲传感器信号输出接口与所述信号采集卡连接；
所述特高频传感器安装在所述特高压变压器的顶部；
所述特高频传感器输出与所述信号采集卡连接；
所述超声波传感器的探头安置在所述特高压变压器箱体外壳上；
所述特高压变压器的顶部高压套管末屏通过所述耦合电容与所述检测阻抗的一端相连，所述检测阻抗的另一端接地；
所述计算卡输入端连接所述信号采集卡，所述计算卡输出端用于连接工控机。
所述特高频传感器采用外置式，所述特高频传感器安置在特高压变压器顶部的高压套管与箱体的法兰缝隙处。
所述部件之间均采用同轴电缆连接。
所述检测阻抗采用RCL型检测阻抗，所述高频电流传感器采用镍锌铁氧体材料作为磁芯。
本发明利用所述的特高压变压器快速发展型故障的局部放电检测装置，还提供了一种特高压变压器快速发展型故障的局部放电检测方法，所述方法是，
信号采集卡获得直接采集将检测局部放电产生脉冲电流流过检测阻抗产生的脉冲电压信号传递至信号采集卡；
高频电流传感器接收到局部放电脉冲电流信号，检测第一设定值开合式宽频脉冲电流；
外置式特高频传感器对局部放电产生的设定范围内的特高频电磁波信号进行检测；
所述超声波传感器的探头检测局部放电产生的超声波信号；
所述信号采集卡根据采集所述脉冲电压信号、开合式宽频脉冲电流、特高频电磁波信号送至计算卡计算，计算卡将计算结果输出至工控机，工控机依次对检测到的信号进行处理。
所述第一设定值为30MHz，所述设定范围为0.3GHz～3GHz。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方案
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细描述。
如附图1所示，一种基于多种检测手段的特高压变压器快速发展型故障局部放电检测装置包括特高压变压器1、高压套管2、高压套管末屏3、低压套管4、低压套管末屏5、耦合电容6、检测阻抗7、铁心8、法兰9-1、9-2、高频电流传感器10、超声波传感器11、特高频传感器12、信号采集卡13、计算卡14、工控机15，在被检测阻抗两端加同轴电缆，所述同轴电缆另一端又直接连接所述信号采集卡，将检测局部放电产生脉冲电流流过检测阻抗产生的脉冲电压信号传递至信号采集卡；在铁心接地线或套管末屏接地线上加一个所述高频电流传感器，接地线从高频电流传感器中间穿过，所述高频电流传感器接收到局部放电脉冲电流信号，；所述高频脉冲传感器信号输出接口通过同轴电缆与所述信号采集卡连接；将所述外置式特高频传感器安装在变压器顶部套管的法兰连接处，对局部放电产生的特高频电磁波信号(0.3GHz～3GHz)进行检测，避免环境对采集的局部放电电磁波信号的干扰；所述特高频传感器通过同轴电缆与所述信号采集卡连接；将所述超声波传感器的探头安置在变压器箱体外壳上的不同位置，检测局部放电产生的超声波信号；所述超声波传感器通过同轴电缆与所述信号采集卡连接；所述信号采集卡、计算卡、工控机依次用同轴电缆进行连接，对四种检测方式检测到的信号快速采集，处理。
实施例1：
如附图1所示，所述特高压变压器1的顶部高压套管末屏3与耦合电容6连接，所述耦合电容6尾端又与检测阻抗7相连，再将所述检测阻抗7接地；
所述检测阻抗7采用RCL型检测阻抗，检测阻抗7两端分别接同轴电缆，检测局部放电产生脉冲电流流过检测阻抗7产生的脉冲电压信号；所述同轴电缆的另一端直接连接信号采集卡13，利用同轴电缆将脉冲电压信号直接传递到信号采集卡13；
所述特高压变压器1的低压套管末屏5直接接地，所述低压套管末屏5接地线穿过高频电流传感器10；
所述高频脉冲电流传感器10采用镍锌铁氧体材料作为磁芯，检测30MHz开合式宽频脉冲电流；所述高频电流传感器10信号输出接口与信号采集卡13通过同轴电缆连接；
所述特高频传感器12采用外置式，所述特高频传感器12安置在特高压变压器1顶部的高压套管2与箱体的法兰9-1缝隙处，对局部放电产生的电磁波信号(0.3GHz～3GHz)进行检测；
所述外置式特高频传感器11通过同轴电缆与信号采集卡13连接；
所述超声波传感器11的探头分别安置在变压器箱体外壳的任意一个侧面，检测局部放电产生的超声波信号；
所述超声波传感器11通过同轴电缆与信号采集卡13连接；
所述信号采集卡13与计算卡14、工控机15依次通过同轴电缆连接，对采集到的脉冲电压信号、脉冲电流信号、电磁波信号以及超声波信号进行处理分析。
实施例2:
如附图2所示，所述特高压变压器1的顶部高压套管末屏3与耦合电容6连接，所述耦合电容6尾端又与检测阻抗7相连，再将所述检测阻抗7接地；
所述检测阻抗7采用RCL型检测阻抗，检测阻抗7两端分别接同轴电缆，检测局部放电产生脉冲电流流过检测阻抗7产生的脉冲电压信号；所述同轴电缆的另一端直接连接信号采集卡13，利用同轴电缆将脉冲电压信号直接传递到信号采集卡13；
所述特高压变压器1的铁心8直接接地，所述铁心接地线穿过高频电流传感器10；
所述高频电流传感器10采用镍锌铁氧体材料作为磁芯，检测30MHz开合式宽频脉冲电流；
所述高频电流传感器10信号输出接口与信号采集卡3通过同轴电缆连接；
所述特高频传感器12采用外置式，所述特高频传感器12安置在特高压变压器1顶部低压套管4与箱体的法兰9-2缝隙处，对局部放电产生的电磁波信号(0.3GHz～3GHz)进行检测；
所述外置式特高频传感器12通过同轴电缆与信号采集卡13连接；
所述超声波传感器11的探头安置在变压器箱体外壳与实施方案一相对的一个侧面，检测局部放电产生的超声波信号；
所述超声波传感器11通过同轴电缆与信号采集卡连接；
所述信号采集卡13与计算卡14、工控机15依次通过同轴电缆连接，对采集到的脉冲电压信号、脉冲电流信号、电磁波信号以及超声波信号进行处理分析。
本发明将四种局部放电检测方法相结合，对检测结果通过信号采集卡与计算卡进行处理分析。此装置的检测取长补短，弥补了单一检测方法缺点，灵敏度高，抗干扰能力强，不仅可以通过采集的信号分析放电量大小，还可以通过传感器对局部放电进行定位分析。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种特高压变压器快速发展型故障的局部放电检测装置，其特征在于,所述装置包括特高压变压器、耦合电容、检测阻抗、高频电流传感器、超声传感器、特高频传感器、信号采集卡、计算卡；
所述检测阻抗两端与所述信号采集卡连接；
所述特高压变压器的低压套管末屏穿过所述高频电流传感器接地，所述高频脉冲传感器信号输出接口与所述信号采集卡连接；
所述特高频传感器安装在所述特高压变压器的顶部；
所述特高频传感器输出与所述信号采集卡连接；
所述超声波传感器的探头安置在所述特高压变压器箱体外壳上；所述超声波传感器与所述信号采集卡连接；
所述特高压变压器的顶部高压套管末屏通过所述耦合电容与所述检测阻抗的一端相连，所述检测阻抗的另一端接地；
所述计算卡输入端连接所述信号采集卡，所述计算卡输出端用于连接工控机。
2.如权利要求1所述的特高压变压器快速发展型故障的局部放电检测装置，其特征在于，所述特高频传感器采用外置式，所述特高频传感器安置在特高压变压器顶部的高压套管与箱体的法兰缝隙处。
3.如权利要求1所述的特高压变压器快速发展型故障的局部放电检测装置，其特征在于，所述部件之间均采用同轴电缆连接。
4.如权利要求1所述的特高压变压器快速发展型故障的局部放电检测装置，其特征在于，所述检测阻抗采用RCL型检测阻抗，所述高频电流传感器采用镍锌铁氧体材料作为磁芯。
5.利用权利要求1-4任一项所述的特高压变压器快速发展型故障的局部放电检测装置的检测方法是，
信号采集卡直接采集局部放电产生脉冲电流流过检测阻抗产生的脉冲电压信号；
高频电流传感器接收到局部放电脉冲电流信号，检测第一设定值开合式宽频脉冲电流；
所述外置式特高频传感器对局部放电产生的设定范围内的特高频电磁波信号进行检测；
所述超声波传感器的探头检测局部放电产生的超声波信号；
所述信号采集卡采集所述脉冲电压信号、开合式宽频脉冲电流、特高频电磁波信号送至计算卡计算，计算卡将计算结果输出至工控机，工控机依次对检测到的信号进行处理。
6.如权利要求5所述的特高压变压器快速发展型故障的局部放电检测方法，其特征在于，所述第一设定值为30MHz，所述设定范围为0.3GHz～3GHz。
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