CN116047357A - 高压套管多参量一体化在线监测系统 - Google Patents

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CN116047357A CN202310040355.2A CN202310040355A CN116047357A CN 116047357 A CN116047357 A CN 116047357A CN 202310040355 A CN202310040355 A CN 202310040355A CN 116047357 A CN116047357 A CN 116047357A
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韩学春
甘强
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Abstract

一种高压套管多参量一体化在线监测系统,通过多参量一体化的高压套管在线监测装置,对高压套管的泄漏电流、介损值、电容量、高频局放等进行实时在线监测,提供在线全方位、高精度、高准确性的高压套管智能在线监测解决方案,这样就及时发现高压套管绝缘劣化现象。通过系统的实时监测可使运维人员实时掌握高压套管运行状态,使得设备运维智能化和设备状态全面监控,同时能够提前发现设备故障隐患、防止重大事故发生。通过系统的测定方式可推广应用中多种电压等级的变压器套管的状态监测,也可以应用至其他容性设备的在线监测领域,具有很好地市场推广价值。

Description

高压套管多参量一体化在线监测系统
技术领域
本发明涉及电力设备在线监测技术领域,也涉及高压套管监测技术领域,具体涉及一种高压套管多参量一体化在线监测系统。
背景技术
高压套管主要用于变压器、电抗器、断路器等电力设备进出线和高压电路穿越墙体等的对地绝缘。高压套管有单一介质套管、复合介质套管和电容式套管三种。电容式套管主绝缘由层状绝缘材料和箔状金属电极在导电杆上相间卷绕而成的同轴圆柱形串联电容器组构成。根据绝缘材料不同,又分为胶纸和油纸电容式套管。当前人们的生产和生活对电力能源的依赖程度越来越高,对电力需求的提升以及电力系统稳定性要求的增加都使得变电站内高压套管此类电力设备的检测和维修成为人们关注的重点。
传统的检测过程通常要进行停电操作,对于高压套管的绝缘故障的排查和处理发挥了重要的作用,但是这种检测方式存在一些局限性,比如有些绝缘故障只在高压套管运行过程中发生,停电检查时难以发现故障所在,除此以外,停电检查时需要在被测高压套管上施加电压进行检测,后期施加的电压和设备运行过程中负载的电压具有一定的偏差,所以导致检测结果准确度不高,同时定期进行停电检测,也在一定程度上影响高压套管的使用寿命,同时也会给用户造成经济损失和资源浪费。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足,本发明提供一种高压套管多参量一体化在线监测系统,以解决上述背景技术中存在的问题。
本发明采用如下的技术方案。
一种高压套管多参量一体化在线监测系统,包括:
多参量套管智能适配器,所述多参量套管智能适配器用于套管末屏的泄漏电流测量和高频电流局放信号测量;
高压套管智能一体化在线监测装置,所述高压套管智能一体化在线监测装置用于高压套管的多状态采集,多状态采集包括多参量套管智能适配器发送来的套管末屏的泄漏电流测量和高频电流局放信号,且高压套管智能一体化在线监测装置通过信号线缆与多参量套管智能适配器电性连接;
运行在高压套管智能一体化在线监测装置上的高压套管状态评估和缺陷预警模块,所述高压套管状态评估和缺陷预警模块用于针对高压套管的介损、电容和局部放电特征参量这样的高压套管故障诊断;
所述多参量套管智能适配器包括有套管末屏适配器,所述套管末屏适配器包括外壳、连通件、电路组件和连接线路,连通件、电路组件和连接线路设于外壳中。
优选地,所述连通件包括在外壳中顺序依次相连的铜芯、夹口状弹簧片和铜杆,所述弹簧片的一侧和铜杆的一端固定连接,所述弹簧片的作为另一侧的夹口卡套在铜芯的一端,且所述铜芯、弹簧片和铜杆水平横向穿插设置在外壳的中部。
优选地,所述外壳的一端开设有ABB通讯接口端,所述铜芯的另一端穿插设置在ABB通讯接口端的中部,信号电缆的一端与ABB通讯接口端相连,信号电缆的另一端与高压套管智能一体化在线监测装置相连。
优选地,所述连接线路包括通电导线和接地的地线,所述通电导线的其中一端和电路组件的传输端电性连接,所述电路组件设置在外壳的中部。
优选地,所述套管末屏的泄漏电流测量所用的电路组件的电流传感器采用有源零磁通原理,且选用合金铁芯,同时利用电子信号处理方法对合金铁芯内部的激磁磁势进行跟踪补偿,用以保持合金铁芯工作在理想的零磁通状态。
优选地,所述套管末屏的高频电流局放信号测量所用的电路组件的罗氏线圈采用罗氏线圈原理测量,且罗氏线圈设置为圆形,线圈骨架选择磁性骨架,导线均匀绕制在骨架的外壁,罗氏线圈的材料为刚性罗氏线圈。
所述罗氏线圈的原边为流过高压套管的被测电流的导体,副边为多匝线圈;
当有流过高压套管的交变的电流流过穿过作为罗氏线圈的原边的罗氏线圈中心的导体时,会产生交变的磁场,罗氏线圈的副边线圈与被测电流产生的磁通相交链,罗氏线圈副边产生的磁链正比于导体中流过的电流大小,变化的磁链产生作为高频电流局放信号的电动势,且电动势的大小与磁链的变化率成正比。
优选地,令流过导体的电流为I(t),罗氏线圈副边感应出的电动势为e(t),基于安培环路定律和法拉第电磁感应定律,可由Maxwell方程解得:
Figure BDA0004050619930000031
其中M为罗氏线圈的互感系数,t为时刻,根据罗氏线圈负载的不同,罗氏线圈包括外积分式和自积分式,当采用外积分式罗氏线圈时,为得到I(t)电流的波形,罗氏线圈的输出需要经过与其连接且顺序相连的无源RC积分电路、由运放构成的有源积分电路和自积分电路这样的负载。
优选地,同高压套管智能一体化在线监测装置相连的还有设置在高压套管上的多合一油传感器,多合一油传感器为油位油温震动三合一传感器,其用于测量高压套管的油位、油温和震动信号并传至高压套管智能一体化在线监测装置中。
优选地,高压套管智能一体化在线监测装置采用以太网对外进行通信,并将获取的套管末屏的泄漏电流信号和套管末屏的高频电流局放信号输送至以太网中的后台监控系统。
优选地,高压套管状态评估和缺陷预警模块用于针对高压套管的介损、电容和局部放电特征参量这样的高压套管故障诊断。
优选地,所述高压套管状态评估和缺陷预警模块用于针对高压套管的介损、电容和局部放电特征参量这样的高压套管故障诊断,具体包括:
阈值越线报警、趋势变化报警和通过局部放电的PRPD、PRPS谱图分析对局部放电故障模式进行定位,且通过对高压套管的介损、电容和局部放电特征参量的监测、变化趋势和相关性对高压套管的运行状态进行掌握。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)本发明通过多参量一体化的高压套管在线监测装置,对高压套管的泄漏电流、介损值、电容量、高频局放等进行实时在线监测,提供在线全方位、高精度、高准确性的高压套管智能在线监测解决方案,这样就及时发现高压套管绝缘劣化现象。
(2)本发明通过系统的实时监测可使运维人员实时掌握高压套管运行状态,使得设备运维智能化和设备状态全面监控,同时能够提前发现设备故障隐患、防止重大事故发生。
(3)本发明通过系统的测定方式可推广应用中多种电压等级的变压器套管的状态监测,也可以应用至其他容性设备的在线监测领域,具有很好地市场推广价值。
附图说明
图1为本发明高压套管智能一体化在线监测装置的实施原理图;
图2为本发明多参量套管智能适配器的结构剖视图;
图3为本发明末屏泄漏电流测量原理示意图;
图4为本发明罗氏线圈结构示意图。
图中:1、外壳;2、ABB接口端;3、铜芯;4、弹簧片;5、电路组件;6、通电导线;7、铜杆;8、地线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部实施例。基于本发明精神,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它实施例,都属于本发明的保护范围。
参照图1-4,本发明提供了一种高压套管多参量一体化在线监测系统,包括。
如图1所示,多参量套管智能适配器,所述多参量套管智能适配器用于套管末屏的泄漏电流测量和高频电流局放信号测量;
具体的,末屏泄漏电流测量采用有源零磁通技术的电流传感器(电流传感器属于电路组件5),如图3所示,这样提高了小电流传感器检测精度,且选用合金铁芯,同时利用电子信号处理技术对铁芯内部的激磁磁势进行跟踪补偿,用以保持铁芯工作在接近理想的零磁通状态。相关电流传感器的参数,如下表1所示:
表1
安装方式 内置于适配器内,具有完善的电磁屏蔽措施
测量范围 0.1mA-700mA
测量精度 ±0.1%
角差 ±0.01°
非线性度 ±0.005°
防护等级 IP68
工作温度 -40℃-+85℃
高频电流局放信号测量采用罗氏线圈(罗氏线圈属于电路组件5)原理测量,且罗氏线圈设置为圆形,罗氏线圈的线圈骨架选择磁性骨架,导线均匀绕制在骨架的外壁;
罗氏线圈的原边为流过被测电流的导体,副边为多匝线圈;
当有交变的电流流过穿过线圈中心的导体时,会产生交变的磁场,副边线圈与被测电流产生的磁通相交链,罗氏线圈副边产生的磁链正比于导体中流过的电流大小,变化的磁链产生电动势,且电动势的大小与磁链的变化率成正比;
令流过导体的电流为I(t),罗氏线圈副边感应出的电动势为e(t),基于安培环路定律和法拉第电磁感应定律,可由Maxwell方程解得:
Figure BDA0004050619930000051
其中M为罗氏线圈的互感系数,根据罗氏线圈负载的不同,罗氏线圈包括外积分式和自积分式,其中外积分式罗氏线圈又称作窄带型电流传感器,具有较好的抗干扰能力,
当采用外积分式罗氏线圈时,为得到I(t)电流的波形,罗氏线圈的输出需要经过与其连接且顺序相连的无源RC积分电路、由运放构成的有源积分电路和自积分电路这样的负载。
外积分式罗氏线圈受积分电路频率性能影响大,测量频率上限受到限制,一般用于测量兆赫兹以下的中低频率电流,自积分式罗氏线圈又称作宽带型电流传感器,具有相对较宽的检测频带,由于其直接采用积分电阻,因此频率响应较快,适用于测量上升时间较短的脉冲电流信号。
在线监测的可行性可以利用介质损耗原理来解释,在作为被测设备的高压套管上施加交流电压之后,由于耦合电容的存在,电压和电流之间的角度差不一定是九十度,因此通过计算和推导就可以对高压套管这样的变压器容性电力设备进行实时的在线监测,介质损耗因数的测量具有很大的难度,原因是介损因数比较小,在被测设备环境中存在很多具有干扰作用的噪声信号,所以测量和计算介损因数的难度非常大,正弦波参数法、谐波分析法以及高阶正弦拟合法等是几种使用频度较高的介损因数计算方法。同高压套管相接的变压器工作过程中相位差会不断变化,因此谐波分析法较为常用,该方法主要利用获取的电压和电流信号进行相关的分解处理,经过计算获取的信号相位数据就可以较为准确的计算出变压器套管的介质损耗数值,因此本发明通过对套管末屏的泄漏电流、相对介损、相对电容量和局放信号监测采集来建立实时监测系统。
高压套管智能一体化在线监测装置,所述高压套管智能一体化在线监测装置用于高压套管的多状态采集,多状态采集包括多参量套管智能适配器发送来的套管末屏的泄漏电流测量和高频电流局放信号,且高压套管智能一体化在线监测装置通过信号线缆与多参量套管智能适配器电性连接;高压套管能够是三相高压套管。高压套管智能一体化在线监测装置能够是工控机或者PC机。
运行在高压套管智能一体化在线监测装置上的高压套管状态评估和缺陷预警模块,所述高压套管状态评估和缺陷预警模块用于针对高压套管的介损、电容和局部放电特征参量这样的高压套管故障诊断;
所述多参量套管智能适配器包括设置有套管末屏适配器,所述套管末屏适配器包括外壳1、连通件、电路组件5和连接线路,连通件、电路组件5和连接线路设于外壳1中。
如图2所示,本发明优选但非限制性的实施方式中,所述连通件包括在外壳1中顺序依次相连的铜芯3、夹口状弹簧片4和铜杆7,所述弹簧片4的一侧和铜杆7的一端固定连接,所述弹簧片4的作为另一侧的夹口卡套在铜芯3的一端,且所述铜芯3、弹簧片4和铜杆7水平横向穿插设置在外壳1的中部。
本发明优选但非限制性的实施方式中,所述外壳1的其中一端开设有ABB通讯接口端2,所述铜芯3的另一端穿插设置在ABB通讯接口端2的中部,信号电缆的一端与ABB通讯接口端2相连,信号电缆的另一端与高压套管智能一体化在线监测装置相连。
本发明优选但非限制性的实施方式中,所述连接线路包括通电导线6和接地的地线8,所述通电导线6的其中一端和电路组件5的传输端电性连接,所述电路组件5设置在外壳1的中部。
本发明优选但非限制性的实施方式中,所述套管末屏的泄漏电流测量所用的电路组件5的电流传感器采用有源零磁通原理,且选用合金铁芯,同时利用电子信号处理方法对合金铁芯内部的激磁磁势进行跟踪补偿,用以保持合金铁芯工作在接近理想的零磁通状态。合金铁芯的一端就作为电路组件5的传输端一,罗氏线圈的一端就作为电路组件5的传输端二,电路组件5的传输端一与电路组件5的传输端二就形成了电路组件5的传输端。
如图4所示,本发明优选但非限制性的实施方式中,所述套管末屏的高频电流局放信号测量所用的电路组件5的罗氏线圈采用罗氏线圈原理测量,且罗氏线圈设置为圆形,线圈骨架选择磁性骨架,导线均匀绕制在骨架的外壁,罗氏线圈的材料为刚性罗氏线圈。
所述罗氏线圈的原边为流过高压套管的被测电流的导体,副边为多匝线圈;
当有流过高压套管的交变的电流流过穿过作为罗氏线圈的原边的罗氏线圈中心的导体时,会产生交变的磁场,罗氏线圈的副边线圈与被测电流产生的磁通相交链,罗氏线圈副边产生的磁链正比于导体中流过的电流大小,变化的磁链产生作为高频电流局放信号的电动势,且电动势的大小与磁链的变化率成正比。
本发明优选但非限制性的实施方式中,令流过导体的电流为I(t),罗氏线圈副边感应出的电动势为e(t),基于安培环路定律和法拉第电磁感应定律,可由Maxwell方程解得:
Figure BDA0004050619930000071
其中M为罗氏线圈的互感系数,t为时刻,根据罗氏线圈负载的不同,罗氏线圈包括外积分式和自积分式,当采用外积分式罗氏线圈时,为得到I(t)电流的波形,罗氏线圈的输出需要经过与其连接且顺序相连的无源RC积分电路、由运放构成的有源积分电路和自积分电路这样的负载。
具体的,罗氏线圈的选取;
罗氏线圈根据其结构不同可分为挠性罗氏线圈、刚性罗氏线圈和PCB型罗氏线圈,挠性罗氏线圈以能够完全的挠性材料作为线圈骨架,将导线均匀绕在骨架上,测量时将骨架弯曲成一个闭合的环,使通电导体冲线圈中心穿过,这种线圈使用方便,但测量精确度低、稳定性不高;
刚性罗氏线圈采用刚性结构线圈骨架,在结构上更容易使得绕线能够均匀分布,大大提高了抗外磁场干扰的能力,从而提高了测量的精确度,这种线圈的测量精确度和可靠性较高,但在实际使用中会受到现场安装条件的限制;
PCB型罗氏线圈是一种基于印刷电路板骨架的罗氏线圈,相比传统的罗氏线圈,其线圈密度、骨架截面积以及线圈截面与中心线的垂直程度都有极大提高,是一种高精度的罗氏线圈,这种线圈现在还处于起步阶段;
基于上述的使用标准,本发明采用刚性罗氏线圈作为高频脉冲电流互感器的材料。另外,本发明优选但非限制性的实施方式中,同高压套管智能一体化在线监测装置相连的还有设置在高压套管上的多合一油传感器,多合一油传感器为油位油温震动三合一传感器,其用于测量高压套管的油位、油温和震动信号并传至高压套管智能一体化在线监测装置中。
具体的,制作套管适配器如下所示:
根据对应套管末屏的接口尺寸设计套管末屏适配器,适配器中包含作为电流传感器的零磁通电流互感器及作为罗氏线圈的高频电流互感器,同时套管末屏接地导线在穿过这两个互感器后就地通过套管末屏适配器外壳1接地;以ABB的套管末屏为例,套管末屏适配器的内部元器件及结构示意如图2所示;
多参量套管智能适配器设置有套管末屏适配器,套管末屏适配器包括外壳1、连通件、电路组件5和连接线路;
套管适配器集成泄漏电流监测和局放采集功能,不改变末屏原有接地方式,具备防雨和防松脱措施,且通过套管监测采集装置,完成套管泄漏电流、局放信号的采集。
连通件包括铜芯3、弹簧片4和铜杆7,弹簧片4的一侧和铜杆7的一端固定连接,弹簧片4的另一侧卡套在铜芯3的一端,且铜芯3、弹簧片4和铜杆7水平横向穿插设置在外壳1的中部;
外壳1的其中一端开设有ABB接口端2,铜芯3的其中一端穿插设置在ABB接口端2的中部;
连接线路包括通电导线6和地线8,通电导线6的其中一端和电路组件5的传输端电性连接,电路组件5设置在外壳1的中部;
零磁通互感器和高频电流互感器的二次线通过信号电缆引出,互感器二次信号线与套管末屏接地一次信号电气上隔离,同时不改变套管末屏原有接地方式,适配器的工作不影响套管一次设备的运行,末屏适配器与套管末屏引出线的连接,采用与对应的套管末屏相适应的连接方式保证连接的可靠性,以ABB的套管为例,采用高弹铜簧片的方式。
高压套管状态评估和缺陷预警模块是针对高压套管缺陷无法提前预警的问题,研究油纸电容型高压套管介损、电容、局部放电等特征参量的高压套管综合故障诊断技术;构建变电站套管运行设备安全态势的关键指标评价体系,并研究如何通过该体系对变电站套管运行状态进行评估;建立高压套管缺陷监测预警系统,用于实现高压套管的缺陷预警功能。
具体的,高压套管智能一体化在线监测装置,高压套管智能一体化在线监测装置用于高压三相套管的多状态采集,且通过信号线缆与多参量套管智能适配器电性连接;
能够实现对单台变压器的高压三相套管的泄漏电流、局部放电信号的同步采集。
本发明优选但非限制性的实施方式中,高压套管智能一体化在线监测装置采用以太网对外进行通信,并将获取的套管末屏的泄漏电流信号和套管末屏的高频电流局放信号输送至以太网中的后台监控系统。后台监控系统能够是服务器。
本发明优选但非限制性的实施方式中,高压套管状态评估和缺陷预警模块用于针对高压套管的介损、电容和局部放电特征参量这样的高压套管故障诊断。
本发明优选但非限制性的实施方式中,所述高压套管状态评估和缺陷预警模块用于针对高压套管的介损、电容和局部放电特征参量这样的高压套管故障诊断,具体包括:
阈值越线报警、趋势变化报警和通过局部放电的PRPD、PRPS谱图分析对局部放电故障模式进行定位,且通过对高压套管的介损、电容和局部放电特征参量的监测、变化趋势和相关性对高压套管的运行状态进行掌握判断。
具体的,阈值越线报警就是包括高压套管的介损值超过了设定的介损阈值,电容值超过了设定的电容阈值或者局部放电信号值超过了设定的局部放电信号阈值时的报警;趋势变化报警就是包括高压套管的介损值超过了设定时长持续增长,电容值超过了超过了设定时长持续增长或者局部放电信号值超过了超过了设定时长持续增长时的报警。高压套管的介损就是运用谐波分析法,该方法主要利用同高压套管智能一体化在线监测装置相连的电压传感器和电流传感器分别获取高压套管的电压和电流信号进行相关的分解处理,经过计算获取的信号相位数据就可以较为准确的计算出变压器套管的介质损耗数值,高压套管的电容就是运用同高压套管智能一体化在线监测装置相连的电容表获取高压套管的电容值。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(3)本发明通过多参量一体化的高压套管在线监测装置,对高压套管的泄漏电流、介损值、电容量、高频局放等进行实时在线监测,提供在线全方位、高精度、高准确性的高压套管智能在线监测解决方案,这样就及时发现高压套管绝缘劣化现象。
(4)本发明通过系统的实时监测可使运维人员实时掌握高压套管运行状态,使得设备运维智能化和设备状态全面监控,同时能够提前发现设备故障隐患、防止重大事故发生。
(3)本发明通过系统的测定方式可推广应用中多种电压等级的变压器套管的状态监测,也可以应用至其他容性设备的在线监测领域,具有很好地市场推广价值。
本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质,其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身,诸如无线电波或者其它自由传播的电磁波、通过波导或其它传输媒介传播的电磁波(例如,通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备,或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令,并转发该计算机可读程序指令,以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码,所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等,以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中,通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路,例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA),该电子电路可以执行计算机可读程序指令,从而实现本公开的各个方面。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压套管多参量一体化在线监测系统,其特征在于,包括:
多参量套管智能适配器,所述多参量套管智能适配器用于套管末屏的泄漏电流测量和高频电流局放信号测量;
高压套管智能一体化在线监测装置,所述高压套管智能一体化在线监测装置用于高压套管的多状态采集,多状态采集包括多参量套管智能适配器发送来的套管末屏的泄漏电流测量和高频电流局放信号,且高压套管智能一体化在线监测装置通过信号线缆与多参量套管智能适配器电性连接;
运行在高压套管智能一体化在线监测装置上的高压套管状态评估和缺陷预警模块,所述高压套管状态评估和缺陷预警模块用于针对高压套管的介损、电容和局部放电特征参量这样的高压套管故障诊断;
所述多参量套管智能适配器包括有套管末屏适配器,所述套管末屏适配器包括外壳、连通件、电路组件和连接线路,连通件、电路组件和连接线路设于外壳中。
2.根据权利要求1所述的高压套管多参量一体化在线监测系统,其特征在于,所述连通件包括在外壳中顺序依次相连的铜芯、夹口状弹簧片和铜杆,所述弹簧片的一侧和铜杆的一端固定连接,所述弹簧片的作为另一侧的夹口卡套在铜芯的一端,且所述铜芯、弹簧片和铜杆水平横向穿插设置在外壳的中部。
3.根据权利要求1所述的高压套管多参量一体化在线监测系统,其特征在于,所述外壳的一端开设有ABB通讯接口端,所述铜芯的另一端穿插设置在ABB通讯接口端的中部,信号电缆的一端与ABB通讯接口端相连,信号电缆的另一端与高压套管智能一体化在线监测装置相连。
4.根据权利要求1所述的高压套管多参量一体化在线监测系统,其特征在于,所述连接线路包括通电导线和接地的地线,所述通电导线的其中一端和电路组件的传输端电性连接,所述电路组件设置在外壳的中部。
5.根据权利要求1所述的高压套管多参量一体化在线监测系统,其特征在于,所述套管末屏的泄漏电流测量所用的电路组件的电流传感器采用有源零磁通原理,且选用合金铁芯,同时利用电子信号处理方法对合金铁芯内部的激磁磁势进行跟踪补偿,用以保持合金铁芯工作在理想的零磁通状态。
6.根据权利要求1所述的高压套管多参量一体化在线监测系统,其特征在于,所述套管末屏的高频电流局放信号测量所用的电路组件的罗氏线圈采用罗氏线圈原理测量,且罗氏线圈设置为圆形,线圈骨架选择磁性骨架,导线均匀绕制在骨架的外壁,罗氏线圈的材料为刚性罗氏线圈。
7.根据权利要求1所述的高压套管多参量一体化在线监测系统,其特征在于,所述罗氏线圈的原边为流过高压套管的被测电流的导体,副边为多匝线圈;
当有流过高压套管的交变的电流流过穿过作为罗氏线圈的原边的罗氏线圈中心的导体时,会产生交变的磁场,罗氏线圈的副边线圈与被测电流产生的磁通相交链,罗氏线圈副边产生的磁链正比于导体中流过的电流大小,变化的磁链产生作为高频电流局放信号的电动势,且电动势的大小与磁链的变化率成正比。
8.根据权利要求7所述的高压套管多参量一体化在线监测系统,其特征在于,令流过导体的电流为I(t),罗氏线圈副边感应出的电动势为e(t),基于安培环路定律和法拉第电磁感应定律,可由Maxwell方程解得:
Figure FDA0004050619920000021
其中M为罗氏线圈的互感系数,t为时刻,根据罗氏线圈负载的不同,罗氏线圈包括外积分式和自积分式,当采用外积分式罗氏线圈时,为得到I(t)电流的波形,罗氏线圈的输出需要经过与其连接且顺序相连的无源RC积分电路、由运放构成的有源积分电路和自积分电路这样的负载。
9.根据权利要求7所述的高压套管多参量一体化在线监测系统,其特征在于,同高压套管智能一体化在线监测装置相连的还有设置在高压套管上的多合一油传感器,多合一油传感器为油位油温震动三合一传感器,其用于测量高压套管的油位、油温和震动信号并传至高压套管智能一体化在线监测装置中;
高压套管智能一体化在线监测装置采用以太网对外进行通信,并将获取的套管末屏的泄漏电流信号和套管末屏的高频电流局放信号输送至以太网中的后台监控系统。
10.根据权利要求7所述的高压套管多参量一体化在线监测系统,其特征在于,高压套管状态评估和缺陷预警模块用于针对高压套管的介损、电容和局部放电特征参量这样的高压套管故障诊断;
所述高压套管状态评估和缺陷预警模块用于针对高压套管的介损、电容和局部放电特征参量这样的高压套管故障诊断,具体包括:
阈值越线报警、趋势变化报警和通过局部放电的PRPD、PRPS谱图分析对局部放电故障模式进行定位,且通过对高压套管的介损、电容和局部放电特征参量的监测、变化趋势和相关性对高压套管的运行状态进行掌握。
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