CN112816836A - 一种故障检测系统、局部放电在线监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种故障检测系统、局部放电在线监测装置及方法，故障检测系统包括诊断信号输出单元、限流保护单元、短路检测单元、选择单元、开路检测单元、多个局放脉冲采集单元，诊断信号输出单元连接限流保护单元，限流保护单元并行连接短路检测单元、选择单元和开路检测单元，选择单元并行连接多个局放脉冲采集单元，局放脉冲采集单元可通过同轴电缆与放电传感器连接；本发明提供了一种可识别放电传感器故障和连接电缆故障的监测系统、以及可以自检的局部放电在线监测装置及方法。
Description
技术领域
本发明涉及智能制造技术领域，具体是一种故障检测系统、局部放电在线监测装置及方法。
背景技术
高压设备的绝缘系统都会在运行中持续经受电气、发热、机械和环境压力的影响，在这些因素的作用下，绝缘会逐渐劣化，并最终造成绝缘故障和设备停运，带来巨大的经济损失。要防止出现这种意外，目前通用的做法是引入局部放电在线监测，通过局部放电带电在线监测装置，实时收集高压设备的运行状态的数据，可以及时发现电气设备的故障风险。这一重要的状态信息有助于优化设备维护策略、设备管理和投资规划。
局部放电在线监测装置一般由前端的局部放电传感器、同轴连接电缆及信号采集单元三部分组成，一般采集单元有A、B、C三相三个输入通道，传感器与采集单元的同轴连接电缆一般有数十米之长。并且连接电缆存在长期在室外风吹雨淋腐蚀、阳光爆晒，老鼠啃食的可能，虽然前期施工时有加防护，但难免杜绝不出意外。其次前端局放传感器也暴露在高压环境当中，也极有可能受过电压等异常造成故障。
但是，现有技术还缺少一种可以识别放电传感器故障和连接电缆故障的监测系统。
发明内容
本发明提供一种可识别放电传感器故障和连接电缆故障的监测系统、以及可以自检的局部放电在线监测装置及方法。使用本发明的系统、装置和方法可以快速检测短路故障和开路故障，便于及时维修，大大节省人力和电源的浪费。
为达此目的，本发明实施例提供如下的技术方案：
本发明的第一个方面，提供了一种故障检测系统，外接局部放电在线监测装置的同轴电缆和放电传感器，其特征在于，包括诊断信号输出单元、限流保护单元、短路检测单元、选择单元、开路检测单元、多个局放脉冲采集单元；所述诊断信号输出单元连接所述限流保护单元，所述限流保护单元并行连接所述短路检测单元、所述选择单元和所述开路检测单元，所述选择单元并行连接多个所述局放脉冲采集单元，所述局放脉冲采集单元可通过同轴电缆与放电传感器连接。
优选的，所述诊断信号输出单元输出的信号包括脉冲信号和直流电平信号。
优选的，所述选择单元为四选一信号选择单元、所述局放脉冲采集单元包括A相局放脉冲采集单元、B相局放脉冲采集单元和C相局放脉冲采集单元，所述四选一信号选择单元的三路分别连接A相局放脉冲采集单元、B相局放脉冲采集单元和C相局放脉冲采集单元，第四路接地。
本发明的第二个方面，提供了一种局部放电在线监测装置，包括同轴电缆、放电传感器、信号采集单元和本发明所述的故障检测系统。
优选的，故障检测系统包括诊断信号输出单元、限流保护单元、短路检测单元、选择单元、开路检测单元和多个局放脉冲采集单元，所述诊断信号输出单元连接所述限流保护单元，所述限流保护单元并行连接所述短路检测单元、所述选择单元和所述开路检测单元，所述选择单元并行连接多个所述局放脉冲采集单元，多个所述局放脉冲采集单元可通过同轴电缆与放电传感器连接。
优选的，所述诊断信号输出单元输出的信号包括脉冲信号和直流电平信号。
优选的，所述选择单元为四选一信号选择单元、所述局放脉冲采集单元包括A相局放脉冲采集单元、B相局放脉冲采集单元和C相局放脉冲采集单元，所述四选一信号选择单元的三路分别并行连接A相局放脉冲采集单元、B相局放脉冲采集单元和C相局放脉冲采集单元，第四路接地。
本发明的第三个方面，提供了一种局部放电在线监测装置的检测方法，包括以下步骤：
S1、诊断信号输出单元输出诊断信号；
S2、限流保护单元对诊断信号进行限流保护；
S3、选择单元依次切换不同的局放脉冲采集单元，以获取局放脉冲采集单元连接的同轴电缆和放电传感器的信号回路电平；
S4、短路检测单元和开路检测单元根据步骤S3获取的信号回路电平判断同轴电缆和放电传感器是否故障。
优选的，所述局放脉冲采集单元包括A相局放脉冲采集单元、B相局放脉冲采集单元和C相局放脉冲采集单元。
优选的，步骤S4包括：开路检测单元检测到信号回路电平大于正常回路电平的最大值，则判断为开路故障；短路检测单元检测到信号回路电平小于正常回路电平的最小值，则判断为短路故障。
本发明的第四个方面，提供了一种局部放电在线监测装置的检测方法，包括以下步骤：
R1、诊断信号输出单元输出诊断信号；
R2、限流保护单元对诊断信号进行限流保护；
R3、信号采集单元获取同轴电缆和放电传感器在正常情况下的诊断信号；
R4、选择单元依次切换不同的局放脉冲采集单元，信号采集单元获取局放脉冲采集单元连接的同轴电缆和放电传感器在正常情况下的信号回路电平；
R5、将信号采集单元获取的正常情况下的诊断信号与同轴电缆和放电传感器的正常情况下的信号回路电平的波形的大小及时间差作为标准波形图；
R6、检测时，重复步骤R1-R3，信号采集单元获取检测时的诊断信号；
R7、选择单元依次切换不同的局放脉冲采集单元，信号采集单元获取局放脉冲采集单元连接的同轴电缆和放电传感器的检测情况下的信号回路电平；
R8、将步骤R6和步骤R7获取的信号的波形图与步骤R5的标准波形图进行比较，根据比较结果判断同轴电缆和放电传感器是否故障。
优选的，步骤R8的判断方法包括：检测时的波形峰值变小，检测的两波形的时间差也变小，判断为短路故障；检测时的信号回路电平的反射波比标准波形图的大，检测的两波形的时间差也比正常的要小，判断为开路故障。
优选的，所述局放脉冲采集单元包括A相局放脉冲采集单元、B相局放脉冲采集单元和C相局放脉冲采集单元。
本发明相对于现有技术具有以下优势：本发明提供了可以检测局部放电在线监测装置是否发生故障的系统，该系统可以集成于局部放电在线监测装置，便于局部放电在线监测装置的自检。此外，本发明还提供了多个局部放电在线监测装置的检测方法，使用本发明提供的方法可以简单、快速的进行局部放电在线监测装置的检测。使用本发明的系统、装置和方法可以快速检测短路故障和开路故障，便于及时维修，大大节省人力和电源的浪费。
附图说明
为更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明的实施例所需使用的附图作一简单介绍。
显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明中的部分实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，但这些其他的附图同样属于本发明实施例所需使用的附图之内。
图1为本发明实施例的一种集成了故障检测系统的局部放电在线监测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种局部放电在线监测装置的检测方法的流程图；
图3为本发明实施例的另一种局部放电在线监测装置的检测方法的流程图；
附图标记：1、诊断信号输出单元，2、限流保护单元，3、短路检测单元，4、选择单元，5、开路检测单元，6、A相局放脉冲采集单元，7、B相局放脉冲采集单元，8、C相局放脉冲采集单元，9、同轴电缆，10、放电传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案、有益效果及显著进步更加清楚，下面，将结合本发明实施例中所提供的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
显然，所有描述的这些实施例仅是本发明的部分实施例，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作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。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书以及本发明实施例附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”(如果存在)等，仅是用于区别不同的对象，而非用于描述特定的顺序。此外，术语“包括”以及它们的任何变形，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、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要理解的是：
在本发明实施例的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”等指示性方位或位置用词，仅为基于本发明实施例附图所示的方位或位置关系，是为了便于描述本发明的实施例和简化说明，而不是指示或暗示所述的装置或元件必须具有的特定方位、特定的方位构造和操作，因此，不能理解为是对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或活动连接，亦可是成为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介的间接连接或是无形的信号连接，甚至是光连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。
对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
还需要说明的是，以下的具体实施例可以相互结合，对于其中相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
下面，以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
如图1所示，示出了一种集成了故障检测系统的局部放电在线监测装置，包括诊断信号输出单元1、限流保护单元2、短路检测单元3、选择单元4、开路检测单元5、A相局放脉冲采集单元6、B相局放脉冲采集单元7、C相局放脉冲采集单元8、同轴电缆9、放电传感器10，诊断信号输出单元1是一种产生自诊断的信号源，可输出脉冲信号、直流电平信号；诊断信号输出单元1将自诊断信号源输出后接限流保护单元2，实现对信号的保护；限流保护单元2后接入四选一信号选择单元4，选择单元4其中三路并入A相局放脉冲采集单元6、B相局放脉冲采集单元7和C相局放脉冲采集单元8，第四路通过50欧负载接地；限流保护单元2后接入开路检测单元5，实现对传感器和电缆的开路故障的检测；限流保护单元后接入短路检测单元3，实现对传感器和电缆的短路故障的检测；A相局放脉冲采集单元6、B相局放脉冲采集单元7、C相局放脉冲采集单元8实现对注入的脉冲信号的入射波及反射波的波形采集，根据波形用来诊断分析传感器及电缆故障。
如图2所示，示出了一种局部放电在线监测装置的检测方法，包括以下步骤：
步骤一、诊断信号输出单元输出诊断信号；
步骤二、限流保护单元对诊断信号进行限流保护；
步骤三、选择单元依次切换不同的局放脉冲采集单元(A相局放脉冲采集单元、B相局放脉冲采集单元和C相局放脉冲采集单元)，以获取局放脉冲采集单元连接的同轴电缆和放电传感器的信号回路电平；
步骤四、短路检测单元和开路检测单元根据步骤S3获取的信号回路电平判断同轴电缆和放电传感器是否故障。开路检测单元检测到信号回路电平大于正常回路电平的最大值，则判断为开路故障；短路检测单元检测到信号回路电平小于正常回路电平的最小值，则判断为短路故障。
如图3所示，示出了一种局部放电在线监测装置的检测方法，包括以下步骤：
步骤一、诊断信号输出单元输出诊断信号；
步骤二、限流保护单元对诊断信号进行限流保护；
步骤三、信号采集单元获取同轴电缆和放电传感器在正常情况下的诊断信号；
步骤四、选择单元依次切换不同的局放脉冲采集单元A相局放脉冲采集单元、B相局放脉冲采集单元和C相局放脉冲采集单元)，信号采集单元获取局放脉冲采集单元连接的同轴电缆和放电传感器在正常情况下的信号回路电平；
步骤五、将信号采集单元获取的正常情况下的诊断信号与同轴电缆和放电传感器的正常情况下的信号回路电平的波形的大小及时间差作为标准波形图；
步骤六、检测时，重复步骤一至步骤三，信号采集单元获取检测时的诊断信号；
步骤七、选择单元依次切换不同的局放脉冲采集单元，信号采集单元获取局放脉冲采集单元连接的同轴电缆和放电传感器的检测情况下的信号回路电平；
步骤八、将步骤六和步骤七获取的信号的波形图与步骤五的标准波形图进行比较，根据比较结果判断同轴电缆和放电传感器是否故障。检测时的波形峰值变小，检测的两波形的时间差也变小，判断为短路故障；检测时的信号回路电平的反射波比标准波形图的大，检测的两波形的时间差也比正常的要小，判断为开路故障。
实施例2
诊断信号输出单元输出一直流电平，如5V电平，经过限流保护单元使输出电流限制到10mA,四选一选择单元轮询切换A\B\C三相采集输入通路单元上，正常情况下由于同轴电缆及放电传感器及保护器使信号回路电平在1V以内，开路检测单元可以根据电平大小来判别，大于1V以上则认为开路。
实施例3
诊断信号输出单元输出一直流电平，如5V电平，经过限流保护单元使输出电流限制到10mA,四选一选择单元轮询切换A\B\C三相采集输入通路单元上，正常情况下由于同轴电缆及放电传感器及保护器使信号回路电平在0.1V以上，短路检测单元可以根据电平大小来判别，小0.1V则认为短路。
实施例4
诊断信号输出单元输出一脉冲信号源，如脉冲峰值为5V，上升沿为1ns，脉冲宽度为100ns的脉冲波，四选一选择单元轮询切换A\B\C三相采集输入通路单元上，正常情况下采集单元将收到一注入的脉冲信号以及经过同轴电缆向放电传感器传送到达终点后返回的脉冲信号；我们可以在初期调试时记录两波形的大小及时间差为正常版本，在实际运行时在诊断时与此比较来发现故障。如果存在短路故障，采集到的波形峰值会变小，两波形的时间差也变小；如果存在开路故障，第二次采集到的反射波将会比正常的大，其次两波形的时间差也比正常的要小。
术语“本实施例”、“本发明实施例”、“如……所示”、“进一步的”、“进一步改进的技术分方案”等的描述，意指该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中；在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例，而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点等可以在任意一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合或组合；此外，在不产生矛盾的前提下，本领域的普通技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合或组合。
最后应说明的是：
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非是对其的限制；
尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，本领域技术人员根据本说明书内容所做出的非本质改进和调整或者替换，均属本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种故障检测系统，外接局部放电在线监测装置的同轴电缆和放电传感器，其特征在于，包括诊断信号输出单元、限流保护单元、短路检测单元、选择单元、开路检测单元、多个局放脉冲采集单元，所述诊断信号输出单元连接所述限流保护单元，所述限流保护单元并行连接所述短路检测单元、所述选择单元和所述开路检测单元，所述选择单元并行连接多个所述局放脉冲采集单元，所述局放脉冲采集单元可通过同轴电缆与放电传感器连接。
2.如权利要求1所述的一种故障检测系统，其特征在于，所述诊断信号输出单元输出的信号包括脉冲信号和直流电平信号。
3.如权利要求1所述的一种故障检测系统，其特征在于，所述选择单元为四选一信号选择单元、所述局放脉冲采集单元包括A相局放脉冲采集单元、B相局放脉冲采集单元和C相局放脉冲采集单元，所述四选一信号选择单元的三路分别连接A相局放脉冲采集单元、B相局放脉冲采集单元和C相局放脉冲采集单元，第四路接地。
4.一种局部放电在线监测装置，其特征在于，包括同轴电缆、放电传感器、信号采集单元和权利要求1-3任意一项所述的故障检测系统。
5.一种局部放电在线监测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、诊断信号输出单元输出诊断信号；
S2、限流保护单元对诊断信号进行限流保护；
S3、选择单元依次切换不同的局放脉冲采集单元，以获取局放脉冲采集单元连接的同轴电缆和放电传感器的信号回路电平；
S4、短路检测单元和开路检测单元根据步骤S3获取的信号回路电平判断同轴电缆和放电传感器是否故障。
6.如权利要求5所述的一种局部放电在线监测装置的检测方法，其特征在于，所述局放脉冲采集单元包括A相局放脉冲采集单元、B相局放脉冲采集单元和C相局放脉冲采集单元。
7.如权利要求5所述的一种局部放电在线监测装置的检测方法，其特征在于，步骤S4包括：开路检测单元检测到信号回路电平大于正常回路电平的最大值，则判断为开路故障；短路检测单元检测到信号回路电平小于正常回路电平的最小值，则判断为短路故障。
8.一种局部放电在线监测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
R1、诊断信号输出单元输出诊断信号；
R2、限流保护单元对诊断信号进行限流保护；
R3、信号采集单元获取同轴电缆和放电传感器在正常情况下的诊断信号；
R4、选择单元依次切换不同的局放脉冲采集单元，信号采集单元获取局放脉冲采集单元连接的同轴电缆和放电传感器在正常情况下的信号回路电平；
R5、将信号采集单元获取的正常情况下的诊断信号与同轴电缆和放电传感器的正常情况下的信号回路电平的波形的大小及时间差作为标准波形图；
R6、检测时，重复步骤R1-R3，信号采集单元获取检测时的诊断信号；
R7、选择单元依次切换不同的局放脉冲采集单元，信号采集单元获取局放脉冲采集单元连接的同轴电缆和放电传感器的检测情况下的信号回路电平；
R8、将步骤R6和步骤R7获取的信号的波形图与步骤R5的标准波形图进行比较，根据比较结果判断同轴电缆和放电传感器是否故障。
9.如权利要求7所述的一种局部放电在线监测装置的检测方法，其特征在于，步骤R8的判断方法包括：检测时的波形峰值变小，检测的两波形的时间差也变小，判断为短路故障；检测时的信号回路电平的反射波比标准波形图的大，检测的两波形的时间差也比正常的要小，判断为开路故障。
10.如权利要求7所述的一种局部放电在线监测装置的检测方法，其特征在于，所述局放脉冲采集单元包括A相局放脉冲采集单元、B相局放脉冲采集单元和C相局放脉冲采集单元。
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