CN115932492A - 一种油纸电容式套管故障检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力领域，尤其涉及油纸电容式套管故障检测系统和方法，系统包括特高频传感器、压力传感器、信号检测模块、信号传输模块、电源模块和数据显示终端；所述特高频传感器和所述压力传感器分布连接所述信号检测模；所述信号检测模块通过所述信号传输模块连接所述数据显示终端；所述电源模块用于供能。油纸电容式套管故障检测系统能够对绝缘套管的内部压力以及局部放电信号强度进行检测，通过将大量样本学习建立的内部压力和局部放电信号强度进行对比，从而判断出该绝缘套管是否存在缺陷以及存在缺陷的情况下该缺陷的类型。

Description

一种油纸电容式套管故障检测系统和方法

技术领域

本发明属于电力领域，尤其涉及一种油纸电容式套管故障检测系统和方法。

背景技术

油纸绝缘套管是油浸式电力变压器的关键部件，也是当前电网中用量最大的套管类型。国际大电网会议（CIGRE）工作组2018年统计指出，全世界油浸电容式套管占变压器套管总量的比例高达69%。CIGRE工作组A2.37于2015年统计指出，在变压器的起火或爆炸事故中，由套管所引起的故障超30%。国内2009年-2011年220kV及以上电压等级变压器的事故统计表明：套管故障导致的变压器非计划停运次数高达24次。中国电科院统计分析了套管事故及原因，表明随着电压等级升高，套管故障次数也逐渐升高。因此，及时准确地对油纸绝缘套管进行绝缘状态检测，对保障套管及变压器的安全稳定运行至关重要。然后在绝缘套管的生产过程中，由于选材、工业设计、制造技术、运输过程、安装过程等原因造成绝缘问题上的瑕疵，如果不能及时发现这些问题，绝缘套管在运行过程中可能会产生局部过热和局部放电等典型缺陷，缺陷严重时甚至会引起绝缘套管设备起火爆炸，严重影响电网和人身安全，在目前现有的技术下，套管等设备常见的状态检测手段有红外测温、相对介质损耗因数测量。红外测温能够快速发现电流制热型缺陷和整体的电压制热型缺陷，但是对于套管进线关键区域这种小范围集中型缺陷难以发现，而这种关键区域的缺陷恰恰可能迅速发展成恶性故障；而相对介质损耗因数测量需要对设备末屏进行改造，增加了设备运行风险，并且此类测量技术也难以发现套管进线关键区域的小范围缺陷。

发明内容

为了解决或者改善上述问题，本发明提供了一种油纸电容式套管故障检测系统和方法，具体技术方案如下：

本发明提供一种油纸电容式套管故障检测系统，包括：特高频传感器、压力传感器、信号检测模块、信号传输模块、电源模块和数据显示终端；所述特高频传感器和所述压力传感器分布连接所述信号检测模；所述信号检测模块通过所述信号传输模块连接所述数据显示终端；所述电源模块用于供能。

优选的，所述特高频传感器和所述压力传感器用于采集套管内的局部放电信号和压力信号；所述信号检测模块根据所述局部放电信号和所述压力信号，确定继续采集/分析所述局部放电信号和所述压力信号，或者输出故障信号至所述数据显示终端。

优选的，系统还包括组合信号灯；所述信号检测模块根据预设阈值判断所述局部放电信号和所述压力信号为异常时，所述组合信号灯点亮对应颜色的灯。

优选的，所述信号检测模块，用于处理所述局部放电信号和所述压力信号，并根据接收到的信号判断绝缘套管内是否存在缺陷以及判断出信号类型；所述信号检测模块，还用于发送所述缺陷给所述组合信号灯，然后将判断结果传输至所述信号传输模块。

优选的，所述特高频传感器为外置式无线监测传感器，设置于绝缘套管的法兰盘的缝隙处，用于检测所述绝缘套管内部的局部放电信号。

优选的，所述压力传感器，通过定制的螺纹接口与所述绝缘套管的取油口紧密相连，用于检测所述绝缘套管内部的压力参数。

优选的，所述组合信号灯，设置有红、黄、绿三种颜色的信号灯，其中，绿色代表无缺陷，红色代表过压或漏油故障，黄色代表局部放电缺陷故障；所述组合信号灯与所述信号检测模块和所述电源模块通过高压电缆线直接相连。

优选的，所述数据显示终端，通过无线传输技术与所述信号传输处理模块相连；所述数据显示终端用于显示绝缘套管是否存在缺陷以及存在缺陷的情况下缺陷的类型，并积累样本以建立的内部压力和局部放电信号强度库。

本发明提供一种油纸电容式套管故障检测方法，包括：采集绝缘套管内部的压力值和局部放电值；根据所述压力值和局部放电值判断所述绝缘套管是否存在故障；存在故障则点亮对应颜色的指示灯并将对应数据输出。

本发明的有益效果为：油纸电容式套管故障检测系统能够对绝缘套管的内部压力以及局部放电信号强度进行检测，通过将大量样本学习建立的内部压力和局部放电信号强度进行对比，从而判断出该绝缘套管是否存在缺陷以及存在缺陷的情况下该缺陷的类型。

附图说明

图1是根据本发明的油纸电容式套管故障检测系统的示意图；

图2是根据本发明的用于检测绝缘套管的绝缘缺陷的方法的示意图。

主要附图标记说明：

1.套管本体，2.压力传感器，3. 特高频外置式无线局部放电信号传感器，4.信号检测模块，5.组合信号灯，6.电源模块，7.信号传输模块，8.数据显示终端。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

为了解决或者改善对背景所提出的问题，本发明提供如图1所示一种油纸电容式套管故障检测系统，包括：特高频传感器、压力传感器、信号检测模块、信号传输模块、电源模块和数据显示终端；所述特高频传感器和所述压力传感器分布连接所述信号检测模；所述信号检测模块通过所述信号传输模块连接所述数据显示终端；所述电源模块用于供能。

系统能够对绝缘套管的内部压力和局部放电信号进行检测并判断出该绝缘套管的缺陷类型，该检测系统包括：1.套管本体，2.压力传感器，3. 特高频外置式无线局部放电信号传感器，4.信号检测模块，5.组合信号灯，6.电源模块，7.信号传输模块，8.数据显示终端。该故障检测系统通过特高频传感器和压力传感器采集套管内的局部放电信号和压力信号，局部放电信号和压力信号直接输入至信号检测模块，信号检测模块内的CPU对收集到的信号进行判断，如果局部放电参数和压力参数正常，则持续对局部放电信号和压力信号进行采集并分析，若局部放电信号参数和压力信号参数不正常，组合信号灯相应颜色的灯会亮起，并将故障信号通过无线传输技术传输至数据显示终端。

所述特高频传感器和所述压力传感器用于采集套管内的局部放电信号和压力信号；所述信号检测模块根据所述局部放电信号和所述压力信号，确定继续采集/分析所述局部放电信号和所述压力信号，或者输出故障信号至所述数据显示终端。

系统还包括组合信号灯；所述信号检测模块根据预设阈值判断所述局部放电信号和所述压力信号为异常时，所述组合信号灯点亮对应颜色的灯。

所述信号检测模块，用于处理所述局部放电信号和所述压力信号，并根据接收到的信号判断绝缘套管内是否存在缺陷以及判断出信号类型；所述信号检测模块，还用于发送所述缺陷给所述组合信号灯，然后将判断结果传输至所述信号传输模块。

所述特高频传感器为外置式无线监测传感器，设置于绝缘套管的法兰盘的缝隙处，用于检测所述绝缘套管内部的局部放电信号。

所述压力传感器，通过定制的螺纹接口与所述绝缘套管的取油口紧密相连，用于检测所述绝缘套管内部的压力参数。

所述组合信号灯，设置有红、黄、绿三种颜色的信号灯，其中，绿色代表无缺陷，红色代表过压或漏油故障，黄色代表局部放电缺陷故障；所述组合信号灯与所述信号检测模块和所述电源模块通过高压电缆线直接相连。

所述数据显示终端，通过无线传输技术与所述信号传输处理模块相连；所述数据显示终端用于显示绝缘套管是否存在缺陷以及存在缺陷的情况下缺陷的类型，并积累样本以建立的内部压力和局部放电信号强度库。

所述特高频外置式无线局部放电信号传感器，放置在绝缘套管法兰盘出的缝隙处，用于检测绝缘套管内部的局部放电信号；

所述压力传感器，通过定制螺纹接口与绝缘套管取油口紧密相连，用于检测绝缘套管内部的压力参数；

所述组合信号灯，分为红、黄、绿三种信号颜色，与信号检测模块和电源模块通过高压电缆线直接相连，用于区分过压或漏油及放电缺陷类型，绿色代表无缺陷，红色代表过压或漏油故障，黄色代表局部放电缺陷故障；

所述电源模块，为特高频外置式无线局部放电信号传感器、压力传感器、以及信号检测模块提供电源；

所述信号检测模块，用于处理特高频外置式无线局部放电信号传感器、压力传感器传输的信号，并根据接收到的信号判断绝缘套管内是否存在缺陷以及判断出信号类型并发送给信号灯予以信号展示，之后其诊断结果传输至信号传输模块；

所述信号传输模块，用于接收信号检测模块发出的信号，并将此信号通过第二传输模块传输至数据显示终端；

所述数据显示终端，通过无线传输技术与信号传输处理模块相连，显示绝缘套管是否存在缺陷以及存在缺陷的情况下缺陷的类型，并积累大量样本建立的内部压力和局部放电信号强度库用于后续对比分析；

通过上述技术方案，油纸电容式套管故障检测系统能够对绝缘套管的内部压力以及局部放电信号强度进行检测，通过将大量样本学习建立的内部压力和局部放电信号强度进行对比，从而判断出该绝缘套管是否存在缺陷以及存在缺陷的情况下该缺陷的类型。

本发明提供一种油纸电容式套管故障检测方法，包括：采集绝缘套管内部的压力值和局部放电值；根据所述压力值和局部放电值判断所述绝缘套管是否存在故障；存在故障则点亮对应颜色的指示灯并将对应数据输出。

图2是用于检测绝缘套管的绝缘缺陷的方法的流程图，其具体步骤为：

1）数据显示终端8启动系统；

2）压力传感器2与特高频外置式局部放电信号传感器3启动，采集压力参数和局部放电信号强度；

3）压力传感器2与特高频外置式局部放电信号传感器3采集到的信号直接传输至信号检测模块4中，由信号检测模块4中的处理器将压力信号和局部放电信号进行处理；

4）处理器根据提前输入的学习样本对采集到的压力信号和局部放电信号进行分析，并判断套管是否存在缺陷，若不存在缺陷，则返回步骤2，并在存在缺陷的情况下进一步判断缺陷类型，处理完毕后对组合信号灯5发出指令，同时信号传输模块7将缺陷信号通过无线传输技术传输至显示终端；

5）根据处理器的指令，组合信号灯5会根据不同缺陷类型显示不同颜色；

6）信号传输模块7将处理后的信号进行放大处理，之后送入无线信号发射模块；

7）第二无线收发装置获取数据，得到由压力参数和局部放电信号强度得到的缺陷检测结果。

在步骤2中，设置压力传感器。在该实施方式中，可以是如图1所示的绝缘套管底部处设置压力传感器，通过定制螺纹接口与绝缘套管取油口紧密相连。对于压力传感器的测量精度，可以是根据实际需要检测的压力参数的精度来确定，压力传感器设置的越多，则检测到的压力参数越精准。

在步骤2中，特高频外置式局部放电信号传感器放置于绝缘套管的外部，无需与绝缘套管相连，放在套管与变压器连接处的缝隙即可，以用于检测绝缘套管内部的局部放电信号强度。

在步骤3中，信号检测模块主要由接收装置和处理器组成，并通过屏蔽电缆线与特高频局部放电信号传感器和压力传感器相连，有效隔离高压环境的影响。

在步骤4中，信号检测模块的处理器根据接收到的压力参数与局部放电信号强度判断绝缘套管是否存在缺陷以及在判断出存在缺陷的情况下确定该缺陷的缺陷类型。在本实施方式中，例如可以将检测到的压力参数和局部放电信号强度与预设的压力参数和局部放电信号强度进行对比，以判断该压力参数和局部放电信号强度是否正常，进一步判断该绝缘套管是否存在缺陷，上文提到的预设的压力参数和局部放电信号强度是根据通过大量样本学习建立的压力参数和局部放电信号强度数据库建立的。更进一步地，还可以是根据通过大量样本学习建立的压力参数和局部放电信号强度的幅值参数模型来判断该绝缘套管的具体缺陷类型。这样便于工作人员对该绝缘套管做出有效的措施。此外，也可以在通过大量样本学习建立的压力参数和局部放电信号强度参数的幅值参数模型中选取一部分作为预警缺陷。在确定该绝缘套管存在预警缺陷时，此时说明该绝缘套管很可能会在短时间内出问题，这样便于工作人员及时做出补救，避免事故的发生。

在步骤5中，组合信号灯会根据处理器对压力参数信号和局部放电信号强度信号得出的结果，显示不同的颜色，组合信号灯有三种颜色，分别为绿色、红色和黄色，绿色信号灯亮起代表没有缺陷，红色信号亮起代表压力参数不正常，可能是过压或漏油缺陷，黄色信号亮起代表局部放电信号强度不正常，可能是突发性发电缺陷，如果同时存在压力参数不正常和局部放电信号强度不正常。黄色信号灯与红色信号灯会同时亮起，当黄色信号灯或红色信号灯亮起时，绿色信号灯将会熄灭。同时信号传输模块会通过无线传输技术传递产生缺陷信号和缺陷类型至显示终端，信号传输模块主要由运放电路和无线收发装置组成，将处理器输出的信号转换为标准的工业信号，之后再经过运放电路的信号放大处理，最终通过无线信号发射装置将信号发出。

数据显示终端包括显示设备和第二无线收发装置，第二无线收发装置与第一无线收发装置配对使用，既可获取详细数据做简单状态诊断，也可发送指令控制前端系统。

本实施例利用油纸绝缘电容式套管缺陷综合检测系统，可在实验室搭建的模拟绝缘套管突发性严重绝缘故障实验平台上实现实时在线监测压力参数和局部放电信号强度变化信息。并且通过一些参量的调整，利用控制变量法，获取不同实验参量下实验数据，获取的数据又可以供后续分析使用，这对于油纸绝缘电容式套管电力设备使用寿命预测，绝缘系统故障诊断等都具有指导意义。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，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，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。

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，而非对其限制；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，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种油纸电容式套管故障检测系统，其特征在于，包括：

特高频传感器、压力传感器、信号检测模块、信号传输模块、电源模块和数据显示终端；

所述特高频传感器和所述压力传感器分布连接所述信号检测模；

所述信号检测模块通过所述信号传输模块连接所述数据显示终端；

所述电源模块用于供能。

2.根据权利要求1所述油纸电容式套管故障检测系统，其特征在于，所述特高频传感器和所述压力传感器用于采集套管内的局部放电信号和压力信号；

所述信号检测模块根据所述局部放电信号和所述压力信号，确定继续采集/分析所述局部放电信号和所述压力信号，或者输出故障信号至所述数据显示终端。

3.根据权利要求2所述油纸电容式套管故障检测系统，其特征在于，还包括组合信号灯；

所述信号检测模块根据预设阈值判断所述局部放电信号和所述压力信号为异常时，所述组合信号灯点亮对应颜色的灯。

4.根据权利要求3所述油纸电容式套管故障检测系统，其特征在于，所述信号检测模块，用于处理所述局部放电信号和所述压力信号，并根据接收到的信号判断绝缘套管内是否存在缺陷以及判断出信号类型；

所述信号检测模块，还用于发送所述缺陷给所述组合信号灯，然后将判断结果传输至所述信号传输模块。

5.根据权利要求4所述油纸电容式套管故障检测系统，其特征在于，所述特高频传感器为外置式无线监测传感器，设置于绝缘套管的法兰盘的缝隙处，用于检测所述绝缘套管内部的局部放电信号。

6.根据权利要求4所述油纸电容式套管故障检测系统，其特征在于，所述压力传感器，通过定制的螺纹接口与所述绝缘套管的取油口紧密相连，用于检测所述绝缘套管内部的压力参数。

7.根据权利要求6所述油纸电容式套管故障检测系统，其特征在于，所述组合信号灯，设置有红、黄、绿三种颜色的信号灯，其中，绿色代表无缺陷，红色代表过压或漏油故障，黄色代表局部放电缺陷故障；

所述组合信号灯与所述信号检测模块和所述电源模块通过高压电缆线直接相连。

8.根据权利要求7所述油纸电容式套管故障检测系统，其特征在于，所述数据显示终端，通过无线传输技术与所述信号传输处理模块相连；

所述数据显示终端用于显示绝缘套管是否存在缺陷以及存在缺陷的情况下缺陷的类型，并积累样本以建立的内部压力和局部放电信号强度库。

9.一种油纸电容式套管故障检测方法，其特征在于，包括：

采集绝缘套管内部的压力值和局部放电值；

根据所述压力值和局部放电值判断所述绝缘套管是否存在故障；

存在故障则点亮对应颜色的指示灯并将对应数据输出。

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