CN115453283A - 一种二合一的局放传感器检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二合一的局放传感器检测装置及方法，包括暂态地电波传感器和超声波传感器，二者分别通过信号采集模块和内置比较器连接处理器输入端，处理器输出端设有信号发生模块连接内置比较器，处理器输出端通过通讯模块将数据无线传输至控制终端。分别利用暂态地电波传感器和超声波传感器检测暂态地电压信号和超声波信号，通过采集的暂态地电压信号滤除背景噪声后，获得暂态地电压局放值，根据预置阀值判断局放是否报警；对于采集的超声波信号，根据预置的超声波故障类别来识别判断开关柜的局部放电是否属于局放故障；两种方法相结合来综合判断设备局部放电情况。
Description
技术领域
本发明属于电力工程技术领域，具体涉及一种二合一的局放传感器检测装置及方法。
背景技术
现阶段，我国电力系统对于电能的质量提出越来越高的要求，不仅要确保供电稳定可靠，而且供电的安全性也是重要要求。电力系统中，金属封闭开关设备得到广泛应用，因此开关柜运行的是否稳定可靠是重中之重，电气设备在运行的过程中由于受到高温、电压、振动以及其他化学作用，将会使得其绝缘性能降低，会产生局部放电现象，同时又会加速绝缘的恶化情况，人工监测采集数据并分析又发生数据误报的现象，给电力系统造成较大的经济损失。因此，对电力系统开关柜局部放电原因及其处理方法进行分析和探讨，具有重要意义。
当前检查开关柜局部放电的方法有：暂态对地电压法（TEV）、超高频法（UHF）、超声法、射频法（RF）、脉冲电流法（ERA）等。在上述方法中，暂态对地电压法（TEV）拥有较强的抗干扰能力、较高的灵敏度，是一种较为先进的带电检测技术。但是，现实情况是，由于变电站工作环境有着繁多的干扰源，工作人员所采用的TEV检测手段也较为单一，不利于开关柜局部放电检测工作的开展，制约了TEV检测方法在现场的应用。各种方法皆有利弊，且单一方法易受外界影响监测数据不全面，难以进行全面监测。而人工获取数据及分析现象极易发生误差造成数据误报现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于局部放电检测的二合一传感器装置及检测方法，保证检测开关柜绝缘缺陷数据判断能高效准确。
本发明采用的技术方案是，一种二合一的局放传感器检测装置，包括暂态地电波传感器、超声波传感器、信号采集模块、内置比较器、处理器和通讯模块，所述暂态地电波传感器和超声波传感器分别安装在开关柜箱体表面，所述超声波传感器通过信号采集模块连接处理器输入端，暂态地电波传感器通过内置比较器连接处理器输入端，处理器输出端设有信号发生模块连接内置比较器，所述通讯模块连接处理器输出端并将数据无线传输至控制终端。
进一步的，所述处理器包括控制单元、存储单元和数据分析单元，控制单元将接收的数据存储至存储单元，数据分析单元读取存储的数据并根据预设的阈值对监测数据进行初步判断。
进一步的，所述暂态地电波传感器与内置比较器之间连接有第一信号放大模块。
进一步的，所述第一信号放大模块放大倍数不超过10倍。
进一步的，所述超声波传感器与信号采集模块之间连接有第二号放大模块。
进一步的，所述处理器与内置比较器之间设有SR锁存器。
一种二合一的局放传感器检测装置的方法，包括：分别利用暂态地电波传感器和超声波传感器检测开关柜箱体内的暂态地电压信号和超声波信号，通过采集的暂态地电压信号滤除背景噪声后，获得暂态地电压局放值，根据预置阀值判断局放是否报警；对于采集的超声波信号，根据预置的超声波故障类别来识别判断开关柜的局部放电是否属于局放故障；两种方法相结合来综合判断设备局部放电情况。
进一步的，所述暂态地电压检测包括：
S1、装置上电后未运行前，拾取背景噪音信号Sb经过第一信号放大模块放大后发送给内置比较器；
S2、内置比较器通过ADC转换成数字Vb后传输给控制单元，控制单元将Vb存储在存储单元；
S3、当装置运行时，拾取信号Sh经过第一信号放大模块放大传输给内置比较器，同时控制单元调取存储单元中的Vb通过DAC转换成模拟量Sb后传输给信号发生模块，信号发生模块将Sb传输给内置比较器做滤除参考值，内置比较器将设备运行时的信号Sh减去滤除参考值Sb得到局放值Ss；
S4、通过ADC将Ss转换成Vs传输给控制单元，控制单元将Vs作为当前局放值存储在存储单元，完成一次局放监测，局放值根据预置阀值判断局放是否报警。
进一步的，所述超声波检测包括：
C1、设备运行前，利用超声波采集开关柜绝缘破坏局放声音做训练样本数据库，并对样本数据库进行预处理；
C2、提取显著性特征值，根据特征值将样本分类，完成训练；
C3、设备运行时，超声波实时采集开关柜局部放电声音，对实时采集的局部放电声音进行预处理，提取显著性特征值；
C4、将实时采集的局放放电显著性特征与样本分类中的特征值比对得到识别结果。
本发明的有益效果是：通过超声波与暂态地电压（TEV）测量二合一的方式反映开关柜内部设备局部放电情况，智能采集分析并传输数据，能够定性分析有无局部放电并初步判别局部放电强弱，估算局部放电量范围。TEV测量误差≤±20%，频带3MHz-100MHz,测量量程0~60dBmV；超声波测量精度≤±20%,峰值灵敏度≥60dB(V/(m/s)),检测灵敏度≤40dB,检测中心频率40kHz。通过分析背景噪声和局部放电信号的信号差异，对局部放电进行分析判断，可定量显示有无局部放电以及局放量，接收信号频率高、受外界干扰影响小，可以有效减少数据误报现象，极大地提高开关柜局部放电检测的灵敏度与可靠性，以便有效提高开关柜绝缘检测的能力。
该装置可以有效估算出开关柜内各设备局部放电情况及放电量，并判断出产生局放情况的位置，减少数据误报，从而减轻日常运检工作量，降低运维成本，并能有效地指明运检工作方向、预防事故的发生，减少因设备故障带来的损失。
附图说明
图1为本发明电气结构连接示意图；
图2为本发明方法流程图；
图中标记：1，暂态地电波传感器，2、超声波传感器，3、信号采集模块，4、内置比较器，5、处理器，51、控制单元，52、存储单元，53、数据分析单元，6、信号发生模块，7、通讯模块，8、第一信号放大模块，9、第二信号放大模块，10、SR锁存器。
具体实施方式
以下将结合说明书附图对本发明进一步解释说明，以便于本领域专业技术人员更好地理解。
实施例1
如图1-2所示，一种二合一的局放传感器检测装置，包括暂态地电波传感器1、超声波传感器2、信号采集模块3、内置比较器4、处理器5、信号发生模块6、通讯模块7、第一电信号放大器8和第二电信号放大器9。
所述暂态地电波传感器1和超声波传感器2分别安装在开关柜箱体表面，所述超声波传感器2通过信号采集模块3连接处理器5输入端，暂态地电波传感器1通过内置比较器4连接处理器5输入端，处理器5输出端设有信号发生模块9连接内置比较器4，所述通讯模块7连接处理器5输出端并将数据无线传输至控制终端。
所述处理器5包括控制单元51、存储单元52和数据分析单元53，控制单元51将接收的数据存储至存储单元52，数据分析单元53读取存储的数据并根据预设的阈值对监测数据进行初步判断。
所述暂态地电波传感器1与内置比较器4之间连接有第一信号放大模块8，上述暂态地电波传感器1采集的暂态地电压信号先通过第一信号放大模块8放大，第一信号放大模块8再将信号输入内置比较器4，使内置比较器4获取的信号更加清晰，提高后续检测的结果准确性。
由于传感器检测到的信号频率较高，因此，信号放大电路由宽频带运放构成，因此，为保证频谱特性，所述第一信号放大模块8放大倍数不超过10倍。
所述超声波传感器2与信号采集模块3之间连接有第二号放大模块9，上述超声波传感器2采集的超声波信号先通过第二信号放大模块9放大，第二信号放大模块9再将信号采集模块3，使信号采集模块3获取的信号更加清晰，提高后续检测的结果准确性。
由于暂态地电波传感器1测量的脉冲电压信号持续时间为纳秒级，为避免测量的数据遗漏，所述处理器5与内置比较器4之间设有SR锁存器10，等待处理器5取值并处理后再将SR锁存器10复位然后重新接收数据
实施例2
一种二合一的局放传感器检测装置的方法，包括：分别利用暂态地电波传感器1和超声波传感器2检测开关柜箱体内的暂态地电压信号和超声波信号，通过采集的暂态地电压信号滤除背景噪声后，获得暂态地电压局放值，根据预置阀值判断局放是否报警；对于采集的超声波信号，根据预置的超声波故障类别来识别判断开关柜的局部放电是否属于局放故障；两种方法相结合来综合判断设备局部放电情况。
进一步的，所述暂态地电压检测包括：
S1、装置上电后未运行前，拾取背景噪音信号Sb经过第一信号放大模块8放大后发送给内置比较器4；
S2、内置比较器4通过ADC转换成数字Vb后传输给控制单元51，控制单元51将Vb存储在存储单元52；
S3、当装置运行时，拾取信号Sh经过第一信号放大模块8放大传输给内置比较器4，同时控制单元51调取存储单元52中的Vb通过DAC转换成模拟量Sb后传输给信号发生模块6，信号发生模块6将Sb传输给内置比较器4做滤除参考值，内置比较器4将设备运行时的信号Sh减去滤除参考值Sb得到局放值Ss；
S4、通过ADC将Ss转换成Vs传输给控制单元51，控制单元51将Vs作为当前局放值存储在存储单元52，完成一次局放监测，局放值根据预置阀值判断局放是否报警。
进一步的，所述超声波检测包括：
C1、设备运行前，利用超声波传感器2采集开关柜绝缘破坏局放信号Ca通过信号采集模块3传输至控制单元51，控制单元将Ca存储在存储单元52，作为训练样本数据库，并通过数据分析单元53对样本数据库进行预处理；
C2、提取Ca显著性特征值Da，根据特征值Da将样本分类，完成训练；
C3、设备运行时，超声波传感器2实时采集开关柜局部放电信号Cb，通过信号采集模块3传输至控制单元51，控制单元将Cb存储在存储单元52，对实时采集的局部放电信号Cb进行预处理，提取显著性特征值Db；
C4、将实时采集的局放放电显著性特征值Db与样本分类中的特征值Da比对得到局放值Dc。
再结合暂态地电压局放值Ss与超声波局放值Dc综合判断局放程度，无线通讯模块将测量信号无线传输至控制终端，对监测数据存储并进一步分析处理，获得准确的局放位置和局放量，有效地指明运检工作方向、预防事故的发生，减少因设备故障带来的损失。
Claims (9)
1.一种二合一的局放传感器检测装置，其特征在于，包括暂态地电波传感器、超声波传感器、信号采集模块、内置比较器、处理器和通讯模块，所述暂态地电波传感器和超声波传感器分别安装在开关柜箱体表面，所述超声波传感器通过信号采集模块连接处理器输入端，暂态地电波传感器通过内置比较器连接处理器输入端，处理器输出端设有信号发生模块连接内置比较器，所述通讯模块连接处理器输出端并将数据无线传输至控制终端。
2.根据权利要求1所述的一种二合一的局放传感器检测装置，其特征在于，所述处理器包括控制单元、存储单元和数据分析单元，控制单元将接收的数据存储至存储单元，数据分析单元读取存储的数据并根据预设的阈值对监测数据进行初步判断。
3.根据权利要求1所述的一种二合一的局放传感器检测装置，其特征在于，所述暂态地电波传感器与内置比较器之间连接有第一信号放大模块。
4.根据权利要求3所述的一种二合一的局放传感器检测装置，其特征在于，所述第一信号放大模块放大倍数不超过10倍。
5.根据权利要求1所述的一种二合一的局放传感器检测装置，其特征在于，所述超声波传感器与信号采集模块之间连接有第二号放大模块。
6.根据权利要求1所述的一种二合一的局放传感器检测装置，其特征在于，所述处理器与内置比较器之间设有SR锁存器。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种二合一的局放传感器检测装置的方法，其特征在于，包括：分别利用暂态地电波传感器和超声波传感器检测开关柜箱体内的暂态地电压信号和超声波信号，通过采集的暂态地电压信号滤除背景噪声后，获得暂态地电压局放值，根据预置阀值判断局放是否报警；对于采集的超声波信号，根据预置的超声波故障类别来识别判断开关柜的局部放电是否属于局放故障；两种方法相结合来综合判断设备局部放电情况。
8.根据权利要求7所述的一种二合一的局放传感器检测装置的方法，其特征在于，所述暂态地电压检测包括：
S1、装置上电后未运行前，拾取背景噪音信号Sb经过第一信号放大模块放大后发送给内置比较器；
S2、内置比较器通过ADC转换成数字Vb后传输给控制单元，控制单元将Vb存储在存储单元；
S3、当装置运行时，拾取信号Sh经过第一信号放大模块放大传输给内置比较器，同时控制单元调取存储单元中的Vb通过DAC转换成模拟量Sb后传输给信号发生模块，信号发生模块将Sb传输给内置比较器做滤除参考值，内置比较器将设备运行时的信号Sh减去滤除参考值Sb得到局放值Ss；
S4、通过ADC将Ss转换成Vs传输给控制单元，控制单元将Vs作为当前局放值存储在存储单元，完成一次局放监测，局放值根据预置阀值判断局放是否报警。
9.根据权利要求7所述的一种二合一的局放传感器检测装置的方法，其特征在于，所述超声波检测包括：
C1、设备运行前，利用超声波采集开关柜绝缘破坏局放声音做训练样本数据库，并对样本数据库进行预处理；
C2、提取显著性特征值，根据特征值将样本分类，完成训练；
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