CN113866621B - 一种高压开关柜的局部放电信号检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高压开关柜的局部放电信号检测系统，包括：复合局放传感器、第一金属电极、第二金属电极、第一绝缘片、第二绝缘片和微型高频电流互感器；第一绝缘片和第二绝缘片相对设置在开关柜壳体的内壁和外壁上；第一金属电极和第二金属电极分别固定安装在第一绝缘片和第二绝缘片上；复合局放传感器与第一金属电极固定电连接，用于检测局部放电信号；微型高频电流互感器与第二金属电极电连接；微型高频电流互感器和开关柜壳体均接地。本申请能够解决现有技术中局放信号传输衰减严重，且检测装置要么不易安装，要么易于受到环境因素影响，无法检测到准确的局放信号的技术问题。

Description

一种高压开关柜的局部放电信号检测系统

技术领域

本申请涉及局部放电检测技术领域，尤其涉及一种高压开关柜的局部放电信号检测系统。

背景技术

高压开关柜作为电力系统重要的设备之一，为了保障开关柜的安全运行，通常会对其进行带电局部放电(以下简称“局放”)检测，以便及早发现绝缘缺陷，为运检人员提供维修建议。对高压开关柜进行局放检测的常规检测手法有以下几种：

暂态地电压局放检测法，如图3所示，当开关柜内发生局部放电时，会向外释放电磁波信号，当遇到不连续的金属断开或绝缘连接处，局放行波会从开关柜内传播至外表面，在开关金属柜外表面产生暂态地电压，即而被安装在开关柜壳体上的地电波传感器检测。当开关柜表面无金属孔时，则无法采用该方法检测。且地电波在传输过程中损耗较大，信号衰减大。同时，地电波传感器通常只能安装在开关柜正面和背面检测，受其检测位置影响，其灵敏度普遍不高。

特高频局放检测法，如图4所示，当开关柜内发生局部放电时，也会向外释放特高频信号，通过检测这种电磁波信号也可实现局部放电的检测。当开关柜表面无金属孔时，则无法采用该方法检测；容易受到环境中手机信号、雷达信号、电机碳刷火花等电磁波干扰信号的影响，这种干扰信号可能会影响特高频检测的准确性。

超声波局放检测法，如图5所示，设备发生局部放电时，电荷的迅速释放及迁移会造成局放源周边的绝缘介质振动，形成超声波信号，可在开关柜上安装超声波局放传感器检测。但受周围环境的机械振动影响较大，如马达、风机等会产生环境干扰噪音，影响检测有效性；通常超声波传感器通常安装在开关柜外部，而超声波是一种声波，其在传播经过金属开关柜门时，信号的衰减也较大。

脉冲电流局放检测法，是在开关柜的电缆进出线电缆的铠装接地线上安装高频脉冲电流传感器(以下简称“HFCT”)进行局放检测，如图6所示，该方法检测灵敏度虽然较高，但测试时通常要打开电缆槽在其电缆铠装接地线上安装HFCT传感器进行局放测试。从安全方面考虑，通常不能够随意带电打开电缆槽，测试时则不能够安装HFCT传感器进行局放带电检测。

发明内容

本申请提供了一种高压开关柜的局部放电信号检测系统，解决了现有技术中局放信号传输衰减严重，且检测装置要么不易安装，要么易于受到环境因素影响，无法检测到准确的局放信号的技术问题。

本申请第一方面提供了一种高压开关柜的局部放电信号检测系统，包括：复合局放传感器、第一金属电极、第二金属电极、第一绝缘片、第二绝缘片和微型高频电流互感器；

所述第一绝缘片和所述第二绝缘片相对设置在开关柜壳体的内壁和外壁上；

所述第一金属电极和所述第二金属电极分别固定安装在所述第一绝缘片和所述第二绝缘片上；

所述复合局放传感器与所述第一金属电极固定电连接，用于检测局部放电信号；

所述微型高频电流互感器与所述第二金属电极电连接；

所述微型高频电流互感器和所述开关柜壳体均接地。

作为优选地，所述复合局放传感器包括：菱形磁吸式金属电极、金属绝缘电极、非接触式超声波探头、信号放大模块、变频模块和滤波模块；

所述菱形磁吸式金属电极、所述金属绝缘电极和所述非接触式超声波探头均与所述信号放大模块相连，用于获取局部放电时的地电波信号、特高频电磁波信号和超声波信号；

所述信号放大模块与所述变频模块通信连接；

所述变频模块与所述滤波模块通信连接。

作为优选地，所述菱形磁吸式金属电极的数量和所述金属绝缘电极的数量均为2个。

作为优选地，所述信号放大模块包括地电波信号放大子模块、电磁波信号放大子模块和超声波信号放大子模块。

作为优选地，所述变频模块包括地电波信号变频子模块、电磁波信号变频子模块和超声波信号变频子模块。

作为优选地，还包括：局部放电测试装置；

所述局部放电测试装置与所述微型高频电流互感器相连，用于接收局部放电信号的感应信号，并进行局部放电测试操作。

作为优选地，还包括：告警模块；

所述告警模块与所述局部放电测试装置通信连接，用于在存在局部放电的情况下提供告警信号。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请提供了一种高压开关柜的局部放电信号检测系统，包括：复合局放传感器、第一金属电极、第二金属电极、第一绝缘片、第二绝缘片和微型高频电流互感器；第一绝缘片和第二绝缘片相对设置在开关柜壳体的内壁和外壁上；第一金属电极和第二金属电极分别固定安装在第一绝缘片和第二绝缘片上；复合局放传感器与第一金属电极固定电连接，用于检测局部放电信号；微型高频电流互感器与第二金属电极电连接；微型高频电流互感器和开关柜壳体均接地。

本申请中提供的高压开关柜的局部放电信号检测系统，通过复合局放传感器获取局部放电信号，然后通过开关柜壳体内外设置的绝缘片和金属电极形成的耦合电容可以将信号耦合出来，并发送给微型高频电流互感器，进而形成准确的局部放电信号，避免了直接通过检测装置获取强衰减信号效率较差的问题；而且所有装置安装在开关柜壳体上，不对开关柜内部器件造成任何影响，便于安装，通过耦合和互感的方式获取局放信号也能避免环境因素的影响。因此，本申请能够解决现有技术中局放信号传输衰减严重，且检测装置要么不易安装，要么易于受到环境因素影响，无法检测到准确的局放信号的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种高压开关柜的局部放电信号检测系统结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种高压开关柜的局部放电信号检测系统的局放检测原理电路图；

图3为本申请背景技术提供的开关柜暂态地电压局放检测法原理示意图；

图4为本申请背景技术提供的开关柜特高频局放检测法原理示意图；

图5为本申请背景技术提供的开关柜超声波局放检测法原理示意图；

图6为本申请背景技术提供的脉冲电流局放检测法原理示意图；

图7为本申请实施例提供的复合局放传感器的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的基于三维高压开关柜的局部放电信号测试系统结构示意图；

附图标记：

复合局放传感器1；第一金属电极2；第二金属电极3；第一绝缘片4；第二绝缘片5；开关柜壳体6；微型高频电流互感器7；信号处理模块81；信号分析模块82；第一菱形磁吸式金属电极111；第二菱形磁吸式金属电极112；第一金属绝缘电极121；第二金属绝缘电极122；非接触式超声波探头13、信号放大模块14；地电波信号放大子模块141；电磁波信号放大子模块142；超声波信号放大子模块143；变频模块15；地电波信号变频子模块151、电磁波信号变频子模块152和超声波信号变频子模块153；滤波模块16。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1，本申请实施例中一种高压开关柜的局部放电信号检测系统结构示意图。

一种高压开关柜的局部放电信号检测系统，包括：复合局放传感器1、第一金属电极2、第二金属电极3、第一绝缘片4、第二绝缘片5和微型高频电流互感器7；第一绝缘片4和第二绝缘片5相对设置在开关柜壳体6的内壁和外壁上；第一金属电极2和第二金属电极3分别固定安装在第一绝缘片4和第二绝缘片5上；复合局放传感器1与第一金属电极2固定电连接，用于检测局部放电信号；微型高频电流互感器7与第二金属电极3电连接；微型高频电流互感器7和开关柜壳体6均接地。

本申请实施例中提供的高压开关柜的局部放电信号检测系统，通过复合局放传感器获取局部放电信号，然后通过开关柜壳体内外设置的绝缘片和金属电极形成的耦合电容可以将信号耦合出来，并发送给微型高频电流互感器，进而形成准确的局部放电信号，避免了直接通过检测装置获取强衰减信号效率较差的问题；而且所有装置安装在开关柜壳体上，不对开关柜内部器件造成任何影响，便于安装，通过耦合和互感的方式获取局放信号也能避免环境因素的影响。因此，本申请实施例能够解决现有技术中局放信号传输衰减严重，且检测装置要么不易安装，要么易于受到环境因素影响，无法检测到准确的局放信号的技术问题。

以上为本申请实施例提供的一种高压开关柜的局部放电信号检测系统的第一实施例，以下为本申请实施例提供的一种高压开关柜的局部放电信号检测系统的第二实施例。

请参阅图1，本实施例中的高压开关柜的局部放电信号检测系统，包括：复合局放传感器1、第一金属电极2、第二金属电极3、第一绝缘片4、第二绝缘片5和微型高频电流互感器7；第一绝缘片4和第二绝缘片5相对设置在开关柜壳体6的内壁和外壁上；第一金属电极2和第二金属电极3分别固定安装在第一绝缘片4和第二绝缘片5上；复合局放传感器1与第一金属电极2固定电连接，用于检测局部放电信号；微型高频电流互感器7与第二金属电极3电连接；微型高频电流互感器7和开关柜壳体6均接地。

需要说明的是，微型高频电流互感器7也即微型HFCT传感器，检测频率达到100MHz，并进行金属屏蔽，其屏蔽效果好，外部噪音干扰小，检测准确性高。

具体的工作过程为：请参阅图2，图2为本实施例高压开关柜的局部放电信号检测系统的局放检测等效电路图，其中，C₀：复合局放传感器1对地的浮游电容；C₁：开关柜壳体6与第一金属电极2形成的耦合电容；C₂：开关柜壳体6与第二金属电极3形成的耦合电容；L₁：开关柜壳体6与对地的等效电抗，其电抗为1～10μH；L₂：第二金属电极3与对地的等效电抗，其电抗为10～30mH；R₁：开关柜壳体6与对地的等效电阻，其电阻为1～10μΩ；R₂：第二金属电极3与对地的等效电阻，其电阻为1～10μΩ。当高压开关柜内发生局部放电时，局放信号就会被复合局放传感器1检测到，检测信号通过C1、C2和两个绝缘片形成的高频电容回路将信号耦合出来，耦合信号经由微型高频电流互感器7检测，得到待测试检测信号；待测试检测信号可以通过同轴信号线传输给局放测试装置进行局放测试操作。

作为更进一步地，本实施例的高压开关柜的局部放电信号检测系统中的复合局放传感器1包括：菱形磁吸式金属电极、金属绝缘电极、非接触式超声波探头13、信号放大模块14、变频模块15和滤波模块16。

菱形磁吸式金属电极、金属绝缘电极和非接触式超声波探头13均与信号放大模块14相连，用于获取局部放电时的地电波信号、特高频电磁波信号和超声波信号；信号放大模块14与变频模块15通信连接；变频模块15与滤波模块16通信连接。

需要说明的是，请参阅图7，菱形磁吸式金属电极和金属绝缘电极的安装分布情况如图7所示；而其中的信号放大模块14和变频模块15均包括独立三路处理模块，是为了分别处理获取到的地电波信号、特高频电磁波信号和超声波信号。本实施例中的复合局放传感器1集合了地电波局放传感器、特高频局放传感器和超声波局放传感器的功能，是一款复合式的局放传感器，功能强大，检测灵敏度高，此传感器无需停电即可安装，操作简单，安全性高。

作为更进一步地，本实施例的高压开关柜的局部放电信号检测系统中的菱形磁吸式金属电极的数量和金属绝缘电极的数量均为2个。在图7中可以发现，2个菱形磁吸式金属电极对应设置，而2个金属绝缘电极也是对应设置，菱形磁吸式金属电极与金属绝缘电极之间相互间隔，可以将记作第一菱形磁吸式金属电极111、第二菱形磁吸式金属电极112、第一金属绝缘电极121和第二金属绝缘电极122。

作为更进一步地，本实施例的高压开关柜的局部放电信号检测系统中的信号放大模块14包括地电波信号放大子模块141、电磁波信号放大子模块142和超声波信号放大子模块143。

作为更进一步地，本实施例的高压开关柜的局部放电信号检测系统中的变频模块15包括地电波信号变频子模块151、电磁波信号变频子模块152和超声波信号变频子模块153。

作为更进一步地，本实施例的高压开关柜的局部放电信号检测系统中的还包括：局部放电测试装置；局部放电测试装置与微型高频电流互感器7相连，用于接收局部放电信号的感应信号，并进行局部放电测试操作。

需要说明的是，请参阅图8，其中包括局部放电测试装置；而局部放电测试装置8又可以详细的分为信号处理模块81和信号分析模块82；信号处理模块81主要是将检测到的局放信号进行放大、检波、滤波和模数转换等操作；而信号分析模块82则是将处理后的信号进行提取局放特征量信号水平、频次、相位、频率和时间等特征量，并通过各种三维、二维图谱及时域和频域分析局放信号，当有局放信号时通知运维人员。

作为更进一步地，本实施例的高压开关柜的局部放电信号检测系统中的还包括：告警模块；告警模块与局部放电测试装置通信连接，用于在存在局部放电的情况下提供告警信号。报警模块未经图示画出，但是报警模块可以包括声光报警，或者指定不同级别报警，这个可以根据实际情况设定，在此不作赘述。

本申请实施例中提供的高压开关柜的局部放电信号检测系统，通过复合局放传感器获取局部放电信号，然后通过开关柜壳体内外设置的绝缘片和金属电极形成的耦合电容可以将信号耦合出来，并发送给微型高频电流互感器7，进而形成准确的局部放电信号，避免了直接通过检测装置获取强衰减信号效率较差的问题；而且所有装置安装在开关柜壳体上，不对开关柜内部器件造成任何影响，便于安装，通过耦合和互感的方式获取局放信号也能避免环境因素的影响。因此，本申请实施例能够解决现有技术中局放信号传输衰减严重，且检测装置要么不易安装，要么易于受到环境因素影响，无法检测到准确的局放信号的技术问题。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种高压开关柜的局部放电信号检测系统，包括：复合局放传感器、第一金属电极、第二金属电极、第一绝缘片、第二绝缘片和微型高频电流互感器；

所述第一绝缘片和所述第二绝缘片相对设置在开关柜壳体的内壁和外壁上；

所述第一金属电极和所述第二金属电极分别固定安装在所述第一绝缘片和所述第二绝缘片上；

所述复合局放传感器与所述第一金属电极固定电连接，用于检测局部放电信号；

所述微型高频电流互感器与所述第二金属电极电连接；

所述微型高频电流互感器和所述开关柜壳体均接地。

2.根据权利要求1所述的高压开关柜的局部放电信号检测系统，其特征在于，所述复合局放传感器包括：菱形磁吸式金属电极、金属绝缘电极、非接触式超声波探头、信号放大模块、变频模块和滤波模块；

所述菱形磁吸式金属电极、所述金属绝缘电极和所述非接触式超声波探头均与所述信号放大模块相连，用于获取局部放电时的地电波信号、特高频电磁波信号和超声波信号；

所述信号放大模块与所述变频模块通信连接；

所述变频模块与所述滤波模块通信连接。

3.根据权利要求2所述的高压开关柜的局部放电信号检测系统，其特征在于，所述菱形磁吸式金属电极的数量和所述金属绝缘电极的数量均为2个。

4.根据权利要求2所述的高压开关柜的局部放电信号检测系统，其特征在于，所述信号放大模块包括地电波信号放大子模块、电磁波信号放大子模块和超声波信号放大子模块。

5.根据权利要求2所述的高压开关柜的局部放电信号检测系统，其特征在于，所述变频模块包括地电波信号变频子模块、电磁波信号变频子模块和超声波信号变频子模块。

6.根据权利要求1所述的高压开关柜的局部放电信号检测系统，其特征在于，还包括：局部放电测试装置；

所述局部放电测试装置与所述微型高频电流互感器相连，用于接收局部放电信号的感应信号，并进行局部放电测试操作。

7.根据权利要求6所述的高压开关柜的局部放电信号检测系统，其特征在于，还包括：告警模块；

所述告警模块与所述局部放电测试装置通信连接，用于在存在局部放电的情况下提供告警信号。

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