CN114859188A - 一种配电台区高压设备故障监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电台区高压设备故障监测装置及方法，所述装置包括三相陶瓷电容绝缘子、分压电容器、检测阻抗、切换开关、信号监测单元和信号处理单元。所述三相陶瓷电容绝缘子内置电容器与分压电容器的电容材质相同，所述分压电容器可以与三相陶瓷电容绝缘子装配为一体，分别引出用于过电压监测和局放监测的两个端子，也可与检测阻抗等装配在一起，成为二次设备的一部分，可根据实际工程需要选择不同的装配方式。本发明通过信号处理单元对切换开关的控制，实现过电压监测和局部放电监测的自动化转换。与传统监测设备相比，本发明兼备过电压和局放两种模式的监测，且适应性高，不会影响原有设备的电气性能。实现方式简单，适合大规模应用。
Description
技术领域
本申请实施例涉及设备故障检测技术领域，特别涉及一种配电台区高压设备故障监测装置及方法。
背景技术
配电台区高压侧设备众多，绝缘损坏故障常有发生，仅过去两年，配电变压器与柱上断路器的故障率就达到了4％。但针对配变台区的配变、防雷装置、熔断器、柱上断路器、计量装置等设备局部放电尚无有效的绝缘监测手段，当高压电气设备长期存在局部放电时,会加速设备老化,最终导致故障发生，引起设备损毁、用户停电投诉。
当前针对配电台区高压侧配变、防雷装置、熔断器、柱上断路器、计量装置等设备局部放电及过电压监测方面尚无经济、方便的方法。运行维护单位只能通过停电检测配电变压器的运行状态，然而配电设备的数量巨大，停电检测将造成用户停电，且巨大的工作量，使停电检测无法实施，无法及时掌握配电设备的状态。
因此，对于配电台区高压侧设备局部放电检测及过电压监测具有一定的工程价值。实现设备局放和过电的自动化监测，保障配电台区高压侧设备的安全稳定运行，具有重大的实践意义。
发明内容
本申请提供了一种配电台区高压设备故障监测装置及方法，以解决现有技术中配电台区高压侧设备局部放电检测及过电压监测无法兼顾的问题。
本申请采用的技术方案如下：
一种配电台区高压设备故障监测装置，所述装置包括三相陶瓷电容绝缘子、分压电容器、检测阻抗、切换开关、信号监测单元和信号处理单元；
所述三相陶瓷电容绝缘子一端与配电台区高压母线三相连接，另一端与所述分压电容器一端连接，所述分压电容器另一端与所述检测阻抗一端连接，所述检测阻抗另一端与地三相连接；
所述切换开关包括动触头、第一静触头和第二静触头；所述第一静触头连接至三相陶瓷电容绝缘与分压电容器之间，所述第二静触头连接至分压电容器与检测阻抗之间；
所述信号监测单元与动触头连接，且信号监测单元的外壳与地三相连接；所述信号处理单元与信号监测单元无线连接；
所述切换开关用于切换装置监测故障状态；当动触头与第一静触头连接时，所述监测装置处于过电压监测状态；当动触头与第二静触头连接时，所述监测装置处于局部放电监测状态；
所述信号监测单元被配置为在过电压监测状态时监测过电压脉冲信号和在局部放电监测时监测局部放电电压脉冲信号；
所述信号处理单元被配置为获取分析信号监测单元发送的过电压脉冲信号或局部放电电压脉冲信号，根据过电压脉冲信号或局部放电电压脉冲信号生成用于控制切换开关切换的第一控制指令或第二控制指令并发送给信号监测单元。
优选的，所述信号处理单元被配置为：当所述动触头与第一静触头连接时，获取信号监测单元发送的过电压脉冲信号，判断故障是否为雷击过电压，如果是，则启动预警功能，如果不是，生成用于控制所述切换开关上的动触头与第一静触头断开连接、并与第二静触头连接的第二控制指令。采用此项方案，可实现配电台区高压侧设备过电压故障的自动化监测并与配电台区高压侧设备局部放电故障监测之间的切换。
优选的，所述信号处理单元被配置为：当所述动触头与第二静触头连接时，获取信号监测单元发送的局部放电电压脉冲信号，判断故障是否为局部放电，如果是，则启动预警功能，如果不是，生成用于控制所述切换开关上的动触头与第二静触头断开连接、并与第一静触头连接的第一控制指令。采用此项方案，可实现配电台区高压侧设备局部放电故障的自动化监测并与配电台区高压侧设备过电压故障监测之间的切换。
优选的，所述三相陶瓷电容绝缘子内置电容器与分压电容器均为聚乙酯电容。聚陶瓷材料的电容具有绝缘电阻高，耐热性好，适合于耦合,滤波,整流和计时电路中,在远程通讯,数据处理,工业仪表和自动控制系统的设备中得到运用。并且该种材料的造价低，适合大范围的电力、电器设备的应用，更具有经济价值。
本申请还公开一种配电台区高压设备故障监测装置方法：
所述方法包括以下步骤：
获取动触头与第一静触头连接时三相母线的过电压脉冲信号；
根据获取到的过电压脉冲信号判断故障是否为雷击过电压；
如果是，则启动预警功能，得到对应的故障台区；
如果不是，生成用于控制切换开关切换的第一控制指令；所述第一控制指令指示动触头连接至第二静触头；
获取动触头与第二静触头连接时三相母线的局部放电电压脉冲信号；
根据获取的局部放电电压脉冲信号判断故障是否为局部放电；
如果是，则启动预警功能，确定放电台区，判断放电类型；
如果不是，生成用于控制切换开关切换的第二控制指令；所述第二控制指令指示动触头连接至第一静触头。
优选的，所述获取动触头与第一静触头连接时三相母线的过电压脉冲信号的步骤包括：
获取三相母线过电压电流脉冲信号；
将所述过电压电流脉冲信号转换为过电压脉冲信号。
此项方案利用电路中的三相陶瓷电容绝缘子耦合从三相母线得到的过电压电流脉冲信号，并通过电路中的检测阻抗将耦合之后的过电压电流脉冲信号转换为过电压脉冲信号。
优选的，所述获取动触头与第二静触头连接时三相母线的局部放电电压脉冲信号的步骤包括：
获取三相母线局部放电电流脉冲信号；
将所述电流脉冲信号转换为局部放电电压脉冲信号。
此项方案利用电路中的三相陶瓷电容绝缘子耦合从三相母线得到的局部放电电流脉冲信号，并通过电路中的检测阻抗将耦合之后的局部放电电流脉冲信号转换为局部放电电压脉冲信号。
优选的，所述得到对应故障台区的步骤包括：
获取过电压脉冲信号中的设备编号；
根据所述设备编号，确定设备编号对应的故障台区。
优选的，所述确定放电台区的步骤包括：
获取局部放电电压脉冲信号中的设备编号；
根据所述设备编号，确定设备编号对应的放电台区。
本申请提供了一种配电台区高压设备故障监测装置及方法，装置包括三相陶瓷电容绝缘子、分压电容器、检测阻抗、切换开关、信号监测单元和信号处理单元。所述三相陶瓷电容绝缘子、分压电容器和检测阻抗依次串联在母线与地面之间，所述切换开关包括动触头、第一静触头和第二静触头；所述第一静触头连接至三相陶瓷电容绝缘子与分压电容器之间，所述第二静触头连接至分压电容器与检测阻抗之间；所述信号监测单元与动触头连接，且信号监测单元的外壳与地三相连接；所述信号处理单元与信号监测单元无线连接；所述信号处理单元被配置为获取分析信号监测单元发送的过电压脉冲信号或局部放电电压脉冲信号，根据过电压脉冲信号或局部放电电压脉冲信号生成用于控制切换开关切换的控制指令并发送给信号监测单元。本发明通过信号处理单元对切换开关的控制，实现过电压监测和局部放电监测的自动化转换。与传统监测设备相比，本发明兼备过电压和局放两种模式的监测，且适应性高，不会影响原有设备的电气性能。实现方式简单，适合大规模应用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。
图1为一种配电台区高压设备故障监测装置及方法在一种实施例下的装置示意图；
图2为一种配电台区高压设备故障监测装置及方法在一种实施例下的方法流程图。
图中：1三相陶瓷电容绝缘子、2分压电容器、3检测阻抗、4切换开关、41动触头、 42第一静触头、43第二静触头、5信号监测单元、6信号处理单元。
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、完整的描述，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。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所述技术领域的技术人员所理解。
参考图1，为本申请一种配电台区高压设备故障监测装置及方法在一种实施例下的装置示意图；
由图1可知，本申请提供的一种配电台区高压设备故障监测装置及方法中的监测装置，所述装置包括三相陶瓷电容绝缘子1、分压电容器2、检测阻抗3、切换开关4、信号监测单元5和信号处理单元6；
所述三相陶瓷电容绝缘子1一端与配电台区高压母线三相连接，另一端与所述分压电容器2一端连接，所述分压电容器2另一端与所述检测阻抗3一端连接，所述检测阻抗3另一端与地三相连接；
所述切换开关4包括动触头41、第一静触头42和第二静触头43；所述第一静触头42连接至三相陶瓷电容绝缘子1与分压电容器2之间，所述第二静触头43连接至分压电容器2与检测阻抗3之间；
所述信号监测单元5与动触头41连接，且信号监测单元5的外壳与地三相连接；所述信号处理单元6与信号监测单元5无线连接；
所述切换开关4用于切换装置监测故障状态；当动触头41与第一静触头42连接时，所述监测装置处于过电压监测状态；当动触头41与第二静触头43连接时，所述监测装置处于局部放电监测状态；
所述信号监测单元5被配置为在过电压监测状态时监测过电压脉冲信号和在局部放电监测时监测局部放电电压脉冲信号；
所述信号处理单元6被配置为获取分析信号监测单元5发送的过电压脉冲信号或局部放电电压脉冲信号，根据过电压脉冲信号或局部放电电压脉冲信号生成用于控制切换开关4切换的第一控制指令或第二控制指令并发送给信号监测单元5。
具体的，在本实施例中，由所述三相陶瓷电容绝缘子1、分压电容器2、检测阻抗3构成了电压脉冲信号转换装置，所述电压脉冲信号转换装置将三相母线过电压电流脉冲信号转换为三相母线过电压脉冲信号或三相母线局部放电电流脉冲信号转换三相母线局部放电脉冲信号，其中，所述三相陶瓷电容绝缘子1被配置为耦合从三相母线得到的三相母线过电压电流脉冲信号或三相母线局部放电电流脉冲信号；
所述切换开关4包括动触头41、第一静触头42、第二静触头43，切换开关4的架构与单刀双掷开关类似但与其有着明显区别，传统单刀双掷开关是需要人工控制其中开关的切换，本申请所述的切换开关4则是根据信号处理单元6与信号监测单元5之间的指令传输并由信号监测单元5自动控制，可根据设备的实时状态自动切换；
所述信号监测单元5与信号处理单元6之间是利用无线网连接，需要说明的是所述无线网的种类可以是CDMA、GPRS、CDPD等，在此不做限制；所述信号监测单元5被配置为获取过电压监测状态时监测过电压电压脉冲信号和在局部放电监测时监测局部放电电压脉冲信号，并且向信号处理单元6发送过电压脉冲信号或局部放电电压脉冲信号；信号监测单元5还需要交流或直流电源供能；
所述信号处理单元6接收信号监测单元发送的过电压脉冲信号或局部放电电压脉冲信号，并根据获取的信号向信号处理单元发送第一控制指令或第二控制指令，从而控制切换开关4的切换，信号处理单元6通过无线网或以太网等方式与信号监测单元5通讯，分析处理故障数据，控制切换开关4开断，并具有故障预警功能。
进一步地，所述信号处理单元6被配置为：当所述动触头41与第一静触头42连接时，获取信号监测单元5发送的过电压脉冲信号，判断故障是否为雷击过电压，如果是，则启动预警功能，如果不是，生成用于控制所述切换开关4上的动触头41与第一静触头 42断开连接、并与第二静触头43连接的第二控制指令。
进一步的，所述信号处理单元6被配置为：当所述动触头41与第二静触头43连接时，获取信号监测单元5发送的局部放电电压脉冲信号，判断故障是否为局部放电，如果是，则启动预警功能，如果不是，生成用于控制所述切换开关4上的动触头41与第二静触头43断开连接、并与第一静触头42连接的第一控制指令。
所述三相陶瓷电容绝缘子1内置电容器与分压电容器2均为聚乙酯电容。常见电容材质一般有：瓷介电容器、涤纶电容器、聚苯乙烯电容器、聚丙烯电容器、独石电容器、云母电容器、纸介电容器、金属化纸介电容器、薄膜电容器、真空电容等，本方案采用的陶瓷电容器属于是瓷介电容器中的一种，瓷介电容器由于具有很多优良的特性，因此是一种性能优秀的电容器。它的主要特性如下：无极性，绝缘阻抗很高，频率特性优异(频率响应宽广)，而且介质损失很小。基于以上的优点，所以瓷介电容器被大量使用在模拟电路上。尤其是在信号交连的部分，必须使用频率特性良好，介质损失极低的电容器，方能确保信号在传送时，不致有太大的失真情形发生。因此采用陶瓷电容器，既有着瓷介电容器的绝缘电阻高，耐热性好介质损失很小等优点，又有着价格低廉的性质，造价低适合大范围的电力、电器设备的应用，因此可将该设备大范围铺设，更具有经济价值。
参考图2，为本申请一种配电台区高压设备故障监测装置及方法在一种实施例下的方法流程图；
由图2可知，本申请提供的一种配电台区高压设备故障监测装置及方法中的方法流程，所述方法包括以下步骤：
获取动触头41与第一静触头42连接时三相母线的过电压脉冲信号；
根据获取到的过电压脉冲信号判断故障是否为雷击过电压；
如果是，则启动预警功能，得到对应的故障台区；
如果不是，生成用于控制切换开关4切换的第一控制指令；所述第一控制指令指示动触头41连接至第二静触头43；
获取动触头41与第二静触头43连接时三相母线的局部放电电压脉冲信号；
根据获取的局部放电电压脉冲信号判断故障是否为局部放电；
如果是，则启动预警功能，确定放电台区，判断放电类型；
如果不是，生成用于控制切换开关4切换的第二控制指令；所述第二控制指令指示动触头41连接至第一静触头42。
进一步的，所述获取动触头41与第一静触头42连接时三相母线的过电压脉冲信号的步骤包括：
获取三相母线过电压电流脉冲信号；
将所述过电压电流脉冲信号转换为过电压脉冲信号。
具体的，所述获取三相母线过电压电流脉冲信号，获取的是经过三相陶瓷电容绝缘子耦合之后的三相母线过电压电流脉冲信号，并由检测阻抗3将获取的三相母线过电压电流脉冲信号转换为过电压脉冲信号。
进一步的，所述获取动触头41与第二静触头43连接时三相母线的局部放电电压脉冲信号的步骤包括：
获取三相母线局部放电电流脉冲信号；
将所述电流脉冲信号转换为局部放电电压脉冲信号。
具体的，所述获取三相母线局部放电电流脉冲信号，获取的是经过三相陶瓷电容绝缘子耦合之后的三相母线局部放电电流脉冲信号，并由检测阻抗3将获取的三相母线局部放电电流脉冲信号转换为局部放电电压脉冲信号。
进一步的，所述得到对应故障台区的步骤包括：
获取过电压脉冲信号中的设备编号；
根据所述设备编号，确定设备编号对应的故障台区。
进一步的，所述确定放电台区的步骤包括：
获取局部放电电压脉冲信号中的设备编号；
根据所述设备编号，确定设备编号对应的放电台区。
本申请通过信号监测单元5、信号处理单元6、切换开关4之间的指令与控制，实现了配电台区高压侧设备局部放电监测和配电台区高压侧设备过电压监测之间的相互切换并且可自动化运行，与传统监测设备相比，本发明兼备过电压和局放两种模式的监测，且适应性高，不会影响原有设备的电气性能。实现方式简单，适合大规模应用。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
最后应说明的是：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 (9)
1.一种配电台区高压设备故障监测装置，其特征在于，所述装置包括三相陶瓷电容绝缘子(1)、分压电容器(2)、检测阻抗(3)、切换开关(4)、信号监测单元(5)和信号处理单元(6)；
所述三相陶瓷电容绝缘子(1)一端与配电台区高压母线三相连接，另一端与所述分压电容器(2)一端连接，所述分压电容器(2)另一端与所述检测阻抗(3)一端连接，所述检测阻抗(3)另一端与地三相连接；
所述切换开关(4)包括动触头(41)、第一静触头(42)和第二静触头(43)；所述第一静触头(42)连接至三相陶瓷电容绝缘子(1)与分压电容器(2)之间，所述第二静触头(43)连接至分压电容器(2)与检测阻抗(3)之间；
所述信号监测单元(5)与动触头(41)连接，且信号监测单元(5)的外壳与地三相连接；所述信号处理单元(6)与信号监测单元(5)无线连接；
所述切换开关(4)用于切换装置监测故障状态；当动触头(41)与第一静触头(42)连接时，所述监测装置处于过电压监测状态；当动触头(41)与第二静触头(43)连接时，所述监测装置处于局部放电监测状态；
所述信号监测单元(5)被配置为在过电压监测状态时监测过电压脉冲信号和在局部放电监测时监测局部放电电压脉冲信号；
所述信号处理单元(6)被配置为获取分析信号监测单元(5)发送的过电压脉冲信号或局部放电电压脉冲信号，根据过电压脉冲信号或局部放电电压脉冲信号生成用于控制切换开关(4)切换的第一控制指令或第二控制指令并发送给信号监测单元(5)。
2.根据权利要求1所述一种配电台区高压设备故障监测装置，其特征在于，所述信号处理单元(6)被配置为：当所述动触头(41)与第一静触头(42)连接时，获取信号监测单元(5)发送的过电压脉冲信号，判断故障是否为雷击过电压，如果是，则启动预警功能；如果不是，生成用于控制所述切换开关(4)上的动触头(41)与第一静触头(42)断开连接、并与第二静触头(43)连接的第二控制指令。
3.根据权利要求1所述一种配电台区高压设备故障监测装置，其特征在于，所述信号处理单元(6)被配置为：当所述动触头(41)与第二静触头(43)连接时，获取信号监测单元(5)发送的局部放电电压脉冲信号，判断故障是否为局部放电，如果是，则启动预警功能；如果不是，生成用于控制所述切换开关(4)上的动触头(41)与第二静触头(43)断开连接、并与第一静触头(42)连接的第一控制指令。
4.根据权利要求1所述一种配电台区高压设备故障监测装置，其特征在于，所述三相陶瓷电容绝缘子(1)内置电容器与分压电容器(2)均为具有同温度系数的陶瓷电容。
5.一种配电台区高压设备故障监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取动触头(41)与第一静触头(42)连接时三相母线的过电压脉冲信号；
根据获取到的过电压脉冲信号判断故障是否为雷击过电压；
如果是，则启动预警功能，得到对应的故障台区；
如果不是，生成用于控制切换开关(4)切换的第一控制指令；所述第一控制指令指示动触头(41)连接至第二静触头(43)；
获取动触头(41)与第二静触头(43)连接时三相母线的局部放电电压脉冲信号；
根据获取的局部放电电压脉冲信号判断故障是否为局部放电；
如果是，则启动预警功能，确定放电台区，判断放电类型；
如果不是，生成用于控制切换开关(4)切换的第二控制指令；所述第二控制指令指示动触头(41)连接至第一静触头(42)。
6.根据权利要求5所述的一种配电台区高压设备故障监测方法，其特征在于，所述获取动触头(41)与第一静触头(42)连接时三相母线的过电压脉冲信号的步骤包括：
获取三相母线过电压电流脉冲信号；
将所述过电压电流脉冲信号转换为过电压脉冲信号。
7.根据权利要求5所述的一种配电台区高压设备故障监测方法，其特征在于，所述获取动触头(41)与第二静触头(43)连接时三相母线的局部放电电压脉冲信号的步骤包括：
获取三相母线局部放电电流脉冲信号；
将所述电流脉冲信号转换为局部放电电压脉冲信号。
8.根据权利要求5所述的一种配电台区高压设备故障监测方法，其特征在于，所述得到对应故障台区的步骤包括：
获取过电压脉冲信号中的设备编号；
根据所述设备编号，确定设备编号对应的故障台区。
9.根据权利要求5所述的一种配电台区高压设备故障监测方法，其特征在于，所述确定放电台区的步骤包括：
获取局部放电电压脉冲信号中的设备编号；
根据所述设备编号，确定设备编号对应的放电台区。
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